2022 Fiscal Year Research-status Report
EV向け電源システムの高信頼と高効率を両立するハイブリッド双方向チョッパの開発
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21K04038
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| Research Institution | Kagoshima National College of Technology |
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Principal Investigator |
逆瀬川 栄一 鹿児島工業高等専門学校, 電気電子工学科, 准教授 (30390503)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
芳賀 仁 長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (10469570)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 昇圧コンバータ / NPCインバータ / 電気二重層キャパシタ / 回生 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
従来の電気自動車では，単相昇圧チョッパと2レベルインバータが用いられているが，さらなる高効率化が求められている。その手法の一つとして，インバータに3レベル（NPC）タイプのTタイプインバータを適用する方法がある。本研究で提案する双方向チョッパは，Tタイプインバータに適した回路となっている。また，その比較対象として，二相昇圧チョッパにEDLCを追加した回路（従来回路）がある。従来回路は，単相昇圧チョッパの並列構成になっているため，バッテリーで直流リンク電圧制御を行い，EDLCで回生エネルギーを回収する方式となっている。一方，提案回路は，バッテリーとEDLCが直列接続になっているため，独立したEDLCの充放電制御を行う工夫として，スイッチを１つ追加した新たな回路構成になっている。
1年目は，まず従来回路の制御系設計を行い，シミュレーションにより動作確認を行うことができた。次に，電気二重層キャパシタ（EDLC）を用いて回生機能を強化したNPC昇圧チョッパを提案した。ただし、当初、NPC昇圧チョッパにEDLCとスイッチ1個を追加するのみでの回路を提案することとしていたが、EDLCとスイッチ1個に加え、インダクタをさらに１つ追加する回路構成となった。また、1年目での提案回路はEDLCの充放電を行う際に，出力電圧にスイッチングに伴う過電圧が生じる問題が明らかになった。2年目はこの問題点の解決に取り組んだ。 2年目は、当初想定していた回路方式の有効性をPSIMによるシミュレーションによって確認した。すなわち、従来のNPC昇圧チョッパにEDLC1つとスイッチ１つを追加した回路でのシミュレーションによる有効性を確認できた。この回路では、回生エネルギーの回収をバッテリーではなく、EDLCのみに行うことも確認することができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2年目において、当初検討していた提案回路の動作をシミュレーションで検証することができた。3年目において実機検証に取り掛かる予定である。実機検証を行うにあたり、必要な直流安定化電源、電子負荷装置、波形観測装置の確保を完了した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後、提案回路の主回路を製作し、実機検証に取り掛かる。提案回路はNPC昇圧コンバータにEDLCとスイッチ1個を追加したシンプルな回路であるため、主回路の製作に時間はかからない。また、制御にはPI制御を用いているが、シミュレーションによる制御系設計も行えているため、実機においては、制御プログラムの作成のみで実験を行える。EDLCについては、研究室に小容量のもの所有しているため、それを用いた試作機を製作し、昇圧および回生実験を行う。
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Research Products
(1 results)
