インフラ設備用パワー半導体モジュールの遠隔異常監視機能の開発

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K04343
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: 附田 正則 九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 特任准教授 (00579154)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 渡邉 晃彦 九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 准教授 (80363406) ; 長谷川 一徳 九州工業大学, 大学院工学研究院, 准教授 (80712637) ; 大村 一郎 九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 教授 (10510670)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: パワーモジュール / 簡易モジュール / 電流センサ / パワーサイクル試験 / ダブルパルス試験

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、現在行われている定期メンテナンスや部品交換が主流である予防保全に代わる手段として、僅かな異常から故障を予知し故障する前にパワー搬送体モジュールを交換する予知保全の手段を開発することが目的である。これにより風力発電機やメガソーラーの故障による長期停止を防ぐことが期待できる。
２０１９年度は、今後行うパワーモジュールの異常検知試験に向け簡易モジュールや電流センサの作製と異常検知試験を効率的に行う回路構成の机上検討を行った。簡易モジュールのセラミック基板のパターンは評価に適したパターンを設計し、製造はメーカーへ外注した。セラミック基板、チップ、アルミワイヤを学内の設備で実装し簡易モジュールを作製した。電流センサーは小型かつ低ノイズ化が求められることから、先行研究で開発したプリント基板によるロゴスキコイルを採用した。プリント基板であるため小型化が可能であり、先行研究で開発したフィッシュボーンパターンを用いてノイズを低減することも可能である。また本センサは空芯であるためパワー半導体の数百アンペアレベルの電流も測定することが可能である。異常検知試験用のシステムは机上検討により高速スイッチングと低速スイッチングの２系統の回路を組み合わせたシステム構成を考案した。これにより劣化を加速試験により発生させた上で電力変換器の波形を効率的に取得することが期待できる。
２０２０年度は異常検知用のシステムを作製し簡易モジュールにより異常検知試験を行う予定であったが、研究廃止により今年度分として報告できる実績はない。