Circuit Topology and Output Power Control of Unidirectional High-Frequency-Isolated DC-DC Converter

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H01310
• 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: Nagoya Institute of Technology
• Principal Investigator: Takeshita Takaharu 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70171634)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: パワーエレクトロニクス / DC-DCコンバータ / 高周波絶縁 / 電力変換 / 充電器

Outline of Final Research Achievements

Toward the achievement of the Sustainable Development Goals (SDGs), new developments such as DC power supply systems and electric vehicles are underway. For power converters in DC power distribution and quick chargers with charging times comparable to those of gasoline vehicles, the development of high-frequency, isolated, large-capacity, highly efficient DC-DC converters that ensure safety is required.
In this study, a high-frequency, isolated, unidirectional Secondary-Resonant Single-Active-Bridge (SR-SAB) converter was proposed, and an output power control method using high-frequency transformer frequency control and primary voltage waveform control was clarified. Furthermore, the circuit configuration of the SR-SAB converter for high power applications and its control method were clarified.

Free Research Field

電気電子工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

電力システムは、交流電圧で電気を供給しているが、エアコン、冷蔵庫、コンピュータなどのほとんどの電気機器は、内部で交流を直流に変換している。また，カーボンニュートラルに向け電気自動車などの普及も進められ，バッテリへの電力を供給する充電器も直流が必要になる。直流配電により，機器内部で交流を直流へ電力変換する必要がなくなり、機器の小型化・電力変換損失の低減が図れる。このため直流を異なる電圧の直流へ変換する高効率なDC-DCコンバータの開発が世界的に進められている。
本研究では，従来回路に比較して，力率の高い回路を提案し，小型高効率なDC-DCコンバータ回路を提案し，その電気的特性を確認している。