Development of a High Power Density Inverter based on Thin Plane Form

• Project/Area Number: 19360132
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: 電力工学・電気機器工学
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: SHIMIZU Toshihisa Tokyo Metropolitan University, 大学院・理工学研究科, 教授 (30254155)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): OHASHI Hiromichi 産業技術総合研究所, パワーエレクトロニクス研究センター, 副センター長 (60361763) ; WADA Keiji 首都大学東京, 大学院・理工学研究科, 准教授 (00326018)
• Project Period (FY): 2007 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥18,720,000 (Direct Cost: ¥14,400,000、Indirect Cost: ¥4,320,000); Fiscal Year 2008: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000); Fiscal Year 2007: ¥12,090,000 (Direct Cost: ¥9,300,000、Indirect Cost: ¥2,790,000)
• Keywords: 省エネルギー / 電気機器工学 / 新エネルギー / 電気自動車 / インバータ / インダクタ損失 / 高パワー密度 / 限界損失モデル / ヒステリシス損失 / うず電流損失

Research Abstract

次世代半導体として期待されるシリコンカーバイド(SiC)スイッチング素子を用いた高性能インバータの普及を目指して、究極の高効率化と小型化の両立が期待できる薄平面形状のインバータの基盤技術研究を行った。成果は、(1) 厳密な損失計算による高密度設計に必要な損失計算手法の開発(2) 高電力密度化の障害となる受動デバイス(けインダクタ)の損失計算・計測法の開発(3) 最適設計手順の開発(4) 最適な変調法の探索(5) 高電力密度時に深刻化するノイズ障害防止策(6) 薄平面形インバータの試作・評価である。

Research Products

• [Journal Article] A Gate Drive Circuit for Low Switching Losses and Snubber Energy Recovery (2009)
  • Author(s): T. Shimizu, K. Wada
  • Journal Title: Journal of Power Electronics vol.9, no.2 Pages: 259-266
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Gate Drive Circuit for Low Switching Losses and Snubber Energy Recovery (2009)
  • Author(s): T. Shimizu. K. a da
  • Journal Title: Journal of Power Electronics vol. 9, 2 Pages: 259-266
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A practical Iron Loss Calculation for AC Filter Inductors used in PWM Inverters
  • Author(s): T. Shimizu, S. Iyasu
  • Journal Title: IEEE Trans. on Industrial Electronics (Accepted)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Practical Iron Loss Calculation for AC Filter Inductors Used in PW M Inverters
  • Author(s): T. Shimizu. S. Iyasu
  • Journal Title: IEEE Trans. on Power Electronics (掲載決定)
  • Peer Reviewed
• [Presentation] PWMインバータ用フィルタインダクタ鉄損評価 (2009)
  • Author(s): 山地 宏和, 清水 敏久, 高野 耕至, 石井 仁
  • Organizer: H21年電気学会全国大会
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2009-03-17
• [Presentation] インダクタ用磁性体のうず電流損に関する考察 (2009)
  • Author(s): 前田 亮, 清水 敏久, 鳥羽 章夫, 丸山 宏二
  • Organizer: H21年電気学会全国大会
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2009-03-17
• [Presentation] TDRを用いた高パワー密度電力変換回路パターンのインピーダンス測定 (2009)
  • Author(s): 橋野 哲, 清水 敏久
  • Organizer: H21年電気学会全国大会
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2009-03-17
• [Presentation] 高周波チョツパ回路において発生する内部ノイズ電流の解析 (2009)
  • Author(s): 三谷 哲也, 和田 圭二, 清水 敏久
  • Organizer: H21電気学会半導体電力変換研究会
  • Place of Presentation: 大阪工業大学
  • Year and Date: 2009-01-23
• [Presentation] Discussion of Internal and External High Frequency Common Mode Noise Current on a Chopper Circuit (2008)
  • Author(s): T. Mitani, H. Ohashi, K. Wada., T. Shimizu
  • Organizer: EPE-PEMC2008
  • Place of Presentation: ポーランド国ポズナン市
  • Year and Date: 2008-09-02
• [Presentation] An Effective Design Method for High Power Density Converters (2008)
  • Author(s): Y. Hayashi, K. Takao, T. Shimizu, H. Ohashi
  • Organizer: EPE-PEMC2008
  • Place of Presentation: ポーランド国ポズナン市
  • Year and Date: 2008-09-02
• [Presentation] 磁性材料の異なる板厚による矩形波励磁でのうず電流損の評価 (2008)
  • Author(s): 山地 宏和, 清水 敏久
  • Organizer: 平成20年電気学会産業応用部門大会
  • Place of Presentation: 高知県産業プラザ
  • Year and Date: 2008-09-02
• [Presentation] インダクタ用磁性体のヒステリシス損とうず電流損の分離に関する考察 (2008)
  • Author(s): 山地 宏和
  • Organizer: 平成20年電気学会全国大会
  • Place of Presentation: 福岡・福岡工業大学
  • Year and Date: 2008-03-19
• [Presentation] Power Loss Design Platform for High Output Power Density Converters (2007)
  • Author(s): Yusuke Hayashi
  • Organizer: European Power Electronics Conference 2007
  • Place of Presentation: デンマーク・オールボー市
  • Year and Date: 2007-09-05
• [Presentation] Evaluation of the Iron Loss of an Inductor based on Dynamic Minor Characteristics (2007)
  • Author(s): Kazuhito Terashima
  • Organizer: European Power Electronics Conference 2007
  • Place of Presentation: デンマーク・オールボー市
  • Year and Date: 2007-09-04
• [Presentation] Dynamic Iron Loss Measurement Method for an AC Filter Inductor on a PWM Inverter (2007)
  • Author(s): Kwanryol Kim
  • Organizer: European Power Electronics Conference 2007
  • Place of Presentation: デンマーク・オールボー市
  • Year and Date: 2007-09-04
• [Presentation] PWMインバータ回路用フィルタインダクタの鉄損低減の考察 (2007)
  • Author(s): 金 寛列
  • Organizer: 平成19年電気学会産業応用部門大会
  • Place of Presentation: 大阪市・大阪工業大学
  • Year and Date: 2007-08-21
• [Presentation] 動的マイナーループに伴うインダクタの鉄損評価 (2007)
  • Author(s): 寺島 和仁
  • Organizer: 平成19年電気学会産業応用部門大会
  • Place of Presentation: 大阪市・大阪工業大学
  • Year and Date: 2007-08-21
• [Presentation] パワーデカップリング機能を持つ電圧形単相系統連系インバータ (2007)
  • Author(s): 新庄 史浩
  • Organizer: 平成19年電気学会産業応用部門大会
  • Place of Presentation: 大阪市・大阪工業大学
  • Year and Date: 2007-08-21
• [Presentation] A Single-Phase Grid-Connected Inverter with a Power Decoupling Function (2007)
  • Author(s): Fumihiro Shinjyo
  • Organizer: IEEE Power Electronics Conference 2007
  • Place of Presentation: 米国・オーランド市
  • Year and Date: 2007-06-20
• [Presentation] Discussion of Internal Noise Crrents in a Control Circuit on a 200-kHz Switching PWM Inverter (2007)
  • Author(s): Keiji Wada, Kazuhiro Shirakawa, Toshihisa Shimizu
  • Organizer: IEEE/IEEJ Power Conversion Conference(PCC)
• [Presentation] High Power Density Design Methodology (2007)
  • Author(s): Y. Hayashi, K. Takao, T. Shimizu, H. Ohashi
  • Organizer: IEEE/IEEJ Power Conversion Conference(PCC)
• [Presentation] Reduction Methods of Conducted EMI Noise on Parallel Operation for AC Module Inverters (2007)
  • Author(s): Keiji Wada, Toshihisa Shimizu
  • Organizer: Conference Proceedings of IEEE-PESC2007
• [Presentation] Evaluation of the Iron Loss of an Inductor Based on Dynamic Minor Characteristics (2007)
  • Author(s): Kazuhito Terashima, Keiji Wada, Toshihisa Shimizu
  • Organizer: EPE 2007
• [Presentation] Dynamic Iron Loss Measurement Method for an AC Filter Inductor on a PWM Inverter (2007)
  • Author(s): Kwanryol Kim, Toshihisa Shimizu
  • Organizer: EPE 2007
• [Presentation] Power Loss Desigin Platform for High Output Power Density Converters (2007)
  • Author(s): Yusuke Hayashi, Kazuto Takao, Toshihisa Shimizu and Hiromichi Ohashi
  • Organizer: Conference of EPE2007
• [Presentation] インダクタ用磁性体のうず電流損に関する考察
  • Author(s): 前田亮, 清水敏久, 鳥羽章夫, 丸山宏二
  • Organizer: H21年電気学会全国大会
• [Presentation] PWMインバータ用フィルタインダクタ鉄損評価
  • Author(s): 山地宏和, 清水敏久, 高野耕至, 石井仁
  • Organizer: H21年電気学会全国大会
• [Presentation] 200kHz PWMインバータの相間内部ノイズ電流の検討
  • Author(s): 望月賢人, 和田圭二, 清水敏久, 佐藤之彦, 大橋弘通
  • Organizer: H21年電気学会全国大会
• [Presentation] TDRを用いた高パワー密度電力変換回路パターンのインピーダンス測定
  • Author(s): 橋野哲, 清水敏久
  • Organizer: H21年電気学会全国大会
• [Presentation] 高周波チョッパ回路において発生する内部ノイズ電流の解析
  • Author(s): 三谷哲也, 和田圭二, 清水敏久
  • Organizer: H21電気学会研究会資料
• [Presentation] Discussion of Internal and External High-frequency Common Mode Noize Current on a Chopper Circuit
  • Author(s): T Mitani, H. Ohashi, K. Wada, T. Shimizu
  • Organizer: EPE-PEMC2008
• [Presentation] An Effective Design Method for High Power Density Converters
  • Author(s): Y. Hayashi, K. Takao, T. Shimizu and H. Ohashi
  • Organizer: EPE-PEMC2008
• [Presentation] インダクタ用磁性体のヒステリシス損とうず電流損の分離に関する考察
  • Author(s): 山地宏和, 清水敏久
  • Organizer: 平成20年電気学会全国大会
• [Presentation] 磁性材料の異なる板厚による矩形波励磁でのうず電流損の評価
  • Author(s): 山地宏和, 清水敏久
  • Organizer: 平成20年電気学会産業応用部門大会
• [Presentation] 動的マイナーループに伴うインダクタの鉄損評価
  • Author(s): 寺島和仁, 和田圭二, 清水敏久, 中澤知之, 石井謙市朗, 林祐輔
  • Organizer: 平成20年電気学会研究会
• [Presentation] PWMインバータ用フィルタインダクタ鉄損の瞬時算出手法
  • Author(s): 金寛烈, 和田圭二, 清水敏久, 高野耕至, 石井仁
  • Organizer: 平成20年電気学会研究会
• [Presentation] PWMインバータ回路用フィルタインダクタの瞬時鉄損算定法
  • Author(s): 金寛烈, 和田圭二, 清水敏久, 高野耕至, 石井仁
  • Organizer: H19年電気学会全国大会
• [Presentation] 高速スイッチング動作に伴う電力変換器の内部ノイズ電流の検討
  • Author(s): 三谷哲也, 和田圭二, 清水敏久
  • Organizer: H19年電気学会全国大会
• [Presentation] 動的マイナーループに伴うインダクタの鉄損評価
  • Author(s): 寺島和仁, 和田圭二, 清水敏久, 中澤知之石井謙市朗, 林祐輔
  • Organizer: 平成19年電気学会産業応用部門大会
• [Presentation] PWMインバータ回路用フィルタインダクタの鉄損低減の考察
  • Author(s): 金寛烈, 和田圭二, 清水敏久, 高野耕至, 石井仁
  • Organizer: 平成19年電気学会産業応用部門大会
• [Presentation] 電力変換器における内部ノイズ電流の発生要因の検討
  • Author(s): 三谷哲也, 和田圭二, 清水敏久
  • Organizer: 平成19年電気学会産業応用部門大会