2021年度 パルスパワー工学   Pulsed Power Technology

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開講元
電気電子コース
担当教員名
竹内 希  全 俊豪 
授業形態
講義    (ZOOM)
曜日・時限(講義室)
火1-2  金1-2  
クラス
-
科目コード
EEE.P461
単位数
2
開講年度
2021年度
開講クォーター
3Q
シラバス更新日
2021年4月7日
講義資料更新日
-
使用言語
英語
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講義の概要とねらい

この講義は高電圧大電力パルスエネルギーの発生、測定と応用を扱い、基礎から最先端まで広範囲のパルスパワー技術を紹介する。パルスパワーシステムおよびそれを構成する要素技術として、高電圧発生器、エネルギー蓄積方式と回路、高電圧大電流スイッチ、パルス形成ネットワーク、パルス形成線路、磁気パルス圧縮回路、電磁気的・光学的計測、接地とシールド技術を取り扱う。応用例として、レーザ、非熱平衡プラズマ、環境・医療応用を紹介する。また、受講生は代表的なパルスパワー回路および気体放電の数値計算を行う。
本講義では、高電圧大電力パルスエネルギーの発生、測定と応用を学ぶことで、産業界の基盤技術として利用されているパルスパワー技術を総合的に理解することをねらいとする。

到達目標

講義終了時点で受講生は、LTspiceまたはMATLABを使用して、大電力スイッチ、パルス形成回路/線路、放電負荷を含むパルスパワー回路を解析できるようになる。またパルス高電圧、パルス大電流の測定手法や接地およびシールド技術を適切に選択できるとともに、パルスパワー応用技術を説明できるようになることを目標とする。

キーワード

パルスパワー、高電圧、大電流、絶縁破壊現象

学生が身につける力(ディグリー・ポリシー)

専門力 教養力 コミュニケーション力 展開力(探究力又は設定力) 展開力(実践力又は解決力)

授業の進め方

講義はパワーポイントおよび板書を使って行い、LTspiceやMATLABを使った演習と併せて進めます。

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 パルスパワーの基本概念と応用、電磁気学の基礎、パルスパワー回路の数値計算のためのLTspiceの紹介 パルスパワーの基本概念と応用を理解する。
第2回 容量性エネルギー蓄積とLCR回路 容量性エネルギー蓄積について理解し、LCR回路の動作を説明できるようになる。
第3回 誘導性エネルギー蓄積と開放スイッチ 誘導性エネルギー蓄積について理解し、開放スイッチを用いた回路動作を説明できるようになる。
第4回 CLC容量移行型回路と高電圧コンデンサ 高電圧コンデンサを用いたCLC容量移行型回路の動作を説明できるようになる。
第5回 パルスパワー回路の構成素子 パルスパワー回路を構成する素子を説明できるようになる。
第6回 直流高電圧発生器とパルス発生器:マルクス回路 直流およびパルス高電圧発生器の動作原理を理解する。
第7回 高電圧高速スイッチとモデリング 高電圧高速スイッチの種類と特性を理解し、モデリングできるようになる。
第8回 気体、液体、固体の絶縁破壊 気体、液体、および固体の絶縁破壊現象を説明できるようになる。
第9回 レート方程式、MATLABの紹介、気体放電特性とモデリング 気体放電の特性を理解し、レート方程式を用いてモデリングできるようになる。
第10回 パルス形成ネットワーク パルス形成ネットワークの動作を説明できるようになる。
第11回 パルス形成線路 パルス形成線路の動作を説明できるようになる。
第12回 磁気パルス圧縮回路 磁気パルス圧縮回路の動作を説明できるようになる。
第13回 パルス高電圧、パルス大電流測定、接地と遮蔽技術 パルス高電圧およびパルス大電流の測定法と、接地や遮蔽技術を説明できるようになる。
第14回 パルスパワー応用 パルスパワーの応用例を説明できるようになる。

授業時間外学修(予習・復習等)

学修効果を上げるため,教科書や配布資料等の該当箇所を参照し,「毎授業」授業内容に関する予習と復習(課題含む)をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと。

教科書

教科書は指定しない。講義はパワーポイントおよび板書で行う。

参考書、講義資料等

Pulsed Power Systems, Bluhm, Hansjoachim, Springer-Verlag GmbH,
Transient electronics -Pulsed Circuit Technology, Paul W. Smith, Wiley
秋山秀典[編著],「高電圧パルスパワー工学」,オーム社
原雅則,秋山秀典,「高電圧パルスパワー工学」,森北出版
京都ハイパワーテクノロジー研究会編,「パルスパワー工学の基礎と応用」,近代科学社

成績評価の基準及び方法

LTspiceまたはMATLABによるパルスパワー回路解析と動作解析: 前半50%,後半50%

関連する科目

  • EEE.P451 : プラズマ工学
  • EEE.P331 : 高電圧工学

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

高電圧実験の経験と電磁気学の基礎および電気回路の過渡解析についての知識を有すること。

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