単位数: 2. 担当教員: 遠藤 哲郎. 開講年度: 2024. 開講言語: 日本語.
Google Classroomのクラスコードは工学研究科Webページ
https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-g.html
（大学院シラバス・時間割・履修登録）にて確認すること。
地球温暖化を防ぐためには脱炭素社会を構築する必要がある。
脱炭素化には太陽光発電や風力発電など再生可能エネルギー活用の推進、再生可能エネルギーなどの不安定な電力供給をグリッド技術にて最適運用するエネルギーマネージメントの推進、再生可能エネルギーを使用することを前提としたEV（電気自動車）への転換、などが重要であり、これらのアプリケーションに適用されているパワーエレクトロニクス装置の高効率化・高性能化・小型化などが求められる。
本講義のテーマであるパワーエレクトロニクスはパワー半導体、パワーモジュール、コンデンサやインダクタなどのパッシブ部品、制御回路、主回路、システムなどから構成されており、適用されている技術は、電気回路、制御、材料、信頼性、放熱など幅が広く、これら全体の技術を理解することが重要である。
したがって「パワーエレクトロニクス応用工学」では、
①EV(電気自動車）、HEV(ハイブリッドカー）、新幹線、太陽光/風力発電用電力変換装置、産業用インバータ、スマートグリッドなどのパワーエレクトロニクスの応用製品について回路、動作、適用デバイスなどが把握できるようにする。
また、以下のパワーエレクトロニクスの基盤技術について総合的に学ぶ。
②パワー半導体デバイスの種類、動作原理
③パワー半導体デバイスのモジュール化技術
④パワーエレクトロニクスの様々な回路方式、駆動方式
⑤パワーエレクトロニクス回路に適用されるインダクタ、トランス、コンデンサなどの受動部品
本講義は、対面で実施する。
講義は、毎回、講義資料を事前にグーグルクラスルームにて配布し、それをもとに対面で行う。
毎回の講義について授業に出席することと、複数回課す、レポート課題を提出することが必要。
講義は10月7日から開始する。
注意：
Google Classroomに講義を追加しただけでは履修登録したことにはならないので、必ず学務情報システムから履修登録すること！詳しくは下記WEBサイトを参考にすること。
https://olg.cds.tohoku.ac.jp/forstudents
The class code for Google Classroom can be found on the Web site of the School of Engineering:
https://www.eng.tohoku.ac.jp/english/academics/master.html (under "Timetable & Course Description")
To prevent global warming, it is necessary to build a decarbonized society.
In order to decarbonize society, it is important to promote the use of renewable energy sources such as solar power and wind power, promote energy management that optimizes the unstable power supply from renewable energy sources using grid technology, and switch to electric vehicles (EVs) that use renewable energy sources.
The power electronics applied to these applications must be made more efficient, more powerful, and more compact.
Power electronics, the subject of this lecture, consists of power semiconductors, power modules, passive components such as capacitors and inductors, control circuits, main circuits, and systems, etc. The applied technologies are wide-ranging, including electric circuits, control, materials, reliability, and heat dissipation. It is important to understand these technologies as a whole.
Therefore, in "Power Electronics Applied Engineering," it is important to understand these technologies as a whole,
(1) To understand the circuits, operation, and applied devices of power electronics applied products such as EVs (electric vehicles), HEVs (hybrid electric vehicles), bullet trains, power conversion devices for solar/wind power generation, industrial inverters, and smart grids.
In addition, the following fundamental technologies of power electronics will be studied comprehensively.
(2) Various types of power semiconductor devices and their operating principles
(3) Modularization technology of power semiconductor devices
(4) Various circuit schemes and driving methods of power electronics
(5) Passive components such as inductors, transformers, and capacitors applied to power electronics circuits
This lecture will be conducted in person.
Lecture materials will be distributed in the Google Classroom in advance of each lecture and will be used as the basis for the face-to-face lectures.
Attendance in class for each lecture is required, as well as the submission of several report assignments.
Lectures will begin on October 2.
Note.
Adding a course to Google Classroom does NOT mean the registration of the course.
Be sure to register the course by Student Affairs Information System!
Please refer to the following website for details.
https://olg.cds.tohoku.ac.jp/forstudents
半導体、回路に関する初歩的な知識を予め学習しておくことが望ましい。
It is desirable to have a prior elementary knowledge of semiconductors and circuits.
「パワーエレクトロニクス応用工学」の授業は主に下記の授業計画によって進める。
なお、理解が深まるように基礎的な技術と応用分野を適時交えて講義する。（実インバータ、実デバイスなども紹介する）
1. パワーエレクトロニクス概要説明と本講座のガイダンスを行う。
2. パワーデバイス、パワーモジュール、パワーエレクトロクスの関係を講義する。
3. ショットキーダイオー ドとpnダイオードの原理と特徴および動作について講義する。
4. 小型化が進められているEV/HEV用パワーコントロールユニットを講義する。
5. MOSFETとIGBTの原理と特徴および動作について講義する。
6. SiCおよびGaNパワーデバイスの原理と動作について講義する。
7. 小型・高効率化が進んでいる新幹線用コンバータ/インバータについて講義する
8. パワーモジュールの重要特性を講義する。
9. 高効率化が特に著しく進んできている太陽光PCSと先進的な回路に対して説明する。
10. 受動部品（インダクタ、コンデンサ）について適用回路技術に合わせて講義する。
11. 受動部品（トランス）について適用回路技術に合わせて講義する。
12. 電力グリッド技術と各種電力変換器に関して講義する。
The classes of "Power Electronics Applied Engineering" will be conducted mainly by the following lesson plan.
The lecture will include basic technologies and application fields in a timely manner for deeper understanding. (Actual inverters and devices will also be introduced.)
1. Lecture on power electronics overview and guidance on this course.
2. Lecture on the relationship between power devices and power electronics using actual products.
3. Lectures on the principles, features and operation of Schottky diodes and pn diodes.
4. Lecture on power control units for EVs / HEVs that are being miniaturized.
5. Lectures on the principles, features and operation of MOSFETs and IGBTs.
6. Lectures on the principles, features and operation of SiC and GaN power devices.
7. Lectures on Shinkansen power electronics technologies, which are being reduced in weight, size.
8. Lecture on important characteristics of power modules.
9.Lecture on solar PCS and advanced circuits that have been significantly improved efficiency.
10.Lecture on passive components (inductors and capacitors) according to the applicable circuit technology..
11. Lecture on passive components (transformers) according to the applicable circuit technology.
12.Lecture on power grid technology and various power converters.
パワーエレクトロニクスは我々の身近で様々な製品に適用されているが、すぐには気が付きにくい技術である。
授業で学んだパワーエレクトロニクス技術が履修者自ら、実社会の身の回りの製品にどのように適用されているかを考えることと、さらには、どのように改善すればより良い製品になるかを推定することで、授業内だけでなく授業外を通してパワーエレクトロニクス技術の理解を深めることを期待する。
Power electronics is applied to various products around us, but it is a technology that is hard to notice immediately.
To better understand power electronics, consider how power electronics technology is applied to products around the real world outside of class, and estimate how improvements can be made to make better products.
出席状況や課題レポートを総合的に評価する。
Submitted reports, attendance and so on are evaluated.
質問などは下記アドレスにてメールで受け付ける
髙橋良和: yoshikazu.takahashi.e4(at)tohoku.ac.jp
(at)のところは@に置き換えること
Students can e-mail their questions to the following addresses.
Yoshikazu Takahashi: yoshikazu.takahashi.e4(at)tohoku.ac.jp