パワーエレクトロニクス特論

科目基礎情報

学校 小山工業高等専門学校 開講年度 平成30年度 (2018年度)
授業科目 パワーエレクトロニクス特論
科目番号 0005 科目区分 専門 / 選択
授業形態 講義 単位の種別と単位数 学修単位: 2
開設学科 複合工学専攻(電子制御工学コース) 対象学年 専1
開設期 前期 週時間数 2
教科書/教材 1.原田、二宮、顧「スイッチングコンバータの基礎」コロナ社(2007) 2.江間、高橋「パワーエレクトロニクス」コロナ社(2002) 3.金 東海「パワースイッチング工学」電気学会(2003)
担当教員 鹿野 文久

到達目標

1.DC-DC スイッチング電源の動作原理を説明できる
2.DC-DC スイッチング電源3方式の電圧変換式・特性を説明できる
3.DC-DC 電源の高効率化手法、性能改善手法を説明できる
4.AC-DC コンバータの動作原理を理解し、電圧変換式を説明できる
5.ソフトスイッチング電源の動作原理を説明できる

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
1. DC-DC スイッチング電源の動作原理を説明できる極めて正確に説明できる。ほぼ正確に求めることができる。ほとんどまたは全く求めることができない。
2. DC-DC スイッチング電源3方式の電圧変換式・特性を説明できる極めて正確に説明できる。ほぼ正確に求めることができる。ほとんどまたは全く求めることができない。
3. DC-DC 電源の高効率化手法、性能改善手法を説明できる極めて正確に説明できる。ほぼ正確に求めることができる。ほとんどまたは全く求めることができない。
4. AC-DC コンバータの動作原理を理解し、電圧変換式を説明できる極めて正確に説明できる。ほぼ正確に求めることができる。ほとんどまたは全く求めることができない。
5. ソフトスイッチング電源の動作原理を説明できる極めて正確に説明できる。ほぼ正確に求めることができる。ほとんどまたは全く求めることができない。

学科の到達目標項目との関係

学習・教育到達度目標 ③ 説明 閉じる

教育方法等

概要:
スイッチング電源の回路構成は簡単であるが、過渡応答特性や効率改善は非常に奥深く、今も研究が続けられている。 多種多様な電源が開発されており、それらの中から基本的な構成・動作のスイッチング電源を学習する。
授業の進め方・方法:
期末試験の成績を6割、自学自習課題・レポートを4割として評価する。期末試験および演習レポート(数回実施)の合計が 60%以上で達成とする。
注意点:

授業計画

授業内容 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 パワーデバイス、パワー部品の概要と特性
2週 シリーズ電源とスイッチング電源
3週 DC-DC電源(降圧形)の動作と特性解析
4週 DC-DC電源(昇圧形)の動作と特性解析
5週 DC-DC電源(昇降圧形)の動作と特性解析
6週 DC-DC電源の性能改善技術(リプル改善)
7週 各種AC-DC電源の動作と特性解析1
8週 各種AC-DC電源の動作と特性解析2
2ndQ
9週 突入電流とソフトスタート技術
10週 力率改善(PFC)電源の原理と特性解析
11週 各種ソフトスイッチング電源1
12週 各種ソフトスイッチング電源2
13週 各種高効率化手法の実際
14週 単一インダクタ・マルチ出力電源
15週 最近のコンバータ技術、まとめ
16週 期末試験

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・電子系分野電気回路正弦波交流の特徴を説明し、周波数や位相などを計算できる。5
平均値と実効値を説明し、これらを計算できる。5
R、L、C素子における正弦波電圧と電流の関係を説明できる。5
合成インピーダンスや分圧・分流の考え方を用いて、交流回路の計算ができる。5
相互誘導を説明し、相互誘導回路の計算ができる。3
理想変成器を説明できる。3
交流電力と力率を説明し、これらを計算できる。5
RL直列回路やRC直列回路等の単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。3
RLC直列回路等の複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。3
電子回路ダイオードの特徴を説明できる。4
FETの特徴と等価回路を説明できる。4
電力変圧器の原理、構造、特性を説明でき、その等価回路を説明できる。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。5
電力システムの構成およびその構成要素について説明できる。5
交流および直流送配電方式について、それぞれの特徴を説明できる。5
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。5
電力システムの経済的運用について説明できる。3
その他の新エネルギー・再生可能エネルギーを用いた発電の概要を説明できる。3
電気エネルギーの発生・輸送・利用と環境問題との関わりについて説明できる。5
計測有効電力、無効電力、力率の測定原理とその方法を説明できる。3
電力量の測定原理を説明できる。3

評価割合

試験課題相互評価合計
総合評価割合60400100
基礎的能力0000
専門的能力60400100
分野横断的能力0000