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研究成果

制御工学とは、モノを思い通りに操るための体系化されたアイデアや技術です。

制御工学とワイヤレス給電

現在はおもに無線で電力を送る「ワイヤレス給電」をうまく操ることに集中しています。ワイヤレス給電の技術は一部で実用化されています。この技術がもっと普及すれば、たとえば電気機器を使うときのケーブルが不要になったり、電柱から家庭に電気を届けるための電線が不要になったりします。ケーブルを引くための工事が必要なくなり、安全性も高まります。導線に使用する銅やアルミニウムを減らすこともできます。

電流を流すとその周りに磁界が生じ、磁界が時間的に変化すると誘導起電力が発生します。これらの物理現象を利用して、無線で電力を送る技術のことです。これらの現象は高校までで学習する内容です。しかし役に立つような大きさの電力をある程度離れた場所に送ることは容易ではありません。うまく操らないといけません。

Theses

論文題目

修士論文

2025年度

  • 送電側計測による無線電力伝送の電力推定と電力制御
  • 障害物があるときの無線電力伝送における電気回路モデルの構築
  • 無線電力伝送範囲を拡大するための軸ずれを利用したコイルの形状と配置
  • コイル間距離の変動による電力低下を抑制するワイヤレス給電補償回路の提案

2024年度

  • 無線電力伝送の送電電力最大化のための動作周波数チューニング
  • 無線電力伝送の性能向上のための相互インダクタンスの推定
  • 無線電力伝送における目的に応じた回路トポロジーの選択について
  • 複数送電コイルによる無線電力伝送の送電電力向上
  • 無線電力伝送における複数ターゲットへの送電電力の制御

2023年度

  • ワイヤレス給電における結合係数と最適動作周波数の関係
  • ワイヤレス給電における相互インダクタンスの推定と最適化
  • 長距離ワイヤレス給電のための中継回路の配置法
  • 最適化手法を用いたワイヤレス給電における実機での周波数探索

2022年度

  • 伝達関数の係数に着目したワイヤレス給電システムの最適化について
  • ワイヤレス給電のための結合係数の近似と推定について
  • 複数ターゲットへの無線給電による実験的研究について
  • ワイヤレス給電システムにおける周波数応答特性とその同定
  • 電界結合方式によるワイヤレス給電の基本原理について

2021年度

  • ワイヤレス給電システムのための自己・相互インダクタンスの測定法について

2020年度

  • ワイヤレス給電回路の負荷変動による送電電力低下を改善する手法について
  • ワイヤレス給電研究のための回路方程式自動生成について
  • 複数ターゲットへのワイヤレス電力伝送における周波数と効率の関係

2019年度

  • ワイヤレス給電の動作周波数オートチューニングについて

2018年度

  • スイッチング回路の無矛盾数理モデルについて
  • 矩形波入力による高効率ワイヤレス給電の制御について

2017年度

  • ワイヤレス給電システムの効率と電力の最適化について
  • ワイヤレス給電システムの負荷側マッチングについて
  • 水電解セルをスイッチング回路でドライブするためのモデリングについて
  • 水電解セルによる水素生成システムの動作解析

卒業論文

2025年度

  • 複数受電の無線電力伝送におけるコイルの配置と送電電力について
  • コイル間の距離変化による電力低下を回復するワイヤレス給電装置の実現
  • 磁界共振結合方式の無線電力伝送における磁性体が送電電力に及ぼす影響の評価
  • コンクリートおよび鉄筋の有無が壁越しワイヤレス給電特性に与える影響
  • 無線電力伝送におけるインダクタ追加による最大電力伝送特性の検討
  • 複数周波数同時入力によるワイヤレス給電システムの周波数応答解析と最大電力周波数の推定

2024年度

  • 無線電力伝送の性能向上のための自己インダクタンスの推定
  • 受電側コイルが移動するときの無線電力伝送に関する研究
  • ワイヤレス給電システムにおける周波数の探索
  • 無線電力伝送の複数受電におけるオンオフ制御を実現するパラメーターについて
  • 無線電力伝送のコイル間距離とトポロジー選択の関係に基づく電力安定化の検討

2023年度

  • 大電力と長距離を両立した複数機器への同時無線送電
  • 無線電力伝送におけるスイッチングを可能にするパラメータの選択
  • 矩形波交流電圧源のデューティー比調整による無線電力伝送の動作周波数域の拡大
  • コイルの小型化を目指したワイヤレス給電の動作波形について
  • 無線電力伝送における軸ずれに強いコイルの形状パラメータの傾向
  • ワイヤレス給電のための理論式に基づく自己インダクタンスのオンライン推定について

2022年度

  • ワイヤレス給電の電力最大化と共振周波数との関係
  • 複数ターゲットのワイヤレス給電における給電ON・OFF操作の実験的研究
  • 二重コイルを用いたワイヤレス給電における送電電力に関する実験的研究
  • ワイヤレス給電のための円形及び正方形コイルの自己インダクタンスの測定方法について
  • ワイヤレス給電における送電電力とコイル間ギャップとの関係について
  • ワイヤレス給電における結合係数と最適動作周波数の実験値に基づく推定

2021年度

  • ワイヤレス給電回路におけるパラメータ最適化の理論
  • ワイヤレス給電における最適動作周波数の探索アルゴリズムについて
  • PWMデューティ比とワイヤレス給電の動作周波数の関係
  • 複数の負荷をターゲットとした無線オン・オフ制御について
  • ワイヤレス給電におけるパラメータ推定のための周波数設定の自動化
  • ワイヤレス給電に用いるコイルの自己インダクタンス計測について
  • ワイヤレス給電における中継回路付加による効果について
  • ワイヤレス給電におけるコイル間相互インダクタンスの推定

2020年度

  • ワイヤレス給電における送電電力増加のための自己インダクタンスの追加方法について
  • ワイヤレス給電の送電側電圧源に対して矩形波入力を用いることの検討
  • ワイヤレス給電回路における給電電力を改善するためのコンデンサを追加するときの接続方法について
  • 共振型ワイヤレス給電システムのコンデンサ付加による改善について
  • 複数ターゲットへのワイヤレス給電のオン・オフ制御について

2019年度

  • ワイヤレス給電における高透磁率物質の効果的な配置
  • ワイヤレス給電伝送距離に応じた高効率かつ高電力な動作周波数
  • 送電・受電コイルの自己・相互インダクタンスのオンライン測定
  • 等周等長導線を用いたワイヤレス給電コイル形状の比較
  • ワイヤレス給電システムの最適化のための能率的な動作周波数スイープ
  • 省スペース性に優れた送受電コイルの形状について

2018年度

  • ロードセルを用いた気体生成量の計測について
  • 気体生成量の長時間計測システムを実現するための気圧センサの利用について
  • 水上置換法における気体圧力のフィードバック制御について
  • ワイヤレス給電のための送電側 100kHz プッシュプル回路
  • ワイヤレス給電システムのための電力測定回路の開発

2017年度

  • ワイヤレス給電のための矩形波電源装置の設計と開発
  • 入力矩形波のデューティ比調整によるワイヤレス給電回路の改善
  • 低周波数域駆動によるワイヤレス給電回路
  • 水素生成実験システムのための水素生成量測定装置の開発
  • 水素生成装置のオンライン実験データを用いた等価回路の作成
  • 水電解セルを用いた水素生成システムの動作解析と不具合セルへの対策について

博士論文

学位 氏名 研究科・専攻 学位取得日 論文題目 指導教員
博士(工学) 山口 和也 宮崎大学大学院 農学工学総合研究科(物質・情報工学専攻) 2016.3.24 高効率・高出力ワイヤレス給電技術へのシステム論的アプローチ 穂高一条
博士(工学) 平田 拓也 宮崎大学大学院 農学工学総合研究科(物質・情報工学専攻) 2017.3.24 電気回路の振る舞いの数理とそのシンボリック計算について 穂高一条
博士(工学) EKO SETIAWAN 農学工学総合研究科(物質・情報工学専攻) 2018.9 The Model of Continuous Conduction Mode and Mode Control in Power Converter(パワーコンバータの電流連続モードのモデルとモード制御) 穂高一条
博士(工学) Sabriansyah Rizqika Akbar 農学工学総合研究科(物質・情報工学専攻) 2021.9 Study on Resonance and Symmetry of Wireless Power Transfer(ワイヤレス給電の共振と対称性に関する研究) 穂高一条

出典:宮崎大学 農学工学総合研究科 博士論文一覧