ランダム信号のパワーエレクトロニクスへの応用について

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本研究は、高周波スイッチング雑音低減効果を有するランダム・スイッチングによって、電力変換装置(スイッチング電源)に引き起こされる低周波出力雑音の特性を明らかにすることを目的とした。この研究目的を達成するため、低周波出力雑音の評価式の解析的導出、実験による評価式の妥当性の検証、を計画し、次のような成果を得た。1.ランダム・スイッチングを施した電力変換装置の動作をモデル化し、電力変換装置出力端に現われる低周波の出力雑音の評価式を解析的に導出した。2.ランダム信号を用いた電力変換装置(スイッチング電源)を製作し、新規に購入のFFTアナライザで、低周波出力雑音の周波数スペクトルを測定した。3.解析結果と実験結果を比較・検証し、解析により得られた評価式が妥当であることを確認した。4.ランダム・スイッチングによる低周波出力雑音について、以下のような性質が明らかとなった。(1)雑音スペクトルの形状は、電力変換装置の低周波領域の伝達関数で決定される。(2)雑音スペクトルの大きさは、スイッチング周期の分散に比例する。従って、ランダム・スイッチング時のスイッチング周期の分散がわかれば、低周波出力雑音の大きさを前もって見積ることができる。(3)電力変換装置が有する出力安定化フィードバックにより、出力雑音の抑制が可能である。これは、ランダム・スイッチの影響が、フィードバックループ内の外乱に相当することを示している。