到達目標
１．パワーエレクトロニクスの歴史，半導体や回路方式の仕組みについて理解できる。
２．整流回路やチョッパ回路における電圧、電流の計算および波形を描くことができる。
３．フーリエ級数を用いてひずみ波の高調波成分を計算できる。
４．インバータ回路の仕組みについて理解できる。
５．モータ制御や電力分野で活用されているパワーエレクトロニクスの応用技術が理解できる。
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 | 電力用ダイオード、パワートランジスタ、パワーMOSFET、IGBT、サイリスタ等の構造と特性を理解し説明できる。 | 電力用ダイオード、パワートランジスタ、パワーMOSFET、IGBT、サイリスタ等の構造を理解できる。 | 電力用ダイオード、パワートランジスタ、パワーMOSFET、IGBT、サイリスタ等の概要を理解できない。 |
| 評価項目2 | フーリエ級数を用いてひずみ波の高調波成分の解析の意味が理解でき，説明および計算ができる。 | フーリエ級数を用いてひずみ波の高調波成分の解析の意味が理解できる。 | フーリエ級数を用いてひずみ波の高調波成分の解析の意味が理解できず，説明および計算ができない。 |
| 評価項目3 | 整流回路、インバータ、直流チョッパ、サイクロコンバータ等の原理と構造を理解し説明できる。 | 整流回路、インバータ、直流チョッパ、サイクロコンバータ等の構造を理解できる。 | 整流回路、インバータ、直流チョッパ、サイクロコンバータ等の概要を理解できない。 |
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の知識を習得し、半導体で構成される回路の仕組みについて理解することを目的とする。授業では、パワーエレクトロニクスを用いた電気機器や電力の制御法について詳しく説明する。
授業の進め方・方法:
電気機器や電気回路、自動制御などの教科書内容を理解しておかなければならない。また、半導体素子の基礎も理解でき、単相、三相回路の電圧、電流の計算および波形が描けるように、演習問題を準備している。
注意点:
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 |
ガイダンス
パワーエレクトロニクスの概要と歴史 |
パワーエレクトロニクスの歴史と概要を理解できる。
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| 2週 |
パワーエレクトロニクスの基礎、ひずみ波 |
パワー素子とひずみ波における雑音を理解できる。
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| 3週 |
ひずみ波 |
フーリエ級数展開を用いてひずみ波の成分を計算できる。
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| 4週 |
ひずみ波回路 |
回路を見て、フーリエ級数展開を用い、ひずみ波の成分を計算できる。
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| 5週 |
整流回路 |
整流回路の動作を理解できる。
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| 6週 |
整流回路、チョッパ回路 |
整流回路の動作を理解し、昇圧・降圧チョッパ回路の動作を理解できる。
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| 7週 |
昇降圧チョッパ回路 |
昇降圧チョッパ回路の動作を理解し、計算できる。
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| 8週 |
中間試験 |
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| 4thQ |
| 9週 |
インバータの歴史 |
インバータの歴史、役割を説明できる。
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| 10週 |
インバータの原理 |
インバータの歴史、役割を説明できる。
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| 11週 |
単相インバータ回路 |
インバータ回路の動作を理解できる。
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| 12週 |
三相インバータ回路 |
インバータ回路の動作を理解できる。
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| 13週 |
様々なインバータ回路 |
インバータ回路の動作を理解し、簡単な回路設計ができる。
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| 14週 |
パワーエレクトロニクスの応用 |
現在の製品に用いられている技術を説明できる。
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| 15週 |
パワーエレクトロニクスの応用 |
現在の製品に用いられている技術を説明できる。
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| 16週 |
定期試験 |
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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。 | 4 | |
| 交流電力と力率を説明し、これらを計算できる。 | 3 | 後13 |
| 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 | 後2,後4 |
| 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。 | 3 | 後2,後4 |
| 電子回路 | ダイオードの特徴を説明できる。 | 4 | 後1,後5 |
| 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 | 後1,後2,後5 |
| FETの特徴と等価回路を説明できる。 | 4 | 後1,後2,後5 |
| 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。 | 3 | 後11,後12 |
| 対称三相回路の電圧・電流・電力の計算ができる。 | 3 | 後11,後12 |
| 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 | 後6,後7,後9,後10,後11,後12,後13,後14,後15 |
評価割合
| 試験 | 課題・小テスト | 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 | 20 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 20 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 |
| 専門的能力 | 60 | 20 | 0 | 0 | 0 | 0 | 80 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |