パワーエレクトロニクス初心者のためのスイッチング電源制御系設計

近年、地球環境を取り巻く問題の解決手段の一つとしてパワーエレクトロニクス技術の重要性が高まっております。パワーエレクトロニクスは電力工学・半導体工学・制御工学の3つの分野の複合分野として誕生した技術であり、産業応用分野おいても非常に重要です。しかしながら、「パワーエレクトロニクスの講義は受けたけど制御の部分は教わっていない」、「制御工学の講義は受けたけど実際の現場ではコントローラを実際にどのように設計したらいいかわからない」といった声をよく聞きます。 　しかし、パワーエレクトロニクス回路には制御技術が必要不可欠であり、両者の知識を持っていないと回路は正常に動作せず、正常に動作するまで試行錯誤を繰り返して開発期間が長引いてしまいます。更には、ディジタル電源開発となってくると、ハードだけでなくソフトの知識も必要となります。 　本セミナーでは、パワーエレクトロニクスと制御の連携、具体的な設計法、さらにはディジタル制御についても網羅的に習得することを目指します。 　また、制御系設計だけでなく、実際にスイッチング電源を動かす際の問題点からディジタル制御特有の問題点などの紹介ならびにその対策についても解説していきます。本セミナーを通して、パワーエレクトロニクス技術に更に興味を持っていただければ幸いです。

1. パワーエレクトロニクス技術及び電力変換回路の紹介
   1. パワーエレクトロニクス技術
   2. 電力変換回路
      1. DC-DCコンバータ
      2. AC-DCコンバータ (整流回路)
      3. DC-ACインバータ
      4. AC-ACコンバータ
2. パワーエレクトロニクスにおける制御系の基本的な考え方
   1. 伝達関数と状態方程式
   2. 制御系の安定性
   3. ボード線図
   4. ループ整形法
3. 状態平均化法の基礎と各種伝達関数
   1. 状態平均化法
   2. スイッチング電源の伝達関数の導出
   3. 各種伝達関数の紹介
      1. デューティ比の微小変動に対する伝達関数
      2. 出力電流の微小変動に対する伝達関数
      3. 入力電圧の微小変動に対する伝達関数
      4. 各種ゲイン
         • センサゲイン
         • PWM変調ゲイン
4. スイッチング電源制御系設計
   1. 電圧モード制御
      1. 電圧モード制御の紹介
      2. 補償器の選定:3pole-2zero補償器
      3. 電圧モード制御系設計法
   2. 電流モード制御
      1. 電流モード制御の紹介
      2. 補償器の選定:2pole-1zero補償器
      3. 電流モード制御系設計法
   3. ソフトスタート
5. ディジタル電源への応用
   1. ディジタル制御における要素
      1. A/D変換
      2. コンペアマッチ
      3. 割り込み処理
   2. 差分方程式による離散化
   3. ディジタル制御特有の問題とその対応
      1. 演算コスト
      2. ワインドアップ
      3. 量子化誤差
6. 質疑応答