2020年度 パワーエレクトロニクス特論 回路とシステム   Power electronics circuits and systems

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開講元
電気電子コース
担当教員名
藤田 英明 
授業形態
講義    (Zoom)
曜日・時限(講義室)
火3-4(S224)  
クラス
-
科目コード
EEE.P412
単位数
1
開講年度
2020年度
開講クォーター
2Q
シラバス更新日
2020年11月4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

 本講義では,パワー半導体デバイスにより電力制御を行う電力変換器の解析手法と制御方法を講義する。MOSFETとIGBTなどのスイッチング動作,電圧形変換器の転流動作,電流フィードバック制御と電圧フィードバック制御,系統連系電力変換器への応用,種々の系統連系変換器および関連する最新の技術を取り扱う。
 特に,パワーエレクトロニクス機器は,20ミリ秒程度の電源周期から数百ナノ秒のスイッチング動作まで,広範囲のタイムスケールの過渡現象を取り扱う。最近のコンピュータは高速化してはいるが,このようなタイムスケールが広い過渡現象をそのまま解くのは膨大な計算量を必要とし,現実的ではない。本講義では,種々の解析法を導入することで,効果的にパワーエレクトロニクス機器の動作を解析できることを示す。これはまた,制御を行う上でも有効なモデリングの手法でもある。基本的な解析・制御を学ぶ課程で,他の機器への応用できることを学んで欲しい。

到達目標

 本講義を履修することによって次の能力を修得する。
1) MOSFETとIGBTなどの基本的な構造と駆動方法を理解する。
2) パワーエレクトロニクス回路のトポロジーと動作原理を説明できる。
3) 基本的なパワーエレクトロニクス回路の動作特性を解析できる。

キーワード

パワーエレクトロニクス,変換器トポロジー,パワー半導体デバイス

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

毎回の授業では,まず回路トポロジーや制御法,解析手法などを説明し,講義内容に関する議論を行う。

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 パワーエレクトロニクス回路の双対性,正準スイッチングセル 電力変換器の双対回路の導出
第2回 パワーデバイスの損失,電圧形電力変換回路の転流,ゲート駆動回路 パワーデバイスの駆動特性
第3回 スナバ回路とソフトスイッチング回路 スナバ回路の設計
第4回 共振形電力変換器とその応用,共振形変換器,動作モード,電力制御法 共振形変換器の設計
第5回 電力変換回路用磁性部品 インダクタ・トランス 変換器用変圧器の設計
第6回 電力変換回路用コンデンサとフィルタ回路 フィルタ回路の設計
第7回 マルチレベル変換回路と直接交流変換回路 高調波解析

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

講義スライドはOCW/iにて配布する。

参考書、講義資料等

1) John G. Kassakian, Martin F. Schlecht, George C. Verghese, Principles of Power Electronics, Addison-Wesley Series in Electrical Engineering, ISBN-13: 978-0201096897
2) Ned Mohan, Tore M. Undeland and William P. Robbins, Power Electronics: Converters, Applications, and Design, ISBN-13: 978-0471226932

成績評価の基準及び方法

成績評価は,レポート課題による。

関連する科目

  • EEE.P311 : パワーエレクトロニクス
  • EEE.C261 : 制御工学
  • EEE.C201 : 電気回路第一
  • EEE.C202 : 電気回路第二
  • EEE.P301 : 電気機器工学

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

本講義では,学士課程専門科目「パワーエレクトロニクス」の知識を必要とする。

連絡先(メール、電話番号)    ※”[at]”を”@”(半角)に変換してください。

藤田英明 fujita[at]ee.e.titech.ac.jp

オフィスアワー

電子メールで確認して下さい。

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