3月27日（金）に第65回STARCアドバンストセミナー「デジタルアシストアナログ技術(2)」を開催（共通プログラム参画株主会社限定）

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　自動車の電動化、再生可能エネルギーの活用、非接触給電、双方向化等、電源として新しい分野が広がっています。トポロジー的にも、デバイス的にも進化していますが、これらの新分野はデジタル制御電源の牽引役でもあります。アナログ電源ICは長い年月をかけた制御上のノウハウがICの中に組み込まれているため、電源の制御の基本をそれほど意識しなくても電源は設計可能ですが、デジタル制御で実現する場合、制御の基本をきっちり理解していないと、ソースコードに落とすことができません。デジタル化すればする程、理論をしっかり理解しておくことが重要であると感じています。
　本章ではスイッチング電源の制御理論の基本（状態平均化法、制御系設計の3つの指標、ピーク電流モード制御の特徴、昇圧型の右半平面のゼロの不安定現象、等）の概略を説明し、デジタル制御への応用、そして、デジタル電源ボードの紹介をいたします。

　近年、電力機器の力率の改善と、高調波のさらなる低減化が要求されてきています。一般の電力機器には、非線形性を持つ整流器があり、入力側の力率の低下と高調波の発生を招く原因となっています。機器の力率が悪いと、送電の効率が悪く電力の浪費となります。また、電流・電圧波形に高調波が存在すると、電力線やコンデンサの過熱焼損事故などを引き起こす原因となります。力率と高調波の特性を改善する回路として、一般に、アクティブPFC(Power Factor Correction:力率改善)回路、特に電流導通モード昇圧コンバータ回路が用いられています。PFC昇圧コンバータは、非線形システムであり、また負荷や入力電圧は一意に決定できず、仕様の最小値から最大値まで急に変更されるため、制御が難しいとされています。
　本章では、電流導通モードPFC昇圧コンバータのインダクタ電流と出力電圧を2重ループのロバストな近似的2自由度ディジタル制御器によって制御し、その結果、力率を改善し、高調波を十分低減しながら、負荷の変動に対して出力電圧の変動を十分小さくできることを示します。

　近年、太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギーの利用が盛んに行われております。しかし、このような再生可能エネルギーは不安定であり、電力系統の需要と供給のバランスを崩すという問題点もあります。そこで、蓄電池と双方向電源を組み合わせて余剰電力をバッファリングするシステムが注目されています。
また、エネルギーの有効活用という観点で、モータからの回生エネルギーを蓄電デバイスへ充電し、そのエネルギーを再利用するシステムも注目されています。
　本章では、このような用途に使用されるデジタル制御を適用した双方向DC-DCコンバータの開発事例と、実際の使用例についてご紹介します。