到達目標
１．パワーデバイスの種類・特性・使用方法について説明できる。
２．パワーデバイスの保護や損失低減のための技術を説明できる。
３．整流回路の動作について説明でき、電圧・電流・電力・力率を計算できる。
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 | パワーデバイスの種類・特性・使用方法について理解し、用途に応じた選択ができる。 | パワーデバイスの種類・特性・使用方法について説明できる。 | パワーデバイスの種類・特性・使用方法について説明できない。 |
| 評価項目2 | パワーデバイスの保護や損失低減のための技術を活用できる。 | パワーデバイスの保護や損失低減のための技術を説明できる。 | パワーデバイスの保護や損失低減のための技術を説明できない。 |
| 評価項目3 | 整流回路の動作や特徴について説明でき、電圧・電流・電力・力率を計算できる。 | 整流回路の動作について説明でき、電圧・電流・電力・力率を計算できる。 | 整流回路の動作について説明でき、電圧・電流・電力・力率を計算できない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
パワーエレクトロニクスとは，パワー半導体デバイスを用いて電力を変換し制御する技術・学問の分野であり，半導体電力変換回路は，製造工業はもとより，航空，電力，家庭など広い分野で使用されている。本講義では，まず、パワー半導体デバイスの構造，動作原理，特性，パワー半導体デバイスによる電力の変換と制御の原理およびパワー半導体デバイスの使い方について学ぶ。次に、交流を直流に変換する整流回路の原理と特性を学ぶ。
授業の進め方・方法:
教科書に沿って講義を行う。理解度を確認するために課題レポートを与え、学生自身に解答してもらう。
注意点:
中間試験、期末試験を実施する。
再試験は各試験につき原則1回実施し、100点満点で60点以上を60点とする。
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
パワーエレクトロニクス概説 |
半導体電力変換装置について、電力変換の基本方式と原理を説明できる。
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| 2週 |
スイッチングによる電力変換 |
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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| 3週 |
パワー半導体デバイス：ダイオード、サイリスタ |
サイリスタの電圧電流特性、スイッチング特性、ゲート特性などについて説明できる。
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| 4週 |
パワー半導体デバイス：パワートランジスタ、パワーMOSFET、IGBT |
パワーMOSFET、パワートランジスタ、IGBTなどの特性、特徴について説明できる。
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| 5週 |
スイッチングデバイスを保護する方法 |
デッドタイムの必要性や、スナバ回路の動作について説明できる。
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| 6週 |
スイッチングデバイスの損失を低減する方法 |
半導体スイッチの損失を計算して放熱器の設計ができ、損失低減の方法を説明できる。
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| 7週 |
ひずみ波形の電圧、電流、電力の取扱い方 |
ひずみ波形のフーリエ級数展開、実効値、ひずみ率、有効電力、総合力率を計算できる。
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| 8週 |
パワーエレクトロニクス回路の過渡現象 |
過渡現象の計算ができ、ﾊﾟﾜｰｴﾚｸﾄﾛﾆｸｽ回路の定常状態の解析ができる。
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| 4thQ |
| 9週 |
単相半波整流回路 |
単相半波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を計算できる。
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| 10週 |
整流回路における平滑リアクトルと環流ダイオードの作用 |
整流回路における平滑リアクトルと環流ダイオードの作用について説明できる。
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| 11週 |
単相全波整流回路 |
単相全波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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| 12週 |
三相整流回路 |
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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| 13週 |
他励式インバータ |
整流回路のインバータ動作について説明できる。
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| 14週 |
直流偏磁 |
整流回路が接続された変圧器で起こる直流偏磁について、交流条件により説明できる。
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| 15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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| 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 | 交流電力と力率を説明し、これらを計算できる。 | 2 | 後7,後11,後12 |
| 電子工学 | 電界効果トランジスタの構造と動作を説明できる。 | 2 | 後4 |
| 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。 | 2 | 後1,後2,後5,後6,後8,後9,後10,後11,後12,後13,後14,後15 |
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 | 80 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 80 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |