2020年度 パワーエレクトロニクス特論 電力システム応用   Power electronics application to power systems

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開講元
電気電子コース
担当教員名
萩原 誠 
授業形態
講義
メディア利用
Zoom
曜日・時限(講義室)
木5-6(Zoom)  
クラス
-
科目コード
EEE.P413
単位数
1
開講年度
2020年度
開講クォーター
3Q
シラバス更新日
2020年9月18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

 パワー半導体デバイスのスイッチング作用を利用した電力変換器とその応用分野は,パワーエレクトロニクスと呼ばれており,電圧・電流・周波数を制御できることから,電力システムへの適用が進んでいる。本講義は,電力用パワーエレクトロニクス機器の動作原理と制御法を理解することを主目的とする。
 初めに,電力システムの概要と課題,およびパワーエレクトロニクス機器の役割について説明し,電力システムに適用する際に必要な高圧・大容量化・高調波電圧低減手法,電圧・電流制御法,パワーバランスの考え方を理解する。
 次に,電力用パワーエレクトロニクス機器(FACTS機器)の概要について説明し,代表的FACTS機器であるSVC, STATCOM, HVDC/BTB等の動作原理と導入効果を述べる。その後,高圧・大容量パワーエレクトロニクス機器であるモジュラー・マルチレベル・カスケード変換器(MMCC)の分類,特徴について概説し,各種MMCCの動作原理・制御手法,およびSTATCOM,HVDC/BTBへの応用に関して述べる。

到達目標

本講義を履修することで次の能力を修得する。
1) 電力システム用パワーエレクトロニクス機器の動作原理,制御法を理解し,説明できる。
2) 電力システム用パワーエレクトロニクス機器のモデリング手法を理解し,実際にモデリングを行うことができる。
3) 電力システム用パワーエレクトロニクス機器であるFACTS機器の動作原理・制御法を説明できる。
4) 各種モジュラー・マルチレベル・カスケード変換器の動作原理,制御法を説明できる。

キーワード

パワーエレクトロニクス,電力システム,FACTS機器,無効電力補償装置,直流送電,モジュラー・マルチレベル・カスケード変換器

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

毎回の講義は,基本的に配布資料を用いて行います。毎回の講義資料はOCWiにアップロードします。

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 1. 電力システムの概要と課題,パワーエレクトロニクス機器の役割 2. 高圧・大容量化・高調波低減手法 第1回配布資料を精読し,電力システムの各種課題とパワーエレクトロニクス機器の役割,および高圧・大容量化・高調波低減手法を理解する。
第2回 1. 直流回路と単相交流回路の電流制御法 2. 三相交流回路の回路方程式 3. 三相交流回路の非干渉電流制御法 4. 瞬時電力の関係 第2回配布資料を精読し,直流・単相・三相交流回路の電流制御法,および瞬時電力の関係を理解する。
第3回 1. FACTS機器の概要 2. 無効電力補償装置(SVCとSTATCOM) 第3回配布資料を精読し,FACTS機器の概要,および無効電力補償装置(SVCとSTATCOM)の制御法・動作原理を理解する。
第4回 1. サイリスタ制御直列コンデンサ(TCSC) 2. 自励式直列補償装置(SSSC) 3. 半導体高速移相器(UPFC) 4. 直流送電(HVDC)/BTBシステム 第4回配布資料を精読し,代表的FACTS機器であるTCSC, SSSC, UPFC, HVDC, BTBの動作原理・制御法に関して理解する。
第5回 1. モジュラー・マルチレベル・カスケード変換器(MMCC)の概要 2. MMCCの分類例と特長 第5回配布資料を精読し,モジュラー・マルチレベル・カスケード変換器(MMCC)の概要,および分類例と特長を理解する。
第6回 1. 単相MMCCの動作原理 2. 単一デルタ構成MMCC(SDBC)の動作原理 3. 単一スター構成MMCC(SSBC)の動作原理 第6回配布資料を精読し,単相MMCC, 単一デルタ構成MMCC(SDBC),単一スター構成MMCC(SSBC)の制御法・動作原理を理解する。
第7回 1. 二重スター構成MMCC(DSCC, DSBC)の概要 2. ハーフブリッジ構成MMCCの動作原理 3. 二重スター・チョッパセル構成MMCC(DSCC)の動作原理 4. 二重スター・ブリッジセル構成MMCC(DSBC)の動作原理 第7回配布資料を精読し,二重スター構成MMCC(DSCC, DSBC)の概要, ハーフブリッジ構成MMCC,二重スター・チョッパセル構成MMCC(DSCC), 二重スター・ブリッジセル構成MMCC(DSBC)の制御法・動作原理を理解する。

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

特になし

参考書、講義資料等

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

期末試験(100%)により評価する。

関連する科目

  • EEE.P412 : パワーエレクトロニクス特論 回路とシステム
  • EEE.P414 : パワーエレクトロニクス特論 制御と解析
  • EEE.P311 : パワーエレクトロニクス
  • EEE.C201 : 電気回路第一
  • EEE.C202 : 電気回路第二
  • EEE.C261 : 制御工学

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

本講義は,大学院授業「EEE.P412: パワーエレクトロニクス特論 回路とシステム」「EEE.P414: パワーエレクトロニクス特論 制御と解析」の履修有無に関わらず受講可能である。

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