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松下電工株式会社 平田 勝弘

概要

パワーエレクトロニクス分野での電気機器の設計における力率や効率の評価に関して，入出力電流や電圧の波形を正確に把握することは非常に重要である。それゆえ，数値解析による機器の動的特性予測技術を確立することは非常に有用である。筆者は，これまでに外部回路を考慮した有限要素法を用いて商用周波数からkHz帯における低周波域での変圧器の動的特性解析を行ってきた。低周波域における有限要素法の定式化においては，マクスウェルの方程式において電界と比較して磁界が支配的であるということから，変位電流を無視した形で定式化されることが一般的である。しかしながら，MHz周波数帯域でのデバイスにおいて変位電流の考慮の必要性について明確には議論されていないように思う。
そこで，本稿では，MHz帯で駆動する変圧器を取り上げ，変位電流の考慮の必要性について実測結果との比較により検討する。さらに，本変圧器モデルを回路定数としてDC-DCコンバータの等価回路へ置換し，動的特性を求め本解析法の有効性を確認した。