藤田研究室 ―研究室紹介 #45―

電力・エネルギーグループ
エネルギーコース・電気電子コース
研究室：大岡山キャンパス・EEI-404
准教授　藤田英明

パワーエレクトロニクス回路では、パワーMOSFETやIGBTなどの半導体スイッチングデバイスを高速にターンオン・ターンオフすることが重要です。このためには、ゲートドライブ回路が用いられます。最近の高速かつ高耐圧な半導体スイッチングデバイスを駆動する場合、制御回路や電源回路との間に高周波成分に対しても高い絶縁能力が求められます。制御信号については、これまでにも光ファイバーなどを用いた絶縁方式がありましたが、電源回路との絶縁に課題がありました。

当研究室では、共振形ゲートドライブ回路の技術を研究してきました。これは、ゲート容量（キャパシタンス）の共振現象を活用して、理論的な損失なしに、半導体スイッチングデバイスをオン・オフする新しい回路方式です。その結果、新しいゲートドライブ回路は、わずかな電力だけで動作することができ、レーザーダイオード（発光素子）とフォトダイオード（受光素子）で必要な電力を伝達することができます。新型スイッチング素子のゲートドライブ回路への適用が期待されています。

送電・配電系統には、高い安全性と信頼性が要求されます。このためには、電力の需要と供給が一致している必要がありますが、現在の電力系統では、電力潮流（パワーフロー）を積極的に制御することが重要な課題の一つです。

新しいシステム構成として、6台のカスケード変換器を用いたパワーフローコントローラを提案しています。これは、変換器を六角形に接続した回路トポロジーに特長があり、高速な電力潮流の制御と同時に、各カスケード変換器の直流コンデンサ電圧を安定に制御することができます。その結果、20 msで電力潮流を反転する高速な制御特性を可能にしました

藤田先生より

当研究室では、回路解析から回路の設計、試作、制御アルゴリズムの開発までを行います。これらのすべてが得意な人は少ないと思いますが、むしろ「新しいものを創り出してみたい」と思う気持ちが重要だと考えています。どうせ研究するなら、ここでしかできない、他の大学には真似のできない創造的な研究を行いたいと考えています。

しかし、研究の成果は、実用化されてはじめて意味を持ちます。当研究室の研究課題の多くは、共同研究等のテーマであり、場合によっては、研究室で開発した新しい技術は、数年後には、実用化される場合もある。自分たちで開発した技術や機器が実際に使われるのはとても嬉しいものです。