2014 Fiscal Year Research-status Report
主回路をユニット化した超多レベルフライングキャパシタマルチレベルインバータの開発
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25420244
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
佐藤 之彦 千葉大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50205978)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 電力変換器 / マルチレベル / 高パワー密度 / 高調波低減 / 集積化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当初の研究計画に基づいて、超多レベルのフライングキャパシタマルチレベルインバータを実現することを目的として、複数個の主回路ユニットを組み合わせて実装する方式の開発に向けた研究を前年度に継続して実施した。具体的な研究成果は、以下のとおりである。
■平成25年度の研究成果をもとに5レベルのフライングキャパシタマルチレベルインバータによるユニットを、アルミベースの基板で製作し、主回路の放熱の点も考慮してユニット化したマルチレベルインバータの基本ユニットを実現した。このユニットを最大21個組み合わせることにより三相25レベルのフライングキャパシタマルチレベルインバータを実現し、その正常な基本動作を確認した。
■上記のインバータユニットを5レベルインバータとして動作させた実験では、出力約200W時の効率として約98%を実現した。また、このときの主回路MOSFETやフライングキャパシタの温度上昇は40℃以下であることが確認され、これを5個組み合わせて出力1kWのインバータとして動作させる最終目標を達成できる見通しが得られた。
■フライングキャパシタマルチレベルインバータをユニット化する際の課題の一つであるフライングキャパシタの体積を決定づける所要静電容量に関する検討を詳細に行った。具体的には、フライングキャパシタとしての使用に適する誘電体材料の異なるキャパシタの温度上昇の比較、代表的な応用の一つである系統連系インバータとして応用した際に想定される最も過酷な条件である電源擾乱発生時のフライングキャパシタ電圧の挙動について理論的、実験的検討を行ない、静電容量の選定指針を明らかにした。
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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
本研究の最終目標である三相25レベルのフライングキャパシタインバータを、5レベルインバータユニットを21個組み合わせて実現することができた。しかし、回路のノイズ対策などがまだ必要な状況で、実験できる出力電力が低く抑えられる問題点が残っており、所期の実験データを広範な出力電力について完全に取得できている状況ではない。以上の成果を総合的に判断し、本研究はおおむね順調に進展していると判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の最終年度である平成27年度は、実験装置のノイズ対策を行い、出力1kWでの三相25レベルインバータとしての動作を目指す。さらに、変換器としての効率や各部の温度上昇の実測を行い、ユニット化する主回路の実現方法の実用性について検証する。以上の成果について、論文に取りまとめる作業を進める。
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