到達目標
(1)半導体電力変換装置の原理と働きについて説明できる。
(2)パワーエレクトロニクスシミュレータを用いて回路の動作を解析できる。
(3) 交流電力と力率を説明し，これらを計算できる。
(4) RL，RC，RLC直列回路等のエネルギー回路の直流応答を計算し，過渡応答の特徴を説明できる。
(5)静電エネルギーを説明できる。
(6)デバイス（ダイオード，バイポーラトランジスタ，FET，IGBT）の特徴，構造，動作，等価回路を説明できる。
(7)高調波障害について説明できる。
(8)電力品質の定義およびその維持に必要な手段について説明できる。
ルーブリック
| 理想的な到達レベルの目安 | 標準的な到達レベルの目安 | 未到達レベルの目安 |
| 評価項目1 | パワー半導体とそれを応用した電力変換装置の原理と働きについて図示しながら説明できる。 | パワー半導体とそれを応用した電力変換装置の原理と働きについて説明できる。 | パワー半導体とそれを応用した電力変換装置の原理と働きについて説明できない。 |
| 評価項目2 | 電気エネルギーと波形ひずみについて他の科目の内容と関連付けて説明できる。 | 電気エネルギーと波形ひずみについて説明できる。 | 電気エネルギーと波形ひずみについて説明できない。 |
| 評価項目3 | パワーエレクトロニクスシミュレータを用いて回路方程式を立てながら回路の動作を解析できる。 | パワーエレクトロニクスシミュレータを用いて回路の動作を解析できる。 | パワーエレクトロニクスシミュレータを用いて回路の動作を解析できない。 |
学科の到達目標項目との関係
学習・教育到達度目標 A-1
説明
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JABEE d1
説明
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教育方法等
概要:
パワーエレクトロニクスは，「電力（パワー）」，「エレクトロニクス」，「コントロール」の3つの基本技術が融合した学際的分野である。新しい分野であるが，産業界で重要な位置を占めている。
授業では，パワーエレクトロニクスの基礎を解説するとともに，計算機シミュレーションによって基本回路の動作を確認する。
授業の進め方・方法:
電子回路の基礎知識が不可欠である一方，通常の電子回路と異なる点も多いので，シミュレーションの視覚効果を活かしながら，基礎事項を重点的に解説する。
注意点:
質問は，休憩時間，授業終了後等に随時対応する。
本科目は学修単位であるため，課題レポート及び予習・復習のために，自学自習を60時間以上行うこと。
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
ガイダンス，パワーエレクトロニクスとは |
電力の変換・制御の方式を説明できる
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| 2週 |
理想スイッチと半導体スイッチ |
パワーエレクトロニクスの特徴，スイッチングによる電力変換を説明できる
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| 3週 |
半導体デバイス1 |
ダイオード，サイリスタ，GTO，GCTを説明できる
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| 4週 |
半導体デバイス2，パワーエレクトロニクスの特徴，他 |
バイポーラトランジスタ，FET，IGBT，半導体スイッチの損失，スナバ回路を説明できる
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| 5週 |
パワーエレクトロニクスの基礎事項1 |
平均値，フーリエ級数展開，総合ひずみ率，THD，電力を説明できる
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| 6週 |
パワーエレクトロニクスの基礎事項2 |
電力，力率，RLC回路の過渡現象を説明できる
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| 7週 |
パワーエレクトロニクスの基礎事項3 |
RLC回路の過渡現象，インダクタとキャパシタを説明できる
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| 8週 |
AC-DC変換回路1 |
単相整流回路を説明できる
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| 2ndQ |
| 9週 |
前期中間試験 |
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| 10週 |
AC-DC変換回路2 |
誘導性負荷が接続される場合を説明できる
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| 11週 |
AC-DC変換回路3 |
容量性負荷が接続される場合，還流ダイオードを説明できる
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| 12週 |
AC-DC変換回路4，DC-DC変換回路1 |
三相整流回路，降圧チョッパ回路，昇圧チョッパ回路を説明できる
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| 13週 |
DC-DC変換回路2，DC-AC変換回路1 |
昇降圧チョッパ回路，インバータの基本原理を説明できる
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| 14週 |
DC-AC変換回路2 |
単相フルブリッジPWMインバータを説明できる
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| 15週 |
DC-AC変換回路3，近年の応用技術 |
三相PWMインバータを説明できる，本分野における最新の技術動向を説明できる
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| 16週 |
- |
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モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標
| 分類 | 分野 | 学習内容 | 学習内容の到達目標 | 到達レベル | 授業週 |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 電気・電子系分野 | 電力 | 対称三相回路の電圧・電流・電力の計算ができる。 | 3 | |
| 半導体電力変換装置の原理と働きについて説明できる。 | 3 | |
| 電力品質の定義およびその維持に必要な手段について知っている。 | 3 | |
評価割合
| 試験 | 発表 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
| 総合評価割合 | 70 | 0 | 0 | 0 | 0 | 30 | 100 |
| 基礎的能力 | 20 | 0 | 0 | 0 | 0 | 10 | 30 |
| 専門的能力 | 20 | 0 | 0 | 0 | 0 | 10 | 30 |
| 分野横断的能力 | 30 | 0 | 0 | 0 | 0 | 10 | 40 |