Starting-up method of power converters using a short-circuit operation to achieve high power density

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K14970
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 21010:Power engineering-related
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: MANNEN Tomoyuki 筑波大学, 数理物質系, 助教 (90806754)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: パワーデバイス / 短絡動作 / 電力変換器 / スタートアップ / 初期充電

Outline of Final Research Achievements

This project developed a startup method of power converter and evaluated its reliability with the aim of reducing the size and cost of on-board chargers in electric vehicles. Extreme overload operation of the power devices in the power converter eliminates its start-up circuit and removes the bottleneck for cost reduction and miniaturization of the power converter. The experimental verification clarified that the proposed method has no effect to the current rating and lifetime of the power converters equipped with planar-gate SiC-MOSFETs.

Free Research Field

パワーエレクトロニクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では，従来，必要不可欠とされていた電力変換器のスタートアップ回路が本質的に必要であるかを問い，不要とできることを明らかにした。これは，変換器を理論限界まで小型化可能とするために必要な技術である。また，従来は，事故時の回路保護を目的として担保していたパワーデバイスの短絡動作を，通常動作の一部として積極的に活用するという，パワーデバイスの新しい使い方を提案し，その有用性を確認した。本研究の成果が電力変換器やパワー半導体デバイスの新しい市場開拓の一助となることを期待する。