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2022 Fiscal Year Annual Research Report

マイクロ波工学とパワエレ工学の融合による無線電力伝送用適応受電回路の開発

Research Project

Project/Area Number 21H01309
Research InstitutionNagoya Institute of Technology

Principal Investigator

平山 裕  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70372539)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords無線電力伝送 / RF-DC変換回路 / DC-DCコンバータ / 複素共役整合 / パワーエレクトロニクス / マイクロ波 / MPPT
Outline of Annual Research Achievements

結合型マイクロ波無線電力伝送の受電側回路では、伝送距離の変化により受電アンテナの出力インピーダンスが変化するため、アンテナから整流回路側を見たインピーダンスを追従させて複素共役整合条件を満たすことにより受電電力の最大化を行う必要がある。
本研究では、パワーエレクトロニクス(パワエレ)で広く用いられている最大電力点追従(MPPT)制御されたDC-DCコンバーターと、マイクロ波デバイスであるハイブリッドカップラ、および整流用ダイオードを用いて複素共役整合条件の追従を実現する方法を開発する。追従のための機構が、可変キャパシタなどのマイクロ波回路側でなく、パワエレ技術であるDC回路側にあるため、受電回路を小型・軽量・低消費電力・低価格化できることが工学的な意義である。申請者がこれまでに研究してきた「マイクロ波工学とパワエレ工学の融合による『無線電力伝送工学』の確立」を具体的な回路開発に応用することが、学術的な意義である。
2021年度までの研究は、電子負荷装置でDC-DCコンバーターを模擬していたが、2022年度の研究では、Buck コンバータによるDC-DCコンバータを使用して、2系統のPWM信号のデューティー比の可変により、高周波の複素インピーダンスが可変可能であることを実証した。
これにより、高周波部分には可変素子を用いること無く、DC部分の制御のみにより高周波の複素インピーダンスを制御できることを示し、適応整合回路の高周波化と大電力化の両立の可能性を示した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

前年度までは高周波部分の検証を行ったが、2022年度の研究ではDC-DCコンバータを含めて回路の実証を行ったため、順調に進展していると判断した。

Strategy for Future Research Activity

2022年度は、PWM信号の制御により、高周波の複素インピーダンスを可変できることを実証した。2023年度は、マイクロコンピュータを用いて、制御アルゴリズムを実装じ、複素インピーダンスの変動に対して自動的に最大電力点を追従できることを検証する。

  • Research Products

    (6 results)

All 2024 2023 2022

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (5 results)

  • [Journal Article] RF-DC Conversion Circuit using Quadrature Hybrid for Complex Maximum Power Point Tracking2024

    • Author(s)
      Kozaburo Tanahashi, Hiroshi Hirayama
    • Journal Title

      IEICE Electronics Express

      Volume: 21 Pages: 1-5

    • DOI

      10.1587/elex.21.20240043

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 降圧型DC-DC コンバータを用いた複素MPPT 回路の検証2024

    • Author(s)
      豊永 拓郎, 平山 裕
    • Organizer
      電子情報通信学会 2024年総合大会
  • [Presentation] 伝送線路を用いた複素MPPTによるRF-DC変換回路の実験的検証2023

    • Author(s)
      菅円香, 平山裕
    • Organizer
      電子情報通信学会 無線電力伝送研究会
  • [Presentation] 集中定数型90°ハイブリッドを用いた複素MPPT回路のソースプル測定2023

    • Author(s)
      豊永拓郎, 平山裕
    • Organizer
      電子情報通信学会 2023年ソサイエティ大会
  • [Presentation] 近距離無線電力伝送における複素MPPTを用いたRF-DC変換回路による効率改善効果の検証2023

    • Author(s)
      菅 円香, 平山 裕
    • Organizer
      電子情報通信学会 2023年総合大会
  • [Presentation] 伝送線路による複素MPPTを用いたRF-DC変換回路の提案2022

    • Author(s)
      菅円香, 棚橋功三郎, 平山裕
    • Organizer
      電子情報通信学会 2022年総合大会

URL: 

Published: 2024-12-25  

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