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2015 年度 実績報告書

パワーデカップリング機能を持つ高効率・長寿命パワーコンディショナの開発

研究課題

研究課題/領域番号 25289077
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)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード新エネルギー / 太陽光発電 / パワーコンディショナ / 高効率化
研究実績の概要

当初の研究計画に沿って以下の研究を行い、所期の成果をあげた。
研究課題1:高効率パワーデカップリング技術の開発:これまでの研究成果を応用して、昇降圧チョッパ方式のパワーデカップリング回路を用いた非絶縁形パワーコンディショナとその制御方式の開発を行った。また、出力電力1kWの評価試験機を製作し、性能評価を行った。その結果、パワーデカップリング回路動作時でも電力変換効率の低下を最小限に抑制し変換効率94.3の高効率を実現できることを立証した。
研究課題2:インダクタの小形低損失設計技術の開発:各種磁性材料の直流磁界バイアス特性に加えて、磁性体内部の磁束密度不均一性を考慮した鉄損解析手法を開発した。これにより、従来のように同一材料でも磁性体形状によって鉄損値が異なる理由を明確化するとともに、磁性材料の形状にかかわらず高精度に鉄損を計算できることを立証した。さらに、フェライト、センダスト純鉄粉の3種類の磁性材料について、その直流磁界バイアスに伴う鉄損変化特性を踏まえて、インダクタの比較設計を行った。その結果、低損失として知られるフェライトよりもセンダストの方が低損失・小型化の点で優れていることを明らかにした。
研究課題3:コンデンサの損失評価装置の開発と上寿命コンデンサの選定:BHアナライザを用いた電力用コンデンサの損失計測装置を開発し、電解コンデンサ、ポリプロピレンフィルムコンデンサ、セラミックコンデンサについて大電流通流時の損失特性を計測・評価を行った。電解コンデンサは大電流通流時のESRが大幅に低下する、セラミックコンデンサは特定の周波数帯域でESRが低下する、ポリプロピレンフィルムコンデンサはESRの周波数依存性が小さく大電流高周波用途に最も適していることが明らかとなった。フィルムコンデンサを用いたパワーデカップリング回路はパワーコンディショナの長寿命化に有益なことを立証した。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 7件)

  • [雑誌論文] A Single-phase Power Conditioner with a Buck-Bost-Type Power Decoupling Circuit2016

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

      IEEJ Journal of Industry Applications

      巻: 5 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1541/ieejjia5.1

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 家庭用太陽光発電用パワーコンディショナの入出力EMIフィルタ設計手法2015

    • 著者名/発表者名
      小俣晋平、清水敏久
    • 雑誌名

      電気学会論文誌D

      巻: 135 ページ: 1207-1216

    • DOI

      10.1541/ieejias.135.1

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] キャパシタ損失測定装置を用いた各種キャパシタの損失比較2016

    • 著者名/発表者名
      長崎仁徳、清水敏久
    • 学会等名
      電気学会半導体電力変換研究会
    • 発表場所
      立命館大学
    • 年月日
      2016-01-22 – 2016-01-23
    • 国際学会
  • [学会発表] パワーデカップリング形パワーコンディショナの低力率における動作特性2016

    • 著者名/発表者名
      瀬田雄介、清水敏久
    • 学会等名
      電気学会半導体電力変換研究会
    • 発表場所
      立命館大学
    • 年月日
      2016-01-22 – 2016-01-23
    • 国際学会
  • [学会発表] Study on an Accurate Iron Loss Calculation Method Considering the Non-uniformity of the Magnetic Flux Density2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Sato, Toshihisa Shimizu
    • 学会等名
      IEEE ECCE20015
    • 発表場所
      Montreal, Canada
    • 年月日
      2015-09-20 – 2015-09-24
    • 国際学会
  • [学会発表] Iron Loss Calculation of AC Filter Inductor for Three-Phase PWM Inverter2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Matsumori, Toshihisa Shimizu, Koushi Takano, Hitoshi Ishii
    • 学会等名
      IEEE ECCE2015
    • 発表場所
      Montreal, Canada
    • 年月日
      2015-09-20 – 2015-09-24
    • 国際学会
  • [学会発表] パワーデカップリング形パワーコンディショナの低力率における動作特性2015

    • 著者名/発表者名
      瀬田雄介、清水敏久
    • 学会等名
      平成27年電気学会産業応用部門大会
    • 発表場所
      大分大学
    • 年月日
      2015-09-02 – 2015-09-04
    • 国際学会
  • [学会発表] 電力変換回路における伝導ノイズの分析2015

    • 著者名/発表者名
      丸山貴靖、清水敏久
    • 学会等名
      平成27年電気学会産業応用部門大会
    • 発表場所
      大分大学
    • 年月日
      2015-09-02 – 2015-09-04
    • 国際学会
  • [学会発表] パワーコンバータ用キャパシタの損失評価2015

    • 著者名/発表者名
      長崎仁徳、清水敏久
    • 学会等名
      平成27年電気学会産業応用部門大会
    • 発表場所
      大分大学
    • 年月日
      2015-09-02 – 2015-09-04
    • 国際学会

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公開日: 2017-01-06  

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