パワーエレクトロニクス研究室

概要

パワーエレクトロニクスで環境問題解決に貢献

1960年代後半から、ダイオードやトランジスタなどのパワー半導体デバイスの大容量化が進み、制御のための電子工学の進歩に伴って、電力の制御技術が急速に進展しました。 1974年に、W. E. Newell氏がパワーエレクトロニクスは電力工学と電子工学、制御工学の技術が融合したものとして提唱し、定着しました。 パワー半導体デバイスを用いることで電力の形態を自在に変えることのできるパワーエレクトロニクスは、電気自動車や新幹線のモータの駆動および制御、照明器具やACアダプタなどの電源に広く利用されています。 本研究室では、送配電系統の電力損失低減や電力品質保証に有効なパワーエレクトロニクス回路の制御技術や再生可能エネルギーの利用に加えて、産業・自動車・民生用のスイッチング電源や非接触電力・エネルギー伝送システムなど、CO2の削減と電力の有効な利活用に貢献できる技術の研究を行っています。

学生が主体的に研究に取り組む研究環境

学部4年生から原則、一人一テーマを与えて、計算機シミュレータでのパワーエレクトロニクス回路の動作検証や実機の構築など主体的に研究に取り組みます。 毎月1回の研究報告会でプレゼンテーションを行い、得られた研究成果を学生自身により国際会議で発表し、学術論文として投稿します。 また、学外の企業と積極的に共同研究を行っています。

研究室内での研究ミーティング<br/>の様子
研究室内での研究ミーティング
の様子

基本情報

研究室スタッフ 教授・三島 智和,准教授・山田洋明
専門分野 パワーエレクトロニクス,グリーン・エネルギーエレクトロニクス
研究テーマ MMCを用いた複数の再生可能エネルギーの系統連系システム、産業用LED照明駆動電源,EV/産業用電動機駆動ソフトスイッチングPWMインバータ,DCマイクログリッド応用双方向DC-DCコンバータ,ワイヤレス給電システム、高周波インバータ応用機器
研究キーワード パワーエレクトロニクス、スマートチャージャ、アクティブフィルタ、電力品質保証、再生可能エネルギー、エネルギーハーベスティング、LED照明、共振形電力変換回路,高周波エネルギー応用,WBGパワーデバイス応用
研究室ホームページ http://pelab.eee.yamaguchi-u.ac.jp/

研究紹介

高周波スイッチング電力変換技術を応用した高効率・低ノイズ電源

電動車両(EV)や再エネ発電システム、情報通信機器などにおいて、効率かつ低ノイズの性能をもつスイッチング電源が、カーボンニュートラル社会の実現や電力有効利用の観点から求められています。これに対して、次世代パワー半導体であるSiCやGaNデバイスを駆使した高性能・高電力密度を備えたコンバータや高周波インバータなどの高周波スイッチング電力変換回路を創出しており、EVバッテリチャージャーや走行中非接触給電(DWPT)装置などの最新パワエレ応用機器・システムを提案しています。

高周波スイッチング電力変換技術を応用した高効率・低ノイズ電源

Dual Active Bridgeコンバータを用いた高速消灯機能を有するLED照明駆動電源

集魚灯や舞台演出用などの産業用LED照明では、広範囲の調光や高速消灯が必要となります。 一方で、LED照明のちらつきを防止するためにLED照明に流れる電流が変動しないように大容量のキャパシタを接続していますが、消灯時の残光が課題となっていました。 本研究では、双方向の電力伝送が可能なDual Active Bridgeコンバータを用いたLED照明駆動電源を提案し、実験装置を研究室で構築して試験を行い、点灯時はLED照明へ電力を送り、消灯時はLED照明側のエネルギーを電源側へ回生させることで従来の1/10の消灯時間を実現できます。

Dual Active Bridgeコンバータを用いた高速消灯機能を有するLED照明駆動電源