到達目標
1.半導体スイッチング素子による電力の変換と制御に関する技術について学習する。
2.素子の特性、使用方法、電力変換方式とその特徴、用途を理解する。
3.この分野における電験第２種および第３種試験の６０％以上は解くことができる。
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 |
| パワーエレクトロニクス | 半導体スイッチング素子による電力の変換と制御に関する技術について、素子の特性、使用方法、電力変換方式とその特徴、用途を説明できる | 半導体スイッチング素子による電力の変換と制御に関する技術について、素子の特性、使用方法、電力変換方式について説明できる | 半導体スイッチング素子による電力の変換と制御に関する技術について、素子の特性、使用方法、電力変換方式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:
電力用半導体スイッチング素子について概観し、特性を確認する。電力変換回路として典型的な順、逆変換回路の動作、交流位相制御、直流チョッパおよび自励式インバータについて基本的な動作を理解する。さらに応用例として電動機制御方式の各種を考察する。
授業の進め方・方法:
注意点:
事前学習：半導体デバイスに関する教科書を復習しておく
事後学習：カテゴリーを整理することにより、知識を明確にする
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 |
パワーエレクトロニクス総論 |
スイッチングデバイスの利用分野を知ることにより、有用性を理解する。制御対象の動作原理、特性に応じて、関数の制御項目を知る。
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| 2週 |
電力素子 |
オームの法則主義を捨てる。正弦波交流主義を捨てる。RLCのステップ応答を理解する。
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| 3週 |
電力半導体素子 |
代表的スイッチング素子、ダイオード、サイリスタ、GTOサイリスタ、トランジスタ、
IGBT、MOSFETについて動作原理と特性を説明できる
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| 4週 |
整流回路：位相制御 |
位相制御による整流回路の動作を理解し、基本的な整流特性を説明できる
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| 5週 |
整流回路：他励式インバータ |
他励式逆変換動作原理を学び、
直流送電系統で電力潮流が制御できることを説明できる
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| 6週 |
交流変換回路：交流電力調整 |
交流位相制御による電力調整方法を説明できる
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| 7週 |
交流変換回路：サイクロコンバータ |
サイクロコンバータの
動作原理と基本的な制御方法を説明できる
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| 8週 |
直流変換回路：DCチョッパ |
直流チョッパの原理を学習し降圧、昇圧、昇降圧チョッパの基本回路の動作を説明できる
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| 2ndQ |
| 9週 |
中間試験 |
1週目から８週目までの項目について、理解を確認する。
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| 10週 |
直流変換回路：DC-DCコンバータ |
スイッチング・レギュレータによるDC-DCコンバータ、スイッチング損失の少ない共振形コンバータ等を説明できる
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| 11週 |
自励式インバータ：PAM方形波インバータ |
自励式インバータについて方形波PAMインバータを説明できる
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| 12週 |
自励式インバータ：PWMインバータ |
PWMインバータを説明できる
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| 13週 |
電動機制御理論と応用：直流機制御 |
電動機の制御に関して、各種の電動機にどのような回路方式、制御方式が用いられているか説明できる
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| 14週 |
電動機制御理論と応用：交流機制御 |
交流電動機の可変速制御について、V/f制御、スベリ周波数制御、ベクトル制御等について説明できる
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| 15週 |
期末試験 |
10週目から14週目までの項目について、理解を確認する。
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| 16週 |
パワーエレクトロニクス総括 |
パワーエレクトロニクスについて概観し、基本的な内容について説明できること
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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 |
評価割合
| 試験 | 課題レポート | 合計 |
| 総合評価割合 | 60 | 40 | 100 |
| 配点 | 60 | 40 | 100 |