到達目標
・照明と電熱の基礎およぶその動作原理を理解する。
・パワーエレクトロニクスに用いられる半導体デバイス（ダイオード、サイリスタ、バイポーラトランジスタ、MOSFET、IGBT）の動作原理およびそれらを用いた変換回路について理解する。
・電気エネルギーの変換技術が現代社会においてどのように応用されているか理解する。
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 |
| 照明と電熱の基礎およぶその動作原理 | 照明と電熱に関する理解に基づき、その特性応じた応用例について説明できる | 各種光源と電熱の動作原理について、説明できる | 各種光源と電熱の動作原理について、説明できない |
| パワー半導体デバイスとその動作原理 | パワー半導体デバイスの動作原理について説明することができる | パワー半導体デバイスの動作について簡単に説明することができる | パワー半導体デバイスの動作について簡単に説明することができない |
| 変換回路とその動作原理 | 半導体デバイスにより構成される変換回路とその動作原理について説明でき、簡単な回路計算ができる | 半導体デバイスにより構成される変換回路とその動作原理について説明できる | 半導体デバイスにより構成される変換回路とその動作原理について説明できない |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
＜秋学期週2時間＞
本コースの教育目標の一つは、エレクトロニクスに関する専門知識と技術を身につけ、問題解決に利用できることである。パワーエレクトロニクスは電力を半導体デバイスによって高速・高効率で制御する技術であり、その応用は変電、鉄道、電気自動車、太陽電池など、きわめて広範に渡る。ここでは、パワーエレクトロニクスの基本について、用いられるデバイスから、その回路、応用（照明や電熱）に至るまで幅広く学ぶことを目標とする。
授業の進め方・方法:
パワーエレクトロニクスは現代の電力制御技術の中心とも言うべき分野であり、デバイス-回路-制御の３つの要素のすべてを理解しなければならない。
応用面だけでなく、半導体デバイスや基本的な変換回路から学習することでパワーエレクトロニクス関連技術の本質的な理解を深める方針である。
・到達度試験70％、レポートなど30％として評価を行い、総合評価は100点満点として、60点以上を合格とする。
・試験については、採点後返却し、達成度を伝達する。補充試験の場合、最大60点とする。
注意点:
・三相交流、電子デバイスに関する基本的な事柄を丁寧に振り返っておくこと。
・学習内容が広範に渡るので復習を十分に行うこと。
・自学自習は到達度試験にて評価する。
授業の属性・履修上の区分
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
パワーエレクトロニクスの意義と応用 |
現代社会におけるパワーエレクトロニクスの意義と各種応用例について説明できる。
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| 2週 |
光と照明の基礎、電熱の基礎 |
光の基本的性質と照明の基礎的な事項、熱の基本的性質と電熱の基礎的な事項を説明できる。
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| 3週 |
各種パワーデバイス～半導体物性とダイオード特性 |
pn接合の物理とダイオードの基本特性について説明できる。
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| 4週 |
各種パワーデバイス～MOSFETとIGBT |
MOSFETとIGBTの基本特性について理解し、IGBTの性質をバイポーラトランジスタ、MOSFETと比較して説明できる。
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| 5週 |
整流回路 （ＡＣ－ＤＣ変換） |
簡単な整流回路（AC-DC変換回路）を書き、その動作について説明できる。
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| 6週 |
直流チョッパとインバータ （DC-DC変換、ＤＣ－ＡＣ変換） |
簡単なインバータ回路を書き、その動作について説明できる。
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| 7週 |
波形制御、PWMインバータ、AC-AC変換（マトリックスコンバータ） |
多値インバータの意義と実現の方法について説明できる。
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| 8週 |
到達度試験の答案返却とまとめ |
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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 | 半導体電力変換装置の原理と働きについて説明できる。 | 4 | |
評価割合
| 試験 | レポート | 合計 |
| 総合評価割合 | 70 | 30 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 70 | 30 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 |