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2010 年度 実績報告書

受動部品の精密損失評価に立脚した高電力密度インバータ設計技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 22360121
研究機関首都大学東京

研究代表者

清水 敏久  首都大学東京, 理工学研究科, 教授 (30254155)

研究分担者 和田 圭二  首都大学東京, 理工学研究科, 准教授 (00326018)
キーワードロスマップ / 鉄損 / ヒステリシス損失 / 渦電流損失 / TDR / 寄生インダクタンス / 寄生キャパシタンス / パワーエレクトロニクス
研究概要

研究初年度はインダクタの瞬時鉄損の計測精度の高精度化の開発と高精度ロスマップの作成を行った。また,TDR法を用いた主回路配線基板上のインダクタンスおよびキャパシタンス成分定量的測定技術の開発を行った。
(1)インダクタ瞬時鉄損の高精度計測技術の開発と新しい瞬時鉄損関数の導出
鉄損ロスマップに基づく鉄損計算値手法と,実際のインバータに同期して鉄損を計測するインダクタロスアナライザ(ILA)とを既に開発している。本研究では,両者の計算理論と実測値の差異について検討を行った。その結果,一般的な条件では両者は良く一致するが,特別な条件では10%程度の差異が現れることを確認した。その原因は,動的な非線形磁化特性によることを突き止めた。またケイ素鋼板とパウダーコアの精密損失計測に基づいて,鉄損を構成するヒステリシス損失,渦電流損失,漂遊損失に分離・表記する手法を開発した。
(2)TDRを用いた回路配線基板の精密モデルの計測法
パワー回路基板上に寄生する配線インダクタンスや浮遊キャパシタンスを,TDR法を応用して正確に計測評価する手法を開発した。本研究では,計測ラインにインピーダンス変換要素を用いることにより,低インピーダンス部品のインダクタンス成分の計測波形の分解能を向上できること検証した。また今年度は比較的回路構成が簡単なチョッパ回路のプリント基板を用いて,主回路配線部分の配線インダクタンスと浮遊キャパシタンス成分の値とその分布位置を高精度な計測手法の開発を行った。その結果,チョッパ回路の入力側および出力側の双方からのTDR計測信号を用いることにより,全てのインダクタンス成分の計測の計測に成功した。また,アースパターンを併用することによりキャパシタンス成分の分離計測も可能であることを確認した。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2011 2010

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Characterization of Parasitic Impedance in a Power Electronics Circuit Board using TDR2010

    • 著者名/発表者名
      S.Hashino, T.Shimizu
    • 雑誌名

      Proc.of IPEC2010 -ECCE-Asia-

      ページ: 900-905

    • 査読あり
  • [雑誌論文] High Power DC/DC Converter using Extreme Close-Coupled Inductors aimed for Electric Vehicles2010

    • 著者名/発表者名
      T.Hirakawa, Y.Wagtanabe, M.Nagano, K.Andoh, S, Nakatomi, S.Hashino, T.Shimizu
    • 雑誌名

      Proc.of IPEC2010 -ECCE-Asia-

      ページ: 2941-2948

    • 査読あり
  • [学会発表] インダクタ用磁性体の鉄損に関する考察2011

    • 著者名/発表者名
      松盛裕明, 清水敏久, 森谷明弘
    • 学会等名
      H23年電気学会全国大会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2011-03-16
  • [学会発表] PWMインバータ用フィルタインダクタの鉄損評価2011

    • 著者名/発表者名
      嘉数圭石, 清水敏久, 森谷明弘, 高野耕至, 石井仁
    • 学会等名
      電気学会半導体電力変換研究会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2011-01-22
  • [学会発表] モータ鉄芯におけるキャリア損計算方法の検討2010

    • 著者名/発表者名
      今盛聡, 大口英樹, 鳥羽章夫, 清水敏久
    • 学会等名
      平成22年電気学会産業応用部門大会
    • 発表場所
      芝浦工業大学
    • 年月日
      2010-08-24
  • [学会発表] 薄平面形PWMインバータの試作2010

    • 著者名/発表者名
      神田聡, 清水敏久
    • 学会等名
      平成22年電気学会産業応用部門大会
    • 発表場所
      芝浦工業大学
    • 年月日
      2010-08-24
  • [学会発表] 鉄損測定における位相補正に関する考察2010

    • 著者名/発表者名
      嘉数圭右, 清水敏久, 高野耕至, 石井仁
    • 学会等名
      平成22年電気学会産業応用部門大会
    • 発表場所
      芝浦工業大学
    • 年月日
      2010-08-24

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公開日: 2012-07-19  

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