Development of innovative EMC technology between power converter and communication network

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半導体電力変換回路がCAN通信機器にもたらす電磁障害について、パワー半導体のインピーダンス特性に焦点を当てることで、これまで不明確であった電磁のノイズの発生メカニズムを明らかにし、前年度までに開発した電磁障害対策手法の実用化に取り組んだ。電力変換回路における主要な伝導ノイズとして、パワー半導体のスイッチング動作に伴う減衰振動電流が挙げられる。減衰振動電流は電力変換回路に近接する機器に対し電磁ノイズを誘起する可能性があるため、振動電流の振幅および継続時間を抑制する必要がある。前年度までに取り組んだ振動電流のシミュレーション解析において、減衰率を正確に推測することが困難であった。そこで、パワー半導体のオフ状態におけるインピーダンスの周波数特性に着目し、新たなシミュレーションモデルを提案した。提案したモデルでは、オフ状態において減衰振動電流のダンピングに作用するインピーダンスが考慮されているため、振動波形の減衰率を精度高く推測が可能である。電磁障害対策手法の実用化については、前年度に提案したCAN通信におけるデジタル信号処理による通信エラーの対策手法の新たな実装手法を開発した。デジタル信号処理によってCAN通信エラーを抑制するために、電力変換回路との同期が必要であった。そのため、複数のCANノードや、電力変換回路から物理的に離れたCAN通信ノードに対し実装することが困難であった。そこで、通信線に生じる電磁ノイズをトリガとして、CAN通信ノードが自律的に同期可能な手法を提案した。通信線の中点電位に発生する電磁ノイズを検出し、そのタイミングで通信エラーの要因となる論理反転を防止する手法である。これにより、電力変換回路とCAN通信ノードを同期することなく電磁障害の抑制を可能にした。主に以上の研究成果について、国際会議や学術雑誌等で発表を行い、本研究を博士論文としてまとめた。