概要:
電力を効率よく変換，制御するパワーエレクトロニクスの知識は，エネルギーの有効利用や各種電気機器の高性能化の見地から，電気技術者にとって不可欠なものとなっている。
本講義では電気機器やパワーエレクトロニクスの基礎を学んできた学生を対象に，より詳細な半導体電力変換器の動作原理，解析法について講義し，この技術の応用能力を高める。
授業の進め方・方法:
基礎事項に重点を置きつつも，具体性を持たせるため，講義にシミュレーション実習を取り入れる。シミュレーション解析ツールとして，PSIM demoを用いる。そのためノートパソコン（Windowsが動作するものが望ましい）が必要となる。
注意点:
試験の成績を60%（中間試験を授業中に実施し，試験の成績は中間試験と学期末試験の平均により求める），平素の学習状況等（課題・小テスト・レポート等を含む）を40%の割合で総合的に評価する。実務に応用できる専門基礎として，到達目標に対する達成度を試験等において評価する。
また，全ての課題，レポートの提出が完了していることが単位認定の要件である。
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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の基礎事項を学ぶ。 |
半導体電力変換の必要性とその概要について説明できる。
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| 2週 |
PSIM demoの使い方，およびシミュレーション解析手法について学ぶ |
PSIMで回路を描き，出力波形を読み取ることができる。
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| 3週 |
半波整流回路について講義し，そのシミュレーション解析を行う。 |
半波整流回路の動作を説明できる。
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| 4週 |
全波整流回路について講義し，そのシミュレーション解析を行う。 |
全波整流回路の動作を説明できる。
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| 5週 |
シミュレーション解析を用いて，全波整流回路の設計を行う。 |
目的に一致した全波整流回路を設計できる。
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| 6週 |
パワエレ回路のパルス変調方法について学ぶ。 |
パルス変調の分類と概要を説明できる。
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| 7週 |
降圧チョッパ回路について講義し，そのシミュレーション解析を行う。 |
降圧チョッパの動作を説明できる。
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| 8週 |
シミュレーション解析を用いて，降圧チョッパ回路の設計を行う。 |
パラメータ変化にともなう降圧チョッパ回路の動作を説明できる。
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| 2ndQ |
| 9週 |
昇圧チョッパ回路について講義し，そのシミュレーション解析を行う。 |
昇圧チョッパの動作を説明できる。
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| 10週 |
シミュレーション解析を用いて，昇圧チョッパ回路の設計を行う。 |
パラメータ変化にともなう昇圧チョッパ回路の動作を説明できる。
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| 11週 |
インバータ回路について講義し，そのシミュレーション解析を行う。 |
インバータ回路の動作を説明できる。
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| 12週 |
インバータ回路の正弦波変調方法について学ぶ。 |
正弦波変調の仕組みと高調波について説明できる。
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| 13週 |
フィルタ回路の設計手法について学ぶ。 |
フィルタ回路の分類とその特徴を説明できる。
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| 14週 |
正弦波変調インバータ回路のシミュレーション解析を行う。 |
正弦波インバータ回路の動作が説明できる。
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| 15週 |
正弦波変調インバータ回路の設計を行う。 |
パラメータ変化にともなう正弦波インバータ回路の動作を説明できる。
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| 16週 |
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| 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 | 電荷と電流、電圧を説明できる。 | 3 | |
| オームの法則を説明し、電流・電圧・抵抗の計算ができる。 | 3 | |
| キルヒホッフの法則を用いて、直流回路の計算ができる。 | 3 | |
| 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。 | 3 | |
| 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。 | 3 | |
| 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。 | 3 | |
| 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。 | 3 | |
| 交流電力と力率を説明し、これらを計算できる。 | 4 | 前3,前4,前11 |
| 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。 | 2 | |
| 電子回路 | ダイオードの特徴を説明できる。 | 3 | |
| 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。 | 2 | |
| FETの特徴と等価回路を説明できる。 | 2 | |
| トランジスタ増幅器のバイアス供給方法を説明できる。 | 1 | |
| 演算増幅器の特性を説明できる。 | 2 | |
| 電力 | 三相交流における電圧・電流(相電圧、線間電圧、線電流)を説明できる。 | 1 | |
| 対称三相回路の電圧・電流・電力の計算ができる。 | 2 | |
| 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。 | 4 | 前1 |
| 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 | 前1 |
| 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 | 前1,前4 |
| 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。 | 3 | 前1,前4 |
| 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。 | 2 | 前1,前2,前13 |
| 電力システムの経済的運用について説明できる。 | 2 | 前1,前2,前13 |
| 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。 | 4 | 前3,前4 |
| 電力量の測定原理を説明できる。 | 4 | 前3,前4 |
| 制御 | 伝達関数を用いたシステムの入出力表現ができる。 | 2 | |
| ブロック線図を用いてシステムを表現することができる。 | 1 | |
| システムの過渡特性について、ステップ応答を用いて説明できる。 | 2 | |
| システムの定常特性について、定常偏差を用いて説明できる。 | 1 | |
| システムの周波数特性について、ボード線図を用いて説明できる。 | 1 | |