電力変換回路用ノイズフィルタ設計に向けた素子材料特性・空間電磁結合のモデル化
| Project/Area Number |
22K14240
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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 | Osaka University |
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Principal Investigator |
井渕 貴章 大阪大学, 大学院工学研究科, 講師 (90755646)
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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: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
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| Keywords | パワーエレクトロニクス / 電磁環境両立性（EMC） / 寄生成分 / 磁性材料特性 / 高周波鉄損計測 / 空間電磁結合 / 電力変換回路 / 受動素子 / ノイズフィルタ |
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| Outline of Research at the Start |
電気電子情報通信技術の多用途・高度利用を背景に、電力変換回路の電磁環境両立性（EMC）設計の重要性が高まるにつれ、解析・評価の複雑化や広帯域電磁干渉（EMI）ノイズ低減が大きな課題となっている。本研究では、EMIノイズの発生・伝搬メカニズムを回路理論・電磁理論の観点から考察し、小型・高効率電力変換回路のEMIノイズ低減設計に有用となる「ノイズ閉じ込め・抑制用受動素子の材料特性および素子間電磁結合に着目したノイズ低減・抑制」に関する検討を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、電力変換回路における電磁環境両立性（EMC）設計の実現を目的とし、電磁干渉（EMI）ノイズ閉じ込め・抑制に用いる受動素子の材料物性に起因する非線形特性のモデル化、および配線や素子間の空間電磁結合のモデル化に基づいて、ノイズフィルタや付帯回路を含めたシステムレベルでのノイズ閉じ込め・抑制設計法の確立に取り組むものである。広帯域ノイズ解析における受動素子の材料物性を含めた特性の定量評価・モデル化に関して、トロイダル型コモンモードチョークインダクタを例に高周波鉄損の実測評価法や直流重畳を考慮したインピーダンス特性のモデル化を中心に検討を実施し、素子が持つ寄生成分とノイズ低減・抑制の基本原理との対応付けを図った。また電圧・電流測定に用いるプローブの広帯域ゲイン・位相特性評価やMHz以上の高周波数帯を対象とした鉄損測定法の原理検証や課題抽出により、広帯域・高精度鉄損計測およびモデリング技術の確立に向けた重要な知見が得られた。空間電磁結合の評価に近傍磁界可視化システムを用いることで、ノイズ源となるパワーモジュール内配線およびノイズ閉じ込め用DCリンクキャパシタの実装レイアウトの最適設計について検討し、電力変換器から外部に漏出するノイズの低減及びノイズフィルタ容量の低減に関する知見が得られた。さらに、50/60Hzの交流入力電圧と数十kHzのスイッチング動作の両方に同期した近傍磁界測定技術についても検討し、電力変換回路におけるEMIノイズ発生・伝搬メカニズム解明およびノイズ抑制・低減設計における開発期間短縮・試作コスト削減の実現に向けた評価技術の確立を図ることができた。
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Report
(2 results)
Research Products
(9 results)
