| 研究課題/領域番号 |
18H01424
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| 研究機関 | 名古屋工業大学 |
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研究代表者 |
竹下 隆晴 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70171634)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | パワーエレクトロニクス / ワイヤレス電力伝送 / ソフトスイッチング / マトリックスコンバータ / 高効率 |
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| 研究実績の概要 |
地球環境保全に向けて電気自動車等の普及が進められる中で，現状のプラグを用いた充電から，将来技術としてワイヤレス電力伝送の開発が進められ，ワイヤレス電力伝送の新たな学術分野が構築されつつある。ワイヤレス伝送技術により，信号での停止中や走行中にも充電が可能になれば，自動車に搭載するバッテリーも小型化できるなどの多くのメリットがあり，ワイヤレス電力伝送は，今後，発展する学術分野である。ワイヤレス電力伝送回路への要求として，小型・高効率と双方向電力変換がある。双方向電力変換は，バッテリーのエネルギーを電力系統に送り返す機能である。双方向電力変換は，天候によって太陽光発電や風力発電の電力急変による電力系統不安定化を，バッテリーのエネルギーを用いて安定化させたり，災害時の電力停止時にバッテリーのエネルギーを用いて，家庭などに一時的に電力供給したりするために必要な技術で，このように電力システム制御への波及効果も期待される。
本研究では，三相電源とバッテリーを接続する小型・高効率双方向ワイヤレス伝送システムを開発する。送電側にマトリックスコンバータを用いて三相電源から直接，高周波送電を行い，受電側はHブリッジで高周波交流を直流に変換する回路構成について，２０１８年度は，スイッチング損失低減のための全てのスイッチのソフトスイッチング技法を確立した。
ソフトスイッチングの理論導出に並行して，高性能なSiCデバイスへの変更や主回路の再設計など実験システムの改良を行った。シミュレーションによりソフトスイッチング動作を確認すると共に，ソフトスイッチングのための各回路パラメータを設計をした。実験システムにより2kW出力時において効率９１％が得られた。
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| 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
当初計画通り、全てのスイッチのソフトスイッチング技法を確立でき，実験で確認した。
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| 今後の研究の推進方策 |
２０１９年度は，電源側における制御特性改善を行う予定である。具体的には，三相交流電源に接続されるマトリックスコンバータの入力電流を正弦波にし，電源総合力率１の制御法を確立する。まず，高周波電流波形を正弦波としたときのマトリックスコンバータの入力電流制御理論を導出する。また，85kHzで制御を実施するために高速な制御システムに更新する。シミュレーションにより入力電流波形特性を確認し，さらに，実験で入力電流のひずみ率の改善効果を測定する。
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