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2017 年度 実施状況報告書

電力品質保証機能付き電気自動車用チャージャの簡易な制御法とSiC化による効率改善

研究課題

研究課題/領域番号 16K06225
研究機関山口大学

研究代表者

田中 俊彦  山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (00179772)

研究分担者 山田 洋明  山口大学, 大学院創成科学研究科, 講師 (00455099)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード電力品質保証 / スマートメータ / 電気自動車用双方向チャージャ / 単相三線式配電 / 柱上変圧器 / 直流キャパシタ電圧一定制御 / 単相瞬時有効無効電力 / PWM 整流回路
研究実績の概要

平成29年度では,平成28年度に着手したEV用チャージャの主回路のSiC-MOSFETs 化に関して実験により定量的な検討を行った。IGBTsを用いた3レグ構成PWMインバータとSiC-MOSFETs を用いた3レグ構成PWMインバータについて,直流電圧を270 Vdcとし各レグの出力電流を14.4 Armsとした場合の効率を評価した。IGBTsを用いた3レグ構成PWMインバータの変換効率は96.8 %であったのに対し,SiC-MOSFETs を用いた3レグ構成PWMインバータでは98.5 %の変換効率となった。したがって,EV用チャージャの主回路をSiC-MOSFETs 化することで,1.7 %の効率向上が達成できることを確認した。EV用チャージャによる電力品質保証による柱上変圧器の効率改善効果とEV用チャージャを構成する3レグ構成PWM整流回路の損失を総合的に考慮した効率については,引き続き検討する予定である。
さらに,本研究グループが先に提案している有効・無効電流演算ブロックを省略し直流キャパシタ電圧一定制御だけを用いた基本波無効電流制御法をEV用チャージャを構成する3レグ構成PWM整流回路に適用した場合では変換器容量を30%程度低減できることを計算機シミュレーションとIGBTsを用いた実験装置を構成し確認した。この成果については,IEEJ Journal of Industry Applicationsに投稿中である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

申請書では,平成29年度において平成28年度に着手したEV用チャージャの主回路のSiC MOSFET 化に関して実験により定量的な検討を行うこととしていた。IGBTsを用いた3レグ構成PWMインバータとSiC-MOSFETs を用いた3レグ構成PWMインバータについて,変換効率を評価し研究実績概要に記載のとおりの結果となっている。
さらに,本研究グループが先に提案している有効・無効電流演算ブロックを省略し直流キャパシタ電圧一定制御だけを用いた基本波無効電流制御法をEV用チャージャを構成する3レグ構成PWM整流回路に適用し変換器容量を30%程度低減できることを計算機シミュレーションとIGBTsを用いた実験装置を構成し確認した。申請書では,シミュレーションと実験による検討は平成30年度前半に完了することとしており,当初より順調に研究を推進していると判断した。

今後の研究の推進方策

申請書では平成29年度の研究成果に加え,中国電力新小野田太陽光発電所の発電実績公開データから,宇部地区における太陽光発電実績を家庭レベルに換算し,無効電流調整機能による売電制限効果を試算することとしている。申請書に記載した課題について研究を推進する予定である。

次年度使用額が生じた理由

平成30年3月14日-16日に九州大学伊都キャンパスで開催された電気学会全国大会での研究分担者の山田講師が電気自動車用チャージャの研究動向調査を行う予定で旅費を計上していたが,学内他業務との関係で出張を取りやめたため次年度使用額が発生した。平成30年度において,SiC-MOSFETs 化したチャージャの効率評価を完了し国内における研究成果報告旅費として支出する予定である。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2017 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Constant DC-Capacitor Voltage-Control-Based Harmonics Compensation Strategy of Smart Charger for Electric Vehicles in Single-Phase Three-Wire Distribution Feeders2017

    • 著者名/発表者名
      Fuka Ikeda, Hiroaki Yamada, Toshihiko Tanaka, and Masayuki Okamoto
    • 雑誌名

      MDPI Energies

      巻: 10 ページ: 1-3

    • DOI

      10.3390/en10060797

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Compensation performance of smart charger with constant dc-capacitor voltage-control-based strategy for electric vehicles in single-phase three-wire distribution feeders under distorted source voltage conditions2017

    • 著者名/発表者名
      Fuka Ikeda, Kei Nishikawa, Hiroaki Yamada, Toshihiko Tanaka, and Masayuki Okamoto
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2017 IEEE 3rd International Future Energy Electronics Conference and ECCE Asia

      巻: - ページ: 828-833

    • DOI

      10.1109/IFEEC.2017.7992147

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Harmonics compensation with constant DC-capacitor voltage-control-based strategy of smart charger for electric vehicles in single-phase three-wire distribution feeders under distorted source voltage and load currents conditions2017

    • 著者名/発表者名
      Fuka Ikeda, Kei Nishikawa, Yuki Okamoto, Hiroaki Yamada, Toshihiko Tanaka, and Masayuki Okamoto
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2017 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE)

      巻: - ページ: 2957-2982

    • DOI

      10.1109/ECCE.2017.8096547

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reducing capacitances of DC capacitors in smart charger for electric vehicles in single-phase three-wire distribution feeders with sinusoidal charging and discharging for Li-ion batteries2017

    • 著者名/発表者名
      Yuki Okamoto, Fuka Ikeda, Kei Nishikawa, Hiroaki Yamada, Toshihiko Tanaka, and Masayuki Okamoto
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2017 IEEE 6th Global Conference on Consumer Electronics (GCCE)

      巻: - ページ: 1-2

    • DOI

      10.1109/GCCE.2017.8229430

    • 査読あり
  • [学会発表] 無効電力調整機能を有する直流キャパシタ電圧一定制御を用いた電気自動車用スマートチャージャの高調波補償2017

    • 著者名/発表者名
      池田風花
    • 学会等名
      平成29年電気学会産業応用部門大会
  • [学会発表] 正弦波充放電を用いた電気自動車用スマートチャージャの直流キャパシタ容量低減2017

    • 著者名/発表者名
      岡本祐樹
    • 学会等名
      平成29年電気学会産業応用部門大会
  • [学会発表] 電源電圧および負荷電流が歪んだ場合の電気自動車用スマートチャージャの高調波補償法2017

    • 著者名/発表者名
      池田風花
    • 学会等名
      平成29年度電気・情報関連学会中国支部大会
  • [学会発表] Power Conversion Efficiency Comparison of IGBTs-Based and SiC-MOSFETs-Based PWM Inverters2017

    • 著者名/発表者名
      Kei Nishikawa
    • 学会等名
      International Conference on Innovation Application Research and Education (ICIARE) 2017
    • 国際学会
  • [備考] Power Electronics Lab., Yamaguchi Univ.

    • URL

      http://pelab.eee.yamaguchi-u.ac.jp/

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公開日: 2018-12-17  

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