一般講演

4-001

交流電気車トランスレス主回路における非絶縁AC-DCコンバータの制御検討

○福田典子（鉄道総合技術研究所）・舟木 剛（大阪大学）

近年，シリコンカーバイド（以下，SiC）パワーデバイスの実用化が進展し，高温動作，高速スイッチング，低損失に加えて，高耐圧動作が可能となっている。これらの特性を活用することで，従来はトランスを介することが前提であった高電圧交流を，半導体回路によって直接取り扱う主回路方式の検討が可能となりつつある。著者らはこれまで，SiC パワーデバイスの高耐圧特性に着目し，交流電気車主回路から商用周波数トランスを排除するトランスレス主回路方式の研究を進めてきた。本稿ではトランスレス主回路方式を構成する要素の一つである提案コンバータを対象として，その制御特性について検討する。主回路として安定した動作を実現するためには，負荷変動に対する直流側電圧制御は重要な課題の一つである。そのため，シミュレーションにより，ステップ負荷に対する直流側電圧の制御特性を確認した。

4-002

電圧駆動負荷独立型E^-1級ZVS整流器

◎顧 逸聰・小泉裕孝・朱 聞起（東京理科大学）

本稿では，電圧駆動負荷独立型E^-1級ゼロ電圧スイッチング(Zero-Voltage Switching, ZVS)整流回路を提案する。提案回路は，負荷変動が生じた場合においても出力電流を一定に保持できる。一般的な整流回路では負荷変動に伴う出力電流の変動を抑えるために電流安定化回路が必要であったが，本提案回路ではこれを不要とし，回路の小型化に寄与する。また，ZVS動作を実現しており，高周波動作時においてもスイッチング損失を効果的に抑制できる。回路解析を通じて，負荷変動下においても一定出力電流およびZVSを常に達成するための条件を明らかにする。シミュレーション結果により，解析結果の妥当性を検証する。

4-003

昇降圧コンバータの電流不連続モードにおけるMOSFET電流検出LED電流制御法

◎渡辺章太・吉野浩行（三菱電機）・大津定治（三菱電機照明）

LED照明電源には力率改善制御とLED 電流制御の両立が求められており，ワールドワイドな入力交流電圧と様々なLED 直列数に応じた出力直流電圧への対応が必要である。著者らは小型化を目指して，1石式の昇降圧コンバータの採用を検討している。
LEDには一般的に電流制御が採用される。1石式の昇降圧コンバータで電流制御を行う場合，出力が負極性となるため，LED電流検出には絶縁処理が必要となり，小型化の課題となる。上記課題の解決のためには，絶縁不要箇所の検出値を用いたLED電流の制御手法が望まれる。本稿では昇降圧コンバータの不連続モードを対象にMOSFET電流の検出値から出力電流を制御する制御手法を提案する。制御手法の概要を説明した後に，シミュレーションにより有効性を確認する。

4-004

マトリックスコンバータを用いたDAB AC-DCコンバータの単相電力脈動吸収動作における出力電圧範囲の拡大制御法

◎石井 亮・米田昇平（東京海洋大学）・宅間春介・大沼喜也（長岡パワーエレクトロニクス）

電気自動車向けの車載充電回路として，様々な絶縁形AC-DCコンバータが提案されている。本論文では，マトリックスコンバータを用いたDAB構成のAC-DCコンバータについて検討する。検討回路は，入力フィルタを構成するコンデンサをエネルギー蓄積要素として活用することで単相交流に起因する電力脈動を吸収可能であるという特長を持つ。一方で従来の制御法では直流出力電圧の上限が入力電圧の実効値の半分程度となる課題があった。本論文では，パワーフローを考慮したスイッチングシーケンスを新たに導入することで出力電圧範囲を拡大する制御法を提案する。実験により，AC 200 V入力，DC 200 V 1.6 kW出力を確認した。

4-005

電動車1.5kW給電に対応したインバータエアコンの突入電流抑制法

池田風花・◎桃崎颯大（福岡工業大学）・田中俊彦（広島工業大学）・金澤秀俊（KFSラボ）

HEVやPHEVなどの電動車には1.5 kWの給電コンセントが搭載されており，停電時に家電機器へ電力を供給することで非常時の生活維持が可能である。停電時に最も必要とされる家電はスマートフォン充電器，次いで冷凍冷蔵庫であり，エアコンも重要な機器として挙げられている調査結果もある。しかし，1.5 kW給電口ではインバータエアコンの突入電流が問題となり，使用は困難である。本研究では，電動車の1.5 kW給電口にインバータエアコンを接続した際の突入電流をシミュレーションにより検討するとともに，先に提案した突入電流抑制装置を適用することで，エアコンが利用可能であることを明らかにした。

4-006

複数台電動車の1.5 kW給電口を活用した並列接続形倍電圧整流回路とその応用

池田風花・◎佐藤優樹（福岡工業大学）・田中俊彦（広島工業大学）・金澤秀俊（KFSラボ）

著者らはこれまでに，電動車に搭載された1.5 kW給電口での冷蔵庫使用を目的として，冷蔵庫内の倍電圧整流回路における突入電流発生現象を理論的に明らかにし，さらに給電口接続時に発生する突入電流を抑制する装置を提案し，その有効性を実験により確認してきた。マンション停電時においては水道やトイレ用ポンプなどの共用設備への電力供給需要が高く，使用される電動機の多くは5.5 kW以下である。本研究では，複数台の電動車が備える1.5 kW給電口を用い，倍電圧整流回路を並列接続することで，大容量インバータ駆動への適用を可能とする新たな構成を提案する。さらに，直流入力汎用インバータを用いて三相200 Vrmsブロワモータを駆動し，提案方式の有効性を実験的に検討した。

4-007

補助共振転流ブロックリンクスナバ形ソフトスイッチングPWMインバータにおける回路パラメータ設計指針

◎山際力綺・三島智和（山口大学）・杉野貴基（三菱電機エンジニアリング）

電力を使用するあらゆる機器（エアコン，産業用モータ，EVなど）において，電力変換時の損失低減は重要な課題である。これらの装置では高性能化や小型化のために高周波スイッチングが求められるが，それに伴うスイッチング損失やノイズの増大が問題となる。これらを抑制しつつ高速動作を実現する解決策として、ソフトスイッチング技術が研究されている。本稿では，SiC-MOSFET を用いた正弦波PWM インバータのキャリア高周波化に対するソフトスイッチング範囲の確保と，それを実現する補助共振ブロック(Auxiliary Quasi-Resonant CommutationBlock-link: ARCB)内の受動部品(LC) パラメータの設計法について論じる。また，その有用性をシミュレーションにより明らかにする。

4-008

空中発射式小型ロケット向けインバータシステムの低温低圧環境下における動作検証

◎津川駿平・大野宗祐・林 真一郎（千葉工業大学）

近年，小型衛星の打ち上げ需要増加に伴い空中発射技術とハイブリッド燃料技術を掛け合わせた小型ロケットが提案されている。民生部品を用いた小型ロケット向け電動ターボポンプ用インバータの開発を目的に，500 VA のミニモデルを製作し信頼性評価を実施した。本稿では特に電気的な特性評価について着目し，インバータが晒される低温低圧環境（−55℃, 1 kPa）において開発したインバータの動作検証を行った。低温低圧環境においてもインバータが仕様通り動作した一方で，低温環境によるフィルムキャパシタの容量減少およびSiC MOSFET のスイッチング速度上昇に伴った高周波ノイズの増大がみられた。

4-009

太陽光発電システムに適用した一相PWM変調方式三相インバータの動作解析

◎赤名峻太朗・道平雅一（神戸市立工業高等専門学校）・安田 台（TMEIC）

近年の環境意識の高まりや導入コストの低下などを背景に、太陽光発電システムの導入が進んでおり、そのパワーコンディショナーには三相PWM変調方式三相インバータの適用が一般的である。本研究では、三相PWM方式よりスイッチング回数を1/3に低減できる一相PWM変調方式三相インバータに着目し，太陽光発電システムへの適用の可能性についてシミュレーション解析により動作解析を行った。シミュレーション解析の結果，一相PWM変調方式三相インバータは、蓄電システムを有する太陽光発電システムへの適用が可能であることを確認した。

4-010

蓄電機能を有する絶縁型直流変換器を適用した静止形インバータの基礎検討

○萩原 誠（北海道大学）・田口義晃（鉄道総合技術研究所）

電気鉄道用車両においては，補機負荷への電力供給を目的として一般に静止形インバータ(SIV: static inverter)が適用される。近年，1) 補機負荷への電力供給補助，2) 非常時運転, 3) 回生電力有効活用等を目的とし，蓄電機能を有するSIVの導入例が報告されている。本論文では，蓄電機能を有する絶縁型直流変換器を適用した静止形インバータを検討する。上記は，一般的な高周波絶縁方式SIVの整流器部で使用されるパワーデバイスをダイオードから自己消弧型素子に変更し，整流器直流側に蓄電池を配置する点に特徴がある。本論文では，提案方式の回路構成，動作原理，制御法に関して言及し，回路シミュレーションにより有効性・妥当性を確認する。

4-011

Experimental Verification of Static Inverter with Integrated Energy Storage Under DC-current Superposition

◎ハムダーンヌール（東京科学大学）・萩原 誠（北海道大学）・田口義晃（鉄道総合技術研究所）

This paper presents an SIV where the energy storage is connected between the negative terminal of the catenary voltage and the neutral point of the three-phase transformer via an inductor. Although no additional power converter is required, a zero-sequence DC
current flows in the neutral point of the transformer to charge or discharge the energy storage, which may result in the saturation of the magnetic core. This paper investigates the effect of the DC current on a three-phase transformer and finds that the DC current produces no harmful effect to the magnetic flux if a three-legged core is used in the transformer.

4-012

広帯域E級インバータの解析と設計

◎橋本寛人・大里辰希・菊池祐介・大和樹弥（兵庫県立大学）

高周波動作に適したE級インバータはDBDのような負荷に安定な放電を供給できるため有効である．しかし，E級インバータは周波数変動に対してZVS条件を失うため効率が著しく低下する. 本研究では，負荷抵抗に並列共振フィルタを付加した広帯域E級インバータを提案する．高調波成分を考慮した解析式を導出し, ニュートン法による数値解析シミュレータを構築した. 数値解析シミュレーションを用いて直列共振回路のQ値が動作特性に与える影響を確認する．解析結果より, Q値の増加に伴い出力波形の全高調波歪 (THD) は改善する一方, フィルタ内の循環電流の増加により電力変換効率が低下するというトレードオフの関係を明らかにした．

4-013

SiC MOSFETを適用した大容量ユニットの開発

◎飯島直輝・長谷川智宏・中西達哉・冨永 勇・近藤晃司（TMEIC）

電力変換装置は更なる小型化や省エネルギー化が要求されており，低損失・高速動作・高温動作が可能なSiC MOSFETの適用が進展している。当社でも，2013年にSiC MOSFETを適用したユニットを開発したが，市場の大容量化要求に対応すべく，新たに大容量のSiCユニットを開発したため，その概要について報告する。本ユニットはHブリッジ構成を採用し，チョッパおよび単相インバータ駆動が可能である。チョッパ駆動の評価試験では，出力電力220 kW，スイッチング周波数30 kHzにて問題なく動作できることを確認した。これにより，従来ユニットから出力3.86倍，スイッチング周波数3倍の向上を達成した。

4-014

単相フルブリッジインバータにおける降圧型アクティブパワーデカップリングのZVS可能な制御方法

◎重井光祐・佐々木壮太・Cheng Huang・磯部高範（筑波大学）

単相フルブリッジインバータでは，交流側瞬時電力に含まれる二次高調波成分に起因して直流側に脈動電流が発生する。従来は大容量電解コンデンサによりこれを抑制してきた。本研究ではアクティブパワーデカップリング（APD）回路を適用し，脈動電力を能動的に処理することで必要なコンデンサ容量を低減する手法を検討する。APD回路の高周波動作に伴う損失低減手法として，電流不連続モードに基づく離散オフタイム制御によるゼロ電圧スイッチング（ZVS）が提案されているが，コンデンサ電圧条件によってはZVSが成立しない動作領域が存在する。そこで本研究では，降圧型APD回路に拡張離散オフタイム制御を適用し，全動作領域におけるZVSの実現を図った。

4-015

異特性PVを考慮した自家消費型PVシステムにおける複数台チョッパの協調制御法

佐藤きえる・○芳賀 仁（静岡大学）

特性の異なる太陽光パネル（PV）を並列運用する自家消費型システムにおいて、軽負荷時やバッテリー満充電時に発生する直流リンク電圧の上昇を抑制する協調制御法を提案した論文である 。
従来のDroop制御では、異特性PVの混在時に安定性と電圧抑制の両立が困難という課題があった 。提案手法は、直流リンク電圧が上限閾値を超えた際に、各PVの定格に基づいたフィードバックゲインを用いて電流指令値を自律的に低減させるものである 。シミュレーションの結果、負荷急変時の電圧上昇を大幅に抑制し、各PVが定格に応じた適切な割合で出力を抑制できる安定性を実証した 。

4-016

可変リミッタ付きSAC- PI制御による降圧型DC-DCコンバータの動作検証

◎大久保知紀・越後谷 涼・松本洋和・佐藤佑樹（青山学院大学）

本研究では，Soft Actor-Critic（SAC）を用いてPI制御のゲインを逐次決定するSAC-PI制御に可変リミッタを導入した可変リミッタ付きSAC-PI制御を提案する。降圧型DC-DCコンバータを対象に，電圧指令値および負荷抵抗をランダムに変化させた条件下で学習を行い，得られた制御器の過渡応答特性をシミュレーションにより評価した。可変リミッタ有無の比較結果から，可変リミッタを導入することでオーバーシュートを抑制し，整定時間が短縮されることを確認した。

4-017

直流バスシステムにおける電圧発振抑制の実機検証

◎中波亮太・松井優人・佐久間宏彬・田重田稔久・藤田 悟・佐藤智希（富士電機）

直流バスシステムは、系統構成によって電圧発振現象が生じる恐れがある。そのため、多くの文献でその対策手法が提案されている。しかし、複数の定電力負荷が接続されるモデルにおいて、実規模相当の装置を用いた検証例はあまり見られない。そこで、実規模相当の直流バスシステムにおいて，直流バス電圧の発振現象を再現し，さらにその発振を抑制可能な制御手法をDCDCコンバータに適用することで，直流バス電圧の安定化を実現した。

4-018

Always-Dual-Path Hybrid DC-DC Converterにおけるサブインダクタが回路特性に与える影響評価

◎石川聖紘・畑 勝裕（芝浦工業大学）・田仲晋作・足利 亨・力石康裕（サンケン電気）

データセンター向け電源の低電圧大電流出力の要求に対応するため，インダクタとキャパシタの両経路から常時，電流を供給するAlways-Dual-Path Hybrid (ADPH) DC-DC Converterが提案されているが，スイッチトキャパシタ動作に起因するスパイク電流が課題となる。このスパイク電流低減手法としてソフトチャージング用サブインダクタL_SUBが導入されている。本稿では，L_SUBを適用したADPH Converterを対象に，L_SUBのインダクタンス値が降圧比および効率特性に与える影響を実験的に評価した。結果として，L_SUBは一部の動作点で特性改善に寄与する一方，適切でないインダクタンスを用いた場合には特性が悪化することが確認された。

4-019

分割コアを用いた四相インターリーブDC-DC降圧コンバータの実験検証

◎水谷未来・小高 渉・太田涼介・和田圭二（東京都立大学）

データセンタ用電源回路には，低電圧・大電流化に伴う非絶縁 DC–DC コンバータの高効率・小型化が要求されている。これに対し，四つに分割したコアの二次巻線を直列接続し，電気的に全相を結合させた四相インターリーブDC-DCコンバータが検討されている。本方式は，市販の磁気コアを利用可能であり，各コアが二巻線構造であるため，既存の設計・製作手法を適用できる利点がある。本稿では，本回路を実際に試作し，48Vから12Vへの降圧特性を評価した。実験の結果，各相電流リプルを効果的に低減することを実証した。これにより，二巻線コアを複数個使うことで多相インターリーブDC-DCコンバータを実現できることを明らかにした。

4-020

多相インターリーブ降圧コンバータにおける相数とパワー密度に関する一考察

◎三浦克樹・橋本裕志（神戸製鋼所）・渡辺大貴・伊東淳一（長岡技術科学大学）

多相インターリーブ方式DC-DCコンバータでは単相コンバータを並列接続し各相のパワーデバイスに入力するスイッチング信号を位相シフトすることで電流リプルを相殺するため、各相に接続するインダクタを小型化できる。しかし、過度なインダクタンスの減少は電流リプル増加に起因した鉄損と導通損失の増加を招く。一方で、多相化する場合は相数も設計パラメータに加わるが、パワー密度に着目した相数の設計方法につい て定量的に検討した論文は著者の知る限り無い。そこで本論文では、相数・電流リプル・スイッチング周波数を変数としてパラメータステディを実施し、相数が及ぼすヒートシ ンク・インダクタ体積や効率、パワー密度最大となるパラメ ータの変化について検討したので報告する。

4-021

航空機電動化向け10kW絶縁型DC-DCコンバータの開発

◎城内悠輔・木下徹規・中川 光・近藤亮太・永井孝佳・泉 喜久夫（三菱電機）

2050年カーボンニュートラルに向けて，航空機の電動化が検討されている。航空機電動化は主に電動推進システムと電装品に電力を供給する配電システムが対象であり, これまで電動推進システムのインバータ・モータを開発してきた。
一方、配電システムでは高電圧バスから低電圧バスに電力変換する絶縁型DC-DCコンバータを開発対象とし, その大容量・軽量化のために2回路で構成されたマルチフェーズ回路方式を採用し, フェーズ数切替時の電圧変動を抑制した制御方式を開発した。
本論文では，提案するマルチフェーズ回路方式の絶縁型DC-DCコンバータを試作し, 電力密度1.0 kW / kgと, 定格時効率95.2 %を達成したので報告する。

4-022

結合インダクタを適用した63 W/cm³キャパシタ絶縁形三相LLCコンバータの開発

○有田圭吾・林 祐輔（東芝）

絶縁コンバータの高パワー密度化を目的として，キャパシタ絶縁方式を適用した三相LLCコンバータの開発を進めている。キャパシタ絶縁コンバータは，5 kV以下の低電圧用途において，高周波トランスを用いた従来の絶縁コンバータと比較して高パワー密度化を期待することができる。　
本稿では，絶縁コンバータのさらなる高パワー密度化を実現するため，結合インダクタを適用したキャパシタ絶縁形三相LLCコンバータを提案する。提案手法は，三相回路の特性を活用し，これまで大きな体積を占めていた6個のインダクタを単一の結合インダクタに集約することで小型化を図り、さらなる高パワー密度化を達成する。今回，結合インダクタを適用した384 V/384 V, 7.2 kW キャパシタ絶縁形三相LLCコンバータを試作し，パワー密度63 W/cm³を実証したので，その結果について報告する。

4-023

低電圧電源接続時のDABコンバータの動作特性

◎川井俊輝・藤田英明（東京科学大学）

DABコンバータの入力あるいは出力電圧が変動すると，変圧器の電流波高値が増加することがあり，磁気部品が大型化するといった課題がある
本論文では，間欠運転を適用したDABコンバータの入力電圧低下時の動作特性を検討する。
従来の間欠運転は，軽負荷時にもZVS動作を可能とするのに対して，本論文の間欠運転は，軽負荷だけでなく入力電圧が低下した場合にもZVS動作を可能とする点に特徴がある。本論文では，入力電圧低下時の動作特性を確認し，ZVS可能な電圧・電流範囲を明らかにする。

4-024

高周波絶縁型SR-SABコンバータを用いた太陽電池のMPPT制御に向けた基礎検討

◎中川颯太・武道宏平・石川裕記（岐阜大学）

本研究では，高周波絶縁型SR-SABコンバータを用いた太陽電池のMPPT制御に向けた基礎検討として，SR-SABコンバータを用いた太陽電池の動作点の制御法を提案する。SR-SABコンバータは，LC共振によって小型高効率を実現できる単方向DC-DCコンバータである。一次電圧の零電圧期間を制御量とした場合のSR-SABコンバータの電力特性を用いて，太陽電池のP-V特性との関係から動作点制御が可能であることを示した。さらに，シミュレーションにてSR-SABコンバータを使用して太陽電池の最大電力点への推移を確認し，実験にて太陽電池のP-V特性上におけるSR-SABコンバータの動作を確認した。

4-025

降圧動作を可能とするLL-C共振回路によるキャパシタ絶縁型DC/DCコンバータ

◎山中夕雅・近藤雅駆・増田 樹・今岡 淳・山本真義（名古屋大学）・増田 満（富士山GXホールディングス）

近年，SiCやGaNなどのワイドバンドギャップ半導体の実用化により，絶縁型DC/DCコンバータのスイッチング周波数は高周波化が進み，高電力密度化が図られている。しかし，現状のトランス絶縁方式では，MHz帯動作時に銅損やコア損の増大が課題となる。これに対し，キャパシタ絶縁方式は磁性コアを必要としないため，小型化・低損失化が期待される。一方で，この方式では昇降圧動作が困難であるという課題がある。そこで本稿では，降圧動作が可能なLL-C共振回路を用いたキャパシタ絶縁型DC/DCコンバータを提案し，ゲイン特性の導出およびシミュレーションによる動作検証をおこなった。シミュレーション結果から，提案回路が設計通りに動作することを確認した。

4-026

共振周波数以下で動作するLLC共振コンバータのより正確なフーリエ級数解析

○高木一斗（GSユアサ）

筆者は共振周波数以下で動作するLLC共振コンバータの代表的動作（POモード）について，フーリエ級数展開を用いた高調波解析を行ってきた。従来はOモード（還流期間）の電圧電流をともに直線近似していたため物理的矛盾が生じ，動作周波数が低下すると誤差が増大する問題があった。本論文では，POモードで動作するLLC共振コンバータに対し，Oモード期間の電圧変化のみを直線近似してフーリエ級数解析を行った。シミュレーションとの比較によって解析式が従来よりも正確になったことを確認した。

4-027

LLC共振コンバータへのSi-IGBT/SiC-MOSFETハイブリッドスイッチ適用効果の基礎検討

◎根本宏樹・林 祐輔（東芝）

生成AIの普及により，データセンターにおける情報処理量が急増している。情報機器が求める直流電力を供給するDC-DCコンバータの大容量化・高効率化は必要不可欠であり，半導体パワーデバイスの高速化と低損失化が重要な役割を果たす。本稿では，LLCコンバータの回路動作に着目し，Si-IGBTとSiC-MOSFETを並列接続したハイブリッドスイッチを適用した際の，コンバータの大容量化と損失低減効果の関係を試算したので結果を報告する．

4-028

4H-SiC横型p-ch SJ-MOSFETのスイッチング損失に及ぼすチャージインバランスの影響解析

◎吉田 開・岩室憲幸・矢野裕司（筑波大学）

TCADを用いて4H-SiC 横型 p-ch SJ-MOSFETの寄生容量とスイッチング損失に対するチャージインバランス特性を解析した。SJ構造を持つデバイスと持たないデバイスで、帰還容量(C_rss)特性と出力容量(C_oss)特性に対するドリフト層不純物濃度依存性を評価したところ、SJ構造は特にC_rssの変動量が大きいことが確認された。これは、チャージインバランスに依存してピラー層間の空乏化する順序が変化するためである。また、理論式に基づいた解析により寄生容量特性からスイッチング損失を見積もると、ドリフト層不純物濃度に依存したスイッチング損失変動量がSJ構造導入により増大することが明らかとなった。

4-029

1.2 kV SiC DioMOSチャネル移動度の温度特性解析

◎内山 颯・鹿志村快音・鈴木一広・矢野裕司・岩室憲幸（筑波大学）

SiC-MOSFETはパワーエレクトロニクス分野での応用が拡大しているが，内蔵ダイオードの順方向電圧劣化に起因する信頼性低下が課題となっている。そこで、ゲート酸化膜直下にn+チャネル層を追加することで順方向電圧劣化を抑制できるデバイスとしてDiode-Integrated SiC MOSFET(DioMOS)が開発された。本研究では、DioMOSのチャネル移動度特性に着目し、Id-Vgs特性からチャネル移動度を直接評価するとともに、従来型MOSFETの移動度特性と比較を行った。その結果、DioMOSでは高温における移動度の上昇が顕著であり、オン抵抗の増加が抑制されることが確認された。

4-030

1.2 kV SiC-DioMOSの高温条件下でのオン抵抗-負荷短絡耐量トレードオフ特性

◎鹿志村快音・矢野裕司・岩室憲幸（筑波大学）

本研究では、1.2 kV耐圧SiC-DioMOSについて、高温環境下におけるオン抵抗と負荷短絡耐量のトレードオフ特性を評価・解析した。DioMOSは、SBD内蔵SiC-MOSFETと比較して、同等のオン抵抗条件下で約40%高い負荷短絡耐量を示した。これは、SBD内蔵型素子では短絡時の発熱によりSBD部からのもれ電流により耐量が低下する一方、SBD構造を持たないDioMOSではこの影響が抑制されるためである。さらに、DioMOSはn⁺チャネル層により高温でも比較的高い移動度が実現でき、その結果オン抵抗の増加が抑えられる。以上により、DioMOSは高温動作条件下において優れたトレードオフ特性を有することが明らかとなった。

4-031

縦型GaNパワーデバイスの終端FLR構造のトポロジー最適化

◎林 郡君・服部佳晋（大同大学）・野村勝也（関西学院大学）

本研究では，縦型GaNパワーデバイスの終端鋼構造としてFLR(Field Limiting Rings)構造を対象とし，トポロジー最適化を用いて，耐圧を向上させる構造の導出を行った。耐圧900Vを想定し，リング本数を5本の構造を初期構造として最適化を行った。その結果，最も内側のPリングがP+領域側へ伸長し，P+領域と接続する形状が得られ，リング本数を変えることなく，耐圧を初期構造から45V向上することを明らかにした。

4-032

Junction-side Cooling実装したβ-Ga₂O₃ SBDを適用した昇圧チョッパの特性評価

◎福永崇平・舟木 剛（大阪大学）・有馬 潤・藤田 実・平林 潤（TDK）

パワエレ機器の性能向上には, 適用するパワー半導体デバイスの高性能化が欠かせない。酸化ガリウム (Ga₂O₃)を用いたパワーデバイスはショットキーバリアダイオード (SBD)や絶縁ゲート電界効果トランジスタ (MOSFET)の試作およびダブルパルス試験による特性評価が行われているが, 放熱設計が必要なDC-DCコンバータ等での実動作試験に関する報告は少ない。本紙では, β-Ga₂O₃ SBDをDC-DCコンバータに適用し, 自然空冷条件において最大500 W出力で連続動作させる。Junction-side cooling実装によりGa₂O₃半導体の課題である低熱伝導率を克服したサンプルについて, 回路動作時の温度を評価する。

4-033

Si-Full-SJBMDを使用した昇圧コンバータの試作

◎田中彪雅・惟村勇翔・小野哲男・矢野浩司（山梨大学）

本研究では，Siスーパージャンクションバイポーラトランジスタ（SJBJT）とSiスーパージャンクションMOSFETをダーリントン接続した独自開発のSi-Full-SJBMDを用いた昇圧コンバータの試作および評価を行った。600 V–10 A定格のFull-SJBMDの基本電気特性をSi-IGBTおよびSi-SJMOSFETと比較した結果，中電流領域において最も低いオン電圧を示すことを確認した。ダブルパルス試験では，ターンオフ特性が両素子の中間的な性能を示し，ターンオン特性では，他の素子と同程度の性能を示した。さらに，本素子を昇圧コンバータ回路に適用したところ正常動作が確認され，デューティー比5 %，周波数10 kHz，出力電力644.5 Wにおいて変換効率99 %を確認した。

4-034

SiC-BGSITカスコードスイッチ搭載ハーフブリッジインバータの試作

◎坂本悠誠・矢野浩司・小野哲男（山梨大学）・田中保宣（産業技術総合研究所）

SiC埋め込み静電誘導型トランジスタを用いたSiC-BGSITカスコードスイッチの基本特性評価と、それを搭載したハーフブリッジインバータの試作および性能評価を行った。SiC-BGSITカスコードは、市販のSiC-MOSFETと比較して順方向および逆方向の導通特性において優位性を示した。さらに、ゲート電圧7Vで最小オン抵抗が得られることから、約10Vの低電圧駆動が可能であることを確認した。一方、駆動用Si-MOSFETに起因する寄生容量の影響により、スイッチング損失が増加することが明らかとなった。SiC-BGSITカスコードを搭載したハーフブリッジインバータは、SiC-MOSFETと比較してキャリア周波数5kHzにおいて高電力領域で高い電力効率を示した。

4-035

WPT技術を適用したEV・HEV用ゲートドライバの小型化および低ノイズ化に関する検討

◎鈴木慧太・髙城直輝・遠藤哲郎・高橋良和（東北大学）

本研究はEV・HEV用インバータの小型化と低ノイズ化を目的にワイヤレス給電（WPT）技術を用いた絶縁ゲートドライバを提案するものである 。従来の絶縁トランス方式では基板上で沿面距離を確保する必要があり小型化の妨げとなっていたが、WPT方式へ変更し1次(低圧)側と2次(高圧)側基板を物理的に分離することで沿面距離制約を解消し小型化を実現した 。
試作評価の結果、WPT方式の適用により従来比で基板面積44％削減、部品高さ80％削減、浮遊容量96.5％低減を達成し、小型、薄型化および高dV/dt環境下でのノイズ耐性の向上に対して有効であることを実証した。また、WPT方式を適用した3相インバータにてEVモータが問題無く駆動できることを確認した。

4-036

二次破壊防止を目的としたType II短絡保護回路の開発

◎松崎公洋・福本久敏（三菱電機）

オフ状態にあるパワー半導体の破壊に起因するType II/ III短絡が注目されている。これらの短絡は，自アームが導通中に対向アームのオフ状態のIGBTまたはダイオードが突発的に破壊することで発生するモードであり，健全素子のターンオン動作によって生じるType I短絡と比較して，短絡電流の変化が急峻となる。この特性により，従来の短絡保護回路では十分な保護が困難であり，結果として二次破壊を引き起こし，修繕費用の増大を招く恐れがある。本稿では，Type II短絡対応の保護回路を新たに開発し，その有効性を実験により検証した結果を報告する。

4-037

電流アンバランスを抑制するアクティブゲートドライバ

◎的羽直純・七森公碩（舞鶴工業高等専門学校）・岩田佳孝・脇阪伸也（豊田自動織機）

近年，小型化・高効率化の観点から，SiC-MOSFETの並列接続技術への注目が高まっている。しかし，特性の異なるMOSFETを並列化すると，電流アンバランスが生じ，電力変換器の信頼性が低下する。
本論文では，コンデンサを用いてゲート電流を調整し，電流をバランスさせるアクティブゲートドライバを提案した。提案回路は，MOSFETのスイッチングに応じて高速に制御する必要がなく，また，ゲートにバイアス電圧を付加する手法と比較して制御範囲が広い。提案回路により，並列化された閾値電圧差0.3VのSiC-MOSFETに対し，ターンオン時は84.4%，ターンオフ時は24.9%の過渡電流差抑制を実現した。

4-038

汎用ゲートドライバと汎用マイコンを適用可能な高速スイッチングデバイス用アクティブゲート駆動システム

◎山口大輝・佐藤伸二・加藤史樹（産業技術総合研究所）

本論文では，高速スイッチングデバイスに適した新しいアクティブゲート駆動回路を提案する。提案回路は双方向に導通可能な主駆動回路と，単方向のみ導通可能な補助駆動回路から構成され，一般的なゲート駆動回路に補助駆動回路を外付けすることで実現できる。さらに，本論文では提案するアクティブゲート駆動回路に適した信号生成回路を提案する。この信号生成回路は，アクティブゲート制御のタイミングをディレイラインで調整する点に特長があり，制御タイミングの調整にサブナノ秒の時間分解能が要求される場合でも制御器のクロック周波数を過度に高周波化する必要がなく，安価な産業用の汎用マイコンを適用できる。最後に，提案回路の動作を実験的に確認する。

4-039

自動タイミング制御型デジタルゲートドライバ集積IGBTパワーモジュール設計におけるエミッタ寄生インダクタンスによる影響

◎財前昌平（九州大学）・畑 勝裕（芝浦工業大学）・高宮 真（東京大学）・西澤伸一・齋藤 渉（九州大学）

本研究では、自動タイミング制御型デジタルゲートドライバを集積したパワーモジュールを試作し、設計パラメータであるエミッタ寄生インダクタンスLeEがトレードオフ改善効果に与える影響を調査した。実験の結果、LeEの大小に関わらず、stop&go駆動は従来のステップ駆動に比べトレードオフ特性を改善することを確認した。この改善効果は、適切な条件下であれば配線長による有意差は見られなかった。一方で、制御が有効となる参照電圧範囲にはインダクタンスの影響が確認された。インダクタンスが大きい長ワイヤの方がフィードバック電圧を確保しやすいため、短ワイヤに比べてより広い電圧範囲で効果的な制御が可能であることが明らかになった 。

4-040

SiC MOSFETへの入力容量可変型アクティブゲートドライバ適用の実機検証

◎小林聖矢・前川佐理（明治大学）・谷口 峻・Salman Ahmed（Astemo）

本稿では，SiC MOSFETに適した入力容量可変型アクティブゲートドライバ（AGD）を設計し，ハーフブリッジモジュールに適用した実機検証結果を報告する。提案するAGDは，スイッチング期間中に駆動対象であるパワー半導体デバイスのゲートソース間容量を動的に変化させることで，サージ電圧・電流とスイッチング損失のトレードオフを改善する。ダブルパルス試験により従来のゲートドライバ（CGD）と比較した結果，提案型AGDはCGDと同等のサージ電圧を維持しつつ，立ち上がり時間およびターンオフ損失を低減できることを確認した。これにより，提案型AGDはIGBTだけでなくSiC MOSFETに対しても有効であることが示された。

4-041

電流駆動型アクティブゲート駆動によるSiC-MOSFETのスイッチング特性改善に関する検討

◎濵田友悠祐・小原秀嶺（横浜国立大学）

高回転モータは，システムの高パワー密度化を実現する技術として期待されているが，モータ電流の基本波周波数が高く，インダクタンスが小さくなる傾向にあることから，モータの電流リプルを低減するためにスイッチング周波数を通常よりも高くする必要があり，スイッチング損失の増大が懸念される。本稿では，高回転モータ駆動インバータへアクティブゲート駆動(AGD）制御を適用することで損失増大の抑制効果を検討した。電流駆動型アクティブゲート駆動におけるプリチャージ期間に着目し，ダブルパルス試験によりスイッチング特性への影響を検討するとともに，設計指針の検討を行ったので報告する。

4-042

モータシステムのパワーデバイス故障予測診断

○會澤敏満・浅野颯太・高木隆志（東芝）

本研究では、モータシステムの稼働率低下を招くパワーデバイス故障を予知し、保守最適化を図る低コスト診断技術を開発した。パワーデバイスは劣化に伴いオン電圧が上昇するが、従来は追加センサが必要であった。本技術では既設の電流センサを利用し、一定電圧印加時の電流変化からオン電圧変化を推定することで、センサ追加なしに劣化状態を評価する。試作インバータを用いたパワーサイクル試験により、電流変化が劣化進行を反映することを実証した。本技術はパワーモジュールにも適用可能であり、予知保全に有効である。

4-043

ゲート信号に同期した電圧・電流検出によるIGBTモジュールのボンディングワイヤ劣化診断

○松下晃久・児山裕史（東芝）

パワーモジュールはボンディングワイヤ接合部やはんだが劣化することが知られている。システムの運転を停止し、素子を外すことで、診断は可能だが、実運用中に状態監視して、劣化診断できる技術が求められている。しかし、実運用中はスイッチングノイズが大きく測定が困難である。そこで、本発表では、ゲート信号に同期して検出する手法を提案する。そして、連続通電中にゲート信号に同期して素子電圧・電流を検出し、ボンディングワイヤ接合部の剥離を検出可能なことを確認できたので、その結果を報告する。

4-044

酸化ガリウム製ショットキーバリアダイオードの劣化診断を目的とした機械学習モデルの構築

◎辻 大士・今 弘喜・原田徹郎・趙 孟佑・佐藤宣夫（千葉工業大学）

本研究では，次世代パワーデバイスとして注目される酸化ガリウム（β-Ga₂O₃）ショットキーバリアダイオード（SBD）のV-I特性に基づき，微小な劣化を検出するAI手法の構築を目的とした．
宇宙環境下では放射線や温度変動によりデバイス特性が劣化する可能性があるが，従来手法ではノイズに埋もれた軽微な変化の識別が困難である．
そこでV-I特性をショックレー方程式でフィッティングし，理想係数n，飽和電流I_s，障壁高さϕ_Bを抽出した．これらを入力として全結合ニューラルネットワークによる劣化判定を行った．
その結果，微小なパラメータ変動に対しても劣化検出が可能であることを確認した．

4-045

機械学習を用いたゲート酸化膜劣化検出システムにおけるサンプリング周波数に依存した劣化検出精度の実験検証

◎天野慎也・椿原瑞樹・河田莉恩・林 真一郎（千葉工業大学）

本研究グループではSiC MOSFETのゲート電流波形から機械学習を用いてゲート酸化膜劣化を検出できるシステムを提案しているが，波形取得時のサンプリング周波数が2 GHz以上と高速であることから，実用化においてセンシングに必要なADコンバータやコントローラの設計が困難である。
そこで本研究では提案しているシステムにおいて波形のサンプリング周波数と劣化検出精度の関係性を実験的に明らかにすることが目的である。実験の結果，サンプリング周波数80 MHzにおいても85%以上の正答率でゲート酸化膜劣化を検出することができた。

4-046

機械学習による並列SiC-MOSFETのスイッチング波形を用いたパワーサイクル劣化検出

◎出井和音（九州大学）・Thatree Mamee（キングモンクット工科大学）・Jonas Müller・Hauke Lutzen・Nando Kaminski（ブレーメン大学）・西澤伸一・齋藤 渉（九州大学）

パワーデバイスの故障要因の一つにパワーサイクル劣化がある。本研究では，実働システムにおける故障検出や寿命推定を目的として，機械学習によるスイッチング波形解析に基づくパワーサイクル劣化検出を行う。本稿では，並列接続されたSiC-MOSFETにおけるスイッチング波形を用い，一方のデバイスに生じたワイヤリフトオフを検出可能であること，ならびにデバイス間の温度差が検出精度に及ぼす影響について報告する。結果より，V_gsおよびI_ksを用いることで高い正解率でワイヤリフトオフを検出でき，I_ksを用いた場合には温度変化による検出精度の低下が小さく，温度変動に対して高いロバスト性を有することが明らかとなった。

4-047

電力変換器の部品実装方法に関する実験的な検討

◎一宮 亘・和田悠平・宮崎勇輝・磯崎順平（TMEIC）

電力変換器の高密度実装に際し、パワー回路の発熱が制御ユニットに伝達し、温度上昇を招く課題がある。本研究では、パワー回路を水冷、その他を自然風冷とした構造を対象に、下部からの受熱抑制策を実験的に検討した。下部筐体の発熱体と上部制御ユニットの境界を、仕切りなし、水平仕切り板、傾斜仕切り板の3条件で制御ユニット内温度を測定した結果、傾斜仕切り板により熱滞留が抑制され、温度上昇を大幅に低減できることを確認した。これにより、熱移動経路の制御が高密度実装における熱対策として有効であることを示した。

4-048

電力変換装置の小型高密度実装化に伴う温度上昇低減のためのヒートシンク構造最適化

○藤原伸人（東芝）・田中祐生・松岡一正（TMEIC）

電力変換装置に使用されているパワーモジュールの小型・高密度実装化に伴う温度上昇に対して, 強制空冷時のシステム全体静圧条件を模擬した静圧調整板解析手法を用いることにより, 現行のヒートシンクよりもモジュール温度を低減できる最適なくし形ヒートシンク構造を導出した。

4-049

SiC MOSFETの長期信頼性を考慮したゲート電圧設計による損失低減効果の実験検証

◎小西慶一・林 真一郎（千葉工業大学）・和田圭二（東京都立大学）

SiC MOSFETのチャネル抵抗を低減する方法の一つとしてゲート電圧を高く設計することがある。また，スイッチング損失も低減できるため，電力変換回路の効率向上に寄与できる。しかし，ゲート電圧を高くするとゲート酸化膜の長期信頼性が懸念される。そこで本研究では，1,200 V耐圧のSiC MOSFETを対象とし，ゲート酸化膜の寿命評価結果に基づいたゲート電圧設計を行った。また，1 kW出力の降圧チョッパ回路により，ゲート電圧に依存した損失低減効果を実機検証し，寿命評価結果に基づくゲート電圧設計の有効性を明らかにした。

4-050

LC直列回路方式セル電圧均等化回路に用いるスイッチング素子の選定法に関する一検討

◎池田哲広・佐藤大記（東京電機大学）

脱炭素社会の実現に向け，電力系統用蓄電池の導入が進められている。リチウムイオン電池は多数のセルを直列接続して用いられるが，セルの個体差により充放電時にセル電圧のばらつきが生じる。先行研究では，LC直列回路方式セル電圧均等化回路が提案されているが，スイッチング素子数が多く，MOSFETに生じる導通損失および出力寄生容量損失が効率に影響する。MOSFETはオン抵抗と出力寄生容量がトレードオフの関係にあるため，両損失を考慮した素子選定が重要である。本稿では，回路中の損失解析に基づき，素子固有パラメータに起因する損失を最小化するMOSFET選定法を提案し，シミュレーションによりその有用性を示した。

4-051

昇圧チョッパ回路を用いた650Vパワーデバイスのスイッチング特性比較

◎村木拓斗・林 拓海・服部佳晋（大同大学）

本稿では，耐圧650Vパワーデバイスとして，GaN-FET (GaN-HEMTと低耐圧Si-MOSFETのカスコード接続) ，SiC-MOSFET，Si- Super Junction- MOSFET(SJ-MOSFET)，Si- Reverse Conducting(RC)-IGBTの4つを対象とし，これら4つのパワーデバイスを昇圧チョッパ回路に適用し，連続動作させた場合のデバイスのスイッチング特性,スイッチング損失および回路の効率を比較した。その結果，今回の条件では，SiC-MOSFETが最もスイッチング損失が小さく，効率も高かった。GaN-FETとSJ-MOSFETは，ほぼ同じスイッチング損失と効率であった。またRC-IGBTは他のデバイスに比べ，ターンオフ損失が大きく，効率も低いことがわかった。

4-052

熱特性行列を用いた電力変換器の温度上昇に基づく損失推定法

◎竹内大翔・名取賢二・佐藤之彦（千葉大学）

電力変換器の高周波化に伴い，寄生成分や測定系の位相差の影響によって電気的な損失測定に課題が生じている。そこで本研究では，損失と温度上昇の線形性に着目し，熱特性行列を用いてデバイスの表面温度から損失を推定する手法を提案する。2レベル降圧コンバータを対象に損失推定を行うため，コンバータ動作時と同一の基板で直流試験を行い熱特性行列を導出した。この熱特性行列を用いた結果，無負荷動作時の推定値は実験値と誤差が約8%に留まった。負荷動作時は回路内の他損失の影響を受け，精度向上のための検討が必要であることを確認した。

4-053

連続ターンオフスイッチングの過電圧ストレスによるGaN-HEMTの特性変動と回復挙動

◎中谷拓夢・野中華輝（九州大学）・Wang Bixuan・Porter Mattew（バージニア工科大学）・西澤伸一・齋藤 渉（九州大学）

本研究では、連続ターンオフスイッチングにより発生する過電圧ストレスがGaN-HEMTの容量特性に与える影響と、その回復挙動を評価した。定格電圧の異なるEPC製GaN-HEMTを対象に、動的耐圧の95 %に相当するサージ電圧を1,000万回印加し、CdsおよびCgdの変動を測定した。その結果、100 Vデバイスでは容量増加、60 Vデバイスでは容量減少が確認され、トラップキャリアの極性差が示唆された。さらに150 ℃でのアニール処理により特性回復が観測され、電圧領域ごとの回復時間解析から、トラップ準位および形成位置の違いを明らかにした。

4-054

GaN HEMTへの基板バイアス印加によるZVS動作領域の拡大に関する数値的検討

◎仲内謙吾・高山 創・小林和淑・新谷道広（京都工芸繊維大学）

GaN HEMTを使用しゼロ電圧スイッチング（Zero voltage switching, ZVS）方式を採用した共振コンバータは，データセンタのサーバ電源等で広く利用される．しかし，ZVSの成立には出力容量と負荷電流により定まる動作条件が存在し，軽負荷時にその条件を逸脱することによる効率の低下が問題となる．本研究では，GaN HEMTの基板に負電位を印加した際に出力容量が減少することに着目し，ZVS動作領域の拡大への応用可能性を検証する．基板電位の印加による特性変化を模擬したシミュレーションを行い，電力変換効率や損失内訳から，基板電位の印加がZVS動作領域の拡大，および軽負荷時の効率改善に対して有効であることを確認した．

4-055

極薄層間PCBによるGaN高速スイッチング改善

○柳島 潤（コペル電子）・須江 聡（信州大学）・宮本光教・乙部鉄太郎（シチズンファインデバイス）・長浜 竜（岩崎通信機）

主電流の往路と復路の層間距離を最小化したPCB構造を試作し、従来手法に対して電圧/電流のサージやアンダーシュート、リンギングが大幅に抑制されることを示した。
さらにV_DD=100-500 V, I_D=16-80 Aでのスイッチング波形を実測し、t_r=2.4 ns, t_f=1.8 ns, R_G=0 Ωでサージやアンダーシュート、リンギングの観測されない電圧・電流波形を得た。

4-056

SiC-MOSFETの電圧クランプ回路の設計

○佐藤伸二・山口大輝・加藤史樹（産業技術総合研究所）・田尾仁志・黒柳貴夫・北村太志（小松製作所）

SiCをはじめとしたWBG半導体が実用化してきている。これらによる高速スイッチングは変換器の損失を低減する一方で，サージ電圧の増加が懸念される。サージ電圧の低減にはスナバ回路の挿入が一般であるが，部品点数増加によるコストアップが課題となる。定電圧ダイオードを使ってドレイン電圧をゲート波形にフィードバックする抑制が提案されているが，高速スイッチングにおいてはMOSFETの内部抵抗とゲート容量による信号遅延の処理が難しかった。本論文では，SiC-MOSFETにおけるクランプ回路の設計方法について報告する。

4-057

Siコンデンサを用いたRCスナバのMOSFETへの内蔵によるスイッチングサージと損失の低減

○安住壮紀・小幡 進・樋口和人（東芝）・大黒達也（東芝デバイス&ストレージ）

電力変換回路のMOSFETがターンオフすると，スイッチングサージが発生し，EMIや信頼性低下の要因となる。対策としてRCスナバを用いることがあるが，MOSFETパッケージに対して外付けする場合は寄生インダクタンス(Ls)により効果が制限され，サージ抑制や損失低減に課題がある。本稿では，Siコンデンサを用いたRCスナバ内蔵MOSFETを提案し，Lsの極小化による改善効果を示す。

4-058

パワエレ機器のモデルベース開発に向けたデバイスモデルの検証

◎中村信之介・田久保 拡・田重田稔久・佐藤以久也（富士電機）

パワーエレクトロニクス機器の設計においては，損失・ノイズ・信頼性の観点から，パワーデバイスのスイッチング波形が重要な設計指標となる。スイッチング波形は，バス電圧や負荷電流といった主回路条件に加え，ゲートドライブ回路条件などの設計条件によって大きく変化する。そこで，設計条件の変化に対応したSW波形を推定可能なモデルを構築し，その有効性について検証した。その結果，SW損失およびサージ電圧の推定誤差が10%以下であり，提案モデルにより設計条件変化に対するSW波形推定が一定の精度で可能であることを確認した。

4-059

QZSSによる高精度時刻同期が可能なパワーモジュール

◎三上智士・和田圭二・五箇繁善（東京都立大学）

パワーエレクトロニクス回路の無線制御では，各パワーデバイスが100ns以内で同期して駆動することが求められる。GNSSを用いた同期は有効な手段だが，その精度は電離圏遅延対策としての多周波測位やQZSS補正情報の利用，および制御信号生成時の内部処理に依存する。
本稿ではGNSS機能を有するパワーモジュールを試作し，QZSS補正環境下における測位方式を比較検討した。その結果に基づき制御信号の全タイミングをGNSS時刻に同期させる手法を実装したところ，単周波構成においても目標を十分満たす±30nsの精度を実現したため，その詳細を報告する。

4-060

三相3レベルANPC電力変換器のBTB回路におけるDCリンクコンデンサ電流低減のための基礎検討

◎岩田宗市郎・俵 祐太朗・小原秀嶺（横浜国立大学）

近年，脱炭素社会の実現に向けた取り組みとして，航空機の電動化が期待されている。航空機に用いられる電動推進システムは，航続距離の面から軽量かつ高電力密度であることが求められる。本稿では，電動ハイブリッド航空機向けパワーエレクトロニクスシステムのDCリンクコンデンサ軽量化を目的として，BTB構成の3レベルアクティブ中性点クランプ回路（3L-ANPC）におけるDCリンクコンデンサの直流リプル電流低減について検討したので報告する。

4-061

3レベルインバータを用いた低インダクタンスモータ駆動におけるEMI，制御性，損失の評価

◎大橋布未也・前川佐理（明治大学）・堀江 裕・太田 寛・増田竜成（東芝デバイス&ストレージ）

固定子巻線に鉄心を持たないコアレスモータは小型軽量化に寄与する一方で，インダクタンスが低く電流リプルが増大する点とそれに伴う制御性の悪化が課題である。電流リプル低減手法としてキャリア高周波化が挙げられるが，EMIが増大する点で課題が残る。電流リプルとEMIの低減を両立する方策としてインバータの多段化が考えられる。
本稿では，T型3レベルインバータによる低インダクタンスモータ駆動システムにおいて，雑音端子電圧，相電流波形とFFTスペクトル，インバータ効率について2レベル駆動時と比較することで実機評価した結果を報告し，インバータの多段化が低インダクタンスモータ駆動システムの性能向上に有用であることを示す。

4-062

電流フィードバック制御にアナログ回路を適用したリニア回路の動作検証

◎上水流大介・原田茂樹・浦壁隆浩（東京科学大学）・鶴田遼司（三菱電機）

本研究では，マルチレベルコンバータとリニア回路を直列接続したリアクトルレス電力変換方式において，リニア回路の電流制御性能向上を目的としてアナログ回路による電流フィードバック制御を適用した試作機を構成した。従来のフィードフォワード制御のみではMOSFETの温度依存性に起因して指令電流に対する偏差が生じる課題があった。そこで，出力電流と指令値の誤差を演算増幅器により補償するアナログフィードバック制御を付加した。試作機を用いた実験では，入力電圧を段階的に変化させた条件および任意電流波形を指令した条件において，出力電流が指令値に良好に追従することを確認し，提案手法の有効性を示した。

4-063

リニア回路とマルチレベルコンバータで構成されるDC-AC変換器の系統連系運転時の制御検討

○鶴田遼司（三菱電機）・原田茂樹・浦壁隆浩・藤田英明（東京科学大学）

マルチレベルコンバータとリニア回路で構成したDC-AC変換器は，2素子のMOSFETを逆直列に接続したリニア回路を使用することで理想的には，従来のPWM変換器では必須要素のパワー半導体のスイッチング周波数成分除去用のフィルタリアクトルが不要となり，マルチレベルコンバータを複数のH-bridge回路を直列して構成することでリニア回路の電圧定格を低減できる。本論文では，系統連系運転時のリニア回路による電流制御を実験的に検証したので報告する。

4-064

不均等電源を用いたアクティブクランプ線形増幅回路の回生動作に関する実機検証

◎佐々木萌花・矢川脩斗・船渡寛人（宇都宮大学）

PWMインバータの高効率な特徴とリニアアンプの高調波が発生しない特徴を併せ持つマルチレベル線形増幅回路が提案されている。この回路方式の代表例であるダイオードクランプ線形増幅回路と比較して直流電源数と使用素子数を低減したアクティブクランプ線形増幅回路(ACLA)が提案したが，実機による回生動作検証は行っていなかった。本稿では，定電流電源を用いて，不均等電源2段ACLAの回生動作を実機により検証した。その結果，全高調波歪み率は4.94%となり，出力電圧は概ね良好に指令値に追従した。また，効率は66.2%となり，切り替え点にずれが生じたものの，概ね良好な結果が得られた。

4-065

フルブリッジフライングキャパシタ線形増幅回路の提案

◎廣瀬 心・船渡寛人（宇都宮大学）

PWMインバータの高効率性とB級アンプの低高調波特性を併せ持つマルチレベル線形増幅回路が提案されており，線形増幅回路とスイッチング回路を組み合わせた方式も報告されている。一方，フライングキャパシタ線形増幅回路は多段化しても直流電源数が増加しない利点を有するが，使用素子数が多くシステムの体積増大が課題である。本研究では，フライングキャパシタレグとハーフブリッジレグを組み合わせ，ハーフブリッジ側も線形動作させるフルブリッジフライングキャパシタ線形増幅回路を提案した。シミュレーションにより動作検証を行い，従来回路と同等の効率および低高調波歪み特性を維持しながら，使用素子数を低減できることを確認した。

4-066

3.3 kV SiC-MOSFETを用いた6.6 kV SSTの絶縁耐圧設計と高圧試験環境に関する検討

◎祖父江 豪・永田裕二・小原秀嶺（横浜国立大学）・磯部高範（筑波大学）

著者らの研究グループでは，6.6 kV配電系統に接続するSolid State Transformer (SST)の研究開発を行っている。AC-DCコンバータとして3.3 kV耐圧SiC-MOSFETを用いた1相当たり5セルからなるモジュラーマルチレベルコンバータ（MMC）を想定している。高電圧を扱うに当たり，筐体を含めた装置の耐圧設計や安全試験環境の構築について検討を行ったので報告する。

4-067

高電圧イオン風推進システムへの適用を目的としたマルチレベル高電圧Cockcroft-Walton回路に関する基礎検討

◎野中涼太郎・羽根田 崚（慶應義塾大学）・上原充暉・南 政孝（近畿大学）・野崎貴裕（慶應義塾大学）

本論文では，高電圧イオン風推進システムへの適用を目的とした，高電圧電源を軽量化可能な，マルチレベル高電圧Cockcroft-Walton (CW) 回路を提案する。具体的には，CW回路のキャパシタと並列に接続した，パワー半導体をスイッチングすることで，マルチレベル高電圧の出力を可能とする。姿勢制御のために，複数の高電圧が必要な高電圧イオン風推進システムでは，CW回路により出力電圧を制御する提案回路を適用することで，インバータにより出力電圧を制御する回路構成に比べて，インバータ，高圧高周波変圧器が削減でき，軽量化が期待できる。シミュレーションと，ミニモデルの実験により，提案回路・制御の有効・妥当性を確認する。

4-068

バッテリ交換を可能とするモジュラーマルチレベルDC/DCコンバータシステムの損失解析

◎天野龍成・橋本峻希・Sihoon Choi・重松浩一・今岡 淳・山本真義（名古屋大学）・守屋一成（AZAPA）

近年，輸送・物流分野を中心にBEVやバッテリを用いたエネルギーマネージメントシステムの需要が高まっている。これらでは負荷に応じた電圧調整が求められ，柔軟な出力電圧制御が可能なバッテリシステムが必要である。従来広く用いられている双方向チョッパ回路では，高耐圧スイッチング素子が不可欠である。一方，MMC（モジュラーマルチレベルコンバータ）は複数のハーフブリッジによる電圧分担が可能であり，低耐圧素子の適用によるスイッチング損失および導通損失の低減が期待できる。さらにモジュール単位での交換が可能となり，保守性や拡張性の向上も見込まれる。本稿では，MMCを用いたバッテリシステムの動作原理を示し，従来回路との損失特性を比較評価する。

4-069

MMC-HVDC変換器向け群間補償制御を用いたソーティング方式の検討

◎山本周平・田中美和子・梶山拓也・山中大輔（三菱電機）

高圧直流送電用途のモジュラーマルチレベル変換器（以下MMC-HVDC変換器）の変調方式に，スイッチング損失の低減に有利なソーティング方式があるが，MMC-HVDC変換器を構成するサブモジュールの数が多くなると制御装置の負荷が増大する。制御装置の負荷低減を目的に，サブモジュールを複数の群に分け，群単位でソーティング処理を実行する方式を提案する。群単位でソーティング処理を行うと，各群のキャパシタ電圧がアンバランスする恐れがあるため，各群のキャパシタ電圧をバランスさせる群間補償制御を適用する。シミュレーションにより，群単位でソーティング処理を行う場合でも，群間補償制御により，各群のキャパシタ電圧のバランスをとった運転が可能であることが確認できた。

4-070

単一デルタブリッジセル変換器を用いた直流/三相変換器における直流電源と静電エネルギーを併用した疑似慣性制御

◎鹿志村尚弥・鈴木温也（東京科学大学）・萩原 誠（北海道大学）

著者らは, 単一デルタブリッジセル(SDBC: Single-Delta Bridge-Cell)変換器と単相高周波変圧器を結合した直流/三相変換器(以下, 提案変換器)を検討している。提案変換器は, 単相変換器の直流側電源を供給源として, SDBC変換器の定格正相無効電力に対して最大37 %の有効電力を定常的に制御できる点に特長がある。本論文では, SDBC変換器の各セル直流コンデンサの静電エネルギー放出を併用することで, 過渡的に上記の有効電力定格を超過する有効電力供給を実現することを検討する。

4-071

Verification of Three-phase PV Inverter Using Multiple Full-bridge Converters and Shunt Capacitors

◎JIANCHENG TONG・中平 葵（東京科学大学）・萩原 誠（北海道大学）

A three-phase PV inverter using multiple bidirectional choppers and passive filter was proposed in Reference 1 for three-phase four-wire systems with a nominal line-to-line voltage of 380 V. By using zero-sequence current, the inverter widens the MPPT voltage range compared with the topology in Reference 2. However, a passive filter should be equipped with a bulky zero-sequence inductor in addition to three shunt capacitors to prevent the third-order frequency current from flowing into the grid. To remove the zero-sequence inductor from the circuit, this paper replaces the choppers with full-bridge converters. It is shown that no third-order frequency current flows into the grid even when the zero-sequence inductor is removed using the inherent nature of full-bridge converters that can produce bipolar voltage.

4-072

カスケードHブリッジを用いた高周波絶縁型マルチポートSR-SAB DC-DCコンバータの基本動作

◎藤江啓伍・武道宏平・石川裕記（岐阜大学）

本論文では，電気自動車のバッテリ充電器としてカスケードHブリッジを用いたSR-SABコンバータを提案し，その基本動作を明らかにする。提案回路では，二つの高周波トランスを用い，各トランスの一次側は直流電源とHブリッジ回路で構成され，二次側はダイオード整流回路と共振キャパシタを用いて構成される。トランス電圧は，二つのHブリッジ回路の出力電圧の和となるため，トランス電圧をマルチレベル波形に制御できる。出力直流電圧の変化に対して適切なトランス電圧レベルを選択することで，出力直流電圧変化時における低損失化を実現できる。また，実験により，4パターンの出力直流電圧に対して，提案理論の妥当性を確認した。

4-073

一線共通デュアルインバータの過変調領域での零相交流電流抑制変調法

◎遠藤 工・芳賀 仁（静岡大学）・荒木雄志（サンデン）・水越彰仁（木更津工業高等専門学校）

本研究では，過変調領域における一線共通デュアルインバータを用いたIPMSM駆動に対し，高効率化を実現する制御手法を提案する。過変調領域では，一次側と二次側中性点間に電位差が生じ，零相交流電流が発生することが課題となる。本手法では，空間ベクトル変調（SVM）を適用し，零相電流を抑制可能な六角形領域内で電圧振幅と電気角速度の非線形化を利用した指令生成を行うことで，零相交流電流を抑制する。peak-to-peakで最大3.5 Aの零相交流電流を0.5 Aに抑制できることをシミュレーションにより確認した。

4-074

電解コンデンサレスインバータの出力電圧飽和低減のためのモータ電流制御法

◎鷹巣康太郎・芳賀 仁（静岡大学）

近年，ルームエアコン用モータドライブでは信頼性向上のため，電解コンデンサを用いない電解コンデンサレスインバータが用いられている。本方式はq軸電流を電源周波数の2倍で脈動させることでモータ駆動と電源高調波抑制を両立できる一方，DCリンク電圧が全波整流状に変動するため，電圧低下区間においてインバータ出力電圧が飽和しやすく，モータ出力範囲が制限される課題がある。本稿では，q軸電流に電源周波数の整数倍次数の高調波を重畳し，出力電圧ベクトルノルムのピークを電圧余裕のある区間へシフトすることで，電源高調波抑制と出力電圧飽和低減を両立する電流制御手法を提案する。シミュレーションにより，本手法の有効性を確認した。

4-075

1シャント抵抗を用いたV結線インバータの三相交流電流検出法

◎関原柊斗・芳賀 仁（静岡大学）・添田拓巳（東京科学大学）

本研究は，低速度・軽負荷領域での効率改善に有効なV結線インバータにおいて，システム小型化・低コスト化を目的とした1シャント抵抗による電流検出法を提案している。
従来の空間ベクトル変調ではU相とW相のキャリアが同位相にあるため，電流検出が不可能な領域が長くなる。これは電流検出の正確性を下げる一つの要因となる。これに対し，本稿では，2相のキャリア波を逆位相とする「反転キャリア」を用いた手法を提案した。実機検証の結果，基本波周期に対して検出不可領域を従来手法の61.1%から40.2%へと大幅に低減し，直流バス電流から三相交流情報を取得できる期間を増加さえることで高精度な電流検出を実現した。

4-076

Improvement of Output Voltage Asymmetry in Three-Phase Inverter without DC-Link Capacitor

◎井上陽貴・牛場日菜乃・南 政孝（近畿大学）・Alberto CASTELLAZZI（京都先端科学大学）

This paper investigates the output voltage asymmetry observed in a three-phase inverter without a DC-link capacitor. The proposed inverter, based on a Y-connected topology, achieves sinusoidal three-phase output while eliminating bulky electrolytic capacitors. However, experimental results reveal that the output voltage becomes asymmetric under heavy load conditions. Through analytical derivation, this study clarifies that input voltage ripple caused by the input-side LC filter is the primary factor leading to the asymmetry. To address this issue, two improvement methods are examined: increasing the input filter capacitance and employing a bidirectional power supply. Simulation results confirm that both approaches effectively suppress input voltage ripple and improve output voltage symmetry.

4-077

SRM駆動用非対称HブリッジコンバータにおけるレベルシフトPWMと位相シフトPWMの特性比較

◎金子真治・河原崎慶太郎・星 伸一（東京理科大学）

近年，スイッチトリラクタンスモータ（SRM）への電流ベクトル制御の適用が進められている。
本研究では，電流ベクトル制御により非対称Hブリッジコンバータで駆動されたSRMを対象として，力行時におけるレベルシフトPWM（LS-PWM）と位相シフトPWM（PS-PWM）の特性を実機検証により比較した。
直流電圧源200 V，回転数2000 min^-1，キャリア周波数10 kHz，トルク指令2.0 Nmにおいて，PS-PWMはLS-PWMと比較して相巻線電流の実効値を0.31 A，高調波歪み率を2.81 %ポイント低減した。一方で，コンバータ効率はLS-PWMが0.78 %ポイント高く，モータ効率はPS-PWMが0.64 %ポイント高くなることを確認した。さらに，回路素子間の最大温度差はLS-PWMで約12 ℃，PS-PWMで約4 ℃となり，PS-PWMでは素子分布の偏在が緩和されることを明らかにした。

4-078

機電一体形ドライブシステムの低背化に向けたMLCCアレイの設計とリプル低減効果の実機検証

○向山純平・青山真大（静岡理工科大学）

本稿では，機電一体形PCBコイルエンドモータ駆動システムの薄型化に向け，DCバスコンデンサを電解コンデンサからMLCCアレイへ置換する設計手法とその評価について述べる。対象モータは低インダクタンス特性ゆえに高周波駆動が要求されるが，従来の電解コンデンサでは実装高さによる低背化の制約や，高周波域のインピーダンス増大による電圧脈動抑制効果に課題があった。そこで，低ESR特性を有するMLCCを選定し，DCバイアス特性を考慮した上で目標インピーダンスを満たすようアレイ構成を最適設計した。実機検証の結果，静電容量を約36 %削減したまま，比較対象である導電性高分子コンデンサと同等のリプル電圧抑制効果が得られ，機電一体システムの薄型化への有効性を示した。

4-079

非線形容量コンデンサを用いた任意のDCバイアス特性の設計とフィルタ回路への応用

◎武井航輝・名取賢二・佐藤之彦（千葉大学）

電力変換回路の小型・高効率化に向け、低ESR等の利点を持つ積層セラミックコンデンサ（MLCC）が注目されている。しかし、高誘電率系はDCバイアスで静電容量が低下し、回路設計上の課題となる場合がある。そこで本論文では、電圧印加により静電容量が増加するMLCCと減少するMLCCを組み合わせ、任意のDCバイアス特性を持つ並列コンデンサを設計した。閾値（200V）までは静電容量が一定で、超えると増加する特性を実機検証し、RCフィルタへ適用した。閾値以下の入力では通常のフィルタ動作を示し、閾値を超えると容量増加に伴うカットオフ周波数低下により、従来よりも電圧振幅が約15V抑制される効果を確認した。

4-080

DCリンクキャパシタモニタリングにおける非整数次リプル電圧のFFT解析精度向上の一検討

◎熊橋双弥・長谷川一徳（九州工業大学）・藤本和樹・大山裕二（東洋電機）

筆者らは先に，インバータにおけるDCリンクキャパシタ電流センサレスコンディションモニタリングを提案した。この手法は，DCリンクキャパシタ電圧にFFT（fast Fourier transform）を適用することで，インバータまたは電源側に接続された整流器に起因する周波数成分を抽出し，等価直列抵抗（ESR）とキャパシタンスを算出できる点に特長がある。
実用上は，DCリンクキャパシタ電圧のサンプリングは有限であるため，モニタリング対象の周波数成分がFFTの基本周波数の非整数倍となり，精度の低下を招くおそれがある。本論文では，DCリンクキャパシタのコンディションモニタリングにおける精度向上手法を提案する。200V実験システムを用いて提案法のコンディションモニタリングへの有効性を確認する。

4-081

大電流化対応可能なコンデンサのESLキャンセル構造の提案と初期検証

◎山下翔大・野村勝也（関西学院大学）・千頭和周平・増澤高志（三菱重工業）

電力変換器のノイズフィルタ用コンデンサは高周波でESLにより性能が劣化する。従来のESLキャンセルは主経路にループが必要で大電流化への対応が困難であった。対称格子型回路を拡張し，2つのバイパス電流を逆向きにしてインダクタンスを低減する大電流に対応可能な構造を提案。Yコン基板を試作しBode100でS21を測定した結果，ESLは従来基板で約32 nHから小型基板で約9 nHへ低減し，大型基板では10 MHzでESLが1nHの場合以上の特性を得た。

4-082

感度解析によるノイズフィルタ構成部品のインピーダンス支配要因の可視化

◎岡田総真・野村勝也（関西学院大学）

現在のEMC設計では一般に電磁界シミュレーションが活用されているが，支配的な寄生成分を特定するには試行錯誤が必要である。そこで，感度解析によるノイズ伝搬経路可視化の研究が行われている。本研究ではノイズフィルタ構成部品のコモンモードチョークコイルとYコンデンサを対象に新たにインピーダンスに対する感度解析を行った。各部品のインピーダンス特性を再現した電磁界解析モデルに対し，比透磁率と比誘電率をそれぞれ用いて感度解析を100kHzと50MHzの周波数で行うと，100kHzでは磁性体コア部や誘電体部のインピーダンス依存性を示す領域，50MHzでは巻線間容量やリード線周りのESLの影響を示す領域といったインピーダンス支配要因と考えられる領域を可視化することに成功した。

4-083

DABコンバータ用変圧器の巻き方検討

◎片山准一朗・中田篤史（静岡理工科大学）・元谷 卓・鳥井昭宏（愛知工業大学）

近年，DABコンバータの研究が盛んである。著者らはこれまでに変圧器の巻線の巻き方について検討している。LLCコンバータとDABコンバータでは漏れインダクタンスと励磁インダクタンスの割合が重要であり，漏れインダクタンスが小さい場合は別途インダクタンスが必要となる。著者らはLLC用の外鉄形，DABコンバータ用の内鉄形の巻線の巻き方を工夫することで漏れインダクタンスを増やす方法について検討してきた。本稿では，スーパーコア(R)の鉄心を用いて変圧器を製作して巻き方を変え,短絡解放試験にて漏れインダクタンスと励磁インダクタンスを測定した。

4-084

磁気回路モデルを用いた48-1 V TriMagiC Converter^TM向け統合トランス設計

◎野崎凌汰・増田 樹・Sihoon Choi・米澤 遊・今岡 淳・山本真義（名古屋大学）・亀田克哉・藤本三直（ダイヤメット）

近年，データセンター向け電源において高効率・高電力密度化への要求が高まっており，48 V から 1 V への一段変換を行う Point of Load コンバータが注目されている。このような一段変換を実現する回路方式の一つとして，出力インダクタをメイントランスに一体化した TriMagiC Converter™ が挙げられる。しかしながら、TriMagiC Converter™ では二つのメイントランスを個別に実装する点が実装面積の制約となる。本研究では，TriMagiC Converter™ において二つのメイントランスを統合したトランス構造を提案し，磁気回路モデルに基づく設計手法を示す。さらに，電気回路および磁気回路の連成シミュレーションにより，提案手法の妥当性を確認した。

4-085

スリット構造による高周波変圧器用導電性シールドの渦電流損失低減に関する検討

◎むはまど むあず はふぃずぃびん ありあす（長岡技術科学大学）

近年，小型化可能な高周波変圧器を用いたSolid State Transformer（SST）の研究が進展している。SSTは雷サージの影響を受けやすいため，一次側と二次側の間に導電性シールドを配置することで雷サージの保護が可能である。しかし，導電性シールドに渦電流損失による効率低下が課題である。本研究では，スリット構造を導電性シールドに適用することで，渦電流損失を低減できることを電磁界解析（JMAG）により検証した。解析の結果，スリット構造を適用することで渦電流が73%低減可能であることを確認した。

4-086

Coupling Coefficient Evaluation Based on Voltage Ratio at Current Zero Crossing

◎王 ヨプ東・岡田涼平・和田圭二（東京都立大学）

This paper presents a voltage-ratio-based method for evaluating the coupling coefficient between coupled coils using the instantaneous voltages at the current zero crossing. Unlike the conventional open–short method, the proposed approach is inherently insensitive to voltage drops caused by winding resistance and parasitic elements, which often lead to frequency-dependent errors, especially under low quality factor conditions. By extracting the primary and secondary voltages at the instant when the primary current is zero, the coupling coefficient can be evaluated without being affected by resistive components. Experimental results confirm that the method yields a constant coupling coefficient over a wide frequency range under different operating conditions.

4-087

鉄損に起因する磁束密度制約を考慮したDAB/LLCコンバータ用磁性材料の基礎検討

◎岡田涼平・和田圭二（東京都立大学）

本論文では，磁性材料特性の実測データに基づき，励磁電流，鉄損及びコア体積の観点から，DABコンバータおよびLLCコンバータに適した磁性材料・デバイスを選定する一指針を提案した。
本解析では，DABコンバータに対しては高透磁率なFerriteが体積削減の観点で有利であり，励磁電流が大きいLLCコンバータに対しては高い飽和磁束密度と低鉄損を両立するFINEMETが適することがわかった。

4-088

均質化FEMと寄生成分回路の連成解析によるインダクタの共振現象解析

◎徃藏銀之介・坂井拓斗・佐藤佑樹・松本洋和（青山学院大学）

近年、回路の高周波化に伴い、磁気部品の共振が回路特性やシステム動作へ与える影響が問題となっており、その高精度な解析が求められている。しかし、Full-wave有限要素法は微細なメッシュ分割が必要であり、解析時間の長大化が課題である。本研究では、均質化FEMと寄生成分を模擬した等価回路を強連成する解析手法を用い、高周波共振解析を行った。寄生容量および寄生抵抗を準静電界解析により事前算出し、均質化FEMと連成することで高速かつ高精度な解析を実現した。解析結果は測定と良好に一致し、共振点における電流分布および磁束密度分布を可視化できたことから、高周波磁気部品の動作理解と最適設計に有効であることを示した。

4-089

差動接続切替を用いた相互誘導コイルの過渡エネルギー再分配特性

○吉田義昭（広島工業大学）

相互誘導コイルでは，スイッチングに伴う過渡状態において，定常状態とは異なる磁気エネルギーの再分配が生じる可能性がある。本研究では，切替前に系に蓄積されたエネルギーを基準とした再分配効率を定義し，二次側にコンデンサを付加した相互誘導コイルを対象に，差動接続切替時に生じる過渡エネルギー再分配特性を検討した。LC共振を考慮した回路を提案し，LTspiceによるシミュレーションを実施・解析した。その結果，差動接続切替直後の過渡状態において，コイル間で大きなエネルギー再分配が生じることを確認した。さらに，コイル1の電圧・電流の実測波形から算出した電力波形と比較し，シミュレーション結果の妥当性を確認した。

4-090

交流通電損失を低減するリッツ線の試作と評価

◎井上良太・巴山 脩・下出恒志・植田浩史・金 錫範（岡山大学）

近年，大容量非接触給電システムの実現に向けて，低損失なリッツ線が求められている。その一方で，リッツ線は線材メーカーのノウハウで製作されるため，低損失なリッツ線の導体構造が不明確であった。そこで本研究では，全素線の軌跡を考慮したリッツ線の等価回路モデルに着目し，低損失なリッツ線の開発を進めている。これまでに，交流通電損失を低減するリッツ線の設計指針を提案した。その一方で，提案する設計指針の有効性に関して，実験的な検証が不十分であった。そこで本発表では，提案する設計指針に従ってリッツ線を試作し，その交流通電損失特性を評価した。その結果，試作したリッツ線は，市販リッツ線に比べて低損失であることが確認された。

4-091

基板の回路パターンが電流アンバランスに与える影響の実験的検証

◎藤岡祐希・野村勝也（関西学院大学）・澤田高志・只野 博・塩﨑宏司（名古屋大学）

EVなどの大電力を扱う回路では半導体デバイスが並列に接続されるが，各デバイスで流れる電流が異なる電流アンバランスが生じることがある。そのため特定のデバイスに集中して電流が流れることで偏った負荷がかかり，デバイスの寿命を縮めてしまう。本研究では，回路パターンが電流アンバランスに与える影響を実験により検証する。具体的には，銅テープにて半導体デバイスの並列接続に見立てた回路を作製し，電源を直流と交流として，各経路における電流を測定した。測定結果として，同一基板において，経路長の偏りにより電流アンバランスが生じており，交流で周波数が上昇した場合にも電流アンバランスの悪化がみられた。また基板を変更し並列数が増加した場合にも電流アンバランスの悪化がみられた。

4-092

絶縁型負荷非依存E²級DC-DCコンバータにおけるトランス設計

◎大里辰希・松野祐樹・菊池祐介（兵庫県立大学）

負荷変動に対して一定の出力電圧と零電圧スイッチング条件を同時に実現する負荷非依存動作が注目されている．既に負荷非依存動作を適用したE²級DC-DCコンバータが提案されている．しかし，時比率の制御のみでは，昇降圧できる範囲には限界がある．本研究では，負荷非依存E級インバータと負荷非依存E級同期整流器から構成される負荷非依存E²級DC-DCコンバータにトランスを実装した絶縁型負荷非依存E²級DC-DCコンバータの設計法を提案する．磁気結合素子が挿入されるため，巻数比が負荷非依存動作に与える影響を考慮する必要がある．シミュレーション結果より負荷変動に対して，一定の出力電圧とZVS条件を達成できることを確認し，設計法の妥当性を示した．

4-093

三相DABコンバータにおける動作条件に着目したトランス設計法

◎大野貴志・渡辺大貴・伊東淳一（長岡技術科学大学）

AIサーバーやクラウドサービスの普及に伴い，データセンターの大規模化が急速に進んでおり，これに対応する電源装置にも大容量化が求められている。高周波トランスやインダクタはパワー密度に大きく影響する素子であるが従来の設計法では損失解析に基づいて巻数比やインダクタンスを決定している(1)。しかし損失はスイッチングデバイスの導通損失とスイッチング損失の割合や磁気部品の鉄損と銅損の割合などが材料特性や素子構造に強く依存するため，同一パラメータにおいても必ずしも最適ではなく，普遍的な設計が困難である。三相DABコンバータにおいて高周波トランス体積を最小化するためのパラメータ設計法を提案する。

4-094

負荷の誘導成分で電圧制御を行う非共振形AC-ACコンバータの動作検証

◎河原林拓勇・米田昇平（東京海洋大学）

本論文では，負荷の誘導成分で電圧制御を行う非共振形AC-AC コンバータに対して，その電圧制御を実験に
より検証する。回路構成と電圧制御の特性を述べたのちに，100 V, 1 kW の実験回路により，スイッチのデュー
ティ比によるフィルタコンデンサの電圧制御および電力の制御について確認する。

4-095

DBD負荷におけるMHz帯高電圧電源回路の設計

◎大和樹弥・橋本寛人（兵庫県立大学）・奥田貴史・中村 孝（ネクスファイ・テクノロジー）・菊池祐介・大里辰希（兵庫県立大学）

表面加工等で注目される大気圧低温プラズマの発生方法の一つである誘電体バリア放電（DBD）は、高周波駆動によるプラズマ発生率向上が期待される一方、高周波化に伴いスイッチング損失の増加や放電に伴う非線形かつ急激なインピーダンス変動が起きる。本研究では、負荷変動においても零電圧スイッチング（ZVS）を維持できる負荷非依存E級インバータを用いて、MHz帯で動作する高電圧電源の設計を行う。DBD負荷の容量成分をインダクタで直列共振させ補償すると共に、バースト運転時の過渡応答に影響する設計パラメータを最適化した。シミュレーションの結果より、1 MHz・振幅3 kVの出力電圧を達成し、負荷変動に対するZVSと過渡特性を確認した。

4-096

モデルマッチング問題に基づく仮想インピーダンス回路の広帯域化

◎山下一祥・大畠慶太・日下佳祐・渡辺大貴・伊東淳一（長岡技術科学大学）

仮想インピーダンス回路（以下仮想Z 回路）は任意のリアクタンスの挙動を模擬する回路である。本論文では，仮想Z 回路の広帯域化を目的として，入力電圧外乱を積極的に活用することを特徴とした，状態フィードバックと前置フィードフォワードゲインを併用した制御法を提案する。提案制御法の適用の結果，従来制御と比べて20%の広帯域化をシミュレーションにより確認したので報告する。

4-097

コモンモード電流を用いた電力供給システムにおけるYコンデンサ接続によるデバイス特性への影響評価

◎中垣拓海・西川滉大・渡辺大貴・伊東淳一（長岡技術科学大学）・桐淵 岳（オムロン）

本論文では，コモンモード電流を利用したエンコーダ給電システムにおいて，モータ入力端へYコンデンサを接続した際の出力特性およびデバイス特性への影響を評価した。提案法では，零相リアクトルに追加巻線を施し，Yコンデンサにより増加させたコモンモード電流を用いてエンコーダへの電力供給を行う。実機実験により，Yコンデンサ容量の増加に伴いエンコーダ側出力電力は線形に増加することを確認した。一方，スイッチングデバイスのドレイン電流ピーク値は緩やかな増加に留まり，インバータ損失への影響は軽微であった。以上より，提案法はデバイスへの影響を抑制しつつ出力電力を増強できる有効な手法であることを示した。

4-098

BCP対応ハイブリッドEVチャージャ（1）

◎平沼標雅・藤田侑葵子・五来一樹・東又 格（日立インダストリアルプロダクツ）

当社では系統停電といった非常時に事業所等への給電を可能とする，BCP（Business Continuity Plan）対応機能付きEVチャージャを開発している。開発中のEVチャージャは，AC/DC変換器と，PV，EV，定置型蓄電池用の各DC/DC変換器で構成したハイブリッド電源システムである。平時には、系統と本システムを接続して複数の電源を充放電または放電する連系運転を行う。エネルギーマネジメントシステムとの組み合わせによって，ピークカットなどのエネルギーマネジメントを実現する。一方で、非常時には切替スイッチを特定負荷側に切り替え、複数の電源から特定負荷に対して電力を供給する自立運転を行う。本稿ではBCP対応ハイブリッドEVチャージャの開発内容について報告する。

4-099

BCP対応ハイブリッドEVチャージャ（2）

◎藤田侑葵子・平沼標雅・東又 格・五来一樹（日立インダストリアルプロダクツ）

当社では系統停電といった非常時に事業所などへの給電を可能とする、BCP（Business Continuity Plan）対応機能付きEVチャージャを開発している。開発中のEVチャージャは、系統に接続する交流-直流（AC/DC）変換器と、(1) 太陽光パネル（PV）、(2) 電気自動車（EV）、(3)定置型蓄電池の3種類の電源を充放電または放電制御するための直流-直流（DC/DC）変換器を個別に持つハイブリッド電源システムである。
本稿では、BCP対応ハイブリッドEVチャージャの自立運転制御について報告する。開発したEVチャージャは、自立運転時の直流負荷急変、交流負荷急変時にも安定して交流電圧出力、電力供給が可能なように制御を構成した。

4-100

系統短絡事故時における高圧側コンデンサ電圧維持を目的としたSolid-State Transformerの運転手法

◎長井陽人・萬年智介（宇都宮大学）

再生可能エネルギーの大量導入に伴い，配電系統では電圧変動や逆潮流などの課題が顕在化しており，その解決手段としてSolid-State Transformer（SST）の適用が検討されている．一方，SSTには系統短絡事故時においても運転を継続するフォルトライドスルー（FRT）性能が求められる．本研究では，配電系統における二相短絡事故時を対象としたSSTの運転制御手法を提案した．提案法では，相別DC電圧に基づきDABコンバータの電力潮流を制御することで，高圧DCリンクのエネルギーバランスを維持する．PLECSによるシミュレーションの結果，事故時におけるコンデンサ電圧の急峻な変動が抑制され，系統電圧・電流およびインダクタ電流が定格内に収まることを確認し，提案手法の有効性を示した．

4-101

PSOを用いた風力発電用インバータの制御パラメータ最適化に関する検討

◎張 宇騁・馬場旬平・界 波（東京大学）

カーボンニュートラルの実現に向け、風力発電等のインバータ電源（IBR）の導入が加速している。しかし、IBRは同期発電機のような回転慣性を持たないため、高い線路インピーダンスを持つ弱い系統においては、その出力安定性がインバータの制御パラメータに強く依存するという課題がある。また、IBRの制御システムの複雑さと非線形性から、従来の線形解析法によるパラメータの設計は困難である。本稿では、広範な探索空間から多目的かつ非線形な最適解を導出可能な粒子群最適化（PSO）を適用し、インバータ制御パラメータの最適化手法を提案する。シミュレーションにより、多様な系統条件下における提案手法の有効性を検証する。

4-102

太陽光発電の出力抑制時における低電圧側動作点を用いた調整力供出制御に関する検討

◎秋元 理・吉井 剣・馬場旬平（東京大学）

昨今，太陽光発電の導入促進に伴い，昼間時の出力制御が常態化しつつある。また，太陽光発電を含む変動型再生可能エネルギー発電設備に代表されるインバータ電源の増加に伴って，周波数調整力の不足も懸念されている。本研究では蓄電設備を有しない太陽光パワーコンディショナ(PCS)より出力制御分の容量を用いて調整力を供出することを想定した。より簡素で安定した応答が可能な太陽電池の低電圧側動作点を用いたPCS制御手法を提案するとともに，国内系統における実際の周波数変動データを用いたシミュレーションにより評価し，低電圧側動作点の優位性と将来的な国内での調整力供出における実用可能性について考察した。

4-103

SiCデバイスを適用した高効率PV-PCSの開発

○森崎光貴・藤井隆司・関 航佑（TMEIC）

カーボンニュートラルの達成に向けた再生可能エネルギーの主力電源化として、太陽光発電市場の拡大や設備の老朽化に伴うリプレイスやリパワリング、FIT制度の改正に伴う自家消費型の普及拡大などが進み、市場は成長する見込みである。
日本国内では高い耐環境性能を持つ小型のパワーコンディショナが市場から求められており、更にシステムコスト低減の観点から高電圧化のニーズも高まってきていることから、PCSにおいても対応が求められているため、国内市場向けに1500Vdc対応の屋外型太陽光発電用PCSを開発した。
本開発機は、SiCデバイス適用による高効率化により最高効率99.2%を実現した製品となっている。

4-104

中容量向け小型・高効率無停電電源装置の開発

◎加納真理・百地伸行（TMEIC）

本論文では、高効率・高信頼性を備えた三相三線負荷向けモジュール型UPSの設計と試験結果について述べる。40kVA容量のUPSモジュールで最大6台の同時運転が可能であり、冗長構成により給電信頼性を向上させる。PWM整流器・インバータに3レベル方式を採用しており、部品の小型化に加え、配置と冷却設計の最適化により200kVAシステムでフットプリント0.51m²と、同クラスで最小レベルの設置面積を実現した。また最高97%以上、IEC 62040-3に基づく重み付け効率で96.8%の高効率を達成しており、高効率とメンテナンス性を両立するUPSシステムの有効性を確認した。

4-105

1石共振形高周波インバータを用いた低インダクタンスワイヤレス送電システムの比較

○松本洋和（青山学院大学）・関沢康史（レゾンテック）

数10～1000kHzをターゲットとするワイヤレス電力システムではフルブリッジインバータが多く使用されている。一方，近年になってより構成がシンプルな1石共振形インバータを使った研究・開発例が増加している。本研究では1石共振形インバータの(a)逆導通デバイス式と(b)逆阻止デバイス式について、回路シミュレーションを用いて各種特性比較を行う。

4-106

高調波重畳により受電側整流器起因の高調波を低減するワイヤレス給電用電源の開発

◎野本俊作・日下佳祐（長岡技術科学大学）

高調波重畳により受電側整流器の動作に起因した高調波を低減するワイヤレス給電用の電源を開発した。ワイヤレス給電システムの等価回路より，電源出力に重畳すべき高調波の大きさ位相を導出し，シミュレーションにて高調波低減効果を確認した。また，電源としてフライングキャパシタ形線形増幅回路を採用し，その基本波正弦波出力に3~11次の奇数次高調波を重畳させて電流高調波低減の実機検証を行った。その結果，矩形波伝送時比で電流THDを送電側4.6pt，受電側2.0pt改善した。

4-107

電界結合型非接触給電向け20kW級6倍電流整流回路の実験的検証

◎増田 樹・今岡 淳・山本真義（名古屋大学）・増田 満（富士山GXホールディングス）

近年非接触給電の分野では、磁界結合型に代わる伝送方式として、電界結合型が注目を浴びている。しかしながら、研究事例が少なく、カプラ構成や回路構成をはじめとする周辺要素技術の検討が不十分である。そこで本研究では20kW級システムの構築を目標に、周辺要素技術の検討を進めている。本報告では、電界結合型向けの整流回路として倍電流方式の整流回路を取り上げ、13.56MHz帯における20kW級システムの実験結果を報告する。

4-108

等価回路モデルに基づくMHz帯非接触給電向け送電側インバータ並列運転用電流バランサ設計法

◎山口正通・西川滉大・渡辺大貴・伊東淳一（長岡技術科学大学）

近年，伝送コイル小型化の観点からMHz帯を適用した非接触給電(Wireless Power Transfer: WPT)システムが盛んに検討されているが，主回路に高速スイッチング可能なGaNデバイスを用いる必要があり，電流容量の制約により単機あたりの出力が制限される。そこで筆者らは，トランスを用いて主回路並列運転時の横流抑制を実現する電流バランサを提案しているものの，所要の横流抑制量に基づくトランス励磁インダクタンスの設計法はこれまで確立していない。そこで本論文では，MHz帯インバータ並列運転用バランサに適用する励磁インダクタンスの設計法を提案する。提案設計法に基づく試作バランサを用いて，6.78 MHzでの3.3kW出力時の電流バランス効果を確認したため報告する。

4-109

パリティ時間対称理論を用いたワイヤレス給電における双方向電力伝送

◎荒谷崚太（立命館大学）・清水悠生（MotorAI）・川畑良尚（立命館大学）

近年，ワイヤレス給電が注目されている。動体へのワイヤレス給電では，結合係数の変化に対して出力電力が一定とならない問題がある。この問題に対して先行研究においてパリティ時間対称理論を用いた周波数制御によって出力電力を一定とすることができた。しかし，先行研究では受電側を等価負荷抵抗としているため片方向の電力伝送であった。そこで，DAB型DC/DCコンバータを用いることによって双方向に電力伝送を行う。電力逆転試験では，力行から回生に切り替わった場合においても任意の出力に制御することができた。また，力行及び回生のどちらの場合においても結合係数可変試験において出力電力をおおよそ一定とすることができた。

4-110

走行中ワイヤレス給電向け電力脈動補償回路の基礎検討

◎佐藤リュウノスケ・米田昇平（東京海洋大学）・髙橋理玖・太田涼介（東京都立大学）

本論文では，走行中ワイヤレス給電における電力脈動補償回路の小型化のために，受電回路の高周波リンクに直列に挿入可能な補償回路の適用を検討する。これにより，電力脈動補償回路における追加のリアクトルの除去を図る。発表では，検討するシステムの構成と動作原理を述べ，回路シミュレーション（PLECS）により動作を確認する。

4-111

2層受電コイルにおける回転型走行中ワイヤレス電力伝送実験システム用送受電コイル形状の検討

◎田中悠介・佐藤大記（東京電機大学）

本稿では，2層受電コイルを用いた回転型走行中ワイヤレス電力伝送（DWPT）実験システムに適した送受電コイル形状について検討する。扇形コイルの長さ，幅，巻数，受電コイルの1層目と2層目間の距離，および巻線に囲まれた面積を長方形コイルと一致させ，電磁界解析を用いて両者の磁気結合特性を比較した。その結果，扇形コイルは長方形コイルと同等の自己インダクタンスおよび結合係数特性を再現できることを確認した。さらに，正規化二乗平均平方根誤差率を用いて結合係数特性の再現性を定量的に評価した結果，高い一致度を示した。以上より，2層受電コイルを用いた場合においても，回転型DWPT実験システムが実際のDWPTにおける磁気結合特性を再現可能であることを示した。

4-112

電気自動車の走行中ワイヤレス給電のための送受電コイル間の結合係数計測方法の提案

○花房一義・大矢根 蒼・清水 修・藤本博志（東京大学）

走行中ワイヤレス給電において、コイルの位置関係による結合係数の変化を把握することは重要である。一般的には、共振コンデンサが接続されていないコイル間の結合係数を「開放短絡法」で計測する。しかし、走行中ワイヤレス給電の場合、送電コイルは道路に埋設されており共振コンデンサを取り外せないことがある。また、車両側に搭載した受電コイルでは、共振コンデンサを脱着するのが困難な場合がある。そこで、共振コンデンサが接続させていても結合係数を計測できる「開放短絡片側共振周波数法」と「開放短絡両側共振周波数法」を考案したので説明する。

4-113

局所的な誘導加熱を目的とした共振回路及び加熱コイルの検討

◎堀家一倫・林 雅美・民田太一郎（大阪電気通信大学）

誘導加熱は高速かつ非接触で加熱することができ、IHクッキングヒータをはじめ産業的にも広く利用されている。比較的局所的な加熱が可能な技術であるが、さらに局所的なエネルギー投入を可能にし、同時にエネルギー投入をパルス的にして、空間的、時間的なエネルギー密度を高めることができれば、誘導加熱のさらなる用途の拡大、たとえば金属の切断や除去加工が可能になる可能性がある。
本発表では局所的な誘導加熱を実現するための技術として、交流電力をパルス的に投入するための「高速立ち上がりバースト共振回路」と、渦電流を局所的に流すための「両すり鉢型コイル」の研究について報告する。

4-114

PT対称性を応用した非接触給電のコイルの位置ずれ時における供給電力分布の評価

◎山本優太・元谷 卓・鳥井昭宏・道木加絵（愛知工業大学）

我々は、3自由度位置決めを行う小型移動ロボットの開発をしてきた。圧電素子の伸縮と電磁石の磁性床面との吸着により、µm単位の微小変位を得ることが可能である。しかし、電力ケーブルの配線張力や剛性により目標軌道と差異が生じる場合がある。小型移動ロボットは積載量に制限があり、大容量バッテリーの搭載はできない。そのため、非接触給電によって小型移動ロボットを動作させ、これらの問題の解決を図る。
本稿ではPT対称性を応用した回路を用いて、5mm単位で丸形二次側コイルを動かしプロット点ごとの電力を測定した。一次側コイルを設置した時にデッドスペースをより削減するために、本稿では1次側コイルに四角型コイルを採用した。

4-115

回転による出力変動を抑制可能な三相非接触給電コイル構造

○吉田秀人・吉野浩行（三菱電機）

非接触給電技術は有線接続が困難な状況に対して有用な技術であり，一例として回転運動する負荷への適用が考えられる。回転体負荷への給電においてはスリップリングと呼ばれる接触式の手法も存在するが，摩耗劣化や摩耗粉の発生が課題となり適用範囲が限定される。一方で非接触給電は上記課題を解決できるため，より広い範囲に適用可能である。また，近年では電力密度の向上を目的とした多相構成の非接触給電に関する研究開発が報告されている。本稿では，回転体負荷を対象に三相回路に適用する非接触給電コイルの構造を提案する。

4-116

セル電圧均等化回路を統合したワイヤレス電力伝送システムの走行中給電時における動作検証

◎久保紫遠・佐藤大記（東京電機大学）

本稿では，セル電圧均等化回路を統合したワイヤレス電力伝送（WPT）システムについて，走行中ワイヤレス電力伝送（DWPT）環境下での動作特性を検証した。DWPTでは送受電コイル間の結合係数が動的に変動し，それに伴い伝送電力も変動する。本研究では，結合係数が周期的に変動するDWPT環境を模擬した条件下でシミュレーションを行い，提案回路の電力伝送およびセル電圧均等化動作を評価した。その結果，結合係数の変動に関わらず，安定した電力伝送とセル電圧均等化が同時に実現可能であることを確認した。

4-117

ワイヤレス給電回路を活用した水中金属探知の基礎検討

◎松本有和・林 博文・石井 亮・森戸 誠・米田昇平（東京海洋大学）

本論文では，ワイヤレス給電技術を適用することで水中探査機から水中機器へ電力の供給を想定したシステムの付加価値として，金属探知機能を検討する。これは水中探査機に搭載したワイヤレス給電用の送電回路をそのまま用いる点に特長があり，直流電流の変化を利用して金属の有無が検知できる。発表では，検討システムの構成および動作原理について述べ，塩水中での模擬実験により，金属の有無が検知可能であることを確認する。

4-118

電気自動車用ワイヤレス給電システムにおける送受電コイル電流の振幅・位相調整に基づく漏洩磁束低減手法

◎谷口悠河・石原將貴（岡山大学）・梅谷和弘（九州大学）・平木英治（岡山大学）

本研究では，ワイヤレス給電の等価回路パラメータの変更によって，送電側と受電側に流れる電流の振幅，位相差を変更し，電気自動車(EV)のワイヤレス給電モデルにおける漏洩磁束の低減を行った．はじめに，規格で定められたEVワイヤレス給電の漏洩磁束を分析し，漏洩磁束を主に発生させているのは，送電側であることが確かめられた．次に，等価回路パラメータの変更により漏洩磁束を低減する方法を提示する．パラメータ変更した時の漏洩磁束は，数値計算ソフトを用いて試算され，シミュレーションによって確かめられた．提示する漏洩磁束低減方法から，受電コイルの交流抵抗設計，放熱設計が重要であることが分かった．

4-119

ワイヤレス給電方式水中コネクタの基礎検討

◎中尾 煕・米田昇平（東京海洋大学）

本論文では，ワイヤレス給電技術の活用した水中コネクタの基礎検討として，ソレノイド型コイルによる電力伝送を検討する。これは，送受電コイル間で同軸のソレノイド型コイルとすることで，コネクタ形状を確保しつつ高い結合度合いを実現する点に特長がある。発表では，検討するワイヤレス給電の回路構成およびソレノイド型コイルの形状について説明し，48 V, 100 Wの試作回路により電力伝送を確認する。

4-120

受電側情報を必要としないAGV用ワイヤレス給電システム向け送電側電力制御

◎土居智輝・日下佳祐（長岡技術科学大学）

無人搬送車（AGV）へのワイヤレス給電（WPT）においては，結合係数や負荷が変動した場合でも受電側の要求電
力を精度よく供給する技術が不可欠である。従来，受電側にハーフアクティブ整流器（HAR）を設けて通信レスで電力制御を行う手法が提案されているが，受電側に追加回路を要する。これにより受電側の構成が複雑になるという課題があった。そこで本研究では，受電側に追加回路を必要とせず，送電側の情報のみに基づいて電力を制御する手法を提案する。本制御手法についてシミュレーションによる検証を行い，広範なパラメータ変動下でも良好な追従性能を確認した。

4-121

電界共振結合ワイヤレス給電における極板素材の違いが効率特性に与える影響の検討

◎東川ひより（芝浦工業大学）

本稿は、電界共振結合方式ワイヤレス給電において，送受電に用いる極板素材の違いが伝送効率に与える影響を実験的に検討した研究である。銅，アルミ，ステンレス，導電性ゴムの4種類の極板を用い，同一構成条件下で負荷抵抗を変化させた際の効率特性を比較した。その結果，電気抵抗率の低い銅・アルミでは広い負荷範囲で90％以上の高効率が得られる一方，抵抗率の高い素材では効率低下が顕著となることを示した。また，導電性ゴムでも給電が可能であり，軽量性や柔軟性を重視した用途への応用可能性を示唆している。今後は極板形状や配置条件の影響も検討する。

4-122

非接触給電システムにおける一次ループ劣化診断方法の検討

◎五十川直隆・中山 遼・木内健人・小山友一・玉井陽一郎（東海旅客鉄道）

近年検討されている非接触給電技術は，超電導リニアにおいては車上へ給電する方法として採用されている。一般的な電線の劣化診断方法である絶縁抵抗測定や漏れ電流測定は，超電導リニアにおける非接触給電システムの一次ループにて用いられている直列コンデンサを含む共振回路の場合，コンデンサが充電されると地絡の有無に関わらず絶縁抵抗が大きくなり正常と判断されてしまうため，同じ手段を用いることは難しい。本研究では，直流電圧印加時の過渡状態に違いが現れるという仮説を立て，その波形の解析による劣化診断方法の適用可否について実設備を模擬した試験回路による実測にて調査したうえで，劣化診断方法としての有効性を検証した。

4-123

PHEV電動駆動系システムの伝導ノイズシミュレーションモデルの提案

◎栗原拓斗・野村昂生・服部佳晋・小島 崇（大同大学）

本研究では，PHEV電動駆動系システムの伝導ノイズ電流解析の一環として，コモンモードノイズ電流が最も大きくなるモータ用インバータと昇圧DC-DCコンバータを動作させた場合に，対象システムの各部位に流れるコモンモードノイズ電流の分配比率を再現できるシミュレーションモデルを提案した。本モデルにより，対象システムの主な配線に流れるコモンモードノイズ電流の分配比率を定量的に再現できることを示した。

4-124

トランスレスUPSにおけるコモンモード電圧と循環電流の解析

○加藤康司・五十嵐寿勝（GSユアサ）

経済活動や日常生活の重要な基盤インフラの電源には無停電電源装置（UPS）が広く用いられている。従来は負荷との絶縁のためにUPSにトランスを内蔵していたが，小型・高効率化，コストダウンのためにトランスレスUPSも製品化されている(1)。しかしトランスレスUPSは，コンバータ-インバータ間のコモンモード電位差によりEMIフィルタを経由して高周波循環電流が流れる問題がある。また，伝導ノイズはUPS - 対地間のコモンモード電圧変動に大きく影響を受ける。
本稿ではトランスレスUPSにおけるコモンモード電圧変動と循環電流の関係について解析を行ったので報告する。

4-125

三相インバータにおける寄生容量構成変更によるインピーダンスバランス法によるノイズ低減～等価インピーダンス考慮の影響～

◎中山 駿・野村勝也（関西学院大学）

三相インバータは広く利用されているが，スイッチングにより生じるコモンモード(CM)ノイズが，電磁障害などを引き起こす。従来はフィルタなどで対策するがコストの増加が問題となる。そこでこれまでインピーダンスバランス法を用いたノイズ低減法を提案した。その中で提案法によるノイズ低減量を示していたが，従来はインピーダンスバランス改善による等価電圧源への影響のみ考慮していた。一方で，インピーダンスバランスを調整することで，等価インピーダンスが変化し，CMノイズに影響を与える。そこで本報告では，インピーダンスバランス改善の影響と等価インピーダンス変化の影響を考慮したノイズ低減効果を示し，その正当性をシミュレーションで確認した。

4-126

2レベルインバータにおけるパッシブコモンノイズキャンセラの最大磁束密度計算手法の一検討

◎五味将大・野武幸輝・三井晃司（IHI）

本稿では、2レベルインバータに適用するパッシブコモンノイズキャンセラ（PCC）の磁性コアの最大磁束密度計算手法を提案する。PCCはインバータの発生するコモンモード電圧をキャンセルする機能があり、使用される磁性コアが磁気飽和に至らないよう最大磁束密度の適切な設計が必要となる。従来手法では、PCCのカットオフ周波数以上の磁束成分を考慮しているが、インバータの動作条件によっては計算値以上の磁束密度が発生し、磁気飽和が生じる恐れがあった。そこで本手法では、従来手法に加えて、カットオフ周波数以下の磁束成分を新たに考慮することで、最大磁束密度をより高精度に計算する手法を検討したため報告する。

4-127

キャリア周波数のステップ切替時におけるパッシブコモンノイズキャンセラの過渡特性

◎周 金星（北海道大学）・折川幸司（北海道科学大学）

電圧形インバータを用いた交流モータ駆動システムが広く用いられている。電圧形インバータに使用される半導体スイッチのスイッチングに伴いコモンモード電圧が発生し，電磁妨害やモータ軸電圧に起因するベアリング電食が問題となっている。そのため，CM電圧を抑制する様々な対策が提案されている。その1つの手法として，コモンノイズキャンセラが提案されている。受動部品のみで構成するパッシブコモンノイズキャンセラの1つとして，インバータ直流側にCMトランスを配置するPCCが報告されている。これまでに，DC-PCCの定常動作については報告されているが，同期PWM制御におけるパルス数切替などによりキャリア周波数がステップ的に切り替わる際のDC-PCCの過渡特性については，著者らの知る限り検証されていない。本論文では，キャリア周波数のステップ切替時におけるDC-PCCの過渡特性がCM電圧および軸電圧の抑制性能に与える影響を実験的に検証したので報告する。

4-128

高耐圧N-ch MOSFETを用いたA級アンプ方式のアクティブEMIフィルタのシミュレーション検証

◎南 和希・寺田 陽・吉野浩行（三菱電機）

電気用品安全法において、インバータのスイッチングに起因するコモンノイズ電流が、漏洩電流の規格適合において課題となる場合がある。これに対し、ノイズ電流を検出して補償電流により相殺する動作を行うアクティブEMIフィルタが効果的である。従来、増幅素子に高耐圧コンプリメンタリトランジスタを用いた例があるが、近年調達が困難である。また、B級アンプ方式のためベースエミッタ閾値電圧以下の信号では動作せず一定量のノイズ残存が考えられる。
本論文では、増幅素子に調達性の良い高耐圧N-ch MOSFETを用い、かつノイズ量に関わらず減衰可能なA級アンプ方式のアクティブEMIフィルタを提案し、シミュレーション（LTspice）におけるノイズ低減結果を報告する。

4-129

モータ駆動システムにおけるマイクロサージに起因したコモンモード電流の抑制方法の検討

◎桑島遼輝・安住壮紀・常盤 豪（東芝）

近年のパワーデバイスの高速動作化によるマイクロサージの増加が懸念されている。このマイクロサージに起因してシステムから漏洩するコモンモード(CM)電流が，同じ系統に接続された他の装置の誤動作を引き起こす可能性がある。本稿は，モータ駆動システムのCM電流の抑制方法を検討した結果を報告する。

4-130

磁気シールドのトポロジー最適化における基礎検討

◎上馬健翔（関西学院大学）・山﨑慎太郎（早稲田大学）・野村勝也（関西学院大学）

磁気シールド構造の設計において，磁場分布を制御するための形状最適化は重要であり，近年はトポロジー最適化を用いた設計手法が提案されている。従来は線形磁性材料を仮定した検討が主であり，非線形磁性材料との最適化結果の差異は十分に検討されていない。
本研究では，2 次元磁気シールド設計問題を対象に，密度法によるトポロジー最適化を用いて，線形および非線形磁性材料を用いた場合の最適構造とシールド性能を比較した。その結果，非線形材料では大電流条件下で磁気飽和の影響により最適構造が大きく変化することを確認した。また，上限面積分率や初期構造密度が最適化結果に影響を与えることを明らかにした。

4-131

AIエージェント駆動による電力変換器制御の自律的設計フレームワーク

◎小高 渉・太田涼介・和田圭二（東京都立大学）

本論文では生成AIのエージェントを用いて自律的に電力変換器の制御系を設計するフレームワークを提案する。提案法により，電力変換器モデルとエージェントのツールを用意するだけで，生成AIが自律的に制御対象の解析，設計条件の設定，複数の制御法の比較，制御系のコード実装を一括して実行する。提案法はMatlab Simlinkの電力変換器モデルに対して，制御ブロックのMatlab言語コードを自動生成する。エージェントは複数のタスクを分担して行い，ループ継続の可否を決定するエージェントに監督される。フルブリッジインバータに対して提案手法を適用したテストにより，生成AIが自律的に電力変換器の制御法を設計可能であることを確認したため報告する。

4-132

三相インバータの電流制御における強化学習の適用と性能評価

◎小野拳誠・椎名真那人・仙名大輝・名取賢二・佐藤之彦（千葉大学）

本論文では，従来PI制御を前提とした三相2レベルインバータの電流制御に強化学習を導入し，その有効性を検証した。まず，強化学習によりdq座標系でのPI補償器の比例ゲイン・積分ゲインを動的に調整する補償器を構成した。つぎに，PIゲインを従来設計値で固定し，強化学習によりdq軸電圧指令値のバイアス項を出力する補償器を導入した。シミュレーションにより，通常運転条件において両手法はいずれも従来PI制御と同等以上の基本性能を示し，制定時間の短縮やオーバーシュートの低減に有効であることを確認した。さらに，負荷抵抗を広範囲に変動させた場合においても，両手法はいずれも安定した追従特性を維持し，従来PI制御と比較して負荷変動に対するロバスト性が向上することを示した。

4-133

深層強化学習による動的ゲイン調整型電流制御の検討

◎仙名大輝・椎名真那人・小野拳誠・名取賢二・佐藤之彦（千葉大学）

本研究では，深層強化学習を用いた動的ゲイン調整型電流制御手法を提案する。従来のPI制御は，直流成分に対しては内部モデル原理を満たす一方，正弦波電流指令に対する内部モデルを持たないため，理論的に零位相誤差での追従は不可能である。PR制御は正弦波内部モデルを導入することで高精度追従を実現するが，周波数依存性や設計の煩雑さを伴う。本研究では，深層強化学習によりPI制御器の比例・積分ゲインを状態依存的に動的調整し，PI構造を保持したまま正弦波電流に対する高い追従性を実現する。単相フルブリッジインバータのシミュレーションにより，提案手法がPR制御と同等以上の追従特性を示すことを確認した。

4-134

静止形電力変換器制御検証向けリアルタイムシミュレーション技術

○小鹿聡士・渡部一喜・吉野浩行（三菱電機）

リアルタイムシミュレーションとは、物理現象などを実時間で数値計算により計算機上で再現する手法で、HILS (Hardware In the Loop Simulation) と呼ばれるモデルベース開発手法の一つである。電力変換器に適用する場合、制御基板から制御信号であるゲート信号を受けて、電気回路（電源・主回路・負荷）モデルの模擬演算を行い、演算結果を制御基板に返すことで実機と同等の検証を行う。実機完成前や実機では実現困難な試験条件であっても制御方式の検証が可能となる。
既存のリアルタイムシミュレータでは回路素子数が増えるほど演算周期が遅くなるのに対し、多数の回路素子から成る回路の模擬を一定の演算周期で実現する手法を提案する。

4-135

インダクタレス昇圧型三相インバータを用いたモータ駆動システムのHILSによる動作検証

◎佐藤 駿・加藤大貴・西川滉大・渡辺大貴・伊東淳一（長岡技術科学大学）

本論文では，小容量のキャパシタを使用した低力率負荷に適用可能なインダクタレス昇圧型三相インバータを提案する。この回路は，大型のインダクタを必要とせず，小型のキャパシタにより昇圧動作を実現する。昇圧動作にあたっては，空間ベクトルを時分割で出力することで達成される。HILSを用いた検証により，低力率時において昇圧動作を確認したため報告する。

4-136

HILSによる系統連系インバータ実機試験の再現

○石丸哲也（日立製作所）・渡邉正将（日立ケーイーシステムズ）・山本圭介・松永俊祐（日立産機システム）

HILS(Hardware in the Loop Simulation)による系統連系インバータの実機試験の再現を検討し、主回路の計算タイムステップが小さくHILS装置として制御基板との遅延時間が小さいHILSモデルを用いることで実機のFRT(Fault-ride-through)試験の波形を良く再現できることを確認した。このモデルを用いたHILSを実機に代って活用することで制御ソフトの開発効率化が期待できる。

4-137

HILSによるUPSの動的特性の評価検証

○五十嵐寿勝・加藤康司（GSユアサ）

無停電電源装置（UPS）などの電源製品では，多機能化や多様なラインナップへの対応により開発ボリュームが増大しており，開発プロセスの効率化が不可欠である。このような中で，設計段階での開発効率向上に寄与する手法としてHILS（Hardware In the Loop Simulation）が注目されており，自動車業界を中心に導入が進められている。一方で，UPS開発へのHILSの適用事例は未だ少なく，その有用性については十分な検証が行われていない。
著者らはこれまでにHILSをUPSの静的特性評価に適用し，実験結果と同等の特性が得られることを確認した 。本稿ではHILSをUPSの動的特性評価に適用し，HILS検証の有用性を確認したので報告する。