2020 Fiscal Year Research-status Report
無線電力伝送のための高周波パワーエレクトロニクス理論の確立
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18K04137
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
平山 裕 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70372539)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 無線電力伝送 / 結合共振 / アンテナ / マイクロ波 / パワーエレクトロニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
無線電力伝送技術の学問的背景にはパワーエレクトロニクスを基盤としたものと、マイクロ波技術を基盤としたものに大別できる。前者は分布定数の扱いは範疇外であること、後者は電力伝送を目的としたもので無いため負荷インピーダンスや伝送効率に対する考え方が実用的ではないという問題がある。無線電力伝送技術のさらなる発達のためには、これらの学問領域を統合する必要がある。
これまでの研究で、「無線電力伝送システムとは、電力の周波数とインピーダンス（実部・虚部）とモードを変換するシステムである」という考えを提唱し、これに基づく理論的モデルを作成してきた。
本研究では、この考え方に基づき、結合器（無線電力伝送のために電磁界を空間に発生させるデバイス。コイル・アンテナ・共振器など）を、モード変換の機能のみをもつ「非共振結合器（コイルなど）」と、モード変換・インピーダンス虚部変換の機能を持つ「準共振結合器（自己共振アンテナなど）」と、モード変換・インピーダンス虚部変換・インピーダンス実部変換の機能を持つ「完全共振結合器（間接給電された自己共振アンテナなど）」に分類し、電界結合・磁界結合の観点から、無線電力伝送の結合器を説明する理論を構築した。これにより、結合コイルと共振コンデンサを用い、力率補償の考え方を用いるパワーエレクトロニクスに基づく無線電力伝送システムも、自己共振アンテナを用い、複素共役整合の考え方を用いるマイクロ波工学に基づく無線電力伝送システムも、統一的に説明することができる。2020年度の研究では、基本波に加えて、高調波までを含めた理論の体系化にとりくんだ。その上で、高周波部分での複素共役整合を、直流に変換した後のDCDCコンバータで達成する方法を考案した。これは、パワエレ技術とマイクロ波技術を本質的な部分で融合する手法であり、高周波パワーエレクトロニクス理論の有用性を示すものといえる。
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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
当初の目的である「高周波パワーエレクトロニクス理論」の構築に加え、それを実際に応用した方法を提案できた点においては、当初の計画以上に進展しているといえる。しかし、感染症拡大の影響により実験が遅れ、論文公開が遅れていることを考慮すると、おおむね順調に進展していると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究により構築した「高周波パワーエレクトロニクス理論」の有用性を示すため、それを応用した技術開発を行なっていく。同時に、今後も引き続き、マイクロ波およびパワーエレクトロニクスの両方の分野の研究者と交流を深め、両分野の理論を包含する理論体系の構築に取り組んでいく。
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| Causes of Carryover |
感染症拡大の影響により、実験および論文出版が遅延しているため
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Research Products
(3 results)
