2013 Fiscal Year Annual Research Report
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25249029
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Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
赤木 泰文 東京工業大学, 理工学研究科, 教授 (80126466)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
萩原 誠 東京工業大学, 理工学研究科, 助教 (20436710)
藤田 英明 東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (40238580)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 交流電動機 / インバータ / パワー半導体デバイス / 可変速駆動 / ディジタル信号処理 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は，実用化が期待されている3.3kV SiC-MOSFET/SBDの使用を前提とした革新的高電圧・大容量交流モータ可変速駆動システムの基盤技術を確立することである。具体的には，次世代電力変換器として世界的に注目されているMMCC(Modular Multilevel Cascade Converter)をインバータに採用した大容量可変速駆動システムの基盤研究を遂行する。
平成２５年度は、回路トポロジーの観点からシステム構成を学術的に考察した。さらに、交流モータは電圧定格6-18kV，定格出力5-50MWを想定し，誘導電動機を使用した可変速駆動システムを検討した。続いて、三相400V, 20kVA 実験システムの主回路と保護回シーケンスを設計・製作し，専門業者に発注して平成２５年１０月に納入が完了した。現在は、最新の高速DSP/FPGAを駆使したディジタル制御システムのソフトウェア、インターフェース回路や保護回路の動作確認などを行っている。平成２６年７月までには新実験システムの動作確認を完了する予定である。
上記の研究と並行して、以前に設計・製作した旧実験システムを用いて誘導電動機の可変速駆動システムの実験検証を継続している。これは、本研究の先導研究に相当するものであり、新実験システムの動作確認を完了した段階で、すべての実験は新実験システムに切り替える予定である。
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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
「9. 研究実績の概要」で記述したように、平成２５年度には三相400V, 20kVA 実験システムの主回路と保護回シーケンスを設計・製作して専門業者に発注し、予定通り平成２５年１０月に納入が完了した。この新実験システムに使用するスイッチングデバイス（具体的にはSiパワーMOSFET）の総数は、旧実験システムの２倍の９６個であり、ディジタル制御システムの計算負荷は約４倍になり、より高速のディジタル制御システムの開発が急務である。現在、最新の高速DSP/FPGAを駆使したディジタル制御システムのハードウェア（制御ボード）は完成し、その動作確認を行いながら、制御ソフトウェアの開発を行っている。このように研究は順調に進展している。
上記の研究と並行して、以前に設計・製作した旧実験システムを用いて誘導電動機の可変速駆動システムの実験検証を継続している。これらの研究成果をまとめた論文（刷上がり１１ページ）は、当該研究分野では世界で最も権威ある米国電気電子学会産業応用部門論文誌(IEEE Transactions on Industry Applications)に掲載が決定した。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の研究計画に従って研究は順調に進展しているので、研究計画の変更などは考えていない。
次世代電力変換器として世界的に注目されているMMCC(Modular Multilevel Cascade Converter)を、回路トポロジーの観点からシステム構成を学術的に考察し、この電力変換器に必要不可欠な受動部品（コンデンサとリアクトル）について電圧電流容量、静電容量、インダクタンス値などを設計した。
新実験システムでは各チョッパセルの高圧側に設置する直流コンデンサの静電容量を段階的に可変できるので、理論近似解析とシミュレーション結果から最適な静電容量で実験を行うことを計画している。
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