パワーエレクトロニクス特論のシラバス情報

科目名称
Course title(Japanese)
パワーエレクトロニクス特論 科目番号
Course number
43EEELM501
科目名称(英語)
Course title(English)
Advanced Studies in Power Electronics
授業名称
Class name
パワーエレクトロニクス特論
教員名 小泉 裕孝
Instructor Hirotaka Koizumi
開講年度学期 2022年度 前期
Year/Semester 2021/1st
曜日時限 月曜5限
Class hours 5th period on Monday
開講学科
Department
工学研究科 電気工学専攻
Graduate School of Engineering Department of Electrical Engineering
外国語のみの科目
(使用言語)
Course in only foreign
languages (languages)
-
単位
Course credit
2.0 授業の主な実施形態
Main class format
ハイフレックス型授業/Hybrid-Flexible format
概要
Descriptions
共振型同調電力増幅器として発明され、共振型dc/dcコンバータ、ワイヤレス送電、誘導加熱機器、高周波蛍光灯等にも応用されているD級インバータを主な題材に、共振型電源の動作原理、スイッチングの特徴を説明する。デバイスストレス、リプルを考慮したフィルタ設計、直流等価抵抗の影響などに立ち入って説明する。主にテキスト第6章の内容を取り上げる。

A Class D inverter was proposed as a tuned power amplifier, which is applied to DC/DC converters, wireless power transfer, induction heating, and fluorescent ballast. In this course, operation principle and switching transition are explained based on the Class D inverter. Device stresses, filter design, and the effect of DC equivalent resistance are analyzed. Section 6 of the textbook is used as the main reference.
目的
Objectives
共振型電源の動作原理、スイッチングの特徴を理解し、簡単な回路設計までを習得する。
Understanding of operation principle of resonant power converters and switching transition. Designing a fundamental resonant dc/dc converter.
到達目標
Outcomes
与えられた入出力条件下において、適切な素子を選択し、D級dc/dcコンバータを設計できるようになる。
Designing a Class D resonant DC/DC converter with appropriate circuit components under the required conditions.
履修上の注意
Course notes prerequisites
「パワーエレクトロニクス」の履修を前提に講義を行う。
Power Electronics is a pre-requisite undergraduate course.
アクティブ・ラーニング科目
Teaching type(Active Learning)
課題に対する作文
Essay
期末レポート:共振型コンバータの設計
Report for design of resonant dc/dc converter at the end of the semester.
小テストの実施
Quiz type test
毎回1~2問の小テスト

One to two problems per class.
ディベート・ディスカッション
Debate/Discussion
- グループワーク
Group work
-
プレゼンテーション
Presentation
- 反転授業
Flipped classroom
-
その他(自由記述)
Other(Describe)
-
準備学習・復習
Preparation and review
LETUSに逐次掲示されるファイルを参考に十分に復習すること。
Reviewing with a PDF file uploaded on LETUS.
成績評価方法
Performance grading
policy
課題(回路設計)を提示し、レポートにより評価する(枚数制限なし)50%。授業中またはLETUSにて行う1~2問の小テスト50%。履修者が20人を超える場合はレポートを試験に変更する。

Report on the design of resonant DC/DC converters at the end of the semester (50%) and one to two problems per class (50%). When there are more than 20 students, a paper examination will be assigned instead of the report.
学修成果の評価
Evaluation of academic
achievement
・S:到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A:到達目標を十分に達成している
・B:到達目標を達成している
・C:到達目標を最低限達成している
・D:到達目標を達成していない
・-:学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S:Achieved outcomes, excellent result
・A:Achieved outcomes, good result
・B:Achieved outcomes
・C:Minimally achieved outcomes
・D:Did not achieve outcomes
・-:Failed to meet even the minimal requirements for evaluation
教科書
Textbooks/Readings
・教科書を使用する場合は、MyKiTS(教科書販売サイト)から検索・購入可能ですので以下のURLにアクセスしてください。
https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/
 
・Search and purchase the necessary textbooks from MyKiTS (textbook sales site) with the link below.
https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/
参考書・その他資料
Reference and other materials
スイッチングコンバータの基礎 原田耕介、二宮保、顧文建 コロナ社
"The Fundamentals of Switched-Mode Converters," Harada, Ninomiya, and Gu, Corona Publishing Co., Ltd, 1992.
RF電力増幅器の基礎と設計法 末次正 科学情報出版
授業計画
Class plan
1. 共振型電源の特徴 Characteristics of power sources
  スイッチング損失と電源の高周波化、高効率化の関係を理解する。
  Understanding of the relationship between high-frequency, high-efficiency operation and switching loss.
  
2. 電力増幅器と電力変換効率(1) Power amplifiers and power conversion efficiency (1)
  A級、B級電力増幅器の動作原理と電力変換効率の関係を理解する。
  Understanding of the operation principle of a Class A and a Class B power amplifiers and the power conversion efficiency.      

3. 電力増幅器と電力変換効率(2) Power amplifiers and power conversion efficiency (2)
  C級電力増幅器の動作原理と波形のフーリエ級数展開を習得する。
  Understanding of the operation principle of a Class C power amplifier and Fourier analysis for the switch voltage waveform.        

4. 電力増幅器と電力変換効率(3) Power amplifiers and power conversion efficiency (3)
  C級電力増幅器の動作原理と電力変換効率の関係を理解する。
  Understanding of the operation principle of a Class C power amplifier and the power conversion efficiency.      

5. 電力増幅器と電力変換効率(4) Power amplifiers and power conversion efficiency (4)
  D級電力増幅器の動作原理と電力変換効率の関係を理解する。
  Understanding of the operation principle of a Class D power amplifier and the power conversion efficiency.      
     
6. 電力増幅器と電力変換効率(5) Power amplifiers and power conversion efficiency (5)
  E級電力増幅器の動作原理と電力変換効率の関係を理解する。
  Understanding of the operation principle of a Class E power amplifier and the power conversion efficiency.      

7. D級インバータ(1) Class D inverter (1)
  D級直列共振型インバータの回路構成と、動作原理を理解する。
  Understanding of circuit configuration of a Class D series resonant inverter and its operation principle.

8. D級インバータ(2) Class D inverter (2)
  D級直列共振型インバータの周波数制御とスイッチング損失の関係を理解する。  
  Understanding of switching losses of a Class D series resonant inverter with frequency modulation.

9. D級インバータ(3) Class D inverter (3)
  D級直列共振型インバータの共振回路特性を解析できるようになる。
  Understanding of characteristics of the resonant circuit of Class D series resonant inverter.

10. D級インバータ(4) Class D inverter (4)
  D級直列共振型インバータの電圧・電流ストレス、電圧変換比を理解する。
  Understanding of voltage/current stress and voltage transfer function of a Class D series resonant inverter.

11. D級インバータ(5) Class D inverter (5)
  スイッチ素子の寄生容量と非線形性を考慮した動作特性を理解する。
  Understanding of nonlinear characteristics of the parasitic capacitance of the switching devices.

12. D級インバータ(6) Class D inverter (6)
  D級直列共振型インバータの設計方法を理解する。
  Understanding of design scheme of a Class D series resonant inverter.

13. D級整流器 Class D rectifier
  D級整流器の回路構成と動作原理、解析、設計方法を理解する。
  Understanding of circuit configuration, operation principle, analysis, and design scheme of a Class D rectifier.

14. D級共振型dc/dcコンバータ Class D resonant DC/DC converter
  D級共振型dc/dcコンバータの設計方法を習得する。
  Understanding of the design scheme of a Class D series resonant DC/DC converter.

15. まとめ Summary
  授業内容の理解を確認する。
  Reviewing the contents of this course.
教職課程
Teacher-training course
実務経験
Practical experience
-
教育用ソフトウェア
Educational software
-
備考
Remarks
994D33P
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