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2014 年度 実績報告書

高電力伝送効率と低コストを両立する一送信多受信の無線電力伝送システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 13J08797
研究機関千葉大学

研究代表者

永島 和治  千葉大学, 融合科学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード無線電力伝送システム / 高効率・低コスト / 共振型DC/DCコンバータ / 1入力多出力 / 注入同期型発振器 / 同期範囲導出
研究実績の概要

今年度は,高効率な共振型DC/DCコンバータの動作解析,一送信多受信無線電力伝送システムの開発,注入同期型発振器における同期範囲導出法の提案について研究を行い,その成果を論文として発表した.今年度の補助金は,主に回路開発のための実験準備品・消耗品,論文投稿料,海外発表のための旅費に当てられた.

A. 高効率な共振型DC/DCコンバータの動作解析についての論文は,回路とシステムワークショップ等で発表を行った.高効率DC/DCコンバータにおいてパラメータ変動による動作を回路解析により明らかにしたことで,パラメータ変動時でも高効率を達成できるコンバータの設計を可能とし,また高効率を維持できる制御手法を提案した.
B. 一送信多受信無線電力伝送システムの開発についての論文は,IEEE Energy Conversion Congress and Exposition等で発表した.高効率DC/DCコンバータを1入力多出力の無線電力伝送システムに適用し,我々の研究室が持つ独自の数値設計アルゴリズムにより設計・実装に成功した.現在まで一送信多受信のシステムの設計・実装をしている例は非常に少なく,無線電力伝送システムの研究において,多受信化の先駆けとなる研究である.
C. 高効率な注入同期型発振器における同期範囲導出法の提案についての論文は,論文誌IEEE transactions on Circuits and Systemsに掲載された.注入同期型発振器とは,外部から安定した周波数を持つ信号を注入し,その信号と同期することで安定した発振を可能とする発振器である.同期することが重要であるため,発振器を実装する前に,同期範囲を把握する必要がある.Cでは,物理学の分野で発展した理論を電力変換器である高効率な注入同期型発振器に適用したことで,高精度な同期範囲導出を可能とした.

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

高効率DC/DCコンバータを適用した一送信多受信の無線電力伝送システムの開発に成功した.また,高効率DC/DCコンバータの回路解析により,パラメータ変動に対して高効率を達成できる領域の拡大および高効率を達成できる制御手法を提案した.これらの成果から,申請者の研究計画はおおむね順調に進展していると結論づけられる.

今後の研究の推進方策

今年度得られた研究成果を組み合わせ,研究課題を達成するための研究を行う.

a. Bの多受信無線電力伝送システムに,前年度の研究成果である高効率・低コストなDC/DCコンバータを適用する.これにより,高効率と低コストを両立したシステムを実現する.
b. aの多受信無線電力伝送システムについて,Aの回路解析技術を適用することでパラメータ変動(位置ずれ,負荷変動,受信機の個数変化)に対する動作を把握する.これにより高効率を維持できるパラメータ領域を明らかにし,高効率を維持できるパラメータ領域の拡張および制御手法を確立する.

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (10件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Locking range derivations for injection-locked class-E oscillator applying phase reduction theory2014

    • 著者名/発表者名
      Tomoharu Nagashima, Xiuqin Wei, Hisa-Aki Tanaka, and Hiroo Sekiya
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Circuits and Systems Part I: Regular Papers

      巻: 61 ページ: 2904-2911

    • DOI

      10.1109/TCSI.2014.2327276

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Analytical design for resonant inductive coupling wireless power transfer system with class-E inverter and class-DE rectifier2015

    • 著者名/発表者名
      Tomoharu Nagashima
    • 学会等名
      2015 IEEE International Symposium on Circuits and Systems
    • 発表場所
      Cultural Centre of Belem(ポルトガル)
    • 年月日
      2015-05-24 – 2015-05-27
  • [学会発表] E級整流器におけるパルス密度変調制御の検討および実装2015

    • 著者名/発表者名
      米澤剛
    • 学会等名
      電子情報通信学会非線形問題研究会
    • 発表場所
      兵庫県民会館(兵庫県)
    • 年月日
      2015-03-03 – 2015-03-04
  • [学会発表] 零電圧スイッチングを達成するE^2級DC-DCコンバータの定電圧制御の検討2015

    • 著者名/発表者名
      永島和治
    • 学会等名
      電子情報通信学会非線形問題研究会
    • 発表場所
      コンパルホール(大分県)
    • 年月日
      2015-01-26 – 2015-01-27
  • [学会発表] Analytical design procedure for resonant inductively coupled class-E^2 wireless power transfer system2014

    • 著者名/発表者名
      Tomoharu Nagashima
    • 学会等名
      2014 IEEE Workshop on Nonlinear Circuit Networks
    • 発表場所
      日亜会館(徳島県)
    • 年月日
      2014-12-12 – 2014-12-13
    • 招待講演
  • [学会発表] Analytical design procedure for resonant inductively coupled wireless power transfer system with class-DE inverter and class-E rectifier2014

    • 著者名/発表者名
      Tomoharu Nagashima
    • 学会等名
      2014 IEEE Asia Pacific Conference on Circuits and Systems
    • 発表場所
      ANAインターコンチネンタル石垣(沖縄県)
    • 年月日
      2014-11-17 – 2014-11-20
  • [学会発表] Numerical algorithm for distribution-map derivations of switching converters2014

    • 著者名/発表者名
      Yuta Yamada
    • 学会等名
      The 40th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society
    • 発表場所
      Sheraton Hotel Dallas(USA)
    • 年月日
      2014-10-29 – 2014-11-01
  • [学会発表] Analytical design of resonant inductively coupled wireless power transfer system with class-E2 DC-DC converter2014

    • 著者名/発表者名
      Tomoharu Nagashima
    • 学会等名
      The 1st Symposium on Semiconductor Power Conversion
    • 発表場所
      National Ilan University(台湾)
    • 年月日
      2014-10-17 – 2014-10-19
  • [学会発表] A loosely coupled wireless power transfer system with class-DE transmitter and multiple receivers2014

    • 著者名/発表者名
      Kazuhide Inoue
    • 学会等名
      The 1st Symposium on Semiconductor Power Conversion
    • 発表場所
      National Ilan University(台湾)
    • 年月日
      2014-10-17 – 2014-10-19
  • [学会発表] Operation of class-E^2 DC-DC converter outside nominal conditions2014

    • 著者名/発表者名
      Tomoharu Nagashima
    • 学会等名
      2014 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications
    • 発表場所
      Cinema of Bourbaki Panorama(スイス)
    • 年月日
      2014-09-14 – 2014-09-18
  • [学会発表] 最適状態外におけるE^2級DC-DCコンバータの定常状態解析2014

    • 著者名/発表者名
      永島和治
    • 学会等名
      第27回 回路とシステムワークショップ
    • 発表場所
      淡路夢舞台国際会議場(兵庫県)
    • 年月日
      2014-08-04 – 2014-08-05
  • [備考] 関屋・小室研究室ホームページ-研究業績

    • URL

      http://www.s-lab.nd.chiba-u.jp/achievements/

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公開日: 2016-06-01  

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