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2012 年度 実績報告書

LTD方式に基づくパルスパワー発生技術の構築

研究課題

研究課題/領域番号 24360105
研究種目

基盤研究(B)

研究機関長岡技術科学大学

研究代表者

江 偉華  長岡技術科学大学, 工学部, 教授 (90234682)

研究分担者 菊池 崇志  長岡技術科学大学, 工学部, 准教授 (30375521)
佐々木 徹  長岡技術科学大学, 工学部, 准教授 (90514018)
徳地 明  長岡技術科学大学, 極限エネルギー密度工学研究センター, 客員准教授 (00564254)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワード電気エネルギー / パルスパワー / 高電圧 / パワーエレクトロニクス
研究概要

予備研究の結果に基づき,MOSFETを用いた10段式LTDシステムを構築し,評価実験を行った。その結果,以下の研究成果が得られた。
1)充電電圧900Vの場合,約9kVのピーク出力が得られ,LTD方式による電圧重畳を確認した。これにより,原理上電圧勾配(約1kV/cm)を証明した。
2)負荷抵抗50オームに対して,約180Aのピーク電流を出力し,最大出力電力約1.6MWが得られた。パルス電源の大きさを考えると,実用的特徴を明らかにした。
3)出力電圧の立ち上がりと立ち下がり時間は約30~40ns程度,パルス幅は40~200nsの範囲で可変である。繰り返し周波数1kHzで動作した。
4)光信号制御を用いて,各モジュールの動作遅延時間を自由に変えることができ,これを用いて出力波形の成形が可能となる。
LTD方式によるパルスパワーの発生研究は数年前から行われてきたが,本研究は半導体パワーデバイスを用いて小型LTDを開発する初めての試みである。半導体スイッチの特性を活かした出力波形制御は本研究の特徴である。初年度の実験結果は,この重要な点について確認ができ,今後の研究計画の推進に対して順調なスタートとなった。

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

予定とおり,MOSFETを用いてLTDモジュールを新たに設計・製作した。また,これを用いてパルス電源としての波形制御と出力インピーダンス制御能力について評価実験を行い,所定の成果が得られた。

今後の研究の推進方策

LTDの波形と繰り返し制御にデジタル手法を導入し,FPGAを使用したパルスパワー制御法を確立する。この路線に沿って発展的に"スマートパルスパワー"技術の確立を目指す。

次年度の研究費の使用計画

今年度の研究費残額を次年度交付経費と合わせて,平成25年度以後の研究計画推進に当てる。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Repetitive Linear Transformer Driver Using Power MOSFETs2012

    • 著者名/発表者名
      江偉華, 徳地明
    • 雑誌名

      IEEE Transactions Oil Plasma Science

      巻: 40 ページ: 2625-2628

    • DOI

      10.1109/TPS.2012.2200048

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 相対論的電子ビームを用いたジャイロトロンにおける大電力マイクロ波発生の基礎とシミュレーション2012

    • 著者名/発表者名
      江偉華
    • 雑誌名

      プラズマ・核融合学会誌

      巻: 88 ページ: 586-588

  • [雑誌論文] Investigation of Gd and Tb Plasmas for Beyond Extreme Ultraviolet Lithography Based on Multilayer Mirror Performance2012

    • 著者名/発表者名
      B. Li, T. Otsuka, T. Higashiguchi, N. Yugami, W. Jiang, A. Endo, P. Dunne, and G. O'Sullivanl
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 101 ページ: 013112

    • DOI

      10.1063/1.4732791

    • 査読あり
  • [学会発表] LTDとスマートパルスパワー2013

    • 著者名/発表者名
      江偉華
    • 学会等名
      平成24年度NIFS研究会
    • 発表場所
      岐阜県土岐市
    • 年月日
      2013-01-11
  • [学会発表] LTD方式に基づくスマートパルスパワー2012

    • 著者名/発表者名
      江偉華
    • 学会等名
      電気学会プラズマ・パルスパワー合同研究会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2012-12-12
  • [学会発表] Compact LTDs Using Power Semiconductor Devices2012

    • 著者名/発表者名
      江偉華
    • 学会等名
      4th Euro-Asian Pulsed Power Conference
    • 発表場所
      Karlsruhe, Germany
    • 年月日
      2012-10-01
  • [学会発表] Solid-State LTD Technology for Compact Pulsed-Power Development2012

    • 著者名/発表者名
      江偉華
    • 学会等名
      2012 IEEE International Power Modulator and High Voltage Conference
    • 発表場所
      San Diego, USA
    • 年月日
      2012-06-05

URL: 

公開日: 2014-07-16  

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