到達目標
学習目的:各種電力用半導体素子の特徴を理解した上で,整流回路,チョッパおよびインバータの基本動作を理解する。
到達目標
1. 各種電力用半導体素子(パワーデバイス)の基本動作・特徴を説明できる。
2. 整流回路の原理とはたらきについて説明できる。
3. チョッパ,インバータの原理とはたらき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 | 各種電力用半導体素子(パワーデバイス)の基本動作・特徴と電気特性を説明できる。 | 各種電力用半導体素子(パワーデバイス)の特徴と電気特性を説明できる。 | 左記に達していない。 |
評価項目2 | 整流回路の原理とはたらきについて説明でき,出力平均値を計算できる。 | 整流回路の原理とはたらきについて理解し,出力平均値を計算できる。 | 左記に達していない。 |
評価項目3 | チョッパ,インバータの原理とはたらきについて説明でき,入出力特性の基礎的な計算ができる。 | チョッパ,インバータの原理とはたらきについて理解し,入出力特性の基礎的な計算ができる。 | 左記に達していない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
一般・専門の別:専門・電気・電子
基礎となる学問分野:工学/電気電子工学/電力工学・電力変換・電気機器
学習教育目標との関連:本科目は総合理工学科学習教育目標「① 教養豊かな実践的人間力の養成」「③基盤となる専門性の深化」に相当する科目である。
技術者教育プログラムとの関連:本科目が主体とする学習・教育到達目標は「(A)技術に関する基礎知識の深化,A-2:「電気・電子」,「情報・制御」に関する専門技術分野の知識を修得し,説明できること」である。
授業の概要:パワーエレクトロニクスの基礎を学ぶ。この技術は従来の電気機器と異なり,回路・半導体素子・制御の複合技術であり,現在も急速に進歩している分野であるが,本講義はその入門としての位置づけである。
授業の進め方・方法:
授業の方法:パワーポイントを中心に解説する。理解が深まるように適宜演習問題を実施する。多人数制の授業は学生の質問を前提としているため,積極的な質問を心がけてほしい。
成績評価方法:
評価点は,定期試験の平均点を70%,課題と小テストの平均点を30%とする。
期末成績が60点に満たないものには,特別課題を課す。特別課題に合格したものは,最終成績が60点となる。
成績点に応じて課題数は変動し,50~59点は1題,40~49点は2題,その他は3題である。口頭試問であるので,入念に準備されたい。
注意点:
履修上の注意:本科目は,学年の課程修了のために履修(欠課時間数が所定授業時間数の3分の1以下)が必須である。また,本科目は「授業時間外の学修を必要とする科目」である。当該授業時間と授業時間外の学修を合わせて,1単位あたり45時間の学修が必要である。授業時間外の学修については,担当教員の指示に従うこと。
履修のアドバイス:整流回路は三相交流の動作を,チョッパ・インバータはLとCの性質を正確に理解していることが,本講義の理解に不可欠である。
基礎科目:総合理工基礎(1年),電気基礎(2),電気機器Ⅰ、Ⅱ(2、3)、電子回路Ⅰ(3),電気回路Ⅰ,Ⅱ(3,4)
関連科目:送配電工学(4年),電気電子材料(5)
受講上のアドバイス:事前準備として電気機器Ⅰ,Ⅱの復習を行い,三相交流の理解を確実にすること。授業中は積極的に質問することを歓迎する。電験3種(機器等)の受験に本講義は役立つ。授業開始25分以内であれば遅刻とし,遅刻3回で1欠課とする。
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 |
前期 |
1stQ |
1週 |
ガイダンス,電力用半導体素子 〔ダイオード,トランジスタ〕 |
それぞれ以下の内容について理解する
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2週 |
電力用半導体素子 〔サイリスタ,MOS-FET,IGBT〕 |
パワーエレクトロにクスに使用される半導体素子の特性
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3週 |
整流回路〔基本回路〕 |
AC/DC変換の基本原理
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4週 |
整流回路〔位相制御〕 |
サイリスタによるAC/DC出力制御
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5週 |
整流回路〔抵抗負荷〕 |
整流回路の基本原理と出力波形
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6週 |
整流回路〔誘導負荷〕 |
誘導負荷が及ぼす影響
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7週 |
整流回路〔他励式インバータ〕 |
他励式インバータの原理
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8週 |
(中間試験) |
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2ndQ |
9週 |
中間試験の返却と解答解説, 直流チョッパ〔降圧〕 |
DC/DC変換の基本原理
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10週 |
直流チョッパ〔昇圧他〕 |
昇圧形DC/DC変換回路の基本原理
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11週 |
インバータ〔原理〕 |
インバータの基本原理
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12週 |
インバータ 〔電圧形インバータ,PWM方式〕 |
PWMインバータの原理
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13週 |
インバータ〔三相インバータ〕 |
三相インバータの原理とモータ駆動の方法
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14週 |
AC-AC変換回路 |
AC/AC変換回路の基本原理
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15週 |
(期末試験) |
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16週 |
期末試験の答案返却と解答解説 |
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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 | 電気回路 | 直列共振回路と並列共振回路の計算ができる。 | 3 | |
相互誘導を説明し、相互誘導回路の計算ができる。 | 4 | |
理想変成器を説明できる。 | 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 | |
利得、周波数帯域、入力・出力インピーダンス等の増幅回路の基礎事項を説明できる。 | 3 | |
トランジスタ増幅器のバイアス供給方法を説明できる。 | 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 | 15 | 15 | 100 |
基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
専門的能力 | 70 | 0 | 0 | 0 | 15 | 15 | 100 |
分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |