カテゴリー「DC/DCコンバータ」の記事

2018年6月18日 (月)

LLCコンバータの研究開発動向

<ブログ本文>
タイトル:LLCコンバータの研究開発動向
カテゴリー:DC/DCコンバータ
<読んでほしい人:パワエレ技術者>
 LLCコンバータ(下図)はDC/DCコンバータの分野で現在最も研究が盛んな回路方式です。古くから知られた回路方式ですが、広く研究されるようになったのは最近です。20年以上前に日本企業によって優れた研究発表が行われていますが、近年はもっぱら海外の研究機関により多数の論文が発表されています。現在LLCコンバータは家電用またはOA機器用として、数十W~百数十Wの容量で広く使われていますが、最近はもっと大きな容量をねらった研究が増加しており、車載充電器や太陽光発電などの用途で数kWクラスを想定した論文が多数発表されています。
詳しい内容 → 「20180618-1.pdf」をダウンロード

 なお、2018/9/1開講予定の第8回 舞鶴高専平地研究室パワーエレクトロニクス公開講座「LLCコンバータの基礎から応用まで」ではLLCコンバータの基礎から応用、および海外の研究報告を多数紹介します。初めて参加される方にもよく理解いただけるように、基礎に立ち返りながら、わかりやすく説明します。興味のある方はご参加下さい。

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2018年5月14日 (月)

「DC/DCコンバータの基礎から応用まで」 誤記修正

著書「DC/DCコンバータの基礎から応用まで」の読者の方から、少し誤記の指摘をいただいております。申し訳ありませんが、正誤表をUPさせていただきます。修正は3ヶ所です。  
正誤表: 「20180514-1.pdf」をダウンロード

2018年5月 2日 (水)

各種回路方式の「ソフトさ」比較

<読んでほしい人:パワエレ技術者>
 技術メモNo.20160131「DC/DCコンバータの評価指標”ソフトさ”の提案」で説明したように、DC/DCコンバータの回路方式の選択では、ハードスイッチング/ソフトスイッチングの2者択一の考え方ではうまくいきません。個々の回路方式の「ソフトさ」を詳しく比較する必要があります。先日、電源システム技術シンポジウム(日本能率協会主催、2018/4/20、at幕張メッセ)での講演で、「各種回路方式のソフトさ比較表」を紹介しました。本技術メモでは、比較表を少し充実させましたので報告します。
詳しい内容 → 「20180502-1.pdf」をダウンロード

2018年4月 7日 (土)

LLC方式DC/DCコンバータのデッドタイム設計方法

<読んでほしい人:パワエレ技術者>
 LLC方式DC/DCコンバータ(LLCコンバータ)はソフトスイッチング実現のためにデッドタイム(DT)の調整が必要です。本技術メモではデッドタイムの役割、不適切な場合のソフトスイッチング失敗のメカニズム、適切なデッドタイムの計算方法を説明します。
詳しい内容 → 「20180508-1.pdf」をダウンロード
(2018/5/8 改訂)
 

2018年3月 1日 (木)

LLCコンバータの出力電圧制御特性の改善方法

<読んでほしい人:パワエレ技術者>
 LLCコンバータ(下図)は出力電圧の制御範囲が狭く、通常は出力電圧の広範な制御を必要としない用途に使用されます。しかし、LLCコンバータは質の高いソフトスイッチングを実現できるので、その特長を生かして様々な用途への適用が検討されています。そこで、出力電圧の広範な制御が必要とされる用途にも使用できるように、制御特性の改善方法が広く研究されています。ここでは新しい制御方式を3件を紹介します。
詳しい内容 → 「20180301-1.pdf」をダウンロード
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2018年2月 2日 (金)

LLCコンバータの設計用ワークシート改良版

<読んでほしい人:パワエレ技術者>
 平地研究室技術メモNo. 20171211「LLCコンバータの設計方法」にてLLCコンバータの設計用ワークシートを提供しましたが、少し改良しましたので紹介します。

設計用ワークシート改良版 → 「20180202-1.xlsx」をダウンロード
詳しい説明 → 「20180202-2.pdf」をダウンロード
下図のように、次の3つの条件での出力電圧の周波数特性を同時に描画できます。

  ① 出力電圧が最大となる条件(入力電圧最大、出力電流最小)
  ② 定格入出力条件
  ③ 出力電圧が最小となる条件(入力電圧最小、出力電流最大)
このワークシートを使うと選択した定数が仕様を満足するか否か、容易に判別できます。

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2018年1月 5日 (金)

磁気結合付き4相インターリーブ降圧チョッパの48V→12V動作

 近年、容量の大きなチョッパ回路の分野で、磁気結合を有する多相インターリーブ方式が広く研究されています。この方式では相数に応じて最適動作点が存在し、2相ではスイッチ素子の通流率0.5が最適動作点であり、リアクトルとコンデンサのリプル電流をほとんど0Aに抑制することができます。4相では通流率0.25が最適動作点の1つであり、例えば48Vを12Vに降圧する場合は4相インターリーブ方式を採用すると装置の小型化と効率の向上が期待できます。したがって、近年自動車業界で注目されている48Vマイルドハイブリッドシステムでは、4相インターリーブ(下図)が有力な回路方式となります。本技術メモでは、磁気結合付き4相インターリーブ降圧チョッパの最適動作点でのリプル電流抑制の原理を説明し、シミュレーションと実験での確認結果を紹介します。
詳しい内容 → 「20180105-1.pdf」をダウンロード
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2017年12月11日 (月)

LLCコンバータの設計方法

<読んでほしい人:パワエレ技術者>
 平地研究室技術メモNo.20170926では、正弦波近似法によるLLCコンバータの出力電圧計算式の導出方法を説明しました。この式は近似式なので、実際の設計ではシミュレーションによる確認を経て最終決定することになります。本技術メモでは正弦波近似法とシミュレーションによるLLCコンバータの具体的な設計方法を説明します。正弦波近似法を用いたLLCコンバータ設計用ワークシートとシミュレーションに用いるサーキットファイルも提供します。

詳しい内容 → 「20171211-5.pdf」をダウンロード

設計用ワークシート → 「20171211-3.xlsx」をダウンロード
サーキットファイル → 「20171211-4.cvt」をダウンロード 「20171211-4.shp」をダウンロード

 なお、2018/3/24開講予定の第7回 舞鶴高専パワーエレクトロニクス公開講座「LLC方式DC/DCコンバータ◆◆基礎・応用・最新技術動向◆◆」では、LLCコンバータを詳しく説明します。興味のある方はご参加下さい。

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    LLCコンバータ(ハーフブリッジ型)

2017年9月26日 (火)

LLCコンバータの出力電圧計算式

<読んでほしい人:パワエレ技術者>
 LLCコンバータ(下図)は回路構成は簡単ですが動作は複雑で、出力電圧の直接の計算は困難です。そこで、回路各部の電圧電流波形を正弦波で近似し、正弦波交流回路で等価回路を構成します。正弦波交流回路なら複素数計算を使用できるので、出力電圧計算式を導出することができます。この手法はいろんな論文で紹介されていますが、パワエレ初心者が理解できるように、導出過程のすべてを正確に紹介した論文は見当たりません。本技術メモでは、導出過程のすべてを正確に紹介すると同時に、この手法によって生じる計算誤差を説明します。
詳しい内容 → 「20170926-1.pdf」をダウンロード
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2017年9月 8日 (金)

位相シフトフルブリッジ方式のデューティーサイクルロスについて

<読んでほしい人:パワエレ技術者>
 位相シフトフルブリッジ方式DC/DCコンバータでは、変圧器の1次巻線に直列接続されたリアクトルに蓄積されたエネルギーを用いてソフトスイッチングを実現します。したがって、このインダクタンスを大きくするほど、ソフトスイッチングの成立領域が広がります。一方、このインダクタンスを大きくすれば「デューティーサイクルロス」が増加し、結果的にDC/DCコンバータの損失が増大します。デューティーサイクルロスとソフトスイッチングはトレードオフの関係にあります。今回の技術メモではデューティーサイクルロスの発生メカニズムとその影響を説明します。
詳しい内容 → 「20170908-1.pdf」をダウンロード

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