高効率電力変換効率と低コストを両立する次世代電力増幅器の基礎理論の確立とその応用

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23760253
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 電力工学・電力変換・電気機器
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 関屋 大雄 千葉大学, 融合科学研究科(研究院), 准教授 (20334203)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: パワーエレクトロニクス / 電力増幅器 / 非線形回路理論

研究概要

本研究では, 電力変換効率の向上とコストの削減を両立する次世代電力増幅器の研究開発を行った. 高調波電流を注入することによりスイッチ素子における電流・電圧波形を連続とするスイッチング技術に着目し, このスイッチング技術の基礎理論を解析的に構築し, また数値設計アルゴリズムを開発した. アプリケーションを意識した回路開発を通じ, 開発したアルゴリズムおよび構築した理論の妥当性を確認し, また電力変換効率を削減しつつコストの削減が図れることを例証した.

研究成果

• [雑誌論文] Waveform equations, output power, and power conversion efficiency for class-E inverter outside nominal operation (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Nagashima, X. Wei, T. Suetsugu, M. K. Kazimierczuk, and H. Sekiya
  • 雑誌名: IEEE Trans. Industrial Electron 巻: vol.61, no.4 ページ: 1799-1810
  • DOI: 10.1109/TIE.2013.2267693
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis and design of class-E_M power amplifier (2014)
  • 著者名/発表者名: X. Wei, T. Nagashima, M. K. Kazimierczuk, H. Sekiya, and T. Suetsugu
  • 雑誌名: IEEE Trans. Circuits Syst.-I, vol.61, no.4, pp. 976-986 巻: vol.61, no.4 ページ: 976-986
  • DOI: 10.1109/TCSI.2013.2283991
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis and design of class-E power amplifier with MOSFET parasitic linear and nonlinear capacitances at any duty ratio (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Hayati, A. Lotfi, M. K. Kazimierczuk, and H. Sekiya
  • 雑誌名: IEEE Trans. Power Electron 巻: vol.28, no.11 ページ: 5222-5232
  • DOI: 10.1109/TPEL.2013.2286160
  • 査読あり
• [雑誌論文] Push-pull class-E_M power amplifier for low harmonic contents and high output-power applications (2012)
  • 著者名/発表者名: X. Wei, S. Kuroiwa, T. Nagashima, M. K. Kazimierczuk, and H. Sekiya
  • 雑誌名: IEEE Trans. Circuits Syst.-I 巻: vol.59, no.9 ページ: 2137-2146
  • DOI: 10.1109/TCSI.2012.2185301
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design of class-E_M oscillator with second harmonic injection (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Miyahara, X. Wei, T. Nagashima, T. Kousaka, and H. Sekiya
  • 雑誌名: IEEE Trans. Circuits Syst.-I 巻: vol.59, no.10 ページ: 2456-2467
  • DOI: 10.1109/TCSI.2012.2188936
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design of class-E amplifier with MOSFET linear gate-to-drain and nonlinear drain-to-source capacitances (2011)
  • 著者名/発表者名: X. Wei, H. Sekiya, S. Kuroiwa, T. Suetsugu, and M. K. Kazimierczuk
  • 雑誌名: IEEE Trans. Circuits Syst.-I 巻: vol.58, no.10 ページ: 2556-2565
  • DOI: 10.1109/TCSI.2011.2123490
  • 査読あり
• [学会発表] Analysis of class EM amplifier with considering non-zero current fall time of drain current (2013)
  • 著者名/発表者名: Z. Zhang, X. Wei, H. Sekiya, N. Oyama, T. Suetsugu, and T. Nagashima
  • 学会等名: Prof. of International Future Energy Electronics Conference 2013 (IFEEC2013)
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 2013-11-05
• [学会発表] High-frequency high-efficiency resonant converter with class-EM inverter and class-E rectifier (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Sekiya, X. Wei, and T. Nagashima
  • 学会等名: Proc. of IEEE 56th Intl Midwest Symposium on Circuits & Systems (MWSCAS2013)
  • 発表場所: Ohio, USA
  • 年月日: 2013-08-05
• [学会発表] Fundamental study on drain efficiency of EDSM/EPWM transmitter using class-EM amplifier (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Taromaru, N. Oyama, H. Sekiya, and T. Suetsugu
  • 学会等名: Proc. 2011 Korea-Japan Microwave Conf. (KJMW 2011)
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 2012-11-11
• [学会発表] Bifurcation in injection-locked class-EM oscillator (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Nakamura, X. Wei, T. Kousaka, and H. Sekiya
  • 学会等名: Proc. of 2012 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA2012)
  • 発表場所: Majorca, Spain
  • 年月日: 2012-10-25
• [学会発表] Approximate analysis for class-EM amplifier taking into account harmonic frequency components (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Kakimoto, T. Nagashima, X. Wei and H. Sekiya
  • 学会等名: Proc. of 2012 International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing (NCSP2012)
  • 発表場所: Hawaii, USA
  • 年月日: 2012-03-04
• [学会発表] Design of symmetric class-EM power amplifier (2011)
  • 著者名/発表者名: X. Wei, T. Nagashima, S. Kuroiwa, H. Sekiya
  • 学会等名: Proc. of 37th Annual Conference on IEEE Industrial Electronics Society (IECON2011)
  • 発表場所: Melbourne, Australia
  • 年月日: 2011-10-10
• [学会発表] The dynamic behavior of the class-EM amplifier outside of nominal conditions (2011)
  • 著者名/発表者名: R. Nakamura, H. Sekiya, and T. Kousaka
  • 学会等名: Proc. of International Workshop on Nonlinear Maps and their Applications (NOMA2011)
  • 発表場所: Évora, Portugal
  • 年月日: 2011-09-15
• [備考]
  • URL: http://www.s-lab.nd.chiba-u.jp
• [産業財産権] EM級増幅器及びこれを備えた機器 (2013)
  • 発明者名: 宮原良介,関屋大雄
  • 権利者名: 国立大学法人 千葉大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 5207390
  • 出願年月日: 2013-03-01
• [産業財産権] EM級増幅器 (2011)
  • 発明者名: 魏秀欽,関屋大雄
  • 権利者名: 国立大学法人 千葉大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2011-246009
  • 出願年月日: 2011-11-09