パワーエレクトロニクス

科目基礎情報

学校 富山高等専門学校 開講年度 令和03年度 (2021年度)
授業科目 パワーエレクトロニクス
科目番号 0128 科目区分 専門 / 選択
授業形態 授業 単位の種別と単位数 学修単位: 1
開設学科 電気制御システム工学科 対象学年 5
開設期 後期 週時間数 後期:2
教科書/教材 「基本を学ぶ パワーエレクトロニクス」、プリント
担当教員 西島 健一

到達目標

1.パワーエレクトロニクスについて説明できる
2.電力用半導体デバイスについて説明することができる
3.各種半導体電力変換回路、およびその動作原理を説明することができる

ルーブリック

理想的な到達レベルの目安(優)標準的な到達レベルの目安(良)未到達レベルの目安(不可)
評価項目1パワーエレクトロニクスについて正しく説明できるパワーエレクトロニクスについて説明できるパワーエレクトロニクスについて説明できない
評価項目2電力用半導体デバイスについて正しく説明することができる電力用半導体デバイスについて説明することができる電力用半導体デバイスについて説明することができない
評価項目3各種半導体電力変換回路、およびその動作原理を正しく説明することができる各種半導体電力変換回路、およびその動作原理を説明することができる各種半導体電力変換回路、およびその動作原理を説明することができない

学科の到達目標項目との関係

学習・教育到達度目標 A-6 説明 閉じる
JABEE 1(2)(d)(1) 説明 閉じる
JABEE 1(2)(e) 説明 閉じる
ディプロマポリシー 1 説明 閉じる

教育方法等

概要:
電力用半導体素子の動作原理を理解し,これを用いた整流器,直流チョッパ,インバータなどの電力変換器の回路構成,動作原理および特性を理解する。

企業でスイッチング電源の研究・開発・設計を担当した経験を活かして、DC-DCコンバータの基本動作などについて講義している。
授業の進め方・方法:
注意点:
授業計画は、学生の理解度に応じて変更する場合がある。
本科目では、60点以上の評価で単位を認定する。評価が60点に満たない者は、願い出により追認試験を受けることができる。追認試験の結果、単位の修得が認められた者にあっては、その評価を60点とする。

授業の属性・履修上の区分

アクティブラーニング
ICT 利用
遠隔授業対応
実務経験のある教員による授業

授業計画

授業内容 週ごとの到達目標
後期
3rdQ
1週 ガイダンス 授業の進め方と成績評価について理解できる。
2週 半導体による電力変換 効率、シリーズドロッパとスイッチングの基本について学ぶ。
3週 パワー半導体デバイス ダイオード、MOSFET、IGBTの基本を学ぶ。
4週 直流-直流電力変換 降圧型DC-DCコンバータの基本動作を学ぶ。
5週 直流-直流電力変換 昇圧型DC-DCコンバータの基本動作を学ぶ。
6週 直流-直流電力変換 昇降圧型DC-DCコンバータの基本動作を学ぶ。
7週 直流-直流電力変換 整理とまとめ
8週 小テスト 内容の理解度を測るために,小テストを実施する。
4thQ
9週 小テストの返却と解説
直流-交流電力変換
試験結果を確認し、復習できる。
学生は、インバータの基本動作を学ぶ。
10週 交流-直流電力変換 半波整流回路、全波整流回路の基本動作を学ぶ。
11週 交流-直流電力変換
レポート課題の提示と説明
平滑回路の基本動作を学ぶ。
12週 レポート回収と補足説明 レポートを提出する。
13週 レポート返却
半導体電力変換回路の実際
レポート結果を確認できる。
電源システム、EMCノイズ、UL規格について触れる。
14週 テスト前整理 講義内容を整理し、テストに備える。
15週 期末テスト 内容の理解度を測るために、期末テストを実施する。
16週 期末テストの返却と解説 試験結果を確認し、復習できる。

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
基礎的能力数学数学数学整式の加減乗除の計算や、式の展開ができる。3
因数定理等を利用して、4次までの簡単な整式の因数分解ができる。3
分数式の加減乗除の計算ができる。3
実数・絶対値の意味を理解し、絶対値の簡単な計算ができる。3
平方根の基本的な計算ができる(分母の有理化も含む)。3
複素数の相等を理解し、その加減乗除の計算ができる。3
解の公式等を利用して、2次方程式を解くことができる。3
因数定理等を利用して、基本的な高次方程式を解くことができる。3
簡単な連立方程式を解くことができる。3
1次不等式や2次不等式を解くことができる。3
2次関数の性質を理解し、グラフをかくことができ、最大値・最小値を求めることができる。3
対数の意味を理解し、対数を利用した計算ができる。3
角を弧度法で表現することができる。3
三角関数の性質を理解し、グラフをかくことができる。3
加法定理および加法定理から導出される公式等を使うことができる。3
三角比を理解し、簡単な場合について、三角比を求めることができる。3
行列の定義を理解し、行列の和・差・スカラーとの積、行列の積を求めることができる。3
逆行列の定義を理解し、2次の正方行列の逆行列を求めることができる。3
行列式の定義および性質を理解し、基本的な行列式の値を求めることができる。3
微分係数の意味や、導関数の定義を理解し、導関数を求めることができる。3
積・商の導関数の公式を用いて、導関数を求めることがができる。3
合成関数の導関数を求めることができる。3
三角関数・指数関数・対数関数の導関数を求めることができる。3
極値を利用して、関数の最大値・最小値を求めることができる。3
不定積分の定義を理解し、簡単な不定積分を求めることができる。3
置換積分および部分積分を用いて、不定積分や定積分を求めることができる。3
定積分の定義と微積分の基本定理を理解し、簡単な定積分を求めることができる。3
分数関数・無理関数・三角関数・指数関数・対数関数の不定積分・定積分を求めることができる。3
簡単な場合について、曲線で囲まれた図形の面積を定積分で求めることができる。3
自然科学物理電気オームの法則から、電圧、電流、抵抗に関する計算ができる。3
抵抗を直列接続、及び並列接続したときの合成抵抗の値を求めることができる。3
ジュール熱や電力を求めることができる。3
専門的能力分野別の専門工学電気・電子系分野電気回路オームの法則を説明し、電流・電圧・抵抗の計算ができる。4
キルヒホッフの法則を用いて、直流回路の計算ができる。4
合成抵抗や分圧・分流の考え方を用いて、直流回路の計算ができる。4
電力量と電力を説明し、これらを計算できる。4
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。4
平均値と実効値を説明し、これらを計算できる。4
正弦波交流のフェーザ表示を説明できる。4
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。4
フェーザ表示を用いて、交流回路の計算ができる。4
インピーダンスとアドミタンスを説明し、これらを計算できる。4
キルヒホッフの法則を用いて、交流回路の計算ができる。4
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。4
直列共振回路と並列共振回路の計算ができる。4
相互誘導を説明し、相互誘導回路の計算ができる。4
交流電力と力率を説明し、これらを計算できる。4
電子回路ダイオードの特徴を説明できる。4
バイポーラトランジスタの特徴と等価回路を説明できる。4
FETの特徴と等価回路を説明できる。4
電子工学真性半導体と不純物半導体を説明できる。3
pn接合の構造を理解し、エネルギーバンド図を用いてpn接合の電流―電圧特性を説明できる。3
電界効果トランジスタの構造と動作を説明できる。3
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。3
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。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。4

評価割合

定期試験発表相互評価態度小テストその他(レポート)合計
総合評価割合700001020100
基礎的能力0000000
専門的能力700001020100
分野横断的能力0000000