パワーエレクトロニクス技術の入門講座

本講座では、一般的な教科書や学会等で発表される論文でほとんど触れられることのないインバータの設計と制御のノウハウを織り交ぜながら、インバータに関する基礎的事項をしっかり身につけられるよう丁寧に解説します。 　特に、実際のインバータを開発する際に重要となる電力用半導体素子の選定、使いこなし、実装方法などのほか、種々のインバータ制御法を採り上げ、体系的かつ総合的な知識が得られるように内容を組み立てています。 　また、近年、インバータやDC/DCコンバータの応用領域が広がる車載用途を意識した解説も加え、入門講座とは言いながら実践的な内容をお話しします。

1. パワーエレクトロニクスの概要
   1. パワーエレクトロニクスとは
   2. 電力変換の原理
   3. 電力変換効率と高調波
   4. 電力変換器の概要
      1. 回路構成と電気電子部品
      2. 損失要因
      3. 理想スイッチと実際のスイッチ
      4. 理想キャパシタと実際のキャパシタ
      5. 理想リアクトルと実際のリアクトル
      6. ハーフブリッジとフルブリッジ
      7. 電圧源と電流源
2. 電力用半導体スイッチング素子
   1. ダイオード
   2. BJT
   3. IGBT
   4. MOSFET
   5. IPM
   6. ドライブ回路
3. 電力用半導体素子の使いこなしと実装
   1. 電圧と電流定格の選定
   2. ターンオフ時のサージ電圧
   3. 安全動作領域 (SOA)
   4. スナバ回路
   5. ターンオン時のサージ電流
   6. ダイオードの逆回復電流
   7. dv/dtとdi/dt
   8. 各種保護回路と考え方
   9. 主回路の実装方法
   10. ドライブ回路の実装方法
4. インバータの基礎
   1. 単相インバータの構成と動作原理
   2. 還流ダイオードのはたらき
   3. 上下アーム短絡防止時間 (デッドタイム)
   4. 三相インバータの構成と動作原理
   5. パルス振幅変調 (PAM)
   6. パルス幅制御 (PWC)
   7. サブハーモニックパルス幅変調 (PWM)
      1. 三相変調
      2. 二相変調
      3. 三次高調波重畳変調
   8. 空間ベクトル変調 (SVM)
      1. 瞬時空間ベクトル
      2. 三相正弦波電圧の瞬時空間ベクトル
      3. 三相インバータの瞬時空間ベクトル
      4. 空間ベクトル変調
   9. デッドタイムによる波形歪と補償法
5. インバータの制御法と制御回路の実装
   1. VVVFとCVCF
   2. V/f制御法
   3. 電流制御法
      1. 2自由度レギュレータ
      2. PIレギュレータとIPレギュレータ
      3. リレーレギュレータとヒステリシスレギュレータ
      4. 三相座標における制御
      5. 同期回転座標における制御
   4. インバータとレクティファイア
      1. 電力の双方向性
      2. 系統連系の考え方
      3. 総合力率と基本波力率
      4. 力率制御と高調波抑制
   5. 制御回路の実装方法
      1. マイクロコントローラ (MC) と周辺回路
      2. ロジックインターフェイス
      3. アナログインターフェイス
      4. オペ (OP) アンプ
      5. 絶縁インターフェイス
      6. 各種インターフェイス
6. まとめ
• 質疑応答