平成21年度 実績報告書
69/156

教育研究プラットフォームIDER研究成果/IDERユニット様式4b) ガスエンジンと発電機をリアルタイムシミュレータと増幅器によって模擬し,ガスエンジンのもつトルク脈動や電力変調制御による電圧変動がある場合にもMCが安定に動作することを,Power Hardware-In-the-Loop Simulation(PHIL)試験によって実証した.また,その際に誘起されるシステムの不安定性について原因を考察し,その解決法を示した(6, 7).c) WBG素子の基礎特性を取得するため,SiC-JFET (SiCED, 1200 V, 5 A), SiCショットキーバリアダイオード(Infineon, 600 V, 6 A)を用いた全SiC素子による1 kW級昇圧チョッパ回路を製作し,実験を行った(図3).その結果,スイッチング損失は低減され,回路は450 W-700 W出力時(動作周波数100 kHz,入力電圧210 V,出力電圧285 V -356 V)に97.6% -97.5%と高効率を実現することができた.【3】核融合炉用電源の概念設計とその損失評価現在,核融合科学研究所において計画されている核融合炉の中性粒子ビーム入射加熱装置の電源(80 kV, 100 A) へのWBG素子の適用を検討した.高周波トランス(10 kHz)を用いて高電圧を得る電源構成(図4)において,ダイオード整流器に6.2 kV 4H-SiC pinダイオード*を適用した場合と,市販のSi ダイオード(6kV, 1200 A)を適用した場合の損失を比較した.その結果,SiC ダイオードを用いることによって,高周波整流を行う高圧側整流器においてスイッチング損失を大きく低減でき,整流器損失は1回の通電(80 kV, 100 A, 500 ms)あたり2.72 MJから99.7 kJまで大幅に低減されることがわかった.*Y. Sugawara et al., “6.2 kV 4H-SiC pin Diode with Low Forward Voltage Drop,” Material Science Forum, Vols. 338-342 (2000), pp. 1371-1374.【4】今後の研究計画既に開発されている大容量SiCpinダイオードを高圧電力変換器に適用した場合の逆回復特性などの素子特性を,低圧試験で得られた測定結果とデバイスシミュレーションから予測し,特性・損失評価を行う.また,階層分析法によるWBG素子の有効適用分野の検討をさらに進め,その手法の妥当性・有用性について検討する.その他,電力系統用大容量モジュラー・マトリックスコンバータの検討や,WBG素子を用いた分散電源の高効率電力変換器の検討を進める.3.平成21年度研究実績提案した研究内容に関連した研究業績(学術論文、学会発表、受賞、特許、その他)についてリストにして記載してください。記入欄に収まらない場合は別紙に記載し最終ページに追加してください。(1) 佐伯修,三浦友史,杉原英治:「階層分析法を用いた次世代パワーデバイスの将来用途の検討」,平成21年電気学会全国大会講演論文集, No.4-141, p.239 (2009).(2) 佐伯修,杉原英治,三浦友史,大曲祐子:「AHPによる次世代パワーデバイスの将来用途の基礎的検討」,SCI'09 第53回システム制御情報学会研究発表講演会,No.F35-4, pp.639-640 (2009).(3) 佐伯修,大曲祐子,三浦友史,杉原英治,伊瀬敏史:「階層分析法を用いたパワーデバイス開発用途に関する多角的検討」,電気学会電子材料・電子デバイス・半導体電力変換合同研究会資料,pp.11-16 (2009).(4)佐伯修,大曲祐子,杉原英治,三浦友史:「階層分析法を用いた次世代パワーデバイス開発用途の検討」,第52回自動制御連合講演会,No.B6-2, pp. 1-6 (2009).(5) Y. Miura, S. Horie, S. Kokubo, T. Amano, T. Ise, T. Momose, Y. Sato, “Application of Three-phase to Single-phase Matrix Converter to Gas Engine Cogeneration System,” Proceeding of the 1st IEEE Energy Conversion Congressand Exposition (ECCE), Sanjose USA, pp.3290-3297 (2009).(6) M. Hong, S. Horie, Y. Miura, T. Ise, C. Dufour, "A Method to Stabilize Power Hardware-in-the-loop simulation of Inductor Coupled Systems, " Proceeding of International Conference on Power Systems Transients (IPST), Kyoto Japan (June, 2009).(7)M.Hong, S.Horie, Y.Miura, T.Ise, Y.Sato, T.Momose, C.Dufour," Power Hardware-in-the-loop Simulation of a Gas Engine Cogeneration System for Developing Power Converter Systems", to be published in IEE of Japan Transactions on Industry Applications, Vol. 130 ,No. 5(2010).80kV10kHzTrans.ditto18kV0.1puditto加速電極図4核融合炉中性粒子ビーム入射加熱装置電源の検討回路VinSiCJFETSiC DIODE LCoutCinRVoutvDSiJFET(a)SiC素子用いた昇圧チョッパの回路構成(b)SiC JFETのターンオン電流・電圧波形(c)SiC JFETのターンオフ電流・電圧波形図3 SiC素子を用いた昇圧チョッパと実験波形65

元のページ 

10秒後に元のページに移動します

※このページを正しく表示するにはFlashPlayer9以上が必要です