2012 Fiscal Year Annual Research Report
超低損失電力変換器の不安定回避・高速過渡応答収束ディジタル制御回路の開発研究
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24360112
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
黒川 不二雄 長崎大学, 工学研究科, 教授 (20140808)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
谷内 利明 東京理科大学, 工学部, 教授 (90349845)
柴田 裕一郎 長崎大学, 工学研究科, 准教授 (10336183)
丸田 英徳 長崎大学, 工学研究科, 助教 (00363474)
西田 保幸 千葉工業大学, 工学部, 教授 (70237709)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | ディジタル制御 / 電力変換器 / 低損失 / 高速応答 / DC-DCコンバータ |
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| Research Abstract |
本研究の目的は、CPUに代表される低電圧大電流で動作するLSIにおける電力変換器による省エネルギー化である。LSIの省エネルギー化においては、LSI待機と能動モードの切換えを高速かつ頻繁に行う必要があり,ゲインを大きくして制御性を高める必要が増してくる。
そこで、低損失な電力変換器においても制御可能な,過渡状態も含めた全ての動作毎に、その場の安定性ではなく全体の振る舞いにとって最適なゲインを設定する方式を考案した。スイッチング電源のフィードバック制御ゲインを必要とされる過渡応答時のみに増大し,不安定状態あるいはその臨界で動作させ、外部条件や回路の状態に対応して変えて制御する方式についてシミュレーションによる解析を進め,過渡状態も含めた全ての動作毎に、その場の安定性ではなく全体の振る舞いにとって最適なゲインを設定する方式を提案し,シミュレーションにより動作を確認すると共に動作アルゴリズムを明確にした。
また、並行してフィードバック制御ゲインの増大に頼らず,過渡時はニューラルネットワークを用いた機械学習により得られた制御則を高速応答のために適用するという手法により、過渡応答時の収束の大幅な改善を図るという新しい手法について研究し,シミュレーションにより提案手法の有効性について動作を確認した。
さらに、提案方式の試作回路をDSPボード等を用いて作成し動作確認を行うことで,提案手法の有効性および問題点・改善点について検証を行った。
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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
低損失な電力変換器における、最適なフィードバックゲインの設定方式および機械学習による高速応答のための方式については、試作回路による動作確認まで行っており、シミュレーションおよび試作回路による動作検証を行っており、有効性を確認および今後の検討のためのデータの収集は完了している。
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| Strategy for Future Research Activity |
得られたデータを元に回路のモデル化、制御方式の開発等を行い、目的の具体化を推し進める。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
回路シミュレータ、制御アリゴリズムの作成、さらには制御動作の確認を行うために物品費、調査のために旅費、実験補助に人件費を必要とする。
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