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高電力伝送効率と低コストを両立する一送信多受信の無線電力伝送システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 13J08797
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 電力工学・電力変換・電気機器
研究機関千葉大学

研究代表者

永島 和治  千葉大学, 融合科学研究科, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
3,300千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 300千円)
2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2014年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2013年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード無線電力伝送システム / パラメータ変動 / 動作解析 / 効率最大化 / 高効率制御 / 高効率・低コスト / 共振型DC/DCコンバータ / 1入力多出力 / 注入同期型発振器 / 同期範囲導出 / 無線電力伝送
研究実績の概要

今年度は,無線電力伝送システムの動作解析,システム解析を基にした効率向上を可能にする設計手法,低コストシステムの提案および高効率を維持する制御手法の提案について研究を行い,その成果を論文として発表した.

A. 無線電力伝送システムの動作解析についての論文は,IEEE Transactions on Industrial Electronicsに投稿済みである.昨年度の成果である,"高効率な共振型DC/DCコンバータの動作解析"を無線電力伝送システムに応用したことで,パラメータ変動による動作を解析的に表現した.これにより,様々なパラメータ変動,特にコイルの位置ずれおよび負荷変動,に対しての出力電力・効率変動の原因が解析的に明らかとなった.
B. システム解析を基にした効率向上を可能にする設計手法についての論文は,IEEE International Symposium on Circuits and Systems等で発表/発表予定である.システム全体の解析により効率を数式化し,"効率最大"という最適化問題を解くことで,さらなる高効率を達成するシステムの設計方法を提案することに成功した.
C. 低コストシステムの提案および高効率を維持する制御手法の提案についての論文は,International Conference on Renewable Energy Research and Applicationsで発表を行った.機能を共有化できる回路素子に着目し,回路トポロジーを工夫したことで,素子数を減少させたシステム構成の提案に成功した.さらに,そのシステムにおいて,位置ずれ・負荷変動に対して”出力一定”かつ”最大効率”を達成する制御手法を提案し,実験により制御手法の妥当性を確認した.

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて 2016 2015 2014 2013 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 6件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (25件) (うち国際学会 6件、 招待講演 1件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] Wright State University(米国)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] UPC BarcelonaTech(スペイン)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Steady-state analysis and design of class-D ZVS inverter at any duty ratio2016

    • 著者名/発表者名
      Xiuqin Wei, Hiroo Sekiya, Tomoharu Nagashima, Marian K. Kazimierczuk, and Tadashi Suetsugu
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Power Electronics

      巻: 31 号: 1 ページ: 394-405

    • DOI

      10.1109/tpel.2015.2400463

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Analysis and design of loosely inductive coupled wireless power transfer system based on class-E^2 DC-DC converter for efficiency enhancement2015

    • 著者名/発表者名
      Tomoharu Nagashima, Xiuqin Wei, Elisenda Bou, Eduard Alarcon, Marian K. Kazimierczuk, and Hiroo Sekiya
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Circuits and Systems Part I: Regular Papers

      巻: 62 号: 11 ページ: 2781-2791

    • DOI

      10.1109/tcsi.2015.2482338

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Steady-state analysis and design of class-DE inverter at any duty ratio2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroo Sekiya, Xiuqin Wei, Tomoharu Nagashima, and Marian K. Kazimierczuk
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Power Electronics

      巻: 30 号: 7 ページ: 3685-3694

    • DOI

      10.1109/tpel.2014.2339355

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Design of a DC-DC converter with phase-controlled class-D ZVS invertrer2015

    • 著者名/発表者名
      Yuta Yamada, Tomoharu Nagashima, Yoshifumi Ibuki, Yoshiki Fukumoto, Tatsuya Ikenari, and Hiroo Sekiya
    • 雑誌名

      IEEE Journal on Emerging and Selected Topics in Circuits and Systems

      巻: 5 号: 3 ページ: 354-363

    • DOI

      10.1109/jetcas.2015.2467071

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Locking range derivations for injection-locked class-E oscillator applying phase reduction theory2014

    • 著者名/発表者名
      Tomoharu Nagashima, Xiuqin Wei, Hisa-Aki Tanaka, and Hiroo Sekiya
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Circuits and Systems Part I: Regular Papers

      巻: 61 号: 10 ページ: 2904-2911

    • DOI

      10.1109/tcsi.2014.2327276

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Waveform equations, output power, and power conversion efficiency or class-E inverter outside nominal operation2014

    • 著者名/発表者名
      Tomoharu Nagashima
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Industrial Electronics

      巻: 61 号: 4 ページ: 1799-1810

    • DOI

      10.1109/tie.2013.2267693

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Design procedure for wireless power transfer system with inductive coupling-coil optimizations using PSO2016

    • 著者名/発表者名
      Takumi Noda
    • 学会等名
      2016 IEEE International Symposium on Circuits and Systems
    • 発表場所
      Montreal, Canada
    • 年月日
      2016-05-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analytical expression of phase-controlled class-D inverter at any duty ratio2016

    • 著者名/発表者名
      Yuta Yamada
    • 学会等名
      2016 International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing
    • 発表場所
      Honolulu, Hawaii
    • 年月日
      2016-03-06
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Resonant converter designs applying computation algorithms of bifurcation values2015

    • 著者名/発表者名
      Yuta Yamada
    • 学会等名
      2015 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications
    • 発表場所
      Hong Kong, China
    • 年月日
      2015-12-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Class-E^2 inductive power transfer system with pre- and post-regulators2015

    • 著者名/発表者名
      Tomoharu Nagashima
    • 学会等名
      4th International Conference on Renewable Energy Research and Applications
    • 発表場所
      Palermo, Italy
    • 年月日
      2015-11-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Class-D inverter with MOSFET nonlinear parasitic capacitance2015

    • 著者名/発表者名
      Xiuqin Wei
    • 学会等名
      4th International Conference on Renewable Energy Research and Applications
    • 発表場所
      Palermo, Italy
    • 年月日
      2015-11-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A design of inductively coupled wireless power transfer system with coupling coil optimization2015

    • 著者名/発表者名
      Takumi Noda
    • 学会等名
      The 37th International Telecommunications Energy Conference
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2015-10-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 磁気結合型無線電力伝送システムにおける最大効率化のための包括的設計手法2015

    • 著者名/発表者名
      野田 巧
    • 学会等名
      電子情報通信学会無線電力伝送研究会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2015-07-06
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Analytical design for resonant inductive coupling wireless power transfer system with class-E inverter and class-DE rectifier2015

    • 著者名/発表者名
      Tomoharu Nagashima
    • 学会等名
      2015 IEEE International Symposium on Circuits and Systems
    • 発表場所
      Cultural Centre of Belem(ポルトガル)
    • 年月日
      2015-05-24 – 2015-05-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] E級整流器におけるパルス密度変調制御の検討および実装2015

    • 著者名/発表者名
      米澤剛
    • 学会等名
      電子情報通信学会非線形問題研究会
    • 発表場所
      兵庫県民会館(兵庫県)
    • 年月日
      2015-03-03 – 2015-03-04
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 零電圧スイッチングを達成するE^2級DC-DCコンバータの定電圧制御の検討2015

    • 著者名/発表者名
      永島和治
    • 学会等名
      電子情報通信学会非線形問題研究会
    • 発表場所
      コンパルホール(大分県)
    • 年月日
      2015-01-26 – 2015-01-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Analytical design procedure for resonant inductively coupled class-E^2 wireless power transfer system2014

    • 著者名/発表者名
      Tomoharu Nagashima
    • 学会等名
      2014 IEEE Workshop on Nonlinear Circuit Networks
    • 発表場所
      日亜会館(徳島県)
    • 年月日
      2014-12-12 – 2014-12-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Analytical design procedure for resonant inductively coupled wireless power transfer system with class-DE inverter and class-E rectifier2014

    • 著者名/発表者名
      Tomoharu Nagashima
    • 学会等名
      2014 IEEE Asia Pacific Conference on Circuits and Systems
    • 発表場所
      ANAインターコンチネンタル石垣(沖縄県)
    • 年月日
      2014-11-17 – 2014-11-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Numerical algorithm for distribution-map derivations of switching converters2014

    • 著者名/発表者名
      Yuta Yamada
    • 学会等名
      The 40th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society
    • 発表場所
      Sheraton Hotel Dallas(USA)
    • 年月日
      2014-10-29 – 2014-11-01
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Analytical design of resonant inductively coupled wireless power transfer system with class-E2 DC-DC converter2014

    • 著者名/発表者名
      Tomoharu Nagashima
    • 学会等名
      The 1st Symposium on Semiconductor Power Conversion
    • 発表場所
      National Ilan University(台湾)
    • 年月日
      2014-10-17 – 2014-10-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] A loosely coupled wireless power transfer system with class-DE transmitter and multiple receivers2014

    • 著者名/発表者名
      Kazuhide Inoue
    • 学会等名
      The 1st Symposium on Semiconductor Power Conversion
    • 発表場所
      National Ilan University(台湾)
    • 年月日
      2014-10-17 – 2014-10-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Operation of class-E^2 DC-DC converter outside nominal conditions2014

    • 著者名/発表者名
      Tomoharu Nagashima
    • 学会等名
      2014 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications
    • 発表場所
      Cinema of Bourbaki Panorama(スイス)
    • 年月日
      2014-09-14 – 2014-09-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 最適状態外におけるE^2級DC-DCコンバータの定常状態解析2014

    • 著者名/発表者名
      永島和治
    • 学会等名
      第27回 回路とシステムワークショップ
    • 発表場所
      淡路夢舞台国際会議場(兵庫県)
    • 年月日
      2014-08-04 – 2014-08-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] E^2級DC-DCコンバータを用いた磁界共鳴型無線電力伝送システムの解析的設計2014

    • 著者名/発表者名
      永島 和治
    • 学会等名
      電子情報通信学会無線電力伝送時限研究会
    • 発表場所
      佐賀大学(佐賀県)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Analytical design procedure for resonant inductively coupled wireless power transfer with class-E^2 DC-DC converter2014

    • 著者名/発表者名
      Tomoharu Nagashima
    • 学会等名
      2014 IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS2014)
    • 発表場所
      Melbourne Convention and Exhibition Centre(オーストラリア)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] E_M級インバータとE級整流器から構成される高周波数高効率共振型コンバータ2013

    • 著者名/発表者名
      関屋 大雄
    • 学会等名
      第26回 回路とシステムワークショップ
    • 発表場所
      淡路夢舞台国際会議場(兵庫県)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] DE級送電器とE級整流器を用いた電磁誘導型無線電力伝送システムの設計2013

    • 著者名/発表者名
      井上 一秀
    • 学会等名
      電気学会半導体電力変換研究会
    • 発表場所
      機械振興会館(東京都)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Inductively coupled wireless power transfer with class-E^2 DC-DC converter2013

    • 著者名/発表者名
      Tomoharu Nagashima
    • 学会等名
      The 21th European Conference of Circuits Technology and Devices (ECCTD2013)
    • 発表場所
      Internationales Congress Center Dresden (ドイツ)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] E_M級インバータを用いた共振型dc/dcコンバータ2013

    • 著者名/発表者名
      関屋 大雄
    • 学会等名
      電子情報通信学会非線形問題研究会
    • 発表場所
      サンポートホール高松(香川県)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Design of class-E inverter with inductive impedance inverter for achieving ZVS at any load resistance2013

    • 著者名/発表者名
      Tomoharu Nagashima
    • 学会等名
      2013 Japan-Korea Joint Technical Workshop on Semiconductor Power Converter
    • 発表場所
      名古屋工業大学(愛知県)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Design of high-efficiency inductive-coupled wireless power transfer system with class-DE transmitter and class-E rectifier2013

    • 著者名/発表者名
      Kazuhide Inoue
    • 学会等名
      The 39th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society (IECON 2013)
    • 発表場所
      Austria Center Vienna(オーストリア)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] http://www.s-lab.nd.chiba-u.jp/

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] 関屋・小室研究室ホームページ-研究業績

    • URL

      http://www.s-lab.nd.chiba-u.jp/achievements/

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 関屋研究室ホームページ

    • URL

      http://www.s-lab.nd.chiba-u.jp/achievements/

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2014-01-29   更新日: 2024-03-26  

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