双方向性DC-DCコンバータを用いた新型電池電力貯蔵システムに関する研究

采用双向DC-DC变换器的新型电池储能系统研究

• 批准号: 04650356
• 负责人: 一ノ倉 理
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1992
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1992 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-04650356/
• 关键词: 直交磁心; DC-DCコンバータ; 新型二次電池; 電力貯蔵システム

本研究は,直交磁心の双方向性電力伝送機能に着目し,近年開発が進められている高性能二次電池と任意の直流系統を,簡単且つ安全に結ぶためのDC-DCコンバータの開発を目的として行ったものである。以下に本研究で得られた成果を記述する。先ず,直交磁心形DC-DCコンバータの回路解析を行った。その結果,本装置の動作機構及び電力制御特性など,設計に必要な事項が明らかになった。次いで,これらの成果に基づき装置の作製を行った。磁心材質にはMn-Znフェライト,励磁用チョッパ回路の主素子にはIGBTを使用し,動作周波数を20kHzまで高め,装置の小型軽量化を図った。試作器の特性試験を行ったところ,(1)チョッパの位相調整のみで双方向性の電力伝送が可能,(2)伝送電力は零から最大値まで容易に制御される,(3)伝送方向は位相調整のみで決定され,電源電圧変動の影響を受けない,(4)直交磁心を使用しているため,特別な保護回路を必要とせず短絡等の事故に対する安全性が確保されることなどが明らかになった。試作器の電力変換効率は80%と実用に供し得る値であるが,省エネルギーのためには一層の効率向上が望まれる。本研究においては,主構成要素である直交磁心の最適設計手法についても検討を行った。近年磁場解析に基づく電気機器設計が進展を見せているが,直交磁心のように,磁束分布が立体的で複雑な非線形磁気素子に適用するには至っていない。ここでは,直交磁心を三次元的な電気回路網でモデル化し,任意の直交磁心の電力変換特性を高速に算定する新しい手法を確立した。以上より直交磁心形DC-DCコンバータの特徴が実証されるとともに,簡単で安全性の高い新型電池電力貯蔵システムの実現のための基礎的知見が得られ,本研究の所期の目的が一応達成されたものと考えられる。以上の成果は電気学会,応用磁気学会等において報告した。

This research aims at the bi-directional power transmission function of DC magnetic core. In recent years, the development of high-performance secondary batteries and arbitrary DC systems has been advancing, simplifying and reducing the safety of DC magnetic core development. The results of this study are described below. First of all, the orthogonal magnetic cardioid DC-DC converter circuit analysis. As a result, the operating mechanism and power control characteristics of the device are clearly defined. In the second half of the year, the production of basic equipment was carried out. The core material is Mn-Zn, the main element of the excitation circuit is used, the operating cycle is 20kHz, and the device is small. The characteristic test of the test device is carried out according to the following requirements: (1) the phase adjustment of the transmission direction is possible,(2) the transmission power is easy to control from zero to maximum,(3) the phase adjustment of the transmission direction is determined, and the influence of the voltage variation of the power supply is affected,(4) the orthogonal magnetic core is used, Special protection loops are necessary to ensure safety in case of accidents such as short circuits. The power conversion efficiency of the tester is 80%. The power conversion efficiency of the tester is 80%. The power conversion efficiency of the tester is 80%. In this study, the optimal design method of orthogonal core is discussed. In recent years, the design of basic electric machines for magnetic field analysis has made great progress. The distribution of magnetic beams has been applied to three-dimensional complex and non-linear magnetic elements. This is a new method to determine the power conversion characteristics of arbitrary DC cores at high speed. The above basic knowledge of the characteristics of DC-DC DC converter with high safety and simplicity has been obtained, and the expected objectives of this study have been achieved. The above results are reported by the Institute of Electrical and Magnetic Sciences.

项目成果

一ノ倉 理: "SPICEシミュレーションを用いた直交磁心形 DC-DC連系用変換器の特性算定" 平成4年度電気関係学会東北支部連合大会(1H11). (1992)

Osamu Ichinokura：“使用 SPICE 模拟的正交磁芯型 DC-DC 互连转换器的特性计算”1992 年电气相关协会东北分会联合会会议（1H11）（1992 年）。

田島 克文: "磁気回路に基づく直交磁心の形状効果に関する考察" 第16回日本応用磁気学会学術講演概要集(8aD-4). (1992)

田岛克文：“基于磁路的正交磁芯形状效应研究”第16届日本应用磁学会学术会议摘要（8aD-4）（1992年）。

田島 克文: "磁気回路に基づく直交磁心の形状効果に関する考察" 日本応用磁気学会誌. 17. (1993)

Katsufumi Tajima：“基于磁路的正交磁芯的形状效应研究”日本应用磁学学会杂志17。（1993）