2023 Fiscal Year Annual Research 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 |
ハイブリッド電気自動車では，単相昇圧コンバータと2レベルインバータが用いられているが，電源部の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レベルの電圧を出力可能なTタイプインバータまたはNPC（Neutral-Point-Clamped）インバータを適用する方法がある。また、高効率化および信頼性向上のための方式として、電気二重層キャパシタ（EDLC）と二相昇圧コンバータを組み合わせた複数電源方式の回路が提案されている。本研究では、3レベルインバータへの応用に適し、かつ、EDLCを用いた複数電源方式の新しい昇圧コンバータの開発を行った。従来回路は，直列接続された4つのスイッチと1つのバッテリーを用いて、昇圧と中性点電位制御が可能な回路である。一方，提案回路に求められる制御性能は３つであり、昇圧、中性点電位制御、そしてEDLCの電流制御である。本研究では、高効率、信頼性向上、小サイズ、低コスト化のため、少ないスイッチを用いた最小の回路構成で、上記の３つの制御を実現する回路および制御方式について検討を行った。制御方式にはPI制御を用い、従来回路の制御系設計手法を適用した。結論として、提案回路は、従来回路に比べ、スイッチ１つの追加のみで、求められる制御を実現可能であることをシミュレーションにより示した。さらに、提案回路の昇圧、中性点電位制御、そしてEDLC充放電の各出力モードを解析し、従来回路との動作モードの違いを明らかにした。
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