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ビジョン
持続可能なエネルギー社会の実現には、インバータをはじめとしたパワーエレクトロニクス(以下パワエレ)回路の普及拡大が必要不可欠です。パワエレは送配電設備や鉄道、ハイブリッド電気自動車などのインフラを支える根幹技術であり、今後も年率10%程度の市場拡大が予想され、膨大な数の機器が世界中で使用されることが見込まれています。パワエレ回路の故障はインフラの麻痺を引き起こすことになるため、従来とは桁違いの高い信頼性が要求されるようになっています。
パワエレ回路の中のキャパシタ(コンデンサ)という受動部品に着目し、電流センサレスの新しいモニタリング技術によって、大電力・高電圧パワーエレクトロニクス回路の信頼性向上を目指します。
最終用途例
APPLICATION
本研究開発では、ポンプやコンプレッサ駆動などの産業用インバータでもっと広く普及している電源側に三相ダイオード整流器を用いたシステムを対象としています。このシステムにおいて低コストでモニタリングを実現できれば、ほとんどの産業用インバータの高信頼化が実現できます。
強み
インバータのモニタリングの実施にあたってはキャパシタ(コンデンサ)の電圧・電流情報が必要です。本技術では、インバータ外部から観測できる電圧・電流で、インバータの配線構造を変えることなく寿命診断を実装できる点に新規性があります。導入コストが低いだけでなく、既設のインバータにも容易に実装可能です。外部情報から動作中にモニタリングするためオンライン性が確保でき、長時間の連続運転が求められる電力設備やプラントなどインフラ用途にも対応しています。
テクノロジー
インバータの主要な故障要因であるキャパシタの故障を完全に防ぐことが困難でも、ESRとキャパシタンスのモニタリングによりその種類と使用条件を問わず経時変化を捉え信頼性向上が実現します。
このESRとキャパシタンス双方をリアルタイムでモニタリングする技術を新規の電流センサ導入や回路構造の大きな改造をもとに実用化した場合は、大幅なコスト増が想定されます。そのため、インバータ外部から観測できる電圧・電流からモニタリングできる技術を研究開発しています。
共同研究仮説
当研究室では、本技術のように特にキャパシタ(コンデンサ)などの受動部品やパワー半導体の寄生パラメータに着目した大電力・高電圧パワーエレクトロニクス回路の信頼性向上を目指した研究を行っています。産業界と連携し、次世代パワーエレクトロニクスの高信頼性、省エネ、低コスト化に貢献していきたいと考えています。
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研究者
【経歴】
2020年 – 現在 九州工業大学 大学院工学研究院 准教授
2018年 – 2020年 九州工業大学 大学院生命体工学研究科 准教授
2013年 – 2018年 九州工業大学 大学院生命体工学研究科 助教
2012年 – 2013年 東京工業大学 大学院理工学研究科 特任助教
2010年 – 2012年 日本学術振興会 特別研究員
【受賞】
2020年 電気学会産業応用部門 論文査読促進賞
2018年 IEEE Transactions on Power Electronics Prize Letter Award
2017年 電気学会 優秀論文発表賞 部門表彰(産業応用部門大会)
2010年 IEEE/電気学会IPEC-Sapporo Student Paper Award
【研究紹介参考リンク】
http://www.powerele.ele.kyutech.ac.jp/index.html
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