高電圧である理由

世界的な電動化のトレンドが勢いを増すにつれ、今日のパワー エレクトロニクス システムでは、より高い電力レベルでの効率的なエネルギー伝送が重要な検討事項になっています。抵抗性損失 (I²R) は、電源が供給できる電力量を制限する中心的な要素です。システム効率を向上させるためには、送配電に使用される電圧を上げることで、同じ電力レベルで必要な電流を削減し、熱による損失を最小限に抑えることができます。

今日の電力ネットワークで広く採用されている高電圧システムの例としては、家庭用 AC 配電電源システム、通信システムとサーバー電源システム、再生可能エネルギー システムの DC マイクログリッド、エネルギー ストレージ システム、電気自動車 (EV) の車載 / 非車載チャージャなどが挙げられます。たとえば、EV 用バッテリは現在 400V ですが、加速性向上を目的にトラクション インバータへの瞬間的な電力伝達を可能にするため、徐々に 800V へと移行する傾向にあります。

高電圧での動作は電力変換にシステム効率の面でメリットをもたらしますが、安全なヒューマン インターフェイスを実現するには、適切なガルバニック絶縁と絶縁が不可欠です。さらに、閉ループ システムでは、一般的に絶縁境界をまたいだ信号通信を行う必要があります。これに、トポロジの選定、磁気回路の設計、電磁干渉に関する検討事項、動作モード、熱管理、レイアウトと制御の最適化などが加わると、高電圧システムを使用する際の設計上の重要な課題のいくつかが理解できるようになります。総じて、部品、トポロジ、システム レベルの 3 つの主要分野における技術革新によって、設計を簡素化しながら、高電圧電力変換システムの効率と密度を大幅に向上させることができます。