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金属熱処理加工を目的した誘導加熱用新方式高周波共振形インバータの開発

研究課題

研究課題/領域番号 15K05940
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 電力工学・電力変換・電気機器
研究機関神戸大学

研究代表者

三島 智和  神戸大学, 海事科学研究科, 准教授 (40370019)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2015年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード電力変換 / パワーエレクトロニクス / 高周波誘導加熱 / 高周波インバータ / 周波数変換 / 金属熱処理 / 共振形電力変換 / 誘導加熱 / エネルギー応用 / 電力変換工学 / 高周波電力変換 / 共振形コンバータ / 金熱処理加工 / 非接触エネルギー伝送 / 高効率化 / ソフトスイッチング / 金属熱処理加工
研究成果の概要

本研究課題では、金属熱処理加工(焼き入れ、焼き戻しなど)を目的とする誘導加熱電源への応用を主目的とした高周波共振形電力変換装置に取り組んだ。3カ年の研究期間中に4種の新回路方式を開発し、その有効性を実機試験により検証した。まず、時分割高周波インバータを開発した。続いて、共振インダクタレス・時分割高周波インバータを2方式あらたに開発した。実験の結果、95%超の高効率の達成を確認した。
さらに、商用周波から高周波を直接生成するシングルステージAC-AC変換器を開発した。少ない電力変換段数により97%超の高効率性と、電源電圧センサ類の除去により低コスト高信頼性の実現に成功した。

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] ZVS Phase Shift PWM-Controlled Single-Stage Boost Full Bridge AC-AC Converter for High Frequency Induction Heating Applications2017

    • 著者名/発表者名
      Tomokazu Mishima, Shuichi Sakamoto, and Chiaki Ide
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Industrial Electronics

      巻: 64 号: 3 ページ: 2054-2061

    • DOI

      10.1109/tie.2016.2620098

    • NAID

      120006456954

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Novel Time-Sharing Current-Fed ZCS High Frequency Inverter-applied Resonant DC-DC Converter for Inductive Power Transfer2016

    • 著者名/発表者名
      Kyohei Konishi, Tomoakzu Mishima, and Mutsuo Nakaoka
    • 雑誌名

      Proc. 2016 IEEE Applied Power Electronics Conference and Expositions (APEC)

      巻: 1 ページ: 1780-1787

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Current-source ZCS High-frequency resonant inverter based on time-sharing frequency doubler principle and its induction heating applications2015

    • 著者名/発表者名
      Tomokazu Mishima, Kyohei Konishi, and Mutsuo Nakaoka
    • 雑誌名

      Proc. IEEE Power Electronics and drive systems

      巻: 1 ページ: 598-603

    • DOI

      10.1109/peds.2015.7203507

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Time-Sharing Principle-based Current-Fed ZCS High-Frequency Resonant Self-Commutated Inverter for Inductive Power Transfer2015

    • 著者名/発表者名
      Tomokazu Mishima, Kyohei Konishi, and Mutsuo Nakaoka
    • 雑誌名

      Proc. 2015 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE)

      巻: 1 ページ: 2027-2033

    • DOI

      10.1109/ecce.2015.7309946

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Latest Development of SiC Power Module-based Single-Stage AC-AC Resonant Converter for High-Frequency Induction Heating Applications2018

    • 著者名/発表者名
      Tomokazu Mishima
    • 学会等名
      Proc. 2018 International Power Electronics Conference (IPEC)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高周波IH応用シングルステージZVS-PWM AC-ACコンバータにおける共振周波数追従制御法の一検討2017

    • 著者名/発表者名
      坂本修一、三島智和、井出千明
    • 学会等名
      平成29年電気学会全国大会
    • 発表場所
      富山大学
    • 年月日
      2017-03-15
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 多巻線高周波トランスを導入した 時分割駆動ZCS直並列共振形コンバータ2017

    • 著者名/発表者名
      花内雅紀,三島智和
    • 学会等名
      平成29年度電気関係学会関西連合大会講演論文集
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 高周波IH金属熱処理応用シングルステージAC-ACコンバータのZVS動作の検証2016

    • 著者名/発表者名
      坂本修一、三島智和、井出千明
    • 学会等名
      平成28年電気関係学会関西連合大会
    • 発表場所
      大阪府立大学
    • 年月日
      2016-11-22
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] A Phase-Shift PWM-Controlled ZVS Boost Full-Bridge AC-AC Converter for Metal-Surface High-Frequency Induction Heating Applications2016

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Sakamoto, Tomokazu Mishima, and Chiaki Ide
    • 学会等名
      Proc. 2016 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE)
    • 発表場所
      アメリカ ミルウォーキー
    • 年月日
      2016-09-18
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 共振電流位相差制御を適用した非接触給電応用時分割電流形ZCS高周波インバータ2016

    • 著者名/発表者名
      小西響平, 三島智和,中岡睦雄
    • 学会等名
      電気学会半導体電力変換/モータドライブ合同研究会
    • 発表場所
      立命館大学(滋賀県・草津市)
    • 年月日
      2016-01-22
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 高周波IH金属熱処理応用シングルステージAC-ACコンバータの検討2016

    • 著者名/発表者名
      坂本修一、三島智和、井出千明
    • 学会等名
      第213回パワーエレクトロニクス学会定例研究会
    • 発表場所
      神戸大学
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Si-IGBT/SiC-SBDハイブリッドパワーデバイスを適用した非接触給電ZCS高周波共振形DC-DCコンバータ2015

    • 著者名/発表者名
      小西響平, 三島智和,中岡睦雄
    • 学会等名
      平成27年度電気関係学会関西連合大会
    • 発表場所
      摂南大学(大阪府・寝屋川市)
    • 年月日
      2015-11-14
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Si-IGBT/SiC-SBDパワーモジュールを適用した時分割電流形ZCS高周波共振形インバータとその非接触給電応用2015

    • 著者名/発表者名
      小西響平, 三島智和,中岡睦雄
    • 学会等名
      電気学会電子デバイス/半導体電力変換合同研究会
    • 発表場所
      長崎歴史文化博物館(長崎県・長崎市)
    • 年月日
      2015-10-23
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 時分割倍周波電流形ZCS高周波インバータの非接触給電装置への応用 -実証評価第一報-2015

    • 著者名/発表者名
      小西響平, 三島智和,中岡睦雄
    • 学会等名
      電子情報通信学会電子通信技術エネルギー/無線電力伝送研究会
    • 発表場所
      同志社大学(京都府・京都市)
    • 年月日
      2015-07-06
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [備考] 工業炉・熱関連技術国際展示会「サーモテック2017」に出展

    • URL

      http://www.kobe-u.ac.jp/NEWS/info/2017_07_25_04.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2015-04-16   更新日: 2019-03-29  

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