2007年に提案された磁界共振結合型の無線電力伝送は，他の手法と比較して中距離を高効率給電可能であるため，電気自動車への無線充電や室内におけるポータブル機器への給電など様々な応用が期待されている．この手法においては送受電器が電気的に共振状態にあることが重要であるが，共振器周辺に存在する物質の影響により共振周波数が変化してしまい，その結果，伝送効率や力率が劣化してしまうという問題が存在する．この問題を解決するために，我々はD級インバータを応用した可変リアクタンス回路を提案した．この回路は，電源電圧と，MOSFETのスイッチングタイミングとの位相差に応じて，-∞から+∞のリアクタンス素子として動作可能であることが解析的に示されている．動作周波数6.78MHzにおけるリアクタンス素子としてのQ値は，シミュレーションで最大1000程度，現在の実測においては最大で100弱であった．現状では損失を無視することはできないが，力率補正という観点では，現在の性能でも無線電力伝送に対して十分に適用可能である．

Wireless power transfer (WPT) using magnetically and/or electrically resonant coupling has been expected to be applied to the power feeding methods of electrical vehicles, portable devices, and biomedical devices. By using resonators as a transmitter and receiver, a high power factor and high efficiency are realizable. However, it is known that dielectric materials, metallic objects, or ferromagnetic materials in the vicinity of a resonator shift the resonant frequency of the resonator, which causes a residual reactance and degrades the power factor and efficiency. Therefore, it is desired to adjust the resonant frequency dynamically by using a variable reactor. We propose a novel variable reactor based on a class-D power inverter for resonant WPT. The circuit configuration of the proposed variable reactor is almost the same as that of a class-D power inverter. It basically consists of two lumped capacitors, two MOSFETs, a MOSFET driver, and a pulse width modulation (PWM) generator. Depending on the phase of the switching MOSFETs, the reactance of the proposed variable reactor changes from -∞ to +∞ theoretically. The simulation and measurement results demonstrate that the proposed circuit acts as a variable reactor. The highest measured Q factor of the current prototype is about 1000 and 100 in simulations and measurements at 6.78 MHz, respectively.

【参考文献】

成末義哲，川原圭博，浅見徹，“D級インバータを応用した可変リアクタの実装評価，’’ 信学総大 2016，B-21-28, Mar. 2016.

成末義哲，川原圭博，浅見徹，“共振型無線電力伝送における可変リアクタンス回路に関する一検討，’’ 信学ソ大 2015，BS-8-7, Sept. 2016.