マトリックスコンバータのＰＷＭ制御理論の体系化と可視化

• 研究課題/領域番号: 24360107
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電力工学・電力変換・電気機器
• 研究機関: 名古屋工業大学
• 研究代表者: 竹下 隆晴 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70171634)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円); 2014年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2013年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円); 2012年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
• キーワード: 低消費電力・高エネルギー密度 / 省エネルギー / パワーエレクトロニクス / 電気機器工学 / マトリックスコンバータ / 可視化 / 電力変換器 / PWM制御 / 高調波抑制 / 損失低減

研究成果の概要

交流可変速モータの駆動用電源として，交流電源電圧を可変電圧可変周波数の交流電圧に直接変換する高効率，高密度の電力変換器であるマトリックスコンバータが注目されている。マトリックスコンバータのPWM制御法は複雑で体系化されていない。
本研究では，高調波を抑制するPWM制御を導出し，制御法の体系化をすると共に，図による可視化したPWM制御を確立する。具体的には３項目「出力電圧高調波を低減するPWM制御理論の確立」，「入力電流高調波を低減するPWM制御理論の確立」，「PWM制御理論の可視化」を明かにした。本研究により，マトリックスコンバータのPWM制御法を簡単に理解でき，普及と実用化に貢献できる。

研究成果

• [雑誌論文] マトリックスコンバータの高入力力率における出力電圧高調波低減パターンの評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 渡辺章太, 竹下隆晴
  • 雑誌名: 電気学会論文誌Ｄ（産業応用部門誌） 巻: 135 号: 1 ページ: 19-26
  • DOI: 10.1541/ieejias.135.19
  • NAID: 130004876834
  • ISSN: 0913-6339, 1348-8163
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Evaluation of PWM Patterns of a Matrix Converter for Reduction of Output Voltage Harmonics (2014)
  • 著者名/発表者名: Shota Watanabe, Takaharu Takeshita
  • 雑誌名: Power Electronics and Motion Control Conference and Exposition (PEMC), 2014 16th International 巻: 1 ページ: 1159-1164
  • DOI: 10.1109/epepemc.2014.6980668
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Visualization of PWM Waveforms of Output Voltage and Input Current for a Direct Matrix Converter (2014)
  • 著者名/発表者名: Inami Asai, Takaharu Takeshita
  • 雑誌名: Power Electronics Conference (IPEC-Hiroshima 2014 - ECCE-ASIA), 2014 International 巻: 1 ページ: 123-129
  • DOI: 10.1109/ipec.2014.6869569
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 直接型マトリックスコンバータの入出力電圧周期におけるPWM制御の可視化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 浅井石南，竹下隆晴
  • 雑誌名: 電気学会論文誌Ｄ（産業応用部門誌） 巻: 134 号: 1 ページ: 49-58
  • DOI: 10.1541/ieejias.134.49
  • NAID: 130003382848
  • ISSN: 0913-6339, 1348-8163
  • 査読あり
• [雑誌論文] マトリックスコンバータのスイッチング損失と出力電圧高調波を低減するPWM制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 浅井石南, 竹下隆晴
  • 雑誌名: 電気学会論文誌Ｄ（産業応用部門誌） 巻: 133 号: 1 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1541/ieejias.133.1
  • NAID: 10031142457
  • ISSN: 0913-6339, 1348-8163
  • 査読あり
• [学会発表] マトリックスコンバータの入力電流高調波低減のための可視化PWM制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 瀧田真也，竹下隆晴
  • 学会等名: 電気学会 産業応用部門大会
  • 発表場所: 東京電機大学，東京都
  • 年月日: 2014-08-26 – 2014-08-28
• [学会発表] マトリックスコンバータの全入力力率における出力電圧高調波低減PWM制御の評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 渡辺章太，竹下隆晴
  • 学会等名: 電気学会 半導体電力変換研究会
  • 発表場所: 広島工業大学，広島市
  • 年月日: 2014-07-10 – 2014-07-11
• [学会発表] マトリックスコンバータの高力率時におけるスイッチングパターンの評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 渡辺章太，竹下隆晴
  • 学会等名: 電気学会 半導体電力変換・モータドライブ合同研究会
  • 発表場所: 同志社大学 （京田辺キャンパス）, 京都府
• [学会発表] Visualization of PWM Waveforms of Output Voltage and Input Current for a Direct Matrix Converter (2014)
  • 著者名/発表者名: Inami Asai, Takaharu Takeshita
  • 学会等名: International Power Electronics Conference, IPEC-Hiroshima 2014
  • 発表場所: International Conference Center Hiroshima, Hiroshima
• [学会発表] マトリックスコンバータの転流回数低減における電源力率の制御範囲拡大 (2013)
  • 著者名/発表者名: 渡辺章太, 浅井石南, 竹下隆晴
  • 学会等名: 平成25年電気学会全国大会
  • 発表場所: 名古屋大学(愛知県名古屋市)
  • 年月日: 2013-03-20
• [学会発表] マトリックスコンバータのPWM制御の可視 (2013)
  • 著者名/発表者名: 浅井石南, 竹下隆晴
  • 学会等名: 電気学会半導体電力変換研究会
  • 発表場所: 同志社大学(京都府京田辺市)
  • 年月日: 2013-01-26
• [学会発表] Novel PWM Technique for Three-to-Five Phase Matrix Converter (2013)
  • 著者名/発表者名: Mahmoud A. Sayed, Takaharu Takeshita
  • 学会等名: International Conference on Renewable Energy Research and Applications
  • 発表場所: Madrid, Spain
• [学会発表] マトリックスコンバータの転流回数低減における入力電流高調波の抑制制御法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 孟云程，竹下隆晴
  • 学会等名: 平成２５年電気学会 産業応用部門大会
  • 発表場所: 山口大学，山口市
• [学会発表] An Efficient PWM Strategy of Matrix Converter for Suppressing Input Current Harmonics under Reducing Number of Commutations (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuncheng Meng, Takaharu Takeshita
  • 学会等名: 2013 Korea-Japan Joint Technical Workshop on Semiconductor Power Converter
  • 発表場所: Nagoya Institute of Technology, Nagoya
• [学会発表] PWM Strategy of Matrix Converter for Suppressing Input Current Harmonies under Reducing Number of Commutations (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuncheng Meng, Takaharu Takeshita
  • 学会等名: 2012 Korea-Japan Joint Technical Workshop on Semiconductor Power Converter
  • 発表場所: POSCO International Center(Pohang, Korea)
  • 年月日: 2012-11-02
• [学会発表] Input LC Filter Design of Bi-directional AC/DC Converter (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuya Fujishima, Wataru Kitagawa, Takaharu Takeshita
  • 学会等名: The 15th International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS2012)
  • 発表場所: Hokkaido Citizens Actives Center (Sapporo, Hokkaido)
  • 年月日: 2012-10-24
• [学会発表] マトリックスコンパータの転流回数低減における入力電流高調波を抑制するPWM制御法 (2012)
  • 著者名/発表者名: 孟云程, 竹下隆晴
  • 学会等名: 平成24年電気関係学会東海支部連合大会
  • 発表場所: 豊橋技術科学大学(愛知県豊橋市)
  • 年月日: 2012-09-25
• [学会発表] Output Current Signs-Based PWM Strategy of Matrix Converters for Reducing Input Current Harmonics (2012)
  • 著者名/発表者名: Takaharu Takeshita, Hiromitsu Fukagawa
  • 学会等名: The 15th International Power Electronics and Motion Control Conference (EPE-PEMC)
  • 発表場所: "Master" Congress Centre(Novi Sad, Serbia)
  • 年月日: 2012-09-05
• [学会発表] 双方向AC/DCコンバータの入力LCフィルタ設計 (2012)
  • 著者名/発表者名: 藤島優也, 北川亘, 竹下隆晴
  • 学会等名: 電気学会半導体電力変換・モータドライブ合同研究会資料
  • 発表場所: 苫小牧工業高等専門学校(北海道)
  • 年月日: 2012-06-09