EPS (Extended Phase Shift) / DPS (Dual Phase Shift)｜用語集

4ポート磁気結合コンバータ（MAB）において、単純な位相差制御（SPS: Single Phase Shift）の弱点を克服するために用いられるのが、EPSやDPSといった拡張制御手法です。

これらは、ブリッジ内部のスイッチ間に「インナ（内部）位相差」を設けることで、電圧波形を「50%デューティの方形波」から「パルス幅変調（PWM）された波形」へと変化させます。

1. EPS (Extended Phase Shift) 制御

EPSは、送電側（または受電側）の片方のブリッジのみに内部位相差 $D_1$ を設ける手法です。

動作原理: ブリッジの左アームと右アームのスイッチングタイミングをずらし、トランスに印加される電圧を 3レベル（ $+V, 0, -V$ ）にします。
メリット:
- SPSに比べて循環電流（電力伝送に寄与しない無駄な電流）を大幅に低減できます。
- 低負荷時でも、スイッチングの瞬間に適切な電流値を維持しやすいため、ZVS範囲が拡大します。
用途: 特定の1ポートが大きく電圧変動する場合（例：放電が進む蓄電池ポート）に有効です。

2. DPS (Dual Phase Shift) 制御

DPSは、送電側と受電側の両方のブリッジに、同一の内部位相差 $D_1 = D_2 = D$ を設ける手法です（ポート間の位相差 $\phi$ は別途存在します）。

動作原理: 両方のブリッジで電圧波形を制御するため、電力伝送の「自由度」がさらに高まります。
メリット:
- トランスのピーク電流を抑制できるため、磁性部品の飽和を防ぎ、損失を抑えられます。
- 全負荷範囲において、SPSよりも高い効率を維持しやすい設計が可能です。
制約: 制御アルゴリズムが複雑になり、4ポートすべてで同期をとる際の計算負荷が増加します。

3. SPS / EPS / DPS の比較表

4ポートコンバータの設計において、どの手法を採用すべきかの判断基準をまとめます。

制御方式	制御変数	特徴	ZVS範囲	循環電流
SPS	Φ のみ	最も単純。高負荷時は高効率。	狭い（低負荷で困難）	多い
EPS	Φ, D1	片側の電圧を調整。自由度2。	中程度（改善される）	少ない
DPS	Φ, D	両側の電圧を同等に調整。自由度2。	広い	非常に少ない
TPS	Φ, D1, D2	両側を独立して調整。自由度3。	最大（最適化が可能）	最小

補足: TPS (Triple Phase Shift) は最も高度な手法で、4ポート各々の電圧変動が激しい場合（PV、蓄電池、EVが混在するシステムなど）に、すべてのポートでZVSを達成するために研究されています。

4. 4ポートMABでの実装上のポイント

4ポート構成でEPSやDPSを導入する場合、以下の「干渉」に注意が必要です。

電力の相互干渉: ポート1の D1 を変えると、ポート2だけでなく、磁気結合しているポート3や4への伝送電力も変化します。
デカップリングの複雑化: 位相差 Φ だけの制御なら線形近似しやすいですが、D が入ると非線形性が強まるため、制御マップ（ルックアップテーブル）や高度なモデル予測制御（MPC）が必要になるケースが多いです。

次に詳しく知りたい内容はありますか？

EPS/DPSを用いた際の効率改善のシミュレーション結果やグラフの例。
4ポート間の干渉を排除する「デカップリング制御（行列演算）」の具体的な数式。
特定のデバイス（SiCやGaNなど）を使用した際のデッドタイムとZVSの関係。

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お礼、

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EPS (Extended Phase Shift) / DPS (Dual Phase Shift)