| Project/Area Number |
21H01309
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21010:Power engineering-related
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
平山 裕 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70372539)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥16,900,000 (Direct Cost: ¥13,000,000、Indirect Cost: ¥3,900,000)
Fiscal Year 2023: ¥10,400,000 (Direct Cost: ¥8,000,000、Indirect Cost: ¥2,400,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
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| Keywords | 無線電力伝送 / RF-DC変換回路 / DC-DCコンバータ / 複素共役整合 / パワーエレクトロニクス / マイクロ波 / MPPT / 整合回路 / 整流回路 / ＲＦ－ＤＣ変換回路 |
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| Outline of Research at the Start |
結合型無線電力伝送の受電側回路では、伝送距離の変化により受電アンテナのインピーダンスが変化するため、アンテナから整流回路側を見たインピーダンスを追従させて複素共役整合条件を満たすことにより受電電力最大化を行う必要がある。
本研究では、パワエレで広く用いられているMPPT制御されたDC-DCコンバーターと、マイクロ波デバイスであるハイブリッドカップラ、および整流用ダイオードを用いて複素共役整合条件の追従を実現する方法を開発する。申請者がこれまでに研究してきた「マイクロ波工学とパワエレ工学の融合による『無線電力伝送工学』の確立」を具体的な回路開発に応用することが、学術的な意義である。
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| Outline of Annual Research Achievements |
結合型マイクロ波無線電力伝送の受電側回路では、伝送距離の変化により受電アンテナの出力インピーダンスが変化するため、アンテナから整流回路側を見たインピーダンスを追従させて複素共役整合条件を満たすことにより受電電力の最大化を行う必要がある。
本研究では、パワーエレクトロニクス（パワエレ）で広く用いられている最大電力点追従（MPPT）制御されたDC-DCコンバーターと、マイクロ波デバイスであるハイブリッドカップラ、および整流用ダイオードを用いて複素共役整合条件の追従を実現する方法を開発する。追従のための機構が、可変キャパシタなどのマイクロ波回路側でなく、パワエレ技術であるDC回路側にあるため、受電回路を小型・軽量・低消費電力・低価格化できることが工学的な意義である。申請者がこれまでに研究してきた「マイクロ波工学とパワエレ工学の融合による『無線電力伝送工学』の確立」を具体的な回路開発に応用することが、学術的な意義である。
2021年度までの研究は、電子負荷装置でDC-DCコンバーターを模擬していたが、2022年度の研究では、Buck コンバータによるDC-DCコンバータを使用して、2系統のPWM信号のデューティー比の可変により、高周波の複素インピーダンスが可変可能であることを実証した。
これにより、高周波部分には可変素子を用いること無く、DC部分の制御のみにより高周波の複素インピーダンスを制御できることを示し、適応整合回路の高周波化と大電力化の両立の可能性を示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
前年度までは高周波部分の検証を行ったが、2022年度の研究ではDC-DCコンバータを含めて回路の実証を行ったため、順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
2022年度は、PWM信号の制御により、高周波の複素インピーダンスを可変できることを実証した。2023年度は、マイクロコンピュータを用いて、制御アルゴリズムを実装じ、複素インピーダンスの変動に対して自動的に最大電力点を追従できることを検証する。
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