Ultra-reliable power electronics system with built-in power device degradation diagnosis technology

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02134
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21010:Power engineering-related
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: Wada Keiji 東京都立大学, システムデザイン研究科, 教授 (00326018)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: パワーエレクトロニクス / パワーデバイス / オンラインモニタリング / 信頼性

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this research was to achieve high reliability and long life of power electronic circuits. The main results are as follows. (1) This study showed that SiC-MOSFET condition monitoring is effective in detecting changes in electrical characteristics associated with gate oxide film degradation due to long-term use, because SiC-MOSFETs are not easily affected by temperature. (2)This study developed a gate drive circuit for novel power electronics devices that can measure the input capacitance of MOSFETs. (3) The proposed new circuit was applied to a power electronics circuit with a DC voltage of 500 V, and experiments confirmed that it is capable of detecting device degradation. Through the above, this study have established the basic technology for circuits with on-line monitoring function.

Free Research Field

パワーエレクトロニクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は、パワーエレクトロニクス回路の信頼性と長寿命化の向上を追求し、重要な成果を得た。学術的には、SiC-MOSFETの状態監視の適切な方法を明らかにし、新たなモニタリング回路の開発を達成した。また、提案した新型回路をパワーエレクトロニクス回路に適用し、その有用性を実証した。これらの成果は、次世代パワーエレクトロニクス設計のための重要な知見を提供するものである。
社会的には、本研究はパワーエレクトロニクス技術の信頼性向上に寄与する。新しい回路設計と劣化検出方法は、これらのシステムの寿命を延ばし、予知保全を可能にすることができるために、その結果として経済的な利益と持続可能性の向上につながる。