| Project/Area Number |
21K14136
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 21010:Power engineering-related
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
萬年 智介 筑波大学, 数理物質系, 助教 (90806754)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
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| Keywords | 波形組み換えインバータ / 電流不連続モード / DCM / 低力率動作 / 直流コンデンサ / 中性点電位 / 三相インバータ / 正弦波ドライブ / 波形組み換え |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は，航空機電動化の実現と普及への要素技術として，超軽量正弦波ドライブインバータの実現を目的とする。インダクタの大幅な軽量化を可能とするDC-DC変換器を2台組み合わせて，三相インバータを構成する回路方式・制御方式を開発する。
1年目は，力率1におけるインバータ制御法を確立し，スイッチング損失を低減する。2年目は，インバータの低力率動作手法の確立と，同時にインダクタの軽量化およびインバータ重量評価を行う。
以上から，提案方式により，インバータの大幅な軽量化が可能であることを明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，2台のチョッパ回路と1台の波形組み換えインバータで構成される正弦波出力三相インバータの回路・制御方式を確立することを目的としている。特に，提案方式に対して，インバータの軽量化と小型化に着目し，正弦波出力三相インバータが，どこまで軽量化・小型化できるかを明らかにすることを目指す。今年度は，学術論文掲載に向けて2台のチョッパ回路と波形組み換えインバータを組み合わせた正弦波出力三相インバータを
再設計し，定格電圧における実験検証を行った結果，以下の成果を得た。
(1)まず，インダクタの電流を毎周期ゼロにする不連続モード(DCM)を適用した方式において，出力電流と電流ピーク値からインダクタを設計し，電流連続モード(CCM)と比較して1/10以下に出来ることを確認した。
(2)また，DCM方式において，フィードフォワード制御のみを用いてインバータの力率を1～0まで連続的に動作出来ることを定格電圧における実験で実証した。
(3)インバータの電力変換効率を測定・分析し，2台のチョッパ回路における損失が全体損失の大部分を占めることを実証した。
(4)最後に，インダクタについて空芯インダクタとコアありインダクタ，単心線とリッツワイヤの組み合わせを検討した。同じスイッチング周波数のCCMインバータと比較してDCMインバータは，高周波における損失が小さいインダクタを適用した方が良いことを明らかにした。
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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
学術論文掲載に向けて，前年度までに十分実施できなかった定格電圧における実験検証を行い，提案する2台のチョッパにおける電流不連続モードを適用した制御方式の動作を確認した。シミュレーションおよび理論解析のとおり，定格電圧において力率1～0まで連続して安定に動作できることを実証した。以上の点を踏まえて，本研究は順調な進捗であったと考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は，学術論文掲載に向けて，論文執筆および追加実験を行う。特に，インバータ重量について検討し，インダクタや冷却器などの軽量化により，従来方式と比較して提案方式は，大幅な軽量化が可能であることを明らかにする。
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