2020 Fiscal Year Annual Research Report

Small-Size and High - Efficiency Wireless Power Transfer Circuit Using a Matrix Converter

Research Project

Project/Area Number	18H01424
Research Institution	Nagoya Institute of Technology
Principal Investigator	竹下隆晴名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70171634)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2021-03-31
Keywords	パワーエレクトロニクス / ワイヤレス電力伝送 / ソフトスイッチング / マトリックスコンバータ / 高効率
Outline of Annual Research Achievements	地球環境保全に向けて電気自動車等の普及が進められる中で，現状のプラグを用いた充電から，将来技術としてワイヤレス電力伝送の開発が進められ，ワイヤレス電力伝送の新たな学術分野が構築されつつある。ワイヤレス伝送技術により，信号での停止中や走行中にも充電が可能になれば，自動車に搭載するバッテリーも小型化できるなどの多くのメリットがあり，ワイヤレス電力伝送は，今後，発展する学術分野である。ワイヤレス電力伝送回路への要求として，小型・高効率と双方向電力変換がある。双方向電力変換は，バッテリーのエネルギーを電力系統に送り返す機能である。双方向電力変換は，天候によって太陽光発電や風力発電の電力急変による電力系統不安定化を，バッテリーのエネルギーを用いて安定化させたり，災害時の電力停止時にバッテリーのエネルギーを用いて，家庭などに一時的に電力供給したりするために必要な技術で，このように電力システム制御への波及効果も期待される。本研究では，三相電源とバッテリーを接続する小型・高効率双方向ワイヤレス伝送システムを開発する。送電側にマトリックスコンバータを用いて三相電源から直接，高周波送電を行い，受電側はHブリッジで高周波交流を直流に変換する回路構成について，２０２０年度は，送受電間コイルの位置の変化などによるパラメータ変化時の安定な制御法を確立した。送電の高周波周波数は，定格85kHzであるが，回路パラメータ変化により共振周波数が変化して送電電力も変化する。高周波周波数を規格値の範囲内で制御して，一定電力制御法を導出した。シミュレーションおよび実験によりパラメータ変化時においても，送電電力2kWを実現し，実用的な結果が得られた。
Research Progress Status	令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	令和2年度が最終年度であるため、記入しない。