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バッテリ充放電回路の小型化と高効率化を両立する交流-交流直接変換器の開発

Research Project

Project/Area Number 17J09247
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Power engineering/Power conversion/Electric machinery
Research InstitutionTokyo University of Marine Science and Technology

Principal Investigator

米田 昇平  東京海洋大学, 学術研究院, 助教

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywordsバッテリ充電回路 / 交流直接変換 / 負荷電圧 / 電源力率 / パワーデカップリング / フィルタコンデンサ
Outline of Annual Research Achievements

本研究課題では,2台のハーフブリッジを逆直列接続した交流-交流直接変換器に対して,パワーデカップリング制御法の電力制御特性を検討した。これまでに提案していたパワーデカップリング制御法は,単相交流に起因した電力脈動を小容量のフィルタコンデンサのみで吸収できるが,軽負荷時に負荷電圧の制御範囲の低下という問題があった。これは,フィルタコンデンサが電源に対して進相コンデンサとして働き,これに伴う進相電流を打ち消すように交流-交流直接変換器を動作させるためには,比較的大きな共振電流を必要とするためである。
まず,軽負荷時の共振電流の低減法,すなわち,負荷電圧の低下を防ぐ方法として,フィルタコンデンサのオフセット電圧を高く設定することを検討した。この場合,電源電流を高力率に制御したまま負荷電圧の制御範囲が改善できることを実験により確認した。しかしながら,軽負荷時にフィルタコンデンサ電圧とスイッチング周波数が急激に上昇するため,軽負荷時の電力変換効率が低下した。
次に,進相電流を補償しないパワーデカップリング制御法を提案した。このとき,電源電流は進相電流の大きさに応じて進み力率となるが,フィルタコンデンサは小容量であるため,軽負荷時のみ電源力率が低下する。また,提案制御法では電源電流の基本波力率のみが低下するため,電源電流には高調波成分が生じない。実験により,軽負荷時の負荷電圧の制御範囲を改善し,かつ,定格動作時の電源力率は99%以上であることを確認した。最後に,フィルタコンデンサ電圧を上昇させる手法との比較実験を行い,進相電流を補償しない場合はフィルタコンデンサ電圧を上昇させる必要がないため,電力変換効率が改善できることを明らかにした。
以上の結果より,交流-交流直接変換器によるバッテリ充電回路の小型化と高効率化の基本方針を確立した。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Report

(1 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (4 results)

All 2018 2017

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] A Power Decoupling Control Method for an Isolated Single-Phase AC-to-DC Converter Based on a Hign-Frequency Cycloconverter2018

    • Author(s)
      米田昇平,藤田英明
    • Journal Title

      IEEJ Transactions on Industry Applications

      Volume: 138 Issue: 4 Pages: 352-359

    • DOI

      10.1541/ieejias.138.352

    • NAID

      130006602495

    • ISSN
      0913-6339, 1348-8163
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Load Voltage Regulation Method for an Isolated AC-DC Converter with Power Decoupling Operation2018

    • Author(s)
      S. Komeda, H. Fujita
    • Organizer
      IPEC 2018 ECCE ASIA Niiagta
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A Power Decoupling Control Method for an Isolated Single-Phase AC-to-DC Converter Based on High-Frequency Cycloconverter Topology2017

    • Author(s)
      S. Komeda, H. Fujita
    • Organizer
      IFEEC 2017 ECCE ASISA
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 直接変換を用いた絶縁形単相交流-直流変換器の定電圧出力の検討2017

    • Author(s)
      米田昇平,藤田英明
    • Organizer
      平成30年電気学会産業応用部門大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report

URL: 

Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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