AC-DC変換

AC-DC変換はAC電圧をDC電圧に変換する技術で、AC電圧を整流、平滑してDC電圧を生成します。整流は全波整流と半波整流の方式に分類でき、全波整流は交流の正負どちらも利用し、半波整流は正負どちらかを利用して整流する方式です。変換により得られるDC電圧を乱れなく一定の電圧にする開発を行っています。

DC-AC変換

DC-AC変換はDC電圧をAC電圧に変換する技術で、半導体素子を利用し、そのオン・オフを制御することでＡＣ電圧を生成します。パワー変換では制御のための信号として、オン・オフ時間に対応するパルス幅を持つPWM（Pulse Wide Modulation）信号がよく用いられます。

装置としてのインバータは、ＡＣ電圧を整流回路でＤＣ電圧へ変換し、そのＤＣ電圧を任意のＡＣ電圧・周波数へ変換する逆変換を行います。この逆変換時に、半導体素子の内部抵抗による導通ロスやスイッチング時の切り替え遅延によるスイッチングロスといった変換ロスが発生し変換効率を低下させてしまいます。この変換ロスを低減させることにより、インバータの効率向上や小形化につながるのでスイッチング制御技術や新デバイスの利用技術などを開発しています。

冷却技術

パワー半導体素子の変換ロスは発熱の要因となりインバータを小形化するうえでネックとなるため、発熱を考慮した冷却機構が必要となります。当社では装置の熱設計の段階から筐体と基板の温度や気流分布をシミュレーションで解析し試作品を作ることなく冷却構造を最適化して小型化する技術を培っています。

耐ノイズ・高調波レス技術

パワー変換は扱う電力が大きく、発生するノイズも大きいので、他の電子機器への影響を抑えるためにノイズ対策が特に重要です。電子機器などのノイズによる電磁環境を悪化せずシステムに対して影響を与えないEMC（Electro Magnetic Compatibility /日本語で電磁両立性）ではシールドやフィルタによる対策を行っています。また電力変換では電流の歪みにより高調波も発生します。その対策として電線を巻線状にすることで電流を妨げるいわゆるリアクトルを付加することが一般的に行われます。当社の独自の技術を盛り込んだインバータの一種であるマトリクスコンバータは、DCへの変換を行わないために、電流が商用電源とほほ同じ正弦波となり高調波レスとなります

新デバイス利用技術

パワー変換を行うデバイスとして、サイリスタの利用に始まり、現在ではパワーMOS FET（金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）やIGBT（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）が広く利用されています。そして近年はより高速な動作、高い耐圧、高温での動作といった特長を備えたSiC（炭化ケイ素）やGaN（窒化ガリウム）などのワイドバンドギャップ半導体素子も注目されています。ワイドバンドギャップ半導体は、価電子帯から伝導体への遷移エネルギーが大きな半導体素子で、従来のシリコン半導体に比べ、装置の小形・高効率化を実現できるため、これを応用する研究を進めています。