電力変換器に使用されるインダクタの設計に関する検討

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本研究はIT技術を支えるデータセンタの給電システムにパワーエレクトロニクス技術の観点から省エネルギー化に貢献する課題の検討から始めた。データセンタの給電システムの実動作環境に着目すると，給電システムは冗長構成により各給電設備は50%以下の負荷率で運転される。そのため，データセンタの給電に関しては，電力変換装置の最大負荷における効率向上に大きく寄与するSiCやGaN等の次世代パワーデバイスの適用と同時に，低負荷時の効率向上に寄与する磁性体部品の損失も低減させる必要があることから本研究のテーマの着想に至った。なお，既に多くの論文で実績のある半導体デバイス損失解析手法と本研究の対象としている磁性体部品設計手法を組み合わせれば，データセンタ向けだけに限らず，その他の電力変換器についてもシステム全体での小型・軽量・高効率化の最適化が可能となる。本研究ではフィルタインダクタについて検討を行う。2021年度は単一の磁性体材料においてニューラルネットワークを用いたインダクタの最適設計に取り組んでいっていの成果が出たので，2022年度は様々な磁性体材料に対して評価を行った。その中で，磁性体材料としてSiFeシートを用いた場合，従来のニューラルネットワークのアルゴリズムでは損失計算の誤差が生じることを発見し，アルゴリズムの改良法について記載した研究が論文誌“AIP advances”に掲載された。