共振形電力変換器の回路構成まで考慮した最適化に関する研究

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05402037
• Research Institution: Institute of Industrial Science, University of Tokyo
• Principal Investigator: 原島 文雄 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (60013116)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 近藤 正示 長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (00126062) ; 橋本 秀紀 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (30183908)
• Keywords: 電力変換システム / PWM型電力変換システム / 共振型電力変換システム / 空間ベクトル制御 / 菱形スイッチング制御 / フィルタ出力電圧制御 / シミュレーション / 可変構造システム制御

Research Abstract

低損失・低ノイズで電力変換システムのスイッチング周波数を高周波数化することは、良質な電力エネルギーを効率的に利用し、さらには電力変換機器の小型化や低コスト化のために重要な課題である。しかし、従来、主に使用されてきた、電流を強制的にオン/オフするPWM型電力変換システムでは、高周波数化により損失が大きくなる問題がある。当研究室では、共振現象を利用したゼロ電圧(電流)スイッチングにより、低損失で高周波数化が可能な共振型電力変換システムを研究しており、実用化における問題点を明確にしつつある。
研究してきた電力変換システムをより低損失・低ノイズ化し高周波数化するために、以前から開発・試作してきた誘導電動機駆動用回生機能付き共振型直流リンクコンバータ・インバータシステムを再検討した。入力側コンバータに対する空間ベクトル制御による3つのスイッチング方式と、出力側インバータに対する2つの制御方式を検証した。定常状態について、それぞれの方式を主に高性能ワークステーション上でのシミュレーションと高調波分析を行い、一部については実験装置を試作し比較検討した。さらに、非定常状態についてもシミュレーションを試みた。
その結果、出力波形歪みを軽減することによりスイッチング損失やノイズを低減するためには、入力側コンバータを菱形スイッチング制御方式とし、出力側インバータをフィルタ出力電圧制御方式とすることが有効であることが明らかになってきた。このような制御方式を取り入れた可変構造システム制御により、今までより一層低損失・低ノイズでより高周波スイッチングが可能な電力変換システムが実現できる見通しもついてきた。

Research Products

• [Publications] Korondi Peter: "Pulse Modulated Variable Structure System Controller for Parallel Resonant Dual Converter" Proc.of 94 Japan Industry Applications Society Conference. 23〜28 (1994)
• [Publications] Korondi Peter: "Improving Harmonics of a Current Controlled Parallel Resonant Dual Converter" Proc.of the 20th International Conference on Industrial Electronics Control and Instrumentation(IECON94). 1. 322〜327 (1994)