到達目標
１．チョッパ回路、インバータ回路、整流回路、サイクロコンバータ、交流位相調整回路、インバータによるモータ制御について、動作原理を説明できる。
２．チョッパ回路、インバータ回路、整流回路、サイクロコンバータ、交流位相調整回路の電圧、電流の計算ができる。
３．回路シミュレータを用いて、パワーエレクトロニクス回路の動作を確認できる。
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 | チョッパ回路、インバータ回路、整流回路、サイクロコンバータ、交流位相調整回路、インバータによるモータ制御について、動作原理、種々の回路の特徴を説明できる。 | チョッパ回路、インバータ回路、整流回路、サイクロコンバータ、交流位相調整回路、インバータによるモータ制御について、動作原理を説明できる。る。 | チョッパ回路、インバータ回路、整流回路、サイクロコンバータ、交流位相調整回路、インバータによるモータ制御について、動作原理を説明できない。 |
| 評価項目2 | チョッパ回路、インバータ回路、整流回路、サイクロコンバータ、交流位相調整回路の電圧、電流の計算ができ、回路設計に応用できる。 | チョッパ回路、インバータ回路、整流回路、サイクロコンバータ、交流位相調整回路の電圧、電流の計算ができる。 | チョッパ回路、インバータ回路、整流回路、サイクロコンバータ、交流位相調整回路の電圧、電流の計算ができない。 |
| 評価項目3 | 回路シミュレータを用いて、パワーエレクトロニクス回路の動作を確認し、設計に応用できる。 | 回路シミュレータを用いて、パワーエレクトロニクス回路の動作を確認できる。 | 回路シミュレータを用いて、パワーエレクトロニクス回路の動作を確認できない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
直流の大きさを変換するためのチョッパ、直流を交流に変換するためのインバータ、交流の電力や周波数の変換を行うための交流電圧調整回路やサイクロコンバータ、交流を直流に変換するための整流回路の原理と特性を学ぶ。また、パワーエレクトロニクスによるモータ制御への応用例として、インバータによる永久磁石同期モータの制御について学ぶ。さらに、各自で回路シミュレータを使用してパワーエレクトロニクス回路の動作を確認することで、理解を深める。
授業の進め方・方法:
教科書やプリントを用いて講義を行う。
本科目は学修単位科目であるので、授業時間以外での学修が必要であり、これを課題として課す。
毎回理解度を確認するために演習問題などの課題レポートを与え、次の授業日の２日前までに提出、次の授業の最初に学生自身に解答してもらう。
さらに、理解を深めるために、課題レポートの中で各自パワーエレクトロニクス回路のシミュレーションを行い、回路動作を確認する。
関連科目：電気回路、ディジタル電子回路、アナログ電子回路、電気機器工学、制御工学
注意点:
評価基準：60点以上を合格とする。
定期試験（中間試験、期末試験）50%、課題レポート50%を目安として評価する。
再試験は期末試験後に原則1回実施し、100点満点で60点以上を60点とする。
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 |
パワーエレクトロニクスの概要 |
半導体電力変換装置による電力変換の基本方式と原理、ｽｲｯﾁﾝｸﾞによる電圧調整の方法と利点について説明できる。
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| 2週 |
パワー半導体デバイス |
サイリスタ、パワーMOSFET、パワートランジスタ、IGBTなどの半導体デバイスの特性、特徴について説明できる。
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| 3週 |
降圧チョッパ |
降圧チョッパ回路の動作原理を説明でき、電圧、電流を計算できる。
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| 4週 |
昇圧・昇降圧チョッパ |
昇圧・昇降圧チョッパ回路の動作原理を説明でき、電圧、電流を計算できる。
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| 5週 |
チョッパ回路のシミュレーション |
回路シミュレータを用いて、チョッパ回路の動作を確認できる。
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| 6週 |
単相・三相整流回路 |
単相・三相整流回路の動作を説明でき、出力電圧・電流の波形や平均値、交流側電流の波形、実効値、有効電力、基本波力率、総合力率を計算できる。
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| 7週 |
電流の重なりと直流電圧特性 |
整流回路の電流の重なりについて説明でき、これによる電圧降下を計算できる。
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| 8週 |
まとめ１ |
パワー半導体デバイス、チョッパ、整流回路について、動作原理や特徴を説明できる。
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| 2ndQ |
| 9週 |
単相・三相電圧形インバータ |
単相・三相電圧形インバータの基本回路とその動作原理、出力電圧の制御法について説明できる。
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| 10週 |
正弦波PWM制御インバータ |
正弦波PWM制御インバータの動作原理と利点について説明できる。
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| 11週 |
インバータ回路のシミュレーション |
回路シミュレータを用いて、インバータ回路の動作を確認できる。
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| 12週 |
サイクロコンバータと交流位相調整回路 |
サイクロコンバータ、交流位相調整回路の動作について説明でき、出力電圧・電流の計算ができる。
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| 13週 |
永久磁石同期モータの駆動と制御 |
永久磁石同期モータの動作原理、構造、駆動方法、制御方法について説明できる。
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| 14週 |
インバータによる永久磁石同期モータのベクトル制御 |
インバータによる永久磁石同期モータのベクトル制御について説明できる。
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| 15週 |
まとめ２ |
インバータ、サイクロコンバータ、交流位相調整回路、インバータによる永久磁石同期モータ制御システムについて、動作原理や特徴を説明できる。
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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・電子系分野 | 電気回路 | 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。 | 4 | 前3,前4,前8,前9,前15 |
| 電力 | 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,前3,前4,前5,前6,前7,前8,前9,前10,前11,前12,前15 |
評価割合
| 試験 | 発表 | 相互評価 | 態度 | 課題レポート | | 合計 |
| 総合評価割合 | 50 | 0 | 0 | 0 | 50 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 50 | 0 | 0 | 0 | 50 | 0 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |