パワーエレクトロニクス特論

Advanced Lecture on Power Electronics

997C600

73EEELM501

星　伸一

Nobukazu Hoshi　

2025年度前期

2025年度

①First semester

木曜3限

Thursday 3rd Period　

創域理工学研究科　電気電子情報工学専攻

Department of Electrical Engineering, Graduate School of Science and Technology

2.0単位

講義

Lecture

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① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

電力変換回路およびその制御法に関する学問であるパワーエレクトロニクスについて、基礎の復習から、実際の応用までを学ぶ。

Learn about power electronics, which is a study of power conversion circuits and their control schemes.

学部で学んだパワーエレクトロニクスの講義を復習した上で、パワーエレクトロニクス回路の解析法や制御法をより深く学ぶことを目的とする。なお、本科目は本専攻のディプロマポリシーに定める「電気電子情報工学専攻における電気工学、電子工学、情報通信工学の３つの専門分野のうち少なくとも１つの専門分野についての極めて高度な専門知識」を実現するための科目である。


The purpose of this study is to learn more about the analysis and control methods of power electronics circuits after carrying out a review of power electronics studied in baccalaureate degree program. We aim to acquire "highly advanced expertise in at least one specialized field of electrical engineering, electronics, and information and communication Engineering in the Department of Electrical Engineering," as prescribed in the Diploma policy of this department.

本講義の到達目標は以下の通りである。
(1) 簡単なパワーエレクトロニクス回路の解析法が分かる。
(2) パワーエレクトロニクス回路で発生する損失の低減法の基本的な考え方が分かる。
(3) パワーエレクトロニクス回路の制御法が分かる。
(4) パワーエレクトロニクスの応用例を説明できる。

本講義の受講により、家庭から工場まで各所で使用されている電力変換回路およびその制御方法に関する知識を修得することができる。


The goals of the lecture are as follows.
(1) At least, one analysis method of a simple power electronics circuit is understood.
(2) A basic concept of a reduction method of several losses generated by the power electronics circuit is understood.
(3) Some control methods of the power electronics circuit are understood.
(4) You can explain some application examples of power electronics.

By taking this course, you can acquire knowledge about power conversion circuits and the control methods used in various places from home appliances to factory applications.

リンク先の [評価項目と科目の対応一覧]から確認できます（学部対象）。
履修登録の際に参照ください。
​You can check this from “Correspondence table between grading items and subjects” by following the link(for departments).
https://www.tus.ac.jp/fd/ict_tusrubric/​​​

・学部の「パワーエレクトロニクス」、「制御工学１及び演習」を復習しておくと良い。
・レポートの一部では、C言語、もしくはシミュレーションソフトを用いてパワーエレクトロニクス回路のシミュレーションを行う予定である。
・研究開発動向は、最近のパワーエレクトロニクス分野の和文か英語論文を読んで、その概略をレポートにまとめると共に発表してもらう予定である。

1. Review "power electronics" and "Control Theory 1" learned in baccalaureate degree program before taking this course.
2. You have to conduct computer simulation of power electronic circuit using commercial-based simulation software or written in C language as an assignment.
3. You have to submit a report about the research and development trend of power electronic field by investigating recent power electronics articles written in Japanese or English, and to present it using some slides.

課題に対する作文　Essay／ディベート・ディスカッション　Debate/Discussion／プレゼンテーション　Presentation

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本講義履修前に、学部で学んだ、パワーエレクトロニクスや電気機器学１・２、電気回路A・B・C、制御工学１・２を復習しておくとよい。

（準備学習）各回の授業前に2時間程度、参考書は配布資料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

Review "power electronics", "Electrical Machinery 1, 2", "Circuits Theory A, B, C" and "Control Theory 1, 2" learned in baccalaureate degree program before taking this course.

(Preparation) Read lecture materials distributing in the course or LETUS before each class, spending about 2 hours.
(Review) Review the contents of each class about 2 hours, and try to understand about the contents explained in each class.

レポート(50点)と1回の発表(50点)の得点を合計して評価する。
レポート１では、シミュレーションまたは、実験課題により、到達目標(1)〜(3)の到達度をみる。
発表では、到達目標(4)の到達度をみる。
なお、レポートや発表は、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。

Evaluate totaling the scores of the report (50%) and one presentation (50%).
Evaluate the achievement of the goals (1) to (3) through simulations or experimental tasks in report 1.
Evaluate the achievement of the goal (4) through your presentation.
Reports and presentations will be assigned as necessary during class time according to the progress of the lecture content.

・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

N

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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。
​https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/​​​

It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
​​https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/

「現代パワーエレクトロニクス」，河村篤男著，数理工学社，2005年発行，4901683217
「パワーエレクトロニクス学入門（改訂版）- 基礎から実用例まで -」，河村・横山・船渡・星・吉野・吉本・小原　共著，コロナ社、2022年発行，978-4-339-00980-4
「パワーエレクトロニクス回路」，電気学会半導体電力変換システム調査専門委員会編，オーム社，2000年発行，978-4-274-03545-6
など。そのほか、適宜紹介する。

Atsuo Kawamura, "Modern power electronics", Saiensu-sha Co. Ltd. Publishers, 2005 (in Japanese), 4901683217.
Kawamura, Yokoyama, Funato, Hoshi, Yoshino, Yoshimoto, Obara,  "Introduction to Power Electronics", coronasha, 2022 (in Japanese), 978-4-339-00980-4 .
IEEJ Investigation committee of semiconductor power electronic system, "Power electronics circuit", Ohmsha, 2000 (in Japanese), 978-4-274-03545-6.
etc.
The instructor will introduce some references and books as necessary.

第１回：授業ガイダンス、パワーエレクトロニクスの基本項目の復習
第２回：スイッチングデバイスとその駆動法
第３回：パワーエレクトロニクス回路の制御方法
第４回：効率改善法(1)
第５回：効率改善法(2)
第６回：直流-直流変換回路の復習
第７回：状態空間平均化法による電力変換回路の解析方法
第８回： パワーエレクトロニクス回路の過渡解析方法
第９回：インバータのデジタル制御(1)
第１０回：インバータのデジタル制御(2)
第１１回：インバータのデジタル制御(3)
第１２回：パワーエレクトロニクスの応用分野
第１３回：パワーエレクトロニクスの研究開発動向(1)
第１４回：パワーエレクトロニクスの研究開発動向(2)
第１５回：パワーエレクトロニクスの研究開発動向(3)

すべての学生に対して、半数以上の授業回を対面で受講することを求める 。

1st: Guidance of this course and reviewing the basics of power electronics.
2nd: Power semiconductor devices and their driven method.
3rd: Control methods of power electronic circuits.
4th: Efficiency improvement method (1).
5th: Efficiency improvement method (2)
6th: Reviewing dc/dc converters.
7th: Analysis method of power electronic circuit based on state-space-averaging method.
8th: Transient analysis of power electronic circuit.
9th: Digital control of inverter (1)
10th: Digital control of inverter (2)
11th: Digital control of inverter (3)
12th: Applications of power electronic technologies.
13th: Research and development trend of power electronic systems (1).
14th: Research and development trend of power electronic systems (2).
15th: Research and development trend of power electronic systems (3).

All students are required to attend more than half of their classes in person.

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Mathematica／MATLAB/Simulink

PSIM，Plecs

・ノートパソコンを持参することを推奨する。

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