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

关于功率转换器中使用的电感器设计的考虑

• 批准号: 21K14142
• 负责人: 松盛 裕明
• 金额: $ 2.25万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K14142/
• 关键词: 電力変換器; インダクタ; 鉄損; 銅損; ニューラルネットワーク; インダクタンス

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。

This research is the beginning of the research on the contribution of IT technology to the development of power supply systems. The power supply system has a long operating environment and a load factor of less than 50% for each power supply equipment. In this paper, the maximum load efficiency of the power converter is increased, and the application of the next generation power converter such as SiC and GaN is improved. In this paper, the semiconductor device loss analysis method and the magnetic component design method for the object of this study are combined, and the optimization of the whole system of other power converters with small size, high quality and high efficiency is possible. This study was conducted to investigate the effects of drug abuse on human health. In 2021, the results of optimal design of magnetic materials were obtained, and in 2022, the results of magnetic materials were evaluated. In addition, when magnetic materials and SiFe are used, errors in the calculation of loss are found in the paper "AIP advances".

项目成果

Iron loss evaluation method for SiFe sheet material under PWM inverter excitation

PWM逆变励磁下SiFe板材铁损评估方法

• DOI: 10.1063/9.0000537
• 发表时间: 2023
• 期刊: AIP Advances
• 影响因子: 1.6
• 作者: Matsumori Hiroaki;Yamaguchi Taisei;Shimizu Toshihisa;Kosaka Takashi;Matsui Nobuyuki
• 通讯作者: Matsui Nobuyuki

ニューラルネットワークを用いた三相PWMインバータ用 ACフィルタインダクタの損失最小化に関する検討

利用神经网络最小化三相PWM逆变器交流滤波电感损耗的研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 山口 太勢;水谷 大輔;松盛 裕明;小坂 卓; 宮﨑 達也;大河内 裕太
• 通讯作者: 大河内 裕太