AppliedPowerElectronics

生体機能応用工学専攻 1年
前期第2クォーター 2単位

担当教員  花本 剛士

目的・概要

電気エネルギーは,容易に他のエネルギーに変換できることや,応答速度が速く出力制御が可能であるなど人類にとって必要不可欠なエネルギーとなっている。パワーエレクトロニクスは,電力用半導体素子を用いて電力を制御する技術であり,電力の有効利用と高精度な制御とが同時に実現できるため様々な分野で活用されている。本講義では,電力変換技術や電動機駆動制御などのパワーエレクトロニクス応用技術について学ぶ。さらに具体例として今後の発展・普及が期待される電気自動車の動向についても説明する。

授業計画

  1. パワーエレクトロニクス概要
  2. 電力用半導体素子
  3. DC-DC変換
  4. DC-AC変換(単相インバータ)
  5. DC-AC変換(三相PWMインバータ)
  6. 電動機の種類と駆動原理
  7. 座標変換と交流電動機の数式モデル
  8. 電動機駆動制御への応用(ベクトル制御)
  9. 制御系設計の基礎(ラプラス変換と状態方程式)
  10. 制御系設計の基礎(フィードバック制御)
  11. オブザーバによるトルク・速度制御手法(同一次元オブザーバ)
  12. 最小次元オブザーバと外乱オブザーバへの適用
  13. 位置速度センサレス制御系への応用
  14. 永久磁石同期電動機駆動システム実例
  15. 電気自動車への応用(1)EVとガソリン車の構造上の違い
  16. 電気自動車への応用(2)今後のEVの動向・方向性

成績評価方法

「受講態度」,「課題提出結果」によって評価する

履修上の注意事項

  • 以下の科目の知識があれば好ましい

パワーエレクトロニクス基礎分野、自動制御、電機制御分野。 上記分野の習得のために幾つかのフリーソフトウェアを使用して自習することが望ましい。パワーエレクトロニクス分野としては「PSIM デモ版」を,制御系設計ソフトウェアとして「scilab」を使用すると良い。

教科書・参考書・資料

教科書は使用せず,授業資料はWeb上にて配布する。

主な参考書は以下の通り

  1. 小山 純,他著,最新パワーエレクトロニクス入門  (朝倉書店)
  2. 野波健蔵編著、「MATLABによる制御理論の基礎」東京電機大学出版局
  3. 野波健蔵編著、「MATLABによる制御系設計」東京電機大学出版局
  4. 電気学会編,「交流電動機可変速駆動の基礎と応用」コロナ社
  5. Claude Gomez, “Engineering and Scientific computing with Scilab”, Birkhauser
  6. 堀 洋一、大西公平共著、「制御工学の基礎」丸善株式会社
  7. 堀 洋一、大西公平共著、「応用制御工学」丸善株式会社
  8. 美多 勉、他著、「基礎ディジタル制御」コロナ社