エネルギー問題に対応する最新の高周波電力変換技術
エネルギー問題に対応する最新の高周波電力変換技術
調査専門委員会編

目次
1.まえがき35. 高昇圧比 DC-DC コンバータ

255.1 はじめに

255.2 共通等価回路

2545.3 高昇圧比 DC-DC コンバータの要素技術

26

2.1 はじめに45.4 おわりに

30

2.2 燃料電池システムとその回路技術

42.3 エンジン発電システムとその回路技術

52. 燃料を利用する創エネシステムとその電力変換技術

2.4 熱発電システムとその回路技術

82.5 おわりに10

3. 再生可能エネルギーを利用する
創エネシステムとその回路技術

6. エネルギー利用を想定した
特徴的な電力変換技術動向

32

6.1 はじめに32

6.2 DC-AC 変換回路

32

6.3 AC-DC 変換回路

34116.4 DC-DC 変換回路

36

3.1 はじめに116.5 AC-AC 変換回路

39

3.2 太陽光発電システム

116.6 おわりに40

3.3 風力発電システム

13

3.4 波力発電システム

15

7. 電力系統の技術課題に対応する

3.5 おわりに

16

電力変換回路とその周辺技術
7.1 はじめに

4. 蓄電デバイスと蓄エネシステムに対応する

41
41

7.2 配電系統の技術課題に対応する

電力変換技術

パワーエレクトロニクス機器とその機能

41

4.1 はじめに17

7.3 系統連系に関わる国内標準化動向

43

4.2 蓄電デバイスの種類

17

7.4 要求仕様に応える変換器制御

464.3 二次電池の種類と用語

18

7.5 新しい変換器制御の可能性

46

4.4 電気二重層キャパシタ

20

7.6 おわりに

47

4.5 LIB と EDLC の複合化

21

4.6 リチウムイオンキャパシタ

22

4.7 蓄エネシステムの適用例

22

4.8 おわりに

23

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8．あとがき48

エネルギー問題に対応する最新の高周波電力変換技術
調査専門委員会委員
委 員 長道 平 雅 一(神戸高専)

幹事

米 森 秀 登(神戸大学)

中 岡 睦 雄(UniversityofMalaya)幹事

江 口 政 樹(シャープ)

西 真 理 子（ パ ナ ソ ニ ッ ク )幹事補佐

石 川 裕 記(岐阜大学)

西 田 保 幸( 千 葉 工 業 大 学 )幹事補佐

茂 木 進 一(神戸高専)

西 村 和 則( 広 島 工 業 大 学 )委員

芦 田 有 治( Ｇ Ｓ ユ ア サ )丹 羽 章 雅(デンソー)

安 達 俊 幸( 京 三 製 作 所 )服 部 将 之(ダイヘン)

安 部 征 哉(国際東アジア研究センター)

平 木 英 治(岡山大学)

入 江 寿 一（元大阪電気通信大学）平 地 克 也(舞鶴高専)

宇 敷 修 一( オ リ ジ ン 電 気 )北 條 昌 秀(徳島大学)

大 森 英 樹( 大 阪 工 業 大 学 )枡 川 重 男( 東 京 電 機 大 学 )荻 原 弘 之( 足 利 工 業 大 学 )松 井 景 樹(中部大学)

笠展

幸( 岡 山 理 科 大 学 )三 浦 友 史(大阪大学)

勝嶋委員

寺 園 勝 志(安川電機)

肇(三社電機イースタン)

三 島 智 和(神戸大学)

河 村 篤 男( 横 浜 国 立 大 学 )箕 輪 義 文(日新電機)

木 船 弘 康( 東 京 海 洋 大 学 )

村

三菱電機)

齋 藤 亮 治( 元 オ リ ジ ン 電 気 )守 屋 一 成( 豊 田 中 央 研 究 所 )佐 藤 宣 夫( 千 葉 工 業 大 学 )庄 司 浩 幸( 日 立 製 作 所 )谷 口 勝 則( 大 阪 工 業 大 学 )上哲(山 村 直 紀(協力委員三重大学)

弦 田 幸 憲( 横 浜 国 立 大 学 )山 下 健 史( Ｇ Ｓ ユ ア サ )勤務先は当委員会所属時のものである。

Sample : DO NOT PRINT電気学会技術報告 第1468号 3（2008 年 11 月〜2010 年 10 月，技術報告第 1242

1. まえがき号）

地球温暖化に代表される地球環境問題の解決は全世界が「エネルギー問題に対応する最新の高周波電力変換技術取り組むべき重要な検討課題であり，温室効果ガスを大幅調査専門委員会」では「地球環境問題に対応する最新のパに削減する低炭素社会の実現に向けた新たな枠組みが各国

ワー半導体スイッチング回路技術調査専門委員会」の活動で検討されてきた。低炭素社会の実現には，再生可能エネの中の蓄エネ技術，創エネ技術に関する調査検討を継続し，ルギーの大量導入と最先端の省エネルギー技術の普及拡大

新エネルギー，蓄エネルギー利用を想定した高周波電力変が必須条件として求められる。

換装置と低炭素社会実現に貢献できるスイッチング回路技

これに対し我が国では，低炭素社会の実現に向けて，原術を中心に調査すると同時に，マイクログリッド対応の系子力発電所の増設と自然エネルギーを利用する太陽光発電統安定化技術動向等や，新形パワー半導体デバイス，発電・や水力発電，水素を利用する燃料電池などの新技術の開発

蓄電装置にも着目した調査を行い，それらの研究開発動向と普及拡大により対応するエネルギー計画が立案されていを把握する事を目的として活動してきた。その活動は，基た。しかしながら，2011 年 3 月 11 日の東日本大震災の影響

本的には以下の項目に分類される。

により，原子力発電所の増設・再稼働は極めて困難な状況に直面し，さらに 2011 年 5 月の主要 8 カ国首脳会議における共同声明の「原子力安全」部分の安全基準も見直された。
これにともない，太陽光発電などの自然エネルギーを利用した再生エネルギーの普及を軸とするエネルギーシフトの議論・検討が加速しつつある。
もう一つの必須条件である最先端の省エネルギー技術の

１）新エネルギーおよび蓄エネルギー利用を想定した高周波電力変換回路技術の研究動向
２）分散電源導入による影響と電圧，周波数安定化対策の技術動向
３）ソフトスイッチング技術の実用化動向
４）新形パワーデバイス，発電装置，蓄電装置の開発動向

普及拡大には高効率で高性能な電力変換装置の開発が不可欠である。高周波電力変換技術は北米，欧州を始めとして

本報告書は，今後も普及拡大が期待される新エネルギー

内外の多数の研究機関で広く研究されており，スイッチンや蓄エネルギーを利用する分散電源システムに対応する高グ電源や家電機器を中心として企業から実用化例も多数報

周波電力変換回路技術の開発動向，分散電源導入による影告されている。最近では新エネルギー利用や HEV/PHEV な

響とその対策に関する技術動向，ソフトスイッチング技術

どにおける応用研究も活発で，国内では電気学会や電子情の実用化動向，新形パワーデバイスや発電・蓄電装置の開報通信学会の主催する会議で，海外では IEEE 主催の国際会発動向が明らかになることで，高周波電力変換装置の小形議に加えて，韓国，中国の学会でも毎年多数の論文が発表化・高効率化・高性能化・高機能化などの進化の加速と新されている。

エネルギー利用に対する指針を得ると共に，エネルギー問電気学会の調査専門委員会においても長きに渡り調査がなされてきた。
①

高周波共振形スイッチング電源方式と応用技術調査専門員会（1989 年 10 月〜1991 年 9 月，技術報告第 443 号）②

電力変換器の高性能スイッチング技術調査専門委
員会（1995 年 12 月〜1997 年 9 月，技術報告第 687 号）③

高周波共振形回路方式調査専門委員会（2000 年 4 月〜2002 年 3 月，技術報告第 899 号）④

新型ソフトスイッチング電力変換回路と応用技術調査専門委員会（2002 年 11 月〜2004 年 9 月，技術報告第 1072 号）⑤

ソフトスイッチング技術とその実用化最新動向技術調査専門員会（2005 年 4 月〜2007 年 8 月，技術報告第 1119 号）⑥

地球環境問題に対応する最新のパワー半導体スイッチング回路技術調査専門委員会

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題に対応する新たな電力変換技術の開発の発展に寄与する事を期待している。