2012 Fiscal Year Annual Research Report

マトリックスコンバータ技術によるワイヤレス給電用電源の革新

Research Project

Project/Area Number	24360106
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Research Institution	Nagaoka University of Technology
Principal Investigator	伊東淳一長岡技術科学大学, 工学部, 准教授 (90377218)
Project Period (FY)	2012-04-01 – 2015-03-31
Keywords	電気自動車 / マトリックスコンバータ / ワイヤレス給電 / インピーダンス整合 / パルス密度変調
Research Abstract	本研究では,電気自動車の普及拡大を目的とし,いつでも,どこでも,誰にでも電気自動車を充電できる充電器として,電力線を用いずに電力を伝送するワイヤレス給電を利用したシステムを開発する。平成24年度は商用電源の交流から直接高周波の交流が得られるマトリックスコンバータの制御技術を中心に開発を行った。特に高周波出力であることに着目して,マトリックスコンバータのパルス密度変調(PDM)方式を用いた制御技術を検討し,シミュレーションとミニモデルの試作を行った。ミニモデルの評価をおこなったところ,効率95%程度が得られ,従来より損失を112以下にできることが明らかになった。さらに,ワイヤレス給電の受電部の電力変換器として,反射電力が発生しないインピーダンス整合可能な整流器を開発した。さらに,プロトタイプを試作し,実験により動作を確認したところ,この整流器では従来に比べて,反射電力を1/2以下に低減できることを明らかにした。また,詳細に動作解析を行い,回路パラメータの設計法を確立した。加えてこれらの試作を通じて,高周波電力変換器のラミネート構造設計に関する知見を得て,高周波プリント板の設計法を明らかにした。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 1: Research has progressed more than it was originally planned. Reason 当初,給電側の電力変換器をマトリックスコンバータ方式で実現することを検討していたが,受電側にも反射電力の問題があることがわかった。そこで,反射電力を低減する受電側の海路方式を考案し,実験によりその有用性を確認した。その結果,送電・受電側両方のアプローチができており,予定より進展していると言える。
Strategy for Future Research Activity	今後はアンテナの小形化,高効率化を目指して,回路動作周波数をあげる。現在200kHz級なので,これを2Mhz,最終的には6MHz程度の出力に増加させる。このために,今後,実装技術および制御技術を確立する。