■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：パワエレ入門と電気入門
　講座２：パワエレのための交流回路
　講座３：パワエレのための三相交流
　講座４：パワーデバイスとパワエレ回路入門
　講座５：モータとベクトル制御入門

■パワーデバイスとパワエレ回路入門（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。

（パワーデバイス入門）
　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。

（パワエレ回路）
　パワエレ回路を理解するためにの基本的な4つの法則を紹介し、とくに重要な昇圧チョッパ回路とインバータ取り上げます。
　・昇圧チョッパでは、入力電圧より高い出力電圧が得られる昇圧原理、昇圧チョッパを特徴づける4つの式を重点に説明します。
　・インバータ回路では、単相回路によりインバータの回路構成と動作原理を示します。
　　三相インバータ回路では、負荷電流、相電圧、線間電圧に等価回路を使って導出します。

・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。

・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。
・パワエレの代表的な回路である昇圧チョッパ回路とインバータ回路の基本と動作原理を理解でき、
　簡単なチョッパ回路の設計が可能となります。

■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。

■パワエレ回路
・パワエレ回路の代表として、（1)整流・位相制御回路、(2)DC-DC変換器、(3)インバータ　の3種類について、
　最も基本的な回路構成と動作原理について説明します。
　こうしたパワエレ回路の動作を理解するための４つの基本を紹介します。
・ＤＣ－ＤＣ変換器の概要について説明した後、パワエレ回路として多用されている昇圧チョッパ回路の昇圧原理、
　回路動作を特徴づける４種類の式を説明します。さらに、これらの指揮を使った演習を行います。、
・もう一つの重要回路であるインバータについて、最も単純な単相インバータを取り上げ、動作現率につて説明します。
・単相インバートを拡張した三相インバータで、等価回路を使って電源電圧に対する相電圧、線間電圧、負荷電流を導く。
　さらに、演習問題を通して、三相インバータの理解を深める。

■パワーデバイス
１．パワーデバイスの基礎

　1.1　パワーデバイスの概要

　1.2　まずはバンドギャップのお話

　1.3　3種類の半導体　真正半導体、n型半導体、p型半導体

　1.4　ダイオード、MOSFET、IGBT

　★演習：MOSFETデバイスの特性式

 

２．パワーデバイスの特性

　2.1　新しパワーデバイス　GaN、SiC

　2.2　GaN、SiCのSiデバイスに対する優位性

　2.3　実際のデバイスで比較　GaNとSiデバイス

　2.4　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　　
 

■パワエレ回路
３．パワエレ回路の概要とDC-DC変換器
　３．１　パワエレ回路概要　3つの回路の紹介
　３．２　DC-DC変換器の概要
　３．３　昇圧チョッパで電圧を昇圧できるのはなぜ
　３．４　昇圧チョッパの設計に便利な定量式
　★ 演習問題　昇圧チョッパ回路の計算　

 

４．インバータ回路
　４．１　インバータ回路の概要
　４．２　単相インバータの回路構成と動作を考える
　４．３　単相インバータから三相インバータへの拡張
　４．４　三相インバータを等価回路を使って解析する　
　★ 三相インバータの電流、相電圧、線間電圧

 

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