パワーエレクトロニクス

Power Electronics

9973130

73EEELM303

星　伸一

2023年度前期

月曜5限

創域理工学部　電気電子情報工学科

Department of Electrical Engineering, Faculty of Science and Technology

2.0単位

講義

Lecture

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対面授業/On-site class

身の回りの電気製品には必ず電力変換回路が組み込まれている。また、風力発電や太陽光発電、燃料電池と言った新エネルギー発電システムや、ハイブリッド自動車や電気自動車などモータを利用して走行する自動車の中にも電力変換回路が組み込まれている。この電力変換回路およびその制御法に関する学問がパワーエレクトロニクスである。
　本講義では、電力用半導体素子を用いた電力変換回路の種類・構成・基本動作原理を、パワーエレクトロニクス技術の応用例を交えながら学ぶことができる。

パワーエレクトロニクス技術者育成が、近年熱望されており、本講義を学ぶことにより、省エネ技術であるパワーエレクトロニクスの基礎力を修得することを目的とする。なお、本科目は本学科のディプロマポリシー「電気工学、電子工学、情報通信工学の学問分野に共通した基礎学力と、その上に立つ各分野の専門知識」に該当する科目である。

本講義の到達目標は以下の通りである。
１．主なパワーデバイスの種類や特徴を説明できる。
２．降圧・昇圧・昇降圧チョッパの動作を理解し、動作波形を描くことができる
３．インバータの基本動作を理解し、動作波形を描くことができる。
４．整流回路の基本動作を理解し、動作波形を描くことが出来る。
５．パワーエレクトロニクスの応用分野について説明できる。

専門応用能力

他学部，学科学生可
電気回路A/B及び演習、電気回路Cの知識が必要。
電気機器学1/2の履修を推奨する。
本講義は、一部アクティブラーニング方式を導入しています。準備学習・復習の項目の指示に従うこと。

小テストの実施　Quiz type test／反転授業　Flipped classroom

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事前にLETUSの予習動画を視聴し、予習シートを作成し、講義前の指定された期日までに提出すること。
また、講義中に小テストを行うので、予習・復習を十分に行うこと。

（準備学習）上記のほか，各回の授業前に2時間程度、指定した教科書の授業内容に関連した部分を読んでおくこと
（復習）各回の講義内容を2時間程度復習し、各回の講義で説明した内容について理解の定着を図ること

シラバス中に示した学習目標に対する到達度を次の方法により評価判定する。

予習シート(10%)、小テスト(20%)、到達度評価試験(70%)。60点以上を合格とする。
なお、小テストは、講義内容の進捗状況に合わせて授業期間中に適宜実施する。

【フィードバックの方法】
予習シートに記載された質問について，講義時に説明するほか，演習等の解答例について配布する。また，LETUSを使用して，点数を開示する。

・S：到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A：到達目標を十分に達成している
・B：到達目標を達成している
・C：到達目標を最低限達成している
・D：到達目標を達成していない
・-：学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S：Achieved outcomes, excellent result
・A：Achieved outcomes, good result
・B：Achieved outcomes
・C：Minimally achieved outcomes
・D：Did not achieve outcomes
・-：Failed to meet even the minimal requirements for evaluation

Y

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教科書および一部の参考書は、MyKiTS (教科書販売サイト) から検索・購入可能です。
It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
​https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/​​​

必要に応じて紹介する。

１．シラバスを用いたガイダンス、パワーエレクトロニクスの役割と応用分野（教科書1章）
　　シラバスの説明のほか、パワーエレクトロニクスの役割や応用分野について学ぶ。

２．パワーエレクトロニクスを学ぶ上で必要となる知識（教科書1章）
　　電気回路（交流回路を含む）などのパワーエレクトロニクスを学ぶ上で必要となる知識を復習する。

３．電力変換と電力増幅（教科書2章）
　電力増幅と電力変換の相違点・共通点を学ぶほか、パワーエレクトロニクス回路では、なぜ効率が高くなるかなどを学ぶ。

４．パワーエレクトロニクス回路で用いる半導体デバイス（教科書2章）
　パワーエレクトロニクス回路で用いる半導体デバイスについて学ぶ。

５．直流—直流変換回路１（教科書3章）
　ＬやＣの働きについて学ぶほか、直流—直流変換回路の一つである、降圧チョッパの動作原理などについて学ぶ。

６．直流—直流変換回路２（教科書3章）
　昇圧チョッパや昇降圧チョッパ、そのほかのチョッパ回路について学ぶ。

７．直流—直流変換回路３（教科書3章）
　絶縁型直流—直流変換回路について学ぶ。

８．直流—交流変換回路１（教科書4章）
　直流から交流への電力変換回路であるインバータの種類や基本動作原理について学ぶ。

９．直流—交流変換回路２（教科書4章）
　三相インバータやそのほかのインバータについて学ぶ。

１０．直流—交流変換回路３（教科書4章）
　インバータの出力電圧の制御法や応用例について学ぶ。

１１．交流—直流変換回路１（教科書5章）
　整流回路の種類やその基本動作原理について学ぶ。

１２．交流—直流変換回路２（教科書5章）
　三相整流回路について学ぶ。

１３．交流—直流変換回路３（教科書5章）
　制御整流回路やそのほかの整流回路について学ぶ。

１４．システムとしてのパワーエレクトロニクス（教科書7章）
　複数の電力変換回路を組み合わせて、システムとして構成した場合の応用例などについて学ぶ。

１５．到達度評価・総括
　到達度評価試験、および授業の総括を行う。

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MATLAB/Simulink

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・ノートパソコンを持参すると良い。