2021 Fiscal Year Annual Research Report
High-power dc-dc converter for electric vehicles and electric aircraft
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19H02125
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
萩原 誠 東京工業大学, 工学院, 准教授 (20436710)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐野 憲一朗 東京工業大学, 工学院, 助教 (60589307)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | パワーエレクトロニクス / 電気自動車 / 電動航空機 / 直流-直流変換器 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、検討する非絶縁型直流-直流変換器の高効率化と高電力密度化の両立を試み、シミュレーション、理論解析、実験の三通りにより検討を行った。具体的には、前年度まで補助変換器に適用するセルは同一周波数、同一構成であったが、異なるセルを適用し、同時に周波数を個別に設定することで、高効率化と高電力化の両立を試みた。初めに、各セルのコンデンサ電圧を個別に制御した場合に適した制御法を確立した。具体的には、新回路方式に適した制御ブロック線図を新たに考案した。考案した制御法の有効性妥当性はミニモデルを用いた実験検証により確認した。得られた実験結果は、当該研究分野で最も権威のある国際会議であるECCE(Energy Conversion Congress and Expo)2021にて発表した。
次に、MATLABを用いた数値解析によりコンデンサ電圧とスイッチング周波数が変換器効率に及ぼす影響を解析し、高効率と高電力密度を同時に実現するための指針を示した。その結果、前年度までに検討した回路と比較し、最大効率が1%程度向上することを明らかにした。また、提案変換器の電力密度とセル数の評価に関してパレートフロントカーブを用いた評価を行うことで、最適動作周波数、最適セル数の関係に関して明らかにした。解析の妥当性はミニモデルを用いた実験により明らかにした。得られた結果は、当該研究分野で日本において最も権威のある学術論文誌である電気学会産業応用部門誌に掲載された。
また、電流制御法の最適化に関しても昨年度に引き続き検討を行った。具体的には、正弦波法、三次高調波重畳法、台形波法の三種類に関してミニモデルによる実験検証と、MATLABを用いた数値解析の両面から検討を行った。その結果、各方式の得失に関する新たな知見を得た。得られた研究成果は、著名な国際会議であるIFEEC2021で発表を行った。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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