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SYLLABUS

講義名: ﾊﾟﾜｰｴﾚｸﾄﾛﾆｸｽ(3E)
ナンバリング: EE32-PC3-L-22
開講学部学科: 2023電気電子情報‐電子情報
開講学年: ３年
開講期: 後期
担当者: 中尾　一成
単位数: 2

授業の目的

　パワーエレクトロニクスは「電力制御のためのエレクトロニクス技術」と定義することができ、急速なエレクトロニクスの発展により産み出された新しい分野であり、産業用・家庭用電力機器などの制御に応用されている。パワエレクトロニクスの応用例について、その目的、特長をのべるとともに、新技術動向、新製品動向についても紹介する。
　本講は電力用整流器、パワートランジスタ、サイリスタなど電力用半導体素子の種類、基本原理を述べ、これらの素子の利用法を講述する。
　　また、整流回路、インバータ回路、直流チョッパ回路、AC-AC変換回路などの基本回路動作の説明を行う。
　さらにパワーエレクトロニクスの冷却・実装技術についても言及する。基本的には教科書の内容に沿って、PPTで講義する。教科書に記載が無い内容については適宜、説明資料を配布する。
（90分×2時限×16回)
本授業は、対面授業とする。ただし新型コロナウィルス感染拡大により、オンライン授業となる場合がある。

科目に関するDP （ディプロマポリシー）

特に重要: 2
重要: 1
望ましい

学修到達目標

1 電力用整流器、パワートランジスタ、サイリスタの構造や特性などパワー半導体について理解することができる。

2 整流回路、インバータ回路、直流チョッパ回路などの基本回路の動作を理解することができる。

3 世の中のパワエレの動向を知り、課題を理解することができる。

アクティブラーニング講義形態

反転授業

関連科目

微分積分学、線形代数学、物理学、基礎電気回路、基礎電磁気学、電気回路理論I・II、半導体工学、アナログ電子回路

実務経験のある教員による授業

電機メーカで研究開発した教員が実務経験を生かし、パワーエレクトロニクスの応用例について、その目的、特長をのべるとともに、新技術動向、新製品動向についても教授する。

評価方法

定期試験中間試験・期末試験の2回の点数（80％）と確認テストの点数および受講態度を考慮(20%）
欠席5回以上で単位を認めない。

受講心得

・配布資料は必ず順番にファイリングすること
・不明点については、自分で学習し、それでも分からなければ教員に必ず質問して理解すること

関連リンク

授業計画

1	テーマ	受講ガイダンス、ハワーエレクトロニクスとは
	内容方法等	・講義の概要、目的、学習到達目標、成績評価、授業の進め方、受講心得について説明する。・パワーエレクトロニクスの概要を説明する。定義、目的、特長(省エネ、小型化、高効率化)、デバイスの歴史的背景、周波数と出力容量の関係について説明する。
	事前学修	教科書1-5ページを予習する。	時間（分）	60
	事後学修	講義内容を復習し、課題に取り組むことで理解度を深める。	時間（分）	60
2	テーマ	パワーエレクトロニクスシステムの実際例
	内容方法等	・前回講義内容の復習・パワーエレクトロニクスシステムの実際例について学ぶ。電車、エアコン、EV、エレベータなどのシステムの機能について説明する。
	事前学修	・配布プリントを予習する。	時間（分）	60
	事後学修	講義内容を復習し、課題に取り組むことで理解度を深める。	時間（分）	60
3	テーマ	電力用半導体素子の分類、電力用半導体素子(PN接合ダイオード、各種ダイオード、サイリスタ)の接合構造、原理、特性
	内容方法等	・前回講義内容の復習・電力用半導体素子の機能、分類、記号について学ぶ。・P型半導体、N型半導体について説明する。・PN接合ダイオード、各種ダイオード、サイリスタの接合構造、原理、特性について説明する。
	事前学修	・配布プリントを予習する。・教科書6-10ページを予習する。	時間（分）	120
	事後学修	講義内容を復習し、課題に取り組むことで理解度を深める。	時間（分）	60
4	テーマ	バイポーラトランジスタ、MOSFET、IGBTなどの種類、構造、原理、特性
	内容方法等	・前回講義内容の復習・バイポーラトランジスタ、MOSFET、IGBTなどの種類、構造、原理、特性について説明する。
	事前学修	・配布プリントを予習する。・教科書11-17ページを予習する。	時間（分）	120
	事後学修	講義内容を復習し、課題に取り組むことで理解度を深める。	時間（分）	60
5	テーマ	次世代半導体SiC
	内容方法等	・前回講義内容の復習・次世代半導体SiCの特性について学ぶ。・電力用半導体の種類、構造、原理や電流電圧特性について復習する。・電力用半導体についての演習
	事前学修	・配布プリントを予習する。	時間（分）	60
	事後学修	講義内容を復習し、課題に取り組むことで理解度を深める。	時間（分）	60
6	テーマ	整流回路の種類、回路構成、動作、特長単相半波整流回路、二相全波整流回路、三相半波整流回路
	内容方法等	・前回講義内容の復習・整流回路の種類、特長、動作・単相半波整流回路、二相半波整流回路、三相半波整流回路について説明する。
	事前学修	・配布資料、教科書22-31ページを予習する。	時間（分）	120
	事後学修	講義内容を復習し、課題に取り組むことで理解度を深める。	時間（分）	90
7	テーマ	単相全波整流回路、三相全波整流回路
	内容方法等	・前回講義内容の復習・前回講義内容の復習・整流回路の種類、特長、動作と単相全波整流回路、三相全波整流回路について説明する。・直流電圧脈動率・整流回路についての演習
	事前学修	・配布資料、教科書31-35ページを予習する。	時間（分）	120
	事後学修	講義内容を復習し、課題に取り組むことで理解度を深める。	時間（分）	90
8	テーマ	電力半導体と整流回路についてのまとめと復習
	内容方法等	・前回講義内容の復習・電力半導体と整流回路についてまとめる。　　　・中間テストとその解答・復習
	事前学修	・配布資料、教科書1-36ページを予習する。	時間（分）	180
	事後学修	講義内容を復習し、課題に取り組むことで理解度を深める。	時間（分）	60
9	テーマ	・チョッパ回路の種類、構成、動作、入出力のエネルギー保存・昇圧型チョッパ回路の構成、動作、入出力における電圧、電流の関係
	内容方法等	・前回講義内容の復習・チョッパ回路の種類、構成、動作、入出力のエネルギー保存・降圧型の構成、動作、入出力における電圧、電流の関係
	事前学修	・配布資料、教科書69-74ページを予習する。	時間（分）	90
	事後学修	講義内容を復習し、課題に取り組むことで理解度を深める。	時間（分）	60
10	テーマ	昇圧形・昇降圧形チョッパ回路出力電圧調整法
	内容方法等	・前回講義内容の復習・昇圧形、昇降圧形の回路構成や動作原理について説明する。
	事前学修	・配布資料、教科書74-83ページを予習する。	時間（分）	90
	事後学修	講義内容を復習し、課題に取り組むことで理解度を深める。	時間（分）	60
11	テーマ	降圧型チョッパ回路の電圧方程式(微分方程式)による回路動作
	内容方法等	・前回講義内容の復習・降圧型チョッパ回路の電圧方程式の解法と回路動作について説明する。
	事前学修	・配布資料を予習する。特に微分方程式の解法について確認しておく。	時間（分）	90
	事後学修	講義内容を復習し、課題に取り組むことで理解度を深める。	時間（分）	60
12	テーマ	・インバータとは? ・電圧型インバータ
	内容方法等	・前回講義内容の復習・電圧形インバータの回路構成と動作について説明する。
	事前学修	・配布資料、教科書89-94ページを予習する。	時間（分）	90
	事後学修	講義内容を復習し、課題に取り組むことで理解度を深める。	時間（分）	60
13	テーマ	・インバータの出力電圧調整法・方形波出力の高調波とひずみ率
	内容方法等	・前回講義内容の復習
	事前学修	・配布資料、教科書196-99ページを予習する。	時間（分）	90
	事後学修	講義内容を復習し、課題に取り組むことで理解度を深める。	時間（分）	60
14	テーマ	単相インバータのPWM方式
	内容方法等	・前回講義内容の復習・単相インバータのPWM方式の原理について説明する。
	事前学修	・配布資料、教科書103-106ページを予習する。	時間（分）	90
	事後学修	講義内容を復習し、課題に取り組むことで理解度を深める。	時間（分）	60
15	テーマ	PWM方式の原理・特性三相インバータのPWM方式
	内容方法等	・前回講義内容の復習・三相インバータのPWM方式の原理について説明する。
	事前学修	・配布資料、教科書106-115ページを予習する。	時間（分）	90.
	事後学修	講義内容を復習し、課題に取り組むことで理解度を深める。	時間（分）	60
16	テーマ	整流回路、チョッパ回路、インバータ回路の復習
	内容方法等	・整流回路、チョッパ回路、インバータ回路についての期末試験・試験の解答・解説と整流回路、チョッパ回路、インバータ回路の復習
	事前学修	・配布資料、教科書22-36ページ、69-104ページを復習する。	時間（分）	120
	事後学修	講義内容を復習し、課題に取り組むことで理解度を深める。	時間（分）	60

教材・参考書

No.	分類	書籍名	著者名	出版社	価格	ISBN/ISSN
1	教材	パワーエレクトロニクス入門	片岡昭雄	森北出版	2,200円	ー
2	参考書	パワーエレクトロニクス入門	大野榮一	オーム社	3,600円	978-4-627-74091-4
3	参考書	世界を動かすパワー半導体	電気学会	オーム社	1,900円	ー