2013 Fiscal Year Research-status Report
新ハイブリッドセル方式による6.6kVマルチ電力変換器の１／２サイズの実現
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25630105
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
伊東 淳一 長岡技術科学大学, 工学部, 准教授 (90377218)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 電気機器学 / パワーエレクトロニクス / マルチレベル / 高電圧 |
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| Research Abstract |
本研究の目的はトランスを用いず，6.6kVクラスの大容量電力変換装置を実現することにより，パワーエレクトロニクス機器を大幅に小型化し，これまでにない分野に用途を拡大することにある。
本研究は節電効果が極めて大きい大容量電力変換器を扱い，構成が簡単なセル方式に着目し，高耐圧低周波と低耐圧高周波セルを組み合わせて構成する。この結果，従来より大幅に少ない部品点数で実現できる。
入力電流の制御と出力電力の制御に加えて，モジュラーマルチレベル回路では，低耐圧のスイッチング素子で実現するには交流入力時でも直流入力時でも，コンデンサの電圧を一定に制御することが必要である。出力電圧を基本波と高調波に分離し，高調波は高耐圧セルで，高調波は低耐圧セルで制御する。また，有効電流，無効電流，ゼロ相電流を使って，コンデンサ電圧，出力電圧及び入力電流の制御を実現する方法を考案した。
考案した制御法の妥当性を確認するため，直流入力,交流出力の単相DC-AC変換器を試作し，制御法および主回路の妥当性を評価した。その結果，所望の動作が得られることがわかった。
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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
基礎的な実験データは得られており，順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度に作成したハイバッドセル評価装置を拡張し，多数の低耐圧セルの制御法を検証し，技術課題を抽出す
る。これによって，得られた知見をもとに6.6kVを想定したAC-ACマルチ電源対応電力変換器のミニモデルを製作し，大規模モデルを想定した課題の抽出を行う。
実機製作後，実機評価を行う。変換器全体の動作試験は低圧にて行うが，高圧動作の問題点抽出のため，一部について高圧試験を行い，大規模実モデルに近い評価を行う。以下に本年度実施事項の詳細を説明する。
低耐圧セルのスイッチング素子に1.7kV，高耐圧セルには，6.6kVのIGBTを適用を想定してミニモデルの設計する。6.6kVの電圧を出力するためには，全体の耐圧は15kV程度必要なので，1相は1つの高耐圧セルと5つの低耐圧セルをもつミニモデル装置を設計する。評価結果より6.6kV適用時の問題点や実用上の課題を抽出するまた，実験データから，損失の解析を行い，SiCデバイス適用時の特性を推定し，効果を検証する。
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