系統連系用高性能双方向ソフトスイッチングコンバータの開発

• Project/Area Number: 17760241
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 電力工学・電気機器工学
• Research Institution: Kochi National College of Technology
• Principal Investigator: 吉田 正伸 高知工業高等専門学校, 電気工学科, 助手 (50390521)
• Project Period (FY): 2005 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000); Fiscal Year 2006: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000); Fiscal Year 2005: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
• Keywords: 電力工学 / 新エネルギー / エネルギー効率化 / 制御工学

Research Abstract

平成17年度の研究において、系統連系に用いるための双方向コンバータへソフトスイッチング技術を導入するためのシミュレーション解析、回路設計およびディジタルシグナルプロセッサ(DSP)を用いた、瞬時空間ベクトル変調ベースのソフトスイッチングコンバータ制御システムの構築を行い、平成18年度の研究では、それらを元にした、三相電圧形双方向ソフトスイッチングコンバータの作成と評価を行った。双方向ソフトスイッチングコンバータへソフトスイッチング技術を導入するにあたり二本研究では数種あるソフトスイッチングを実現するために必要な部分共振スナバ回路から、回路の構造が簡素で既存のインバータ・コンバータシステムにも適用でき、且つ部分共振スナバ回路の制御が比較的容易といった理由から、直流側に部分共振スナバ回路を接続する共振DCリンクスナバ方式を採用した。電力容量500W程度の試作実験器を作成して評価を行い、部分共振スナバおよび電圧形インバータシステムとしては原理どおりに動作していることを確認し、電圧形インバータにおいてソフトスイッチング動作が実現できていることが確認された。一方、電力変換効率と電磁ノイズの評価をそれぞれ、ディジタルパワーメータ、疑似電源回路網と電界・磁界プローブで測定を行ったが、ソフトスイッチング方式のインバータの場合と、従来のインバータ(ハードスイッチング方式)を比較するとく効率面ではソフトスイッチング方式の方が若干悪く、電磁ノイズの面でもほとんど差が現れないという結果となった。この原因としては、共振スナバ回路内の損失が影響していると考えられたため、共振動作の最適化などの改善を試みている。今後、半導体デバイスの再選定や共振インダクタの再設計などを行い、評価を続け、最適な動作が実現でき次第論文発表を行う予定である。