| 研究課題/領域番号 |
20K14710
|
|---|
| 研究種目 |
若手研究
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 審査区分 |
小区分21010:電力工学関連
|
|---|
| 研究機関 | 東京大学 |
|---|
研究代表者 |
畑 勝裕 東京大学, 生産技術研究所, 助教 (70837294)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2022-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
|
| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
|
|---|
| キーワード | DC-DCコンバータ / ハイブリッドDC-DCコンバータ / 電源回路 / 大電流出力 / インダクタ電流低減 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は小型・高効率な電源回路の高出力化を実現する革新的な設計理論の構築を目的とし，回路トポロジーとインダクタの接続方法を工夫することで大幅な損失低減を可能にする画期的なDC-DCコンバータを開発する。
本研究では，①定常特性の理論解析と高出力化，②過渡特性の理論解析と制御器設計，③制御ICを含めた包括的な実機検証，の3つのテーマを実施する。特に，具体的な提案回路の理論解析と設計手法をもとに，一般的なインダイレクト型の回路トポロジーに適用できる設計理論に拡張し，小型・高効率かつ高出力を実現する新しい電源回路の基盤技術を確立する。
|
| 研究成果の概要 |
本研究では，インダクタ電流を低減できるインダイレクト型ハイブリッドDC-DCコンバータに的を絞り，2つの回路状態における各電圧電流の振る舞いを解析し，デューティ比等に対する動作点を求める手法を確立した。また，高出力化および高効率化を実現するために必要な素子選定を可能にする知見を得た。過渡特性については，各素子の内部抵抗を考慮して状態方程式および伝達関数を導出し，制御器設計に利用する手法を検討した。今回実施したデジタル制御ボードを利用したシステム開発および実機検証より，各パワー半導体素子に対するゲート駆動用の電源供給手段および起動／停止シーケンスの確立が不可欠であることが分かった。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では，インダイレクト型ハイブリッドDC-DCコンバータの具体的な回路構成を例として，理論解析に基づく回路設計および制御器設計に関する手法を体系的にまとめ，一般的なインダイレクト型の回路トポロジーに応用できる設計理論を構築した。
今回実施したシステム開発および実機検証より，高出力化および高効率化を実現するために必要な素子選定，理論解析に基づく回路設計および制御器設計，各パワー半導体素子に対するゲート駆動用の電源供給手段および起動／停止シーケンスの必要性など，実際のアプリケーションへの応用を視野に入れた知見が得られ，高性能電源回路の発展につながる成果が得られた。
|
