2014 Fiscal Year Research-status Report
零相電圧を有効利用した電力変換器のノイズ低減技術の研究
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25420275
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| Research Institution | Tokyo National College of Technology |
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Principal Investigator |
綾野 秀樹 東京工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (50614525)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 電力変換器 / 電磁波障害 / EMI / コモンモード / 零相電圧 / モータ制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
世界的な省エネルギー化の流れの中で，家電製品から大型産業機器に至る幅広い分野で電力変換器が導入されている。この電力変換器は，スイッチング素子の切替り時に電磁ノイズが発生し，自機器や周辺機器の誤動作を誘発する恐れがある。一般的な対策技術としては，コモンモードチョーク等のノイズ抑制部品により電磁ノイズの要因となる漏洩電流を低減する方式が採用されている。しかし，電力変換器においてノイズ抑制部品の容積割合やコスト割合は大きく，小型軽量化が求められている。
この課題に対して，出力電圧に有効に零相電圧を重畳し，電力変換器が出力する零相電圧の周波数成分を変化させて低ノイズ化を促進する方式を提案した。提案方式は制御演算処理のみで低ノイズ化が実現でき，ノイズ抑制部品の小型化に伴う装置の小型軽量化を図ることができる。特に，漏洩電流の発生量の多い零速度の条件ではピーク値を約7割低減できることを示した。平成25年度は，モータ駆動時に着目した零相電圧加算量の最適化手法を提案し，回路シミュレータを用いた評価により，漏洩電流の振幅を有効に低減できる見込みを得た。
平成26年度は，電力変換器主回路とそれを駆動するためのソフトウェアを作成し，実機による検証を実施した。この結果，提案手法においては，モータが駆動する条件においても漏洩電流を約3割低減できることを示した。また，より振幅の大きい零相電圧を効果的に重畳する方式についても検討した。さらに，零相電圧を重畳する方式の応用として，モータから発生するキャリア騒音の低減手法や，永久磁石電動機を使用した場合に課題となる極低速駆動時の特定スイッチング素子の発熱集中に対する緩和法について検討を着手した。これらの成果について，学会等で発表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
平成25年度に提案したモータの回転速度の変化に対し回転速度をパラメータとした零相電圧重畳量の演算手法について，実機による検証を実施した。この結果，漏洩電流の振幅を約3割低減できることを確認し，研究当初の目標値である25%以上低減することを達成できた。また，この結果について，国際学会(International Power Electronics Conference (IPEC-Hiroshima 2014 - ECCE-ASIA), 2014)にて発表した。さらに，提案手法の零相電圧を重畳する方式を応用して，モータから発生するキャリア騒音の低減手法，および，永久磁石電動機を使用した場合に課題となる極低速駆動時の特定スイッチング素子の発熱集中に対する緩和法について検討を着手した。これらの基礎検討結果について，学会等で発表した。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに得られた成果を学会等で報告するとともに，提案手法の零相電圧を重畳する方式を応用した電力変換器の高機能化技術についても検討を進めていく。研究計画の遂行体制としては，卒業研究生1名を研究協力者として充てる(研究代表者が卒業研究生の指導を実施する)。さらに，研究協力者として，元北海道大学の福田昭治先生，滋賀県立大学の稲葉博美先生，東京工業高等専門学校の松井義弘先生にアドバイスを頂きながら推進する予定である。
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| Causes of Carryover |
26年度は，学会発表の大会が近隣で開催されたため，47,345円が余る結果となった。27年度の遠方での学会発表を想定しており，27年度に繰り越して使用することとした。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
使用計画に基づいて，学会に参加し，発表や関連研究の情報を収集する。このための参加費用を予定している。また，応用検討に当たって実験時に必要な消耗品を購入する予定である。使用計画に基づいて，学会に参加し，発表や関連研究の情報を収集する。このための参加費用を予定している。また，応用検討に当たって実験時に必要な消耗品を購入する予定である。
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Research Products
(4 results)
