| 研究概要 |
半導体電力変換器に対する今後の社会的ニーズの高まりに対応して,小型・軽量化(高パワー密度化)の実現,医療用粒子加速器電源などに代表される超高品質特殊電源の実現,次世代ロボットなどに代表される高速・高精度フィードバック制御系の構成要素として用いる電力変換器の実現などが求められており,その手段として,さらなる高スイッチング周波数化の実現が不可欠との認識が高まっている。さらなる高スイッチング周波数化の実現には,パワーデバイス,実装技術,制御技術が協調関係を保ってコンカレントに確立される必要がある。本研究では,これらの動きを踏まえ,高スイッチング周波数化へ制御技術からアプローチするもので,電力変換器の制御の中核を成す超高速ディジタルPWM(パルス幅変調)制御方式の開発を目指した。平成17年度の成果としては,制御用プログラマブルデバイスであるFPGA(Field Programmable Gate Array)を用いたPWM制御系を構築し,現状のインバータに比較して10倍以上のスイッチング周波数である200kHzのスイッチング周波数を実現し,同時の8ビット相当の分解能を実現した。さらに,PWM信号の発生法として,サブハーモニック変調,空間ベクトル変調の双方を適用することが可能な構成とした。また,通常の3相変調に加え,出力に零相成分を重畳することによりスイッチング周波数を低減させることのできる2相変調を適用可能とした。これらにより,変調法が高スイッチング周波数インバータの損失やEMIに与える影響についての検討を行える環境が整い,パルス幅変調制御における設計指針を得ることが期待できる。次年度は,さらなる高スイッチング周波数化として,最終目標である500kHzを目指すこととし,本年度に購入したさらに高性能のFPGAを用いてその実現を図るが,本年度の研究成果はその足がかりとして十分な成果と考える。
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