Design Automation for Power Electronics Circuits for Next Generation Electric Aircraft

本研究は，2050年カーボンニュートラルの達成に向けて，次世代電動航空機に使用される電力変換回路のうち，低気圧かつ高電力密度のパワーエレクトロニクス回路を対象とした自動設計法の確立を目的としている。従来は，高電力密度を達成するために，回路配線間の距離を近づけて設計することが知られているが，低気圧条件下においては，配線構造と絶縁距離の両条件を満たすことが不可能なケースが生じる。そこで，本研究課題はその両条件を満たすために，パワーエレクトロニクス回路を構成する部品のうち配線とアクティブゲート駆動回路の自動設計法を提案する。本研究における自動設計とは，ハードウェアである配線構造とソフトウェアであるアクティブゲート駆動パターンを，同時に最適設計することを意味する。今年度の本研究課題の成果として，電力変換回路に使用される直流側ラミネートバスバーの構造の設計法を提案し，そのプログラムを開発した。本設計法は，ラミネートバスバーの厚み方向の絶縁性能と寄生パラメータのトレードオフ及びアクティブゲート駆動回路の動作パターンを考慮している。開発したプログラムを実行した結果，従来のハードウェア設計のみでは設計範囲外とされる領域において，良好なスイッチング特性を得ることを可能とした。また，ラミネートバスバーの接続部における絶縁性能と寄生パラメータの関係を明らかにした。絶縁性能を高めることによって，直流側コンデンサに電流のアンバランスが発生するために，それを抑制する設計指標を提案した。

本研究は，2050年カーボンニュートラルの達成に向けて，次世代電動航空機に使用される電力変換回路のうち，低気圧かつ高電力密度のパワーエレクトロニクス回路を対象とした自動設計法の確立を目的としている。従来は，高電力密度を達成するために，回路配線間の距離を近づけて設計することが知られているが，低気圧条件下においては，配線構造と絶縁距離の両条件を満たすことが不可能なケースが生じる。そこで，本研究課題はその両条件を満たすために，パワーエレクトロニクス回路を構成する部品のうち配線とアクティブゲート駆動回路の自動設計法を提案する。本研究における自動設計とは，ハードウェアである配線構造とソフトウェアであるアクティブゲート駆動パターンを，同時に最適設計することを意味する。今年度の本研究課題の成果として，電力変換回路に使用される直流側ラミネートバスバーの構造の設計法を提案し，そのプログラムを開発した。本設計法は，ラミネートバスバーの厚み方向の絶縁性能と寄生パラメータのトレードオフ及びアクティブゲート駆動回路の動作パターンを考慮している。開発したプログラムを実行した結果，従来のハードウェア設計のみでは設計範囲外とされる領域において，良好なスイッチング特性を得ることを可能とした。また，ラミネートバスバーの接続部における絶縁性能と寄生パラメータの関係を明らかにした。絶縁性能を高めることによって，直流側コンデンサに電流のアンバランスが発生するために，それを抑制する設計指標を提案した。