到達目標
【到達目標】
１． 半導体電力変換の必要性が理解できていること。
２． パワエレの基本回路である，整流回路，チョッパ回路，インバータ回路の動作を解析でき，応用について検討できること。
３． パワエレ回路のシミュレーション技法を使い，回路の動作解析ができること。
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 | 半導体電力変換の必要性を説明でき，目的に応じた変換手法を検討できる。 | 半導体電力変換の必要性を説明できる。 | 半導体電力変換の必要性を説明できない。 |
| 評価項目2 | パワエレの基本回路について動作を解析でき，応用について検討できる。 | パワエレの基本回路について動作を解析できる。 | パワエレの基本回路について動作を解析できない。 |
| 評価項目3 | シミュレーション技法を用いて，回路の動作解析ができ，電圧・電流等の関係を説明できる。 | シミュレーション技法を用いて，回路の動作解析ができる。 | シミュレーション技法を用いて，回路の動作解析ができない。 |
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。
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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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 | 電気回路 | 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 |
| 電力 | 変圧器の原理、構造、特性を説明でき、その等価回路が理解できる。 | 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、それぞれの特徴について説明できる。 | 3 | 前1,前4 |
| 高調波障害について理解している。 | 4 | 前1,前2,前13 |
| 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運用について理解している。 | 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理解している。 | 4 | 前3,前4 |
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 | 60 | 0 | 10 | 0 | 0 | 30 | 100 |
| 基礎的能力 | 40 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 60 |
| 専門的能力 | 10 | 0 | 10 | 0 | 0 | 10 | 30 |
| 分野横断的能力 | 10 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 10 |