注目論文(家電・民生)

タイトル 空調機用低損失昇圧チョッパ回路の開発と実用化
著者

石田 圭一, 金森 正樹,久保田 洋平,遠藤 隆久,山梨 泰,山下 哲司,餅川 宏

巻号 電学論D Vol.139 No.9 pp. 776-783 2019年
推薦理由

本論文では業務用空調機向け主回路構成について述べている。近年の猛暑対策として学校や病院,高齢者施設に導入するエアコンの課題として小型化や軽量化があり,それらの課題解決手段として補助回路を付加した昇圧チョッパ回路を提案している。

従来の昇圧チョッパ回路は,下側スイッチング素子がターンオンする際,上側パワーデバイスの特性に起因したピーク電流による損失が課題であった。提案では,下側スイッチング素子がターンオンする前に補助回路によって上側スイッチング素子に予め低圧の逆電圧を印加することで,ピーク電流を約50%低減したとしている。また,これにより変換効率を向上することができ,回路実装面積を約50%低減している。

提案方式は実機に搭載され,設置面積で約50%,重量で約31%の低減を実現しているとのこと。

このように,本論文は家電・民生分野の抱える最近の課題を解決する内容であり,独創性があり,実機搭載されて社会貢献している,など,技術的完成度が高い論文であり,注目論文として推薦する。

タイトル 蓄電池併設型太陽光発電用パワーコンディショナの受電電力可変制御を用いたEMSに関する研究
著者 遠藤浩輝,横山昌央,井上馨,加藤利次
巻号 IEEJ Journal of Industry Applications,Vol. 5, No. 4, pp. 339-346, 2016
推薦理由

蓄電池付太陽光パワーコンディショナの受電電力の制御目標値を従来の「一定値」から「可変値」とする制御方法を提案し、電力需要量を増減する「上げ下げDR」に対応することにおいて,受電電力に時間ごとに異なる目標値を設定し、受電電力をフレキシブルに制御することで、従来では供給過多に対応できない期間を100%改善できることを確認している。また、供給不足に関しても負荷を制限できない時間帯に蓄電池から電力を放電することで負荷給電をアシストし電力の需給バランスを整えるとともに、専用のEMSコントローラを使用せずに従来の蓄電池付太陽光パワーコンディショナからハードウェアを変更することなく、ソフトウェアの変更のみで上げ下げのDRに対応する簡易的なEMS制御が実現できることを確認している。さらに1日における受電電力量やピーク電力の抑制にも貢献でき、経済性への効果も見出すことができている。

蓄電池電力の系統への逆潮流は、「再生可能エネルギーで充電した電力に限る」というルールがあるため、現時点では用途が限定的となるが、現在業界団体や認証機関によって蓄電池電力の系統への逆潮流の要件を見直す動きが活発になっており、放電に対応したEV車両が増えていることも相まって、蓄電池電力の系統への逆潮流が標準化されれば、この提案された制御手法のさらなる適用範囲の拡大が期待できる。

タイトル Online degradation detection/prediction method for current transfer ratio of photo-coupler installed in digitally-controlled switching mode power supply
著者 Hiroshi Nakao, Yu Yonezawa, Takahiko Sugawara, Yoshiyasu, Nakashima, Fujio Kurokawa
巻号 IEEJ Journal of Industry Applications, vol.7, no.5, pp.403-409, Sep. 2018.
推薦理由 本論文はコンバータのフィードバック系のフォトカプラの故障診断技術について述べたものである。絶縁型DC/DCコンバータにおいては,2次側の出力電圧,電流情報を絶縁して1次側にフィードバックして制御するため,フォトカプラが用いられる。フォトカプラが劣化し,電流伝達率(CTR)が低下すると過電流,過電圧などの重大な故障を引き起こす可能性がある。本論文ではCTRの劣化をオンラインで検出する手法について提案しており,信頼性の向上に役立つため推薦する。

タイトル Buck-Boost-Full-Bridge Inverter for All-Metals Induction Heating Cookers
著者 Hiroyuki Shoji, Junpei Uruno, Masayuki Isogai, Takeshi Yanagidaira
巻号 IEEJ Journal of Industry Applications,Vol. 5, No. 4, pp. 339-346, 2016
推薦理由 本論文はオールメタル対応IHクッキングヒータに用いる新たな高周波インバータ回路トポロジーとその制御に関するものである。等価抵抗の低いアルミ鍋や銅鍋と,等価抵抗の高い鉄鍋やステンレス鍋では負荷特性が大きく異なるため,1つの回路でこれら全ての鍋を効率よく加熱するのは困難であり,回路を切り替えて対応する。アルミ鍋,鉄鍋での加熱実験の他,製品搭載のための実装形態についても述べている。本論文は家電・民生分野の持つ課題を解決する内容であり,独創性があり,技術的完成度も高く,また2017年度の部門論文賞を受賞した論文でもあり,注目論文として推薦する。

タイトル SiC MOSFETと協調制御方式を用いた高効率太陽光発電用パワーコンディショナの検証
著者 網本 健志, 奥田 達也
巻号 電学論D,Vol. 136, No. 7, pp. 450-455, 2016
推薦理由 本論文では住宅向け太陽光パワーコンディショナについて述べている。直流リンク部のコンデンサ容量を低減するため,昇圧コンバータと系統連系インバータの両方で交流波形を生成する協調制御方式を適用している。またSiC MOSFETの採用により低損失化や周辺部品の小型化を図っている。昇圧コンバータは太陽電池モジュールの対地浮遊容量を流れる漏れ電流を防止するため接地電位に対し正負のラインが対称となる回路としている。マイコンを用いたデジタル制御で系統連系に必要な電源品質を確保するためにコンバータ,インバータの制御方式を提案している。シミュレーションと実機検証により規定を満足することを確認している。このように本論文は家電・民生分野の持つ課題を解決する内容であり,独創性があり,実機評価までなされているなど技術的完成度が高い論文であり,注目論文として推薦する。

タイトル 空調用インダイレクトマトリックスコンバータの実用化技術
著者 榊原 憲一,藤田 崇之,松野 澄和,石関晋一,佐藤 俊彰
巻号 電学論D,Vol. 136, No. 7, pp. 471-478, 2016
推薦理由 本論文はパッケージエアコンの三相機種向け電源高調波の低減策について述べている。背景として中国など海外向けのエアコン製品は国内向けより規制が厳しいことや,従来のいくつかの方式の課題を述べ,電装品の小型,軽量化,高効率化を目標として回路損失やEMIも加味しながら回路方式を比較している。そして,電流型整流器と電圧型インバータを平滑回路のない直流リンクを介して接続するインダイレクト構成をベースに,パッシブ回生クランプを持つエアコン動作に適した回路を提案している。また,マイコン制御に適した変調方式を提案し,実機評価で諸特性を評価し規格に適合することを示している。このように本論文は家電・民生分野の持つ課題を解決する内容であり,独創性があり,実用化されているなど技術的完成度が高い論文であり,注目論文として推薦する。