磁気デバイスの高精度損失算定法を用いたＭＷ級ＤＣ－ＤＣコンバータの開発

平成28年度においては，まずDC-DCコンバータの昇圧方式に関して，多巻線トランスを採用することについて検討を行った。具体的には，多巻線トランスにおいて1層毎交互巻を採用することに関して検討を行い，有限要素解析および解析および実験により，多巻線トランスにおける1層毎交互巻の有用性を実証した。次いで，MW級トランスの鉄損算定手法における計算時間短縮に関する検討を行った。平成27年度までの検討では，LLG方程式を取り入れた磁気回路モデルを用いることで，トランスの鉄損を高精度に算定可能であることを明らかにしたが，LLG方程式の計算は収束計算が必要であるため，計算時間が長大化してしまうという課題があった。そこで，現象論的な観点でヒステリシスを表現可能なプレイモデルに着目した。しかしながら，プレイモデルを導出するためには，多数の実測ヒステリシスループが必要となってしまう。そこで，LLG方程式を用いたシミュレーションによりプレイモデルを導出することで，必要最小限の実測ヒステリシスループに基づき，高精度に鉄損算定が可能な手法を提案し，従来手法と比較して計算時間を99％以上短縮できることを明らかにした。さらに， MW級DC-DCコンバータ用の高周波アモルファス多巻線トランスの設計を行い， DC-DCコンバータシステムの動作シミュレーションモデルを構築した。シミュレーションにおいては，本研究で提案したプレイモデルを取り入れた磁気回路モデルを採用した。シミュレーションの結果，MW級DC-DCコンバータの動解析および損失算定が可能であることを明らかにするとともに，MW級DC-DCコンバータにおいて1層毎交互巻のアモルファス高周波トランスを用いることで従来の商用トランスよりも大幅に小型化，低損失化できることを明らかにした。

平成28年度においては，まずDC-DCコンバータの昇圧方式に関して，多巻線トランスを採用することについて検討を行った。具体的には，多巻線トランスにおいて1層毎交互巻を採用することに関して検討を行い，有限要素解析および解析および実験により，多巻線トランスにおける1層毎交互巻の有用性を実証した。次いで，MW級トランスの鉄損算定手法における計算時間短縮に関する検討を行った。平成27年度までの検討では，LLG方程式を取り入れた磁気回路モデルを用いることで，トランスの鉄損を高精度に算定可能であることを明らかにしたが，LLG方程式の計算は収束計算が必要であるため，計算時間が長大化してしまうという課題があった。そこで，現象論的な観点でヒステリシスを表現可能なプレイモデルに着目した。しかしながら，プレイモデルを導出するためには，多数の実測ヒステリシスループが必要となってしまう。そこで，LLG方程式を用いたシミュレーションによりプレイモデルを導出することで，必要最小限の実測ヒステリシスループに基づき，高精度に鉄損算定が可能な手法を提案し，従来手法と比較して計算時間を99％以上短縮できることを明らかにした。さらに， MW級DC-DCコンバータ用の高周波アモルファス多巻線トランスの設計を行い， DC-DCコンバータシステムの動作シミュレーションモデルを構築した。シミュレーションにおいては，本研究で提案したプレイモデルを取り入れた磁気回路モデルを採用した。シミュレーションの結果，MW級DC-DCコンバータの動解析および損失算定が可能であることを明らかにするとともに，MW級DC-DCコンバータにおいて1層毎交互巻のアモルファス高周波トランスを用いることで従来の商用トランスよりも大幅に小型化，低損失化できることを明らかにした。