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2007 年度 実績報告書

次世代パワーエレクトロニクスデバイス・機器のインバータサージ絶縁・評価技術の確立

研究課題

研究課題/領域番号 18206029
研究機関九州工業大学

研究代表者

匹田 政幸  九州工業大学, 工学部, 教授 (40156568)

キーワードパワーエレクトロニクス / インバータサージ絶縁 / 繰返しインパルス / 部分放電 / シリコンカーバイト
研究概要

本研究では次世代パワーデバイスとして注目されているSiCデバイスを用いたインバータシステムにおける電磁障害の評価および抑制手法の提案、およびインバータ駆動モータを対象としてインバータサージ下での部分放電(PD)現象解明とPD計測法の確立を目的として取り組んできた。
EMI・EMC評価するためには、SiCインバータを開発し、SiCインバータシステムを構築する必要があった。本研究では、SiCデバイスの特性把握とインバータ設計の指針とするためのスイッチング特性の測定を行い、Siデバイスとの比較を行った。その結果、Siデバイスと比べて高速かつ低損失な特性が明らかとなり、低損失なSiCインバータ開発の可能性を示唆した。こららのSiCデバイスの特性の測定を活用して、SiCインバータの設計およびゲート駆動回路や保護回路を付加してSiCインバータ開発を行い、モータ駆動に成功した。また、開発したSiCインバータを600W級の電気自動車システムに搭載し、SiCインバータ駆動による電気自動車の試作を行った。
一方、インバータサージ下でのPD測定に関しては、インバータサージを模擬した繰返し両極性インパルス電圧下での部分放電開始電圧(Partial discharge inception voltage:PDIV)において、実験初期ではPDIVがばらつく過渡状態から、PDIVが一定値に収束する安定状態へ変化するPDIV特性変化の要因を検討した。また、IEC61934TSで新たに提唱された繰返しPDIV(Repetitive PDIV:RPDIV)と繰返し部分放電消滅電圧(RPDEV)計測システムの構築およびその検討を行った。その特性を検討した結果、印加電圧とPD発生確率の間にはヒステリシス効果が、印加電圧と放電電荷量の間にはPDIV特性変化と同様の特性があることを発見した。また、プリストレス、電圧印加休止依存性、アニーリングがPDIVに及ぼす影響を検討した結果、PDIV特性変化の要因は劣化や表面帯電ではなく、PDにより誘電体内に電荷が蓄積し、弱点部が形成されることであると考察した。また、実機でのPD検出が期待される差動式検出と光検出を比較検討した結果、ツイストペア試料においてはPD検出が可能であることを明らかにした。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2008 2007

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (9件)

  • [雑誌論文] PDIV Characteristics of Twisted-Pair of Magnet Wires with Repetive Impulse Voitage2007

    • 著者名/発表者名
      K.Kimura, S.Ushirone, T.Koyanagi, M.Hikitaop
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation Vol.14, No.3

      ページ: 744-750

    • 査読あり
  • [学会発表] 繰返しインパルス電圧下のエナメル線クロス試料における発光像によるPD発生数の検討2008

    • 著者名/発表者名
      岡田 真一, 福永 顕一, 山口 浩平, 大塚 信也, 匹田 政幸
    • 学会等名
      平成20年電気学会全国大会
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2008-03-19
  • [学会発表] Switching Characteristics of SiC-VJFET for Inductive Load2008

    • 著者名/発表者名
      A.Kikuchi, K.Yoshinaga, K.Harada, S.Ohtsuka, M.Hikita
    • 学会等名
      International Seminar of Doctoral Students on Clean
    • 発表場所
      Kitakyusyu,Japan
    • 年月日
      2008-02-01
  • [学会発表] 繰返し両極性インパルス電圧下でのPDIVプリストレス効果2008

    • 著者名/発表者名
      福永 顕一, 岡田 真一, 山口 浩平, 大塚 信也, 匹田 政幸
    • 学会等名
      平成19年電気学会 放電/誘電・絶縁材料/高電圧合同研究会
    • 発表場所
      鹿児島
    • 年月日
      2008-01-24
  • [学会発表] RPDIV/RPDEV Characteristics of Twisted-pair under Repetitive Bipolar Impulse Condition2007

    • 著者名/発表者名
      K.Fukunaga, S.Okada, S.Ohtsuka, M.HiKita, K.Kimura
    • 学会等名
      2007 Annual Report Conference on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena(CEIDP2007)
    • 発表場所
      Vancouver,Canada
    • 年月日
      20071014-17
  • [学会発表] 両極性繰り返しインパルス電圧のプリストレスがツイストペアのPDIVに及ぼす影響2007

    • 著者名/発表者名
      福永 顕一, 岡田 真一, 山口 浩平, 大塚 信也, 匹田 政幸
    • 学会等名
      平成19年電気学会 基礎・材料・共通部門大会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      20070827-28
  • [学会発表] インダクタンス負荷におけるSiC-VJFETのスイッチング特性2007

    • 著者名/発表者名
      菊池 章文, 吉永 啓佑, 原田 克彦, 大塚 信也, 匹田 政幸
    • 学会等名
      平成19年電気学会 産業応用部門大会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      20070820-22
  • [学会発表] 繰返しインパルス電圧下のエナメル線クロス試料におけるPD電磁波・発光強度・電荷量の相互比較2007

    • 著者名/発表者名
      岡田 真一, 福永 顕一, 山口 浩平, 大塚 信也, 木村 建, 匹田 政幸
    • 学会等名
      第38回電気電子絶縁材料システムシンポジワム
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2007-11-22
  • [学会発表] 繰り返しインパルス電圧下のクロス試料における部分放電放射電磁波と光強度および放電電荷量の関係2007

    • 著者名/発表者名
      岡田 真一, 福永 顕一, 山口 浩平, 大塚 信也, 匹田 政幸
    • 学会等名
      平成19年電気関係学会九州支部連合大会
    • 発表場所
      沖縄
    • 年月日
      2007-09-19
  • [学会発表] 繰り返しインパルス電圧下でのツイストペアにおける繰り返しPDIVP-PDEV特性と放電電荷量の関係2007

    • 著者名/発表者名
      福永 顕一, 岡田 真一, 山口 浩平, 大塚 信也, 匹田 政幸
    • 学会等名
      平成19年電気関係学会九州支部連合大会
    • 発表場所
      沖縄
    • 年月日
      2007-09-19

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公開日: 2010-02-04   更新日: 2016-04-21  

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