| 研究課題/領域番号 |
23K22747
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| 補助金の研究課題番号 |
22H01476 (2022-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2022-2023) |
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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 |
五箇 繁善 東京都立大学, システムデザイン研究科, 教授 (80305416)
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| 研究分担者 |
和田 圭二 東京都立大学, システムデザイン研究科, 教授 (00326018)
垣尾 省司 山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (70242617)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2024年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2023年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2022年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
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| キーワード | 境界弾性波 / PBAW / 次世代ゲート駆動システム / 次世代インバータ / ゲート駆動回路 / PBAWフィルタ / SAWフィルタ / 多重通信 / ワイドギャップ半導体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，次世代電力変換回路の多重化・高信頼化を実現するために，申請者グループが開発してきた「弾性表面波(SAW)を用いた次世代ゲート駆動回路」の大幅な高性能・高機能化を図ることを目的とする．これまでのSAWフィルタを境界波(PBAW)フィルタへと転換させ，耐電圧性能(絶縁性能)を大幅に改善し，取扱い容易なチップモジュール化(小型化)を実現することである．このために，①「PBAWフィルタの設計」と②「その作製・評価」，③「PBAWフィルタの動作状態リアルタイム検出化」，④「ゲート駆動回路の高速スイッチング動作化」を実現さることにより，実用性能を備えた次世代ゲート駆動回路を実現させる．
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は，次世代電力変換回路の多重化・高信頼化を実現するために，申請者グループが開発してきた「弾性表面波(SAW)を用いた次世代ゲート駆動回路」の大幅な高性能・高機能化を図ることである．最大の特徴は，これまでのSAWフィルタを境界波(PBAW)フィルタへと転換させ，耐電圧性能(絶縁性能)を大幅に改善し，取扱い容易なチップモジュール化(小型化)を実現する点にある．このために，PBAWフィルタの設計とその作製・評価，PBAWフィルタの動作状態リアルタイム検出化およびゲート駆動回路の高速スイッチング動作化を実現させ，パワーエレクトロニクス分野に必要なPBAWフィルタの物性を解明し，実用性能を備えた次世代ゲート駆動回路の実現化が目標となる．
初年度となる2022年度は，本提案法で一番重要となる①PBAWフィルタの作製に向けた基礎検討および②駆動波形の高速スイッチング化に関する研究を行った．具体的な研究内容と得られた研究実績を下記に示す．
①に関し，デバイスに必要となる弾性境界波の励振を確認するためリチウムナイオベート基板上に金電極による櫛型電極を作製して基礎特性の評価を開始した．本年度は特性が良好な試料を選択するところまで進められた．今後はSiO2皮膜を製膜してPBAW励振の確認を行う．②については，高速スイッチン波形伝送のために1本の同軸線での伝送であるが信号伝送チャネルとエネルギー伝送チャネルの2チャネル構成とした新たな伝送システムの提案と検証を行った．計測結果からは，5MHzでのゲート駆動信号の伝送を確認でき，本システムとしては500倍の高速化を実証した．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
おおむね研究計画に従って研究が進んでいる．駆動波形の大幅な高速伝送化を実現できたことから非常に良好な研究結果が得られており，研究計画として順調に進捗している状況と言える．
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| 今後の研究の推進方策 |
引き続き作製したPBAWフィルタに関する詳細な評価計測を行う．また，PBAWフィルタの動作状態リアルタイム検出化についての実証実験を行い，本システムの適用範囲拡大を目指していく予定である．
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