| Project/Area Number |
19J21468
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 21010:Power engineering-related
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
白井 諒 東京都立大学, 大学院システムデザイン研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2020: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | CAN / EMC / 電磁ノイズ / パワーエレクトロニクス / EMI / 通信エラー / 電磁環境両立性 / 符号誤り率 / 電磁両立性 / アクティブゲートドライバ |
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| Outline of Research at the Start |
半導体電力変換回路と通信機器の間で発生するノイズ干渉を時間領域で解析し，通信エラーの効果的抑制手法を考案する。両機器が連携するシステムでは，電力変換回路に起因する電磁ノイズが通信機器に伝搬し通信エラーが発生する。そこで，ノイズの伝搬経路や通信エラーが生じる様態を時間波形で評価し，通信エラーの発生原理を明らかにする。そのうえで，電磁干渉発生原理に基づいた通信エラーの抑制手法を開発することが目的である。本研究ではこれらを実現するために，降圧チョッパ回路およびインバータ回路が発生する電磁ノイズについて詳細に解析し，CAN通信システムに発生する通信エラーを効果的に抑制可能な対策手法を開発する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
半導体電力変換回路がCAN通信機器にもたらす電磁障害について、パワー半導体のインピーダンス特性に焦点を当てることで、これまで不明確であった電磁のノイズの発生メカニズムを明らかにし、前年度までに開発した電磁障害対策手法の実用化に取り組んだ。
電力変換回路における主要な伝導ノイズとして、パワー半導体のスイッチング動作に伴う減衰振動電流が挙げられる。減衰振動電流は電力変換回路に近接する機器に対し電磁ノイズを誘起する可能性があるため、振動電流の振幅および継続時間を抑制する必要がある。前年度までに取り組んだ振動電流のシミュレーション解析において、減衰率を正確に推測することが困難であった。そこで、パワー半導体のオフ状態におけるインピーダンスの周波数特性に着目し、新たなシミュレーションモデルを提案した。提案したモデルでは、オフ状態において減衰振動電流のダンピングに作用するインピーダンスが考慮されているため、振動波形の減衰率を精度高く推測が可能である。
電磁障害対策手法の実用化については、前年度に提案したCAN通信におけるデジタル信号処理による通信エラーの対策手法の新たな実装手法を開発した。デジタル信号処理によってCAN通信エラーを抑制するために、電力変換回路との同期が必要であった。そのため、複数のCANノードや、電力変換回路から物理的に離れたCAN通信ノードに対し実装することが困難であった。そこで、通信線に生じる電磁ノイズをトリガとして、CAN通信ノードが自律的に同期可能な手法を提案した。通信線の中点電位に発生する電磁ノイズを検出し、そのタイミングで通信エラーの要因となる論理反転を防止する手法である。これにより、電力変換回路とCAN通信ノードを同期することなく電磁障害の抑制を可能にした。
主に以上の研究成果について、国際会議や学術雑誌等で発表を行い、本研究を博士論文としてまとめた。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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