2014 Fiscal Year Annual Research Report

ローカルエリアパワーネットワークのための回路モデルの構築

Research Project

Project/Area Number	24560456
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	久門尚史京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80301240)
Project Period (FY)	2012-04-01 – 2015-03-31
Keywords	ローカルエリアパワーネットワーク / 回路モデル / 電磁現象 / 電力フロー
Outline of Annual Research Achievements	ローカルエリアパワーネットワークを構成する配線部の高周波に対するモデルである単導体素子モデルのマクロ化したモデルとして、単導体線路モデルがあるが、これに放射の影響を入れたモデルの開発を行った。単導体線路モデルは電荷密度と電流に対する波動方程式で表現され、放射による損失の表現が難しかったが、端部に基づいて生成される電界が伝搬遅延を考慮した形で配線に誘導を引き起こすというモデルを用いることにより、放射損を表現する方法を提案した。このモデルに対して１次元のＦＤＴＤ法を適用したシミュレーションと単導体素子モデルに基づく解を比較することにより、提案線路モデルが放射の影響を表現していることを確認した。また、ローカルエリアパワーネットワークを構成するスイッチング電源のユニバーサルなモジュールとして設計を行った双方向ＡＣ-ＤＣ変換器の制御方法の検討を行った。交流１周期を単位とした離散時間システムとして変換モジュールの制御を行うアルゴリズムを提案した。ローカルエリアネットワークのような小規模ネットワークにおいては回路の固有モードの周波数が高いため、このモデルのような交流１周期ごとに扱うことにより制御のダイナミクスをうまく抽出することが可能になることを示した。実際に試作した双方向ＡＣ-ＤＣ変換モジュールにより複数電源と複数負荷から成る交流のローカルエリアパワーネットワークを構成し、提案モデルの妥当性の評価を行った。過渡現象のダイナミクスを離散時間システムとして表現したモデルと実測値からフェーザの離散時間変化を求めた結果との比較から、提案モデルがローカルエリアパワーネットワークのダイナミクスを表現できていることを確認した。このように配線部の高周波モデルと電源部の低周波モデルによりローカルエリアパワーネットワークを適切に表現できることが明らかになった。