• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

Reduction Technique for Thermal Concentration on Specific Switching Devices in Power Converter by Using Zero-sequence Voltage

Research Project

Project/Area Number 17K06328
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Power engineering/Power conversion/Electric machinery
Research InstitutionTokyo National College of Technology

Principal Investigator

Ayano Hideki  東京工業高等専門学校, 電気工学科, 教授 (50614525)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2019: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Keywords電力変換装置 / 零相電圧 / 永久磁石モータ / 発熱集中 / 零速度 / 3レベルインバータ / 電磁騒音 / 素子温度 / 高トルク / 電力変換器 / コモンモード / 電力用半導体 / インバータ / 素子発熱
Outline of Final Research Achievements

I established a technique to alleviate thermal concentration on specific switching devices that drove a permanent magnet synchronous motor (PMSM) under zero-speed and high-torque condition. The proposed technique uses a zero-sequence voltage in a three-level inverter. The following results were obtained. (1)The proposed technique switches the polarity of the zero-sequence voltage according to the magnetic pole position of the PMSM, and the simulation results show that the temperature rise of the power device with the maximum temperature can be effectively reduced. Moreover, the control method that balances the amount of charge supplied from two power sources can reduce the temperature rise by about 20%. (2)I made a small power inverter system. It was confirmed that the proposed method could reduce the temperature rise by 31%. (3)As an application example of the use of zero-sequence voltage, a reduction technique of motor acoustic noise was proposed and its effectiveness was confirmed.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

電力変換器の高機能化に向けて零相電圧に着眼し,これを積極的に活用することで素子発熱集中の緩和が可能であることを理論的・実験的に実証した点に学術的意義がある。また,現状では使用が限定的である零相電圧に着目した制御手法は独創性があり,電力変換器のさらなる発展に貢献できる。さらに, 結果として得られた技術は,制御演算処理のみで発熱が低減でき,冷却器等を小さくできる。これにより,電力変換器の小型化・軽量化・低コスト化がもたらされる。この技術は,更なる省エネルギー化の推進や電気自動車技術の促進による環境負荷軽減技術などの電力変換器技術の発展に寄与できる点で工学的にも意義がある。

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2020 2019 2018 2017

All Journal Article (4 results) (of which Open Access: 2 results,  Peer Reviewed: 2 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Novel Modulation Technique to Reduce Acoustic Noise and Switching Loss2020

    • Author(s)
      綾野 秀樹, 北田 成祐, 井口 雄紀, 松井 義弘, 伊東 淳一
    • Journal Title

      IEEJ Transactions on Industry Applications

      Volume: 140 Issue: 6 Pages: 442-449

    • DOI

      10.1541/ieejias.140.442

    • NAID

      130007850208

    • ISSN
      0913-6339, 1348-8163
    • Year and Date
      2020-06-01
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 零相電圧の印加量と直流コンデンサバランスに着目した素子温度均一化法のシミュレーション評価2020

    • Author(s)
      綾野 秀樹,木村 悠利
    • Journal Title

      東京工業高等専門学校研究報告書

      Volume: 51 Pages: 20-27

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Open Access
  • [Journal Article] Alleviation Technique for Thermal Concentration on Power Devices Driving a PMSM under Zero-Speed and High-Torque Condition,IEEJ Transactions on Industry Applications(掲載決定)2020

    • Author(s)
      H. Ayano, R. Shimamoto, T. Noda, T. Horii, Y. Matsui
    • Journal Title

      IEEJ Transactions on Industry Applications

      Volume: 9

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 永久磁石モータの零速度駆動時の素子発熱集中緩和法に対するシミュレーション検証2018

    • Author(s)
      綾野 秀樹、嶋本 椋太、松井 義弘
    • Journal Title

      東京工業高等専門学校研究報告書

      Volume: 49 Pages: 24-29

    • NAID

      130007502244

    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Open Access
  • [Presentation] 部分二相変調法を用いた場合のスイッチング損失の評価2020

    • Author(s)
      北田成祐,綾野秀樹, 井口雄紀, 松井義弘, 伊東淳一
    • Organizer
      電気学会産業応用部門大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] モータ電磁音とインバータ損失の低減を両立する新しい変調法の提案2020

    • Author(s)
      綾野秀樹, 北田成祐, 井口雄紀, 松井義弘, 伊東淳一
    • Organizer
      電気学会半導体電力変換・モータドライブ合同研究会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] インバータの変調法がモータの電磁音に与える影響の評価2019

    • Author(s)
      北田成祐,綾野秀樹, 井口雄紀, 松井義弘, 伊東淳一
    • Organizer
      電気学会研究会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 部分的な二相変調法を用いた場合のモータ電磁音の評価2019

    • Author(s)
      北田成祐,綾野秀樹, 井口雄紀, 松井義弘, 伊東淳一
    • Organizer
      電気学会全国大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 永久磁石モータの零速度運転時における素子発熱均一法に対する実験検証2018

    • Author(s)
      綾野秀樹, 嶋本椋太, 野田拓真, 松井義弘
    • Organizer
      電気学会研究会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] PWMインバータの過変調領域における高調波抑制方法の検討2018

    • Author(s)
      綾野秀樹、松井義弘
    • Organizer
      平成30年度電気学会全国大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] Evaluation of a High-Frequency Reactor with a New Wire Guide for a Toroidal Core2018

    • Author(s)
      Hideki Ayano, Akira Fujimura, Yoshihiro Matsui
    • Organizer
      International Power Electronics Conference (IPEC-Niigata 2018 - ECCE-ASIA)
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 零相電圧を利用した零速度運転時の伝導ノイズ低減法に関するシミュレーション評価2017

    • Author(s)
      綾野秀樹、松井義弘
    • Organizer
      平成29年度電気学会産業応用部門大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report

URL: 

Published: 2017-04-28   Modified: 2021-02-19  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi