■リスキリング/入門者向けシリーズ
・パワーエレクトロニクスに必要な電気工学の専門技術と
　パワーエレクエレクトロニクスの基礎技術を１単元ずつセットにして学びます。
　本講座は、リスキング講座シリーズ④です。
　講座１：オームの法則・キルヒホッフの法則とパワエレ技術入門
　講座２：交流回路とLC受動素子／モータ技術の基礎
　講座３：複素数を使った交流回路計算／パワエレ回路
　講座４：交流電力と過渡現象／パワーデバイス
　講座５：三相交流と電力／ベクトル制御の基礎

■交流電力と過渡現象／パワーデバイス（本講座）について
 ・各単元の終わりに演習問題が設けられており、演習を通して各単元の理解を深める構成となっています。

（交流電力と過渡現象）
　抵抗、インダクタ、キャパシタでの交流電力を導き、有効電力、無効電力が発生する理由を分かりやすく解説します。
　また、複素数による電力の計算方法ついて例題を通して学びます。
　・キャパシタと抵抗の直列回路、インダクタと抵抗の直列回路で発生する過渡現象と時定数について説明します。
　　インダクタと抵抗の直列回路はインバータに流れる電流を理解するのに重要です。

（パワーデバイス）
　パワーデバイスの構造と特性の違い使い分けを理解するため、バンドギャップ、n型半導体、p型半導体といった半導体の基礎物性から説明を始めます。
　・最も代表的なデバイスであるダイオード、MOSFET、IGBTを取り上げ、半導体の基礎物性に基づいて構造、動作原理、動作特性をを分かりやすく説明します。
　・注目を集めている新材料のパワーデバイスGaN、SiCにつて、Siに対する優位性を基礎物性から明らかにします。
　　さらに、デバイス損失の定量式を導入し、その優位性を定量式からも示します。

・専門が電機以外で、パワーエレクトロニクス・電力系の専門知識をリスキリングしたい技術者の方。
・専門が電子工学で、パワーエレクトロニクス・電力系の専門知識をリスキリングしたい技術者の方。
・自動車産業に携わり、自動車の電動化の技術を習得し、この分野の業務に関わりたい技術者の方。

・交流回路における有効電力、無効電力の定義と、複素数による交流電力の計算方法が習得できます。
・定常状態に達するまでの過渡現象と過渡現象を特徴づける時定数を理解できます。
・パワーデバイスの構造・動作特性、損失を理解することで、パワエレ回路に使用するパワーデバイスを選定する基本的な知識を習得できます。

■交流電力と過渡現象
・交流が印加された抵抗、インダクタ、キャパシタの各素子で電力を求め、これをもとに交流の電力に特徴的な
　有効電力、無効電力、表皮電力、力率を定義します。さらに、無効電力が発生する理由についても考察します。
・交流電力の計算では、複素数を使った電力計算について具体的な例題で説明し、演習問題を通して理解を深めます。
・キャパシタCと抵抗の直列回路で、充電されたコンデンサから抵抗に電流した時の電圧波形を測定し、
　この波形が指数関数で記述できることを示します。
・同様にインダクタLと抵抗の直列回路はインバータに使われており、その電流が指数関数で記述できることを示します。
　これらの回路の時間現象（過渡現象）で重要な時定数について考察します。
・最後にLCRの直列回路に流れる電流が、回路条件により単純な減衰波形、振動減数波形となることとその理由を説明します。


■パワーデバイス
・パワーデバイスの構造と特性の違い使い分けを理解するため、
　バンドギャップ、n型半導体、p型半導体といった半導体の基礎物性から説明を始めます。
・最も代表的なデバイスであるダイオード、MOSFET、IGBTを取り上げて構造と動作原理を示し、
　MOSFETとIGBTの違いについて詳しく説明ます。、
・注目を集めている新材料のパワーデバイスGaN、SiCにつて、
　Siに対する優位性（高速性、耐熱性、高耐圧と低抵抗の両立）を基礎物性から明らかにします。
　また、デバイス損失の計算に使用される定量式を導入し、その優位性を定量式からも示します。
　さらに、SiとGaNの実素子で特性比較した実験結果も紹介します。

１．交流の電力

　1.1　まずは、抵抗、インダクタ、キャパシタの電力を考える

　1.2　無効電力まである交流の電力（有効・無効・皮相電力）

　1.3　複素数を使えば計算できる交流電力

　1.4　内部インピーダンスとのマッチング・・・最大電力の供給条件

　★演習：複素数を使った電力計算

 

２．電気と時間との関係（過渡現象）

　2.1　まずは実際の波形・・・キャパシタからの抵抗への電流放電

　2.2　キャパシタから抵抗への電流放電を数学的に記述

　2.3　インダクタと抵抗直列回路に電流を流す（インバータ回路）

　★演習：時定数の計算

　2.4　LCR直列回路の過渡現象

 

３．パワーデバイスの基礎

　3.1　パワーデバイスの概要

3.2　まずはバンドギャップのお話

　3.3　3種類の半導体　真正半導体、n型半導体、p型半導体

　3.4　ダイオード、MOSFET、IGBT

　★演習：MOSFETデバイスの特性式

 

４．パワーデバイスの特性

　4.1　新しパワーデバイス　GaN、SiC

　4.2　GaN、SiCのSiデバイスに対する優位性

　4.3　実際のデバイスで比較　GaNとSiデバイス

　4.4　パワーデバイスの損失（Si、GaN、SiC比較）

　★演習：パワーデバイスの損失計算　　

弱電から転向し、独学で学んだ経験からパワエレの基本をわかりやすく解説します。
	東京工科大学　名誉教授／ 　名古屋大学　客員教授 名古屋大学院卒業後、東芝生産技術研究所に入社。 以来31年間、研究開発およびそのマネジメントを行う。2015年より現職。 製造現場での豊富な経験をベースに、理論とシミュレーションを効果的に活用した研究を行っている。 平易な語り口での講義も好評で、企業向けの登壇も多い。 工学/理学博士。

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日本パワーエレクトロニクス協会