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2020 Fiscal Year Annual Research Report

Realization of Sustainable Green Society Through 99.9% Class Efficiency Electric Power Conversion

Research Project

Project/Area Number 17H06147
Research InstitutionYokohama National University

Principal Investigator

河村 篤男  横浜国立大学, 大学院工学研究院, 名誉教授 (80186139)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 辻 隆男  横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (00432873)
小原 秀嶺  横浜国立大学, 大学院工学研究院, 非常勤教員 (50772787)
藤本 康孝  横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (60313475)
下野 誠通  横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (90513292)
Project Period (FY) 2017-05-31 – 2022-03-31
Keywordsパワーエレクトロニクス / 電力変換効率 / 電気機器 / 部分電力変換 / マイクログリッド
Outline of Annual Research Achievements

2020年度の要約は、以下の通り。変換効率99.9%級の単相インバータの新測定法を考案し、変換効率99.75%を実測した。HEECSインバータの逆潮流の実験を行い、最短で1/4 周期で潮流反転を確認し、さらに力率補償も可能であることを実機で確認した。また、この変換器を3相電力系統用の位相器として使用する場合の基本動作をシミュレーションで確認した。
追加実証実験(研究計画【A-4】の修正)高効率電力変換の精密測定法としては、効率をさらに正確に測定する方法を提案し、力行と回生の動作を実現する2組のインバータを用いて、仮想トランスによるBTB(back-to-back)回路構成により損失を実測した。その値は、99.75%となり、損失測定の精度に関しては、非常に小さい値(0.01%未満)となった。
研究計画【D-2】:“低圧マイクログリッドでの分散電源急変時の本提案インバータの性能の実証実験”の課題に対しては、(1)電気自動車バッテリV2Gまたは太陽光発電を模擬した分散電源を単相ACで系統に接続する低圧マイクログリッドを構築し、(2)定常状態として、提案のHEECSインバータが力行及び改正動作で高効率運転できることを実証した。(3)さらに、高速な過渡的な潮流制御が最短で1/4周期で安定に実現できることを実験的に確認した。さらに、(4)太陽光発電によりローカルに電圧が上昇するなどの問題に対して、提案HEECSインバータが力率補償も実現できることを定常状態で実験で確認した。
研究計画【E-1】:“高効率でかつ自由にエネルギーの移動が行えるような新電力配電網構築のための理論的な解析およびそのシミュレーション“に関しては、海外(清華大)の研究者とのZoom会議で意見交換を踏め、電力系統の位相器としての応用の基礎をシミュレーションで検討した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

ほぼ計画通りに研究が進行しているため。

Strategy for Future Research Activity

当初の計画通り、順調に進展しているので、今年度も予定通りに、研究を遂行する。
最終年度の研究実施計画を要約すると、以下の2点となる。
(1)研究計画【D-3】に従い、これまでのテーマに関しての追加実験を3件実施する:①追加実証実験(研究計画【A-4】の追加):高効率電力変換の精密測定法の最終データ取得と効率の最大化(目標99.80%以上)、②追加実験(研究計画【D-3】の追加実験):低圧マイクログリッドでの分散電源として動作時のHEECSインバータの進み力率(系統からみると遅れ力率)運転追加実験、および③(研究計画【E-1】の検証実験):新電力配電網構築のためのBTB(Back-to-Bach)実験による高効率位相制御実現実験を行う。
(2)【E-2】BTB配置による電気エネルギー配電網を提案する。

  • Research Products

    (16 results)

All 2021 2020 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 2 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] 清華大学(中国)

    • Country Name
      CHINA
    • Counterpart Institution
      清華大学
  • [Journal Article] Flying-Capacitor Linear Amplifier With Capacitor Voltage Balancing for High-Efficiency and Low Distortion2021

    • Author(s)
      Obara Hidemine、Ohno Tatsuki、Katayama Masaya、Kawamura Atsuo
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Industry Applications

      Volume: 57 Pages: 614~627

    • DOI

      10.1109/TIA.2020.3034560

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] High Performance Transient Response of High/Low Pulse Voltage using Two-Phase Interleaved DC-DC Buck Converter under Half Sampling Time Deadbeat Control2020

    • Author(s)
      Kosode Yoshiki、Obara Hidemine、Kawamura Atsuo、Hosoyamada Yu、Suenaga Toyoaki、Yuzurihara Itsuo
    • Journal Title

      IEEJ Journal of Industry Applications

      Volume: 9 Pages: 444~452

    • DOI

      10.1541/ieejjia.9.444

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Two-Battery HEECS Inverter with over 99.7% Efficiency at 2.2kW Output and Measurement Accuracy Based on Loss Breakdown2020

    • Author(s)
      Kawamura Atsuo、Nakazaki Satoshi、Ito Shogo、Nagai Sakahisa、Obara Hidemine
    • Journal Title

      IEEJ Journal of Industry Applications

      Volume: 9 Pages: 663~673

    • DOI

      10.1541/ieejjia.20001291

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Individual Deadbeat Control for Three-Phase Interleaved Buck DC/DC Converters2020

    • Author(s)
      Hosoyamada Yu、Fujimoto Yasutaka、Kawamura Atsuo、Yuzurihara Itsuo
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Industry Applications

      Volume: 56 Pages: 5065~5074

    • DOI

      10.1109/TIA.2020.2998672

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 高効率HEECSインバータの損失の高精度測定法に関する一考察2021

    • Author(s)
      河村篤男、那須祥樹、味口泰、Hadi Setiadi, 小原秀嶺
    • Organizer
      電気学会半導体電力変換研究会SPC-21-37
  • [Presentation] 2電源HEECS単相インバータによる回生動作と系統連系応用2021

    • Author(s)
      那須祥樹、味口泰、Hadi Setiadi、小原秀嶺、河村篤男
    • Organizer
      電気学会半導体電力変換研究会SPC-21-30
  • [Presentation] スルーレート制御アクティブゲート駆動を用いた広電流範囲にわたるSiC-MOSFETターンオフ損失低減の検討2021

    • Author(s)
      伊藤正悟、Hadi Setiadi、小原秀嶺、下野誠通、河村篤男
    • Organizer
      電気学会半導体電力変換研究会SPC-21-33
  • [Presentation] Study on advanced Modular Cascaded Linear Amplifier with Unequal Capacitor Voltage of H-bridge Cells2021

    • Author(s)
      Hadi Setiadi, Hidemine Obara, Atsuo. Kawamura
    • Organizer
      IEEJ, Technical meeting on Static Power Conversion, SPC-21-34
  • [Presentation] 配電系統のフリッカ抑制のためのSTATCOMの2自由度制御2021

    • Author(s)
      香山優太、辻隆男
    • Organizer
      電気学会神奈川支所研究発表会,KNG-21-016
  • [Presentation] Trend of Very High Efficient DC-DC and DC-AC Power Conversion2021

    • Author(s)
      Atsuo Kawamura
    • Organizer
      IEEE AEEEC 2021 (Asian Energy and Electrical Engineering Conference), Keynote Speach(Chengdu, China)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 効率99.71%2電源HEECSインバータの高精度効率測定2020

    • Author(s)
      河村篤男、中崎智志、伊藤正悟、永井栄寿、小原秀嶺
    • Organizer
      電気学会半導体電力変換研究会SPC-20-142
  • [Presentation] 2電源HEECS単相インバータによる構想潮流制御のシミュレーションによる実現2020

    • Author(s)
      那須祥樹、味口泰彦、小原秀嶺、河村篤男
    • Organizer
      電気学会半導体電力変換研究会SPC-20-188
  • [Presentation] 超高効率単相連系インバータ(HEECS)の電流制御2020

    • Author(s)
      味口泰彦、那須祥樹、小原秀嶺、河村篤男
    • Organizer
      電気学会半導体電力変換研究会SPC-20-128
  • [Presentation] Challenge to 99.9 % efficiency electric power conversion in a few kW power range2020

    • Author(s)
      Atsuo Kawamura
    • Organizer
      IEEE IPEMC-ECCE-Asia2020, Keynote Speach( Nanjing China)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Remarks] 科研費基盤S:効率99.9%級のエネルギー変換が拓く持続可能グリーン社会の実現

    • URL

      http://www.kawalab.dnj.ynu.ac.jp/j_page/kaken.html

URL: 

Published: 2021-12-27  

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