2022 Fiscal Year Annual Research Report
Realization of Minimum Volume Design of Noise Filter for Power Converters Based on Parasitic Impedance Estimation Techniques
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21K14145
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| Research Institution | Seikei University |
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Principal Investigator |
高橋 翔太郎 成蹊大学, 理工学部, 助教 (00896566)
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2021-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | EMI / コモンモードノイズ / コモンモードインダクタ / 浮遊容量 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和3年度においては，ノイズフィルタ用インダクタに生じる浮遊容量の推定手法についての検討に注力した。まず最も基本的なフィルタ用磁気部品として，トロイダルインダクタを検討対象とし，巻線とコア間の絶縁体を考慮した浮遊容量推定法を考案した。さらに，考案した推定法を，2巻線を同極性にコアに施すことで製作する単相コモンモードインダクタに適用が可能な方式へと修正した。修正した浮遊容量の推定法と，磁性材料が有する複素透磁率の周波数依存性に基づき，コモンモードインダクタの小信号に対する周波数特性を1 kHzから50 MHzまでの広帯域に渡り精度よく再現できる解析モデルを考案した。
令和4年度においては，ノイズ規制値を満たす最小体積のコモンモードインダクタ設計法の確立を目指し，研究を遂行した。まず，ノイズ評価用モータドライブシステム各部のインピーダンス測定に基づき，評価システム全体の等価回路モデルを回路シミュレータLTspice上に構築した。次に，シミュレーションを活用し，評価システムの出力側コモンモード電流を，DO160規格値以下に抑制できる最小体積のコモンモードインダクタの設計方法について，検討をおこなった。モータ駆動用インバータのキャリア周波数を10 k~100 kHzの範囲で変化させ，各キャリア周波数に対応するコモンモードインダクタの設計・製作をおこなった。検討の結果，低スイッチング周波数では，磁性コアの内部磁束密度が，高スイッチング周波数では，磁性材料の比透磁率がそれぞれ，コモンモードインダクタの体積に対する主たる制約要因であることを明らかにした。
研究期間内に確立した基盤技術を活用することで，ノイズ規制帯域(150 k~30 MHz)に渡り，要求減衰量を満たす最小体積のノイズフィルタを得る設計が可能となり，フィルタ試作・設計期間の大幅な短縮が期待できる。
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Research Products
(1 results)
