高信頼性クリーンエネルギー活用システムの開発

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10450106
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 二宮 保 九州大学, 大学院・システム情報科学研究科, 教授 (10037939)
• 研究分担者: 小浜 輝彦 福岡大学, 工学部, 講師 (00225476) ; 庄山 正仁 九州大学, 大学院・システム情報科学研究科, 助教授 (40187513)
• キーワード: クリーンエネルギーシステム / 太陽電池 / 電気二重層コンデンサ / MOSFET / スイッチング電源 / DC-DCコンバータ / 定電流出力コンバータ / 高効率・低ノイズ

研究概要

本研究では、太陽電池と電気二重層コンデンサーを組み合わせたクリーンエネルギーシステムの構築を対象に、電気二重層コンデンサの充放電方式の開発、及びその際にエネルギー変換を行う高周波スイッチング電源の性能向上を目的としている。
昨年度、電気二重層コンデンサの充電電圧保護のために付加する並列モニタの開発を検討したが、回路が複雑になり、また、損失発生の原因となることもあり、問題となっていた。
本年度は、まず、電気二重層コンデンサの特性を揃えて、並列モニタ無しで直列接続することを想定し、その際に必要となる電気二重層コンデンサの特性計測システムを開発した。ここで、評価特性値として電気二重層コンデンサの等価直列抵抗(ESR)を選び、その計測方法として充放電時 のESRにおける損失による温度上昇を放射温度計を用いて非接触状態で測定し、それよりESRを推定する手法を提案し、実験的に有用性を確認した。次いで、太陽電池、電気二重層コンデンサおよび負荷を結合する際に必要となる充放電装置として用いる高周波スイッチング電源の性能向上を図った。具体的には、スイッチング電源の高効率、低ノイズ性を目的として、ソフトスイッチング動作を行う共振形コンバータを対象に、スイッチング周波数を固定にしたPWM制御方法、低電圧出力用の同期整流方式等を取り込み、性能向上効果を確認した。更に、電磁ノイズの発生原因のない圧電トランスコンバータの開発も進めており、その低ノイズ性を測定装置を用いて確認している。
以上の成果をベースにし、次年度に太陽電池と電気二重層コンデンサの結合システムの全体特性を測定し、本クリーンエネルギーシステムの有効性を検討したい。

研究成果

• [文献書誌] T.Hashimoto,T.Ninomiya,H.Tanaka,R.P.Tymerski: "ZVS-PWM-Controlled Parallel-Resonant Converter Applied to a Constant-Current Power Supply"IEEE 30th Power Electronics Specialists Conference Record. 99CH36321. 275-280 (1999)
• [文献書誌] M.Shoyama,K.Horikoshi,T.Ninomiya,T.Zaitsu,Y.Sasaki: "Steady-State Characteristics of the Push-Pull Piezoelectric Inverter"IEICE Transactions on Communications. Vol.E82-B,No.8. 1318-1325 (1999)
• [文献書誌] 浜村直、財津俊行、二宮保、庄山正仁、布田良明: "圧電トランスを用いたAC-DCコンバータ"電子情報通信学会論文誌. 第J82-B-I巻第10号. 1838-1846 (1999)
• [文献書誌] H.Tanaka,T.Ninomiya,Y.Okabe,T.Zaitsu: "Efficiency Improvement of Synchronous Rectifier in a ZVS-PWM Controlled Series-Resonant Converter with Active Clamp"IEEE 15th Applied Power Electronics Conference Record. 00CH37058. 679-685 (2000)
• [文献書誌] T.Hashimoto,T.Ninomiya,R.Tymerski: "High-Precision Constant-Current Power Supply by ZVS-PWM-Controlled Parallel-Resonant Converter"Proceedings of 2000 International Power Electronics Conference. (発表予定). (2000)
• [文献書誌] T.Kohama,T.Ninomiya,M.Shoyama,R.P.Tymerski: "Analysis of Abnormal Phenomena Caused by Synchronous Rectifiers in a Paralleled Converter System"IEEE Transactions on Power Electronics. (発表予定). (2000)
• [文献書誌] 山嶋雅之、二宮保、橋本孝義: "平成11年度電気関係学会九州支部連合大会予稿集 No.758"放射温度計を用いた電気二重層コンデンサの非接触劣化判定について. (1999)
• [文献書誌] 溝口武郎、二宮保: "平成11年度電気関係学会九州支部連合大会予稿集 No.759"電気二重層コンデンサのMOSFET並列モニタ付直列充電回路. (1999)