応用拡大に向けたマルチレベル電力変換技術の動向

カテゴリ：技術報告

論文No：1603

グループ名：【D】産業応用部門

発行日：2025/11/5

タイトル(英語)：Trends of Multilevel Power Conversion Technology for Expanding Applications

著者名：応用拡大に向けたマルチレベル電力変換技術の動向調査専門委員会

著者名(英語)： Investigating R&D Committee on Multilevel Power Conversion Technology for Expanding Applications

キーワード：マルチレベル変換器，電力・直流送電応用，運輸応用，低圧応用，産業応用,Multilevel converters, utility/HVDC applications, transportation applications, lowvoltage applications, industry applications.

要約(日本語)：従来，マルチレベル電力変換技術は，電力系統，高圧モータドライブなど高圧・大容量用途に応用先が限定されていた。近年，モジュラー・マルチレベル・カスケード変換器に代表されるマルチレベル電力変換技術の飛躍的発展に伴い，変換器の小型・軽量化，集積化・高電力密度化，多機能化，高効率化を目的とした検討事例が国内外で増加している。一方，マルチレベル電力変換技術を各応用先に適用した場合の利点・課題，および従来回路に対する優位性の明確化には至っておらず，今後爆発的に増加するマルチレベル電力変換技術の最新検討事例を網羅的に調査し，応用別に分類，整理することが，普及・拡大を促進する上で喫緊の課題であった。応用拡大に向けたマルチレベル電力変換技術調査専門委員会は，近い将来におけるマルチレベル電力変換技術の応用先多角化を見据え，適用可能性に関する最新の検討・実用化事例を網羅的に調査して整理した。具体的には，1) 電力応用(FACTS 機器，揚水発電），2) 運輸応用( 電気自動車，電気鉄道，電動航空機)，3) 低圧応用(PV インバータ，直流配電，家電民生)，4) 直流送電システム応用( 洋上風力，HVDC，直流遮断器)，5) 産業応用( モータドライブ，各種電源)，共通技術( ゲート駆動技術，各種変換技術) に関して調査し，利点，課題，技術的優位性を明確化し，調査結果を 報告書にまとめた。調査結果より，同技術の応用先多角化が進む現状が明らかとなった。

要約(英語)：Conventionally, multilevel power conversion technology has been applied to high-voltage largecapacity applications such as utility systems and medium-voltage motor drives. Recently, with the rapid development of the above technology such as modular multilevel cascade converters, the number of studies to reduce size and weight of converters, to increase power density, to increase efficiency, and to achieve multifunctionality using the above technology has been increased in Japan and overseas. Meanwhile, the advantages and challenges of the above technology compared with the conventional circuits have not yet been clarified, which is indispensable to promote the application expansion of multilevel power conversion technology. The technical committee on multilevel power conversion technology for expanding applications has comprehensively surveyed the latest studies and practical applications of the above technology with a view to diversifying its application in the near future. Specifically, the committee surveyed the latest studies and practical applications in the following areas: 1) utility applications (FACTS devices, pumped storage power generation), 2) transportation applications (electric vehicles, electric trains, electric aircrafts), 3) low-voltage applications (PV inverters, DC power systems, electric appliances), 4) DC transmission system applications (offshore wind farms, HVDC, DC circuit breakers), 5) industry applications (motor drives, power supplies), and 6) common techniques (gatedrive techniques, various power conversion techniques), and clarified the advantages, challenges, and technological advantages.

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