2019 Fiscal Year Research-status Report
入出力電圧比10倍以上の高効率双方向DC-DCコンバータの開発
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19K04322
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
早乙女 英夫 千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (50261938)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | DC-DCコンバータ / 双方向 / 高電圧比 / 高周波電力用磁気デバイス / フェライト / 鉄損 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和元年度の研究実績の内容は，大きく２つの柱からなる。一つは，DC-DCコンバータそのものの開発に関係する部分で，もう一つは，コンバータに適用する磁気デバイスの鉄損解析に関する部分である。
前者についての今年度の研究実績は，次の通りである。研究計画調書に記載した図1(d)の提案回路について，仕様の策定，回路シミュレータによる回路設計および実機試作を行い，その成果を電気学会の研究会で発表した。入力電圧仕様として，配電系統と蓄電池との双方向電力伝送を想定し，DC100VおよびDC10Vを設定した。この仕様に対し，図1(d)の回路の共振用回路定数および変圧器の巻数を設計するアルゴリズムを開発し，これを適用した回路を設計し，実機製作を行い，設計結果の検証を行った。ここでは，変圧器の磁心の磁気飽和回避についても配慮した。現在，より詳細な回路設計を行っている。一方，研究計画調書図１に記載した他の提案回路についても，図1(d)の回路と同様な回路設計法の適用を行っており，次年度のには学会発表する予定である。
後者についての今年度の研究実績は，次の通りである。高周波電力増幅器の開発においては，直流入力電圧が500Vまで可能な高周波方形波インバータの試作を行い，現在，配線インダクタンスの削減等，この電力増幅器の実現に取り組んでいる。一方で，研究室に既存の低圧の直流電圧を入力して方形波電圧を出力するインバータを適用し，フェライトの磁化特性解析を行った。その結果，従来フェライト内磁界をを３成分に分離していたが，より高周波になると磁界を４成分に分離する必要があることが分かった。その成果を電気学会の研究会で発表した。
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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
DC-DCコンバータの仕様決定し，提案DC-DCコンバータ回路の基本動作のシミュレーションおよび実験的検証が完了した。また，高周波電力用磁気デバイスに適用するフェライトの損失解析に必要な物理パラメータの提案ができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度に検討した提案回路以外について，今年度と同様の解析を行う。また，フェライトの磁化特性の温度依存性について，種類の異なるフェライトについても検証する。
最終年度までには，入力電圧比が10倍以上の双方向DC-DCコンバータ設計開発における課題と対策をまとめたい。
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