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現在位置: ホーム ja シラバス(2020年度) 工学部 電気電子工学科 パワーエレクトロニクス

パワーエレクトロニクス

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科目ナンバリング
  • U-ENG26 36072 LJ72
開講年度・開講期 2020・前期
単位数 2 単位
授業形態 講義
対象学生 学部生
使用言語 日本語
曜時限 月1
教員
  • 引原 隆士(工学研究科 教授)
  • CASTELLAZZI,Alberto(非常勤講師)
授業の概要・目的 パワーエレクトロニクスは,電力用半導体デバイスを用いた電力の変換およびその制御に関わる学問分野である.本講義では,電力変換技術とその制御技術の基礎について理解し,応用に展開することを目的としている.講義において,スイッチング回路を用いた電力変換の方法,電力用スイッチ素子と回路の動作を詳述し,それに基づいて,各種電源回路の制御技術,およびパワーエレクトロニクスによるモータ制御などへの応用技術について講義する.

Power Electronics is a field which achieves power conversions with applying power semiconductor devices and its control. In the lecture, the fundamental switching circuit configurations, the switching methods, and their applications are targeted.
到達目標 半導体工学,電気回路,スイッチング回路の過渡現象に基づく電力変換とその応用について学習し,スイッチング電源の制御を介した電気電子機器の駆動技術を理解する.

Based on the transient phenomena in the semiconductor power devices, electric circuits, the method for power conversion and its applications are explained. The switching control of power devices is an important method for motor drive and recent application of renewable power sources. In the class, the technical terms in English are also explained.
授業計画と内容 (基礎:引原による日本語ベースの講義)
第1回 パワーエレクトロニクスの概要
第2回 スイッチング回路の基礎
受動素子からなる回路の蓄積エネルギー,スイッチの制御
第3回 スイッチング回路の基礎
各種スイッチ素子の駆動方法とスイッチの動作
第4回 DC/DC コンバータ
降圧変換回路,昇圧変換回路,昇降圧変換回路
第5回 変調方式(1)
スイッチングによる変調方式
第6回 演変調方式(2)
パルス幅変調
(応用:CASTELLAZZI による英語ベースの講義)
第7回 整流と交流変換
単相2レベルインバータ(DC/AC コンバータ),正弦波/三角波比較方式PWM
第8回 三相2レベルインバータ
電圧/電流ー周波数制御,空間ベクトル制御
第9回 シミュレーションによる設計演習
正弦波/三角波比較による方式単相および3相インバータ,力率制御
第10回 マルチレベルインバータ
中性点クランプ型,フライング・キャパシタ型,ハイブリッド型
第11回 受動型,能動型単相および多相整流回路
力率補償
第12回 力率補償回路
シミュレーションのによる演習含む
第13回 直接AC/AC 変換
第14回 電磁両立性
差動およびコモンモードのフィルタリング
第15回 フィードバック授業


1. Outline of Power Electronics
2. Fundamental of switching cirsuits (1)
3. Fundamental of switching cirsuits (2)
4. DC/DC converters
5. Power modulations (1)
6. Power modulations (2)
Pulse Width Modulation(PWM)

7. Rectification and inversion; single-phase two-level (2L) inverter (DC-AC converter) with sine-triangle PWM (neutral point and full-bridge version; comparison and discussion)
8. Three-phase 2L inverter; hints at voltage/current-frequency control; hints at space-vector modulation techniques
9. Design exercise (simulation based) on single phase and three phase 2L inverter using sine-triangle PWM; discussion on Power Factor and its implications
10. Multi-level inverters: neutral point clamped, flying cap and hybrid; hints at the Modular Multi-Level Converter (MMC)
11. Passive and active single-phase and multi-phase rectifiers; power factor considerations
12. Power factor correction circuits (with simulation based exercise)
13. Direct AC-AC (matrix) conversion
14. Electro-magnetic compatibility; differential and common mode filtering
成績評価の方法・観点 前半(引原),後半(Castelazzi)それぞれにレポート課題,小テスト(演習)を行う.試験にレポート等の得点を加味した合計点で評価する.定期試験 80%, レポート 20% を基本とする.

The first half (by Professor Hikihara) and the second half (by Professor Castellazzi) request the report and the quizzes individually. The grade will be considered by the results of reports, quizzes, and examinations. The rate of the exam. is 80% and others are 20%, basically.
履修要件 電気回路,電子回路,および電気機器基礎論

Electric circuit, Electronic circuit, Electric Machinerys Fundamentals
授業外学習(予習・復習)等 提示した資料により,講義前に予習しておくことを奨めます.

Students are recommended to study the contents before each class by the lecture note prepared on KULASIS.
教科書
  • ノート講義(講義資料ファイル,プリント併用) Lecture notes will be prepared by file or print.
参考書等
  • 引原,他著 : エースシリーズ パワーエレクトロニクス(朝倉書店) isbn{}{4254227450}; 宮入著:基礎パワーエレクトロニクス(丸善) isbn{}{4621033964} 須田,他著:ワイドバンドギャップ半導体の研究,グリーン・エレクトロニクス,No.9 (2012). ibid{}{BB04266554} 河村篤男,現代パワーエレクトロニクス,数理工学社 (2005) isbn{}{4901683217}