インダイレクト型ハイブリッド回路の同期整流式絶縁型DC-DCコンバータへの応用
| Project/Area Number |
22K14235
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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 | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
畑 勝裕 東京大学, 生産技術研究所, 助教 (70837294)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (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 2023: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | DC-DCコンバータ / ハイブリッドDC-DCコンバータ / 電源回路 / インダクタ電流低減 / ソフトスイッチング |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は出力インダクタ電流を低減できる「インダイレクト型ハイブリッド回路」の利点に着目し，同回路の絶縁側DC-DCコンバータの二次側同期整流回路への応用可否を検討する。また，電源回路全体を小型・高効率化するための素子選定と回路設計に関する理論構築と実機実証に取り組む。
特に，①定常特性の理論解析とモデル化，②小型・高効率化を実現するための素子選定と回路設計，③負荷変動等を考慮したソフトスイッチング成立条件の明確化，の3つのテーマを実施し，インダイレクト型ハイブリッド回路を絶縁型DC-DCコンバータに応用できることを明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，インダイレクト型ハイブリッド回路を同期整流式絶縁型DC-DCコンバータの二次側同期整流回路に応用することで，出力インダクタにおける損失を大幅に低減し，電源回路全体の小型・高効率化を実現するための素子選定と回路設計に関する理論構築と実機実証に取り組んだ。特に，本研究では，1．定常特性の理論解析とモデル化，2．小型・高効率化を実現するための素子選定と回路設計，3．負荷変動等を考慮したソフトスイッチング成立条件の明確化，の3つのテーマを実施し，以下の成果が得られた。
インダイレクト型ハイブリッド回路をアクティブクランプフォワードコンバータの二次側同期整流回路として採用し，2つの回路状態に基づいてデューティ比等に対する動作点を求める手法を確立した。さらに，インダイレクト型ハイブリッド回路の課題であったキャパシタ突入電流を抑制できる新たな回路トポロジーを提案し，その有効性を実証実験により明らかにした。このとき，主な回路状態は2つから4つに増加したが，同様な解析手法によって動作点が求められることを示した。しかし，トランス励磁電流が回路動作に強い影響を与えることが明らかになったため，トランス励磁電流の転流動作を考慮した回路状態の細分化および各動作モードの回路解析を行い，各電圧電流の振る舞いを考察した。
また，定常特性の理論解析とモデル化に基づいて素子選定および回路設計に必要な情報を整理し，さらに，トランス巻き数比と降圧比の関係より，トランス巻き数比を削減した回路設計によって小型・高効率化を実現できる可能性を示した。このほか，トランス励磁電流を利用した一次側回路のソフトスイッチング可否を検討し，小型・高効率化につながる回路設計・制御手法を検討した。これらの成果を統合することでインダイレクト型ハイブリッド回路を採用した同期整流式絶縁型DC-DCコンバータの理論構築を行い，その有効性を明らかにした。
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Report
(2 results)
Research Products
(2 results)
