【内容一部公開】必須項目に絞って解説！――近刊『エッセンシャルテキスト パワーエレクトロニクス』
2023年11月下旬発行予定の新刊書籍、『エッセンシャルテキスト パワーエレクトロニクス』のご紹介です。
同書の一部を、発行に先駆けて公開します。
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はじめに
パワーエレクトロニクスは電力、電気エネルギーを扱う電子工学である。日本では火力、水力、太陽電池などによって約1兆kWhの電気エネルギーが生成され、その約50%がモータ、約10%が照明、約5%がIT機器で消費されている。電気エネルギーをこれらさまざまな用途に使うために、電力を変換、制御する重要な技術がパワーエレクトロニクスである。
本書は、主に大学や高等専門学校の学生を対象とした半期2単位分のテキストである。著者は、大学においてパワーエレクトロニクスの講義を長年行ってきたが、最先端の技術を扱うには基礎を理解することが必要不可欠であると実感してきた。本書は、講義で使用してきた教材をもとに、基本となる部分を取捨選択してまとめたものである。とくに以下の点に留意して執筆した。
パワーエレクトロニクスでは、半導体素子のオン、オフによって電流の流れる回路が異なる。それがわかるように、回路構成と電圧、電流波形を対応させて説明している。
インダクタやキャパシタの基本的な性質を用いて、回路動作の本質を理解できるようにしている。
DC-DC変換については回路動作を説明するだけでなく、インダクタの配置位置により降圧形、昇圧形、昇降圧形の回路が構成されるという説明により、3方式の基本的な違いを理解できるようにしている。
各章をほぼ講義1回に対応させている。そして章末問題を解くことにより、講義1回ごとに理解を確かめながら進めることができるようにしている。
上述の点に留意しながら執筆したつもりだが、説明不足な点や独善的な点もあるのではないかと考えている。読者の皆様からご意見いただければ幸いである。
（後略）
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群馬大学 名誉教授 石川 赴夫(著)
【目次】
第1章 パワーエレクトロニクスとは
1.1 パワーエレクトロニクスの基本
1.2 パワーエレクトロニクス技術の利用例
1.3 パワーエレクトロニクスの制御システム
演習問題
第2章 スイッチングによる電力変換
2.1 理想スイッチとは
2.2 理想スイッチによる電力変換
2.3 その他の電力変換
演習問題
第3章 パワーエレクトロニクス回路の評価量
3.1 平均値と実効値
3.2 高調波成分
3.3 電力，力率，ひずみ率
演習問題
第4章 電力用半導体素子
4.1 半導体
4.2 ダイオード
4.3 バイポーラトランジスタ
4.4 サイリスタ
4.5 MOSFET
4.6 IGBT
4.7 電力用半導体素子の比較
4.8 電力変換における損失
演習問題
第5章 AC-DC変換①：抵抗負荷
5.1 整流回路
5.2 ダイオードを用いた整流回路
5.3 サイリスタを用いた整流回路
演習問題
第6章 AC-DC変換②：誘導性負荷
6.1 インダクタの作用
6.2 単相半波整流回路
6.3 環流ダイオード
6.4 単相全波サイリスタ整流回路
6.5 混合ブリッジ整流回路
演習問題
第7章 AC-DC変換③：容量性負荷
7.1 キャパシタの作用
7.2 単相全波整流回路
演習問題
第8章 AC-DC変換④：入力側
8.1 入力側の電流
8.2 電流の重なり現象
8.3 電源電圧のひずみ
演習問題
第9章 DC-DC変換①
9.1 直流チョッパの原理
9.2 降圧形チョッパ
9.3 昇圧形チョッパ
演習問題
第10章 DC-DC変換②
10.1 昇降圧形チョッパ
10.2 チョッパ構成の際の注意点
10.3 電流の平滑化が十分でない場合
10.4 双方向チョッパ
演習問題
第11章 DC-AC変換①
11.1 インバータの種類
11.2 インバータの原理
11.3 インバータの回路構成
11.4 三相インバータ
演習問題
第12章DC-AC変換②
12.1 振幅を変える方法
12.2 パルス幅を変える方法
12.3 PWM
12.4 デッドタイム
演習問題
第13章 AC-AC変換
13.1 交流電力調整回路
13.2 無効電力補償回路
13.3 サイクロコンバータ
演習問題
付録 スイッチングを用いない方法
A.1 スイッチングを用いないで直流を得る方法
A.2 スイッチングを用いないで交流を得る方法
演習問題
演習問題略解
索引
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