Development of a high-frequency soft-switching inverter for atmospheric pressure plasma generation with load-independent operation

• Project/Area Number: 25K17597
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 21010:Power engineering-related
• Research Institution: University of Hyogo
• Principal Investigator: 大里 辰希 兵庫県立大学, 工学研究科, 助教 (20908131)
• Project Period (FY): 2025-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2027: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2026: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2025: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
• Keywords: ソフトスイッチング / 高電圧 / 電力変換回路 / 負荷非依存動作 / 大気圧プラズマ

Outline of Research at the Start

大気圧プラズマは環境・エネルギー問題の解決において重要な窒素固定やCO2分解技術等への適用が期待されているが，従来技術に比べて，十分に高いエネルギー効率が要求される．また，大気圧プラズマの生成には次世代パワー半導体デバイスを用いたインバータ電源による高周波化，高スルーレート化が有効であるが，スイッチング損失や電磁ノイズ等の課題がある．本研究では，大気圧プラズマの1つである誘電体バリア放電を対象とし，高周波インバータ電源にソフトスイッチングを適用することでこれらの課題を解決する．さらに，負荷の変動に依らずソフトスイッチングを達成する独自手法を適用し，実機の製作，プラズマ生成・計測まで行う．