デュアルアクティブブリッジのモデリングと性能

電気自動車（EV）用バッテリー充電器は、輸送の電動化において不可欠かつ成長著しい要素である。制御ソフトウェアのハードウェア・イン・ザ・ループ（HIL）試験は、パワーエレクトロニクスデバイスの開発において周知の利点をもたらす。 車載充電器（OBC）と直流急速充電器（DCFC）はいずれも2段構成のパワーエレクトロニクス変換器であり、系統側入力に交流-直流変換器、バッテリー接続部に絶縁型直流-直流変換器を備える。リアルタイムシミュレーションにおいて、直流-直流変換器は以下の2つの極めて重要な特性によって特徴付けられる：

• コンバータのサイズと重量を低減するため、通常は非常に高いスイッチング周波数が用いられる
• 絶縁トランスに関連する波形の基本波は、スイッチング周波数に等しい。これに対し、系統連系コンバータは系統主電源周波数（50/60 Hz）で電力伝送を行う。

したがって、コンバータのDC-DC段をシミュレートする能力こそが、リアルタイムシミュレーションにおける最大の課題である。シミュレーションの忠実度を評価するには、複数のパラメータを考慮に入れることができる：

• シミュレーション時間ステップ
• デジタル入力のサンプリングレート
• スイッチのモデルタイプと、切り替え動作を処理する追加アルゴリズム

シミュレーションの全パラメータとアルゴリズムを理解することは困難で時間がかかる場合があります。モデルのあらゆる側面を完全に把握していたとしても、コンバータモデルは特定の動作点では超高精度を実現する一方で、他の条件下では満足のいく結果を得られない可能性があります。結局のところ、シミュレーション精度の真の評価基準は、現実的な外部コントローラ（コントローラ・ハードウェア・イン・ザ・ループ：C-HIL）と連動させてモデルを実行することにあります。

本ホワイトペーパーでは、Typhoon デュアルアクティブブリッジ（DAB）コンバータのモデリング手法について詳細かつ徹底的な解説を行う。外部接続コントローラを用いたリアルタイムシミュレーションにより取得したシミュレーションデータに基づき、究極の疑問「DABコンバータのリアルタイムシミュレーションにおける最高スイッチング周波数は？」に答えるため、詳細なシミュレーション結果を提供する。