| 研究課題/領域番号 |
20H02134
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21010:電力工学関連
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| 研究機関 | 東京都立大学 |
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研究代表者 |
和田 圭二 東京都立大学, システムデザイン研究科, 教授 (00326018)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2022年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2020年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
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| キーワード | パワーエレクトロニクス / パワーデバイス / オンラインモニタリング / 信頼性 / SiC-MOSFET / 状態監視 / 電力変換回路 / 高信頼 / 劣化検出 / 劣化診断 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究課題では，パワーエレクトロニクス回路実動作状況下におけるパワーデバイス劣化診断をオンライン上で行うことを目的としている。そのために，回路内部の電圧・電流波形検出の技術確立とそれらの波形からの劣化診断手法の開発を行う。本研究では，1,200 V 耐圧の SiC-MOSFET を用いたパワーエレクトロニクス回路を設計・製作し，当該研究の劣化診断術の妥当性を実験により検証する。本研究の成果として，SiC-MOSFET を対象とした劣化診断技術を取り入れたパワーエレクトロニクス回路の実装を行い，500 V, 5 kW の電力変換回路を対象にして本研究の妥当性を実験により立証する。
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| 研究成果の概要 |
本研究ではパワーエレクトロニクス回路の高信頼・長寿命化を実現することを目的に研究を行った。以下が主な成果である。(1)SiC-MOSFETの状態監視では、温度に左右されにくく、長期利用によるゲート酸化膜劣化に伴う電気的特性の変化を検出することが有効であることを示した。(2)MOSFETの入力容量を測定可能な新規パワーエレクトロニクス機器用のゲート駆動回路の開発を行った。(3)提案した新型回路を直流電圧500Vのパワーエレクトロニクス回路に適用し、デバイスの劣化を検出可能であることを実験で確認した。以上により、オンラインモニタリング機能を持つ回路の基礎技術を確立した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は、パワーエレクトロニクス回路の信頼性と長寿命化の向上を追求し、重要な成果を得た。学術的には、SiC-MOSFETの状態監視の適切な方法を明らかにし、新たなモニタリング回路の開発を達成した。また、提案した新型回路をパワーエレクトロニクス回路に適用し、その有用性を実証した。これらの成果は、次世代パワーエレクトロニクス設計のための重要な知見を提供するものである。
社会的には、本研究はパワーエレクトロニクス技術の信頼性向上に寄与する。新しい回路設計と劣化検出方法は、これらのシステムの寿命を延ばし、予知保全を可能にすることができるために、その結果として経済的な利益と持続可能性の向上につながる。
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