パワーエレクトロニクス―基礎から応用―

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【内容紹介】
理工学分野に携わる大学や工業高等専門学校の学生、高電圧に携わる技術者がパワーエレクトロニクスの基礎知識を得るための入門書。大学や高専の講義と対応するように12章立てとした。１回の講義が章１つに対応する。独学では２時間で章１つを学ぶイメージである。
パワーエレクトロニクスの諸動作の記載は、関連する基礎科目の諸法則との関係にも触れて、専門基礎から発展的に学習ができるようにした。またパワーエレクトロニクスを利用した回路の動作について、これらの動作を説明するモデルが理解できるように、数式と説明文の双方で記述した。パワーエレクトロニクスを利用した産業機器を学ぶ章では、実物を見たことがない人でもその用途と原理およびそれらの発展の歴史を容易に理解できるよう、イラスト、写真、年表などを掲載している。理解度の確認やアクティブラーニングが可能なように、例題や演習、発展的学習も入れた。演習問題解説においては、答えの導出過程も記述している。

【著者紹介】
編著：高木 浩一（たかき こういち）
岩手大学 理工学部電気電子通信コース 教授
編著：南谷 靖史（みなみたに やすし）
山形大学大学院 理工学研究科 准教授

【目次】
１章 パワーエレクトロニクスの概要
1.1 暮らしの中のパワーエレクトロニクス
1.2 パワーエレクトロニクスの目的：電力変換
1.3 パワーエレクトロニクスの歴史

２章 パワーエレクトロニクスの電気回路理論
2.1 スイッチングによる制御
2.2 平均値と実効値
2.3 ひずみ波形のフーリエ級数による表示
2.4 電力
2.5 力率とひずみ率

３章 電力変換の基礎とスイッチ
3.1 電力変換と効率
3.2 スイッチングによる電力変換
3.3 電力制御
3.4 スイッチングによる電流経路の切り替え
3.5 理想スイッチと実際のスイッチ

４章 電力変換と半導体デバイス
4.1 半導体とは
4.2 パワーデバイスに必要な特性
4.3 ダイオード
4.4 バイポーラトランジスタ
4.5 電界効果トランジスタ
4.6 次世代パワーデバイス

5章 パワーエレクトロニクス用半導体デバイス
5.1 IGBT（insulated gate bipolar transistor）
5.2 サイリスタ（thyristor）
5.3 TRIAC (triode for alternating current)
5.4 GTO（gate turn-off thyristor）
5.5 パワーモジュール
5.6 半制御スイッチと完全制御スイッチ

6章 チョッパ回路
6.1 直流－直流変換の仕組みと平滑化
6.2 降圧チョッパ
6.3 昇圧チョッパ
6.4 昇降圧チョッパ
6.5 デューティ比と入出力電圧特性の比較

７章 高度な直流―直流変換
7.1 双方向チョッパ回路
7.2 フライバックコンバータ
7.3 フォワードコンバータ
7.4 高度な昇降圧チョッパ

８章 インバータ
8.1 単相インバータ
8.2 三相インバータ

９章 波形制御によるインバータの高調波出力改善
9.1 インバータと高調波
9.2 PWMインバータ（正弦波PWM制御）
9.3 マルチレベルインバータ

10章 交流-直流変換（整流回路）
10.1 単相半波整流回路
10.2 単相全波整流回路
10.3 三相全波整流回路

11章 交流－交流変換
11.1 交流－交流間接変換(交流－直流－交流変換)
11.2 交流－交流直接変換(交流－交流変換)

12章 身近なパワーエレクトロニクス機器
12.1 家電機器への応用
12.2 給電装置への応用
12.3 再生可能エネルギーと系統連系
12.4 医療機器応用
12.5 高効率化するコンバータ・インバータ

13章 パワーエレクトロニクスの応用２
13.1 電動機制御
13.2 輸送システム