ロスレススナバを組み入れたインターリーブ式ソフトスイッチングPFC回路

顔写真

氏名
安東至
E-mail
i-ando@ipc.akita-nct.ac.jp
職名
教授
学位
博士(工学)
所属学会・協会
電気学会,計測自動制御学会,IEEE
キーワード
ロスレススナバ,ソフトスイッチング,インターリーブ,PFC
技術相談
提供可能技術
・コンバータ/インバータ
・UPS
・アクティブフィルタ

研究内容

ロスレススナバを組み入れたインターリーブ式ソフトスイッチングPFC回路

 ソフトスイッチング(SSW)機能とPFC(Power Factor Correction)機能を有する小容量アクティブ整流器はロスレススナバと臨界モード制御の活用により比較的簡単な回路で構成できる反面,電流不連続による入力フィルタの大型化が課題であった。本研究では,インターリーブ方式にロスレススナバ回路を組み入れることで,入力電流高調波を低減し,入力フィルタの小型化に効果があるソフトスイッチングPFC回路を提案する。

 図1に提案する主回路を示す。主回路は,一般的な昇圧チョッパ回路を2つのスイッチを用いて構成し,スナバコンデンサCSを組み入れて並列接続した構成となっている。基本動作は,以下の通りである。

S1aS2aS2bをONしiaが増加する。

iaが指令値に達するとS2aをOFFし, 電流はCSを介してS2bに転流する。

icが0になった時点でS1aをOFF,S1bS2aをONする。

ibが指令値に達するとS2bをOFFする。

 以降,②,③と同様にスイッチングし,その後①の動作に戻る。以上の動作により,iaibの位相がずれ,インターリーブ動作となり,入力電流波形の高調波が低減するとともに,すべてのスイッチング素子でSSWが達成できる。

 図2に入力波形iSを,図3にirefiaib波形を示す。iaibは位相がずれてインターリーブ制御が達成でき,iSはほぼ正弦波に制御されていることが確認できる。また,実験により入力力率98%以上,出力電圧一定制御,ロスレススナバのみの効果だけでも1%以上の効率向上が確認でき,提案回路の有効性を確認することができた。このスイッチング手法はDC/DCコンバータなど,他の電力変換器にも応用できる。

i-ando5

図1 主回路

i-ando4

図2 入力波形

 

i-ando3

図3  irefiaib波形

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