研究設備

当研究室の備品を紹介します。

headspring
biATLAS-D525
出力電圧(DC) 525V
出力電力 5kW
出力電流 +-30A

直流回生電源

 電圧源・直流負荷として使用することが可能な直流回生電源です。1台あたりの出力電力は5kWですが,2台を並列運転することで10kWの出力が可能になります。また,2台直列接続も可能となっており,1000Vでの試験も可能な1台2役以上働いてくれる優れものです。

交流・直流安定化電源

 交流電圧及び直流電圧を出力可能な電源装置です。主に交流系統に接続する電力変換器の試験に使用してしますが,直流電圧源の代わりとしても利用可能です。また,回生機能を有するモデルであるため,負荷として使用することも可能であり,本研究室の研究を支える重要な装置の1つです。
 本電源はタブレット端末から遠隔で操作可能であり,学生は別室から実験をすることができます。これにより,危険な実験も安全に行うことが可能です。

菊水電子工業
PCR6000WEA2R
単相:6kVA, 単相3線:4kVA,三相:6kVA
Tektronix
MDO34
測定チャンネル数 4ch
帯域 350MHz
サンプリング 2.5GS/s

オシロスコープ

 差動プローブや電流プローブを用いて電力変換器の電圧や電流を測定するために用います。パワエレの実験には必要不可欠な測定装置であり,最も使用頻度が高いです。
 現在,本オシロスコープをあわせて6台のオシロスコープを所有しています。その他,高電圧測定用差動プローブを9本,電流プローブを13本(20/30A測定用を9本,150A測定用を2本,6000A測定用を2本)所有しています。

ワークステーション

 普段使用しているPCでは演算に時間がかかりすぎる場合に使用するコンピュータです。高速な演算が必要なシミュレーションを行う際に使用します。特に,ワイヤレス電力伝送で重要である伝送コイル周辺の電磁界を有限要素法により解析するときに使用されています。

CPU Xenon Silver 4310
ベース動作周波数 2.1GHz
12コア 24スレッド
メモリ 96GB (DDR4)
GPU NVIDIA RTX A4000 (16GB)
HIOKI
PW6001-05
測定チャンネル数 5ch
電力基本確度 +-0.05%(本体のみ)
帯域 2MHz
測定電圧(最大) 1500V

パワーアナライザ

 作製した電力変換回路の損失及び効率を測定するために用います。近年,電力変換器の高効率が著しく,これらの電力変換器の効率を正しく評価するためには,高精度な電力測定器が欠かすことができません。本測定器では5chの電力を同時に測定することが可能です。
 なお本研究室では,本パワーアナライザ加えて4chの測定が可能なPW6001-04も所有しています。

ソフトウェア

 現在,本研究室では下記のソフトウェアを導入し,研究を進めています。今後も必要に応じてソフトウェアを追加で導入していきます。

・Matlab/Simulink (Control System Toolbox, Symbolic Math Toolbox)
研究フェーズでは必須ツールとなっていて,説明は不要かと思いますが,制御のシミュレーションや,ちょっと面倒な計算をするときに使います。

・Solidworks(3D機械CAD)
こちらも言わずとしれた国内外で高いシェアをもつ3次元の機械CADです。電気系の研究室としては3D機械CADを使っているのは珍しいかもしれません。本研究室では,パワーエレクトロニクス回路だけではなく,ワイヤレス給電の研究をしているので,既製品ではないちょっとした樹脂部品が必要になることが多々あります。そういった際に,3Dプリンタと組み合わせることで試作品をすぐに作ることが可能になります。

・CR-8000(電気回路CAD)
電力変換回路などに使用するプリント基板を開発する際に使用します。電気回路図の設計と,基板パターンの設計が可能です。無料の電気回路CADも多々ある時代ですが,設計条件の設定等細かい設定が可能であることから有料のCADを導入しています(設定が多すぎて大変なところもありますが…)。日下はCR-5000から使っていますが,CR-8000になり異なる電位がたくさんある回路(特に電力変換回路)のクリアランスの設定が楽になりました。