Last Update 2023/04/05
キロ・ワット超を制御する電力変換技術の実際
TRSP No.125 パワーエレクトロニクス技術教科書
B5判 160(4C:16,2C:96)ページ
定価2,420円(税込)
JAN9784789849258
2014年1月1日発行
好評発売中！
本書はパワーエレクトロニクスの回路技術を基礎から分かりやすく解き明かします．初学者にもとっつきやすいようにイラストを交え，他の分野に比べて馴染みがなく，馴染みにくいと思われがちなこの分野を整理してテンポよく解説します．本分野は難しく捉らえられがちですが，主回路(強電部)と制御回路(弱電部)に分けて考えれば，主回路は抵抗，コンデンサ，リアクトル(コイル)，スイッチの四つしか出てきません．制御回路は，電子回路技術そのものです．ただし，大電力を扱う主回路と微小信号を扱う制御回路を一つの箱に入れるので，多少，違った感覚が必要になります． 本書では，通常の電子回路技術と同じ部分と異なる部分に着目しながら，解説していきます．実際の部品選定や，設計して動かすにはどうしたらいいのかに重点を当てます．
目 次
まずは，パワエレって何？ から入りましょう
第1章 効率よく電気エネルギーを制御する技術
1-1 パワーエレクトロニクスとは？
1-2 損失の小さいスイッチング増幅
1-3 パワエレの難しさ
1-4 実際のパワエレ装置のしくみ
弱電と強電の世界の常識と非常識
第2章 パワエレとほかの技術の違い
2-1 パワエレ技術の独特な部分
2-2 相違技術
2-3 共通技術
2-4 発展技術
パワーエレクトニクスの主役であるスイッチング素子を使いこなす
第3章 スイッチング用パワー半導体
3-1 パワエレのキモ：スイッチングで電力変換
3-2 スイッチングにより発生する課題
3-3 スイッチング素子の種類
3-4 効率を考えたIGBTとMOSFETの上手な使い分け
3-5 モジュールの利用
3-6 スイッチング素子の簡易的な選定方法
絶縁を理解してパワエレ回路を確実に動かす
第4章 強電部と弱電部の絶縁
4-1 絶縁する理由
4-2 スイッチング素子の駆動方法
4-3 駆動回路部の絶縁方法
4-4 駆動回路の電源の絶縁方法
弱電回路の世界と違い，大型部品が多いので，上手な使い方が小型化のポイント
第5章 コンデンサとリアクトル
5-1 パワエレにおける受動部品の役割
5-2 パワエレによく使われるコンデンサ
5-3 リアクトル
5-4 受動部品の設計例
スイッチング素子などの主要部品のパワエレ的に美しい配置とは？
第6章 確実に動かすための実装術
6-1 回路図にはないインダクタンス/キャパシタンス成分
6-2 寄生インダクタンスの対策
6-3 浮遊キャパシタンスの対策
6-4 部品レイアウトのこつ
6-5 主回路の電源構成
6-6 ノイズ対策
高電圧・大電流と弱電が混在するパワエレならでは…
第7章 電圧や電流の検出回路
7-1 検出回路の役割
7-2 電圧検出
7-3 電流検出
7-4 位相検出
7-5 異常発生時の検出とそのときの処理
大電力を扱うためコレが装置の大きさを左右する
第8章 パワエレ装置の冷却技術
8-1 太陽光発電インバータのどこを冷やす？
8-2 放熱フィンの熱抵抗の計算方法
8-3 スイッチング素子の損失計算法
8-4 ヒートシンクの選び方とスイッチング素子の取り付け方
8-5 実際の装置
8-6 熱流体解析ソフトウェアの利用
スイッチングによりどうやって電圧・電流が変換されているか
第9章 電力変換のしくみ
9-1 電力変換器の基本法則
9-2 電力変換の基本回路とバリエーション
9-3 出力電圧の制御
9-4 相似回路：機械系と電気系の対応
9-5 双対回路
電圧・電流を自在に制御するために…
第10章 制御理論とその使い方
10-1 太陽光発電用インバータのどこを制御するか
10-2 系統連系インバータの等価回路モデル
10-3 パワエレで使う制御理論
10-4 制御系の特性を表す便利なグラフ：ボード線図
10-5 系統連系インバータのブロック線図
ハードウェアとソフトウェアの構成のコツ
第11章 制御装置の構成
11-1 太陽光発電用インバータに見るパワエレ制御のためのハードウェア
11-2 パワエレ制御装置を構成する七つの回路
11-3 ソフトウェアの構成
11-4 学習向けのパワエレ制御ボードFPEG-C
帯域や安定性をねらい通りに設計する
第12章 制御系の構成方法
12-1 パワエレの電流・電圧制御系
12-2 制御系の性能を表す三つの特性
12-3 電流制御系のゲイン設計例：PI制御
12-4 電流制御系のゲイン設計例：比例制御とフィードフォワード制御
12-5 机上計算を現実のものにする
12-6 実際は離散時間系も混在する
作る前に帯域や安定性をパソコンで確認する
第13章 パワエレ装置の設計とシミュレーションの活用
13-1 設計のケーススタディ
13-2 パワエレ用シミュレーション
13-3 設計の最適化
いろいろなものと融合するパワエレの果てしない広がり
第14章 実用化技術と発展技術
14-1 太陽光発電用パワーコンディショナの実用化技術
14-2 単相交流から三相交流への発展
14-3 系統連系インバータから交流モータ・インバータへの発展
14-4 最後に
※本書の各記事は，「トランジスタ技術」に掲載された記事を再編集したものです．
初出誌は各記事の章末に掲載してあります．記載のないものは書き下ろしです．
まずは，パワエレって何？ から入りましょう
第1章 効率よく電気エネルギーを制御する技術
1-1 パワーエレクトロニクスとは？
1-2 損失の小さいスイッチング増幅
1-3 パワエレの難しさ
1-4 実際のパワエレ装置のしくみ
弱電と強電の世界の常識と非常識
第2章 パワエレとほかの技術の違い
2-1 パワエレ技術の独特な部分
2-2 相違技術
2-3 共通技術
2-4 発展技術
パワーエレクトニクスの主役であるスイッチング素子を使いこなす
第3章 スイッチング用パワー半導体
3-1 パワエレのキモ：スイッチングで電力変換
3-2 スイッチングにより発生する課題
3-3 スイッチング素子の種類
3-4 効率を考えたIGBTとMOSFETの上手な使い分け
3-5 モジュールの利用
3-6 スイッチング素子の簡易的な選定方法
絶縁を理解してパワエレ回路を確実に動かす
第4章 強電部と弱電部の絶縁
4-1 絶縁する理由
4-2 スイッチング素子の駆動方法
4-3 駆動回路部の絶縁方法
4-4 駆動回路の電源の絶縁方法
弱電回路の世界と違い，大型部品が多いので，上手な使い方が小型化のポイント
第5章 コンデンサとリアクトル
5-1 パワエレにおける受動部品の役割
5-2 パワエレによく使われるコンデンサ
5-3 リアクトル
5-4 受動部品の設計例
スイッチング素子などの主要部品のパワエレ的に美しい配置とは？
第6章 確実に動かすための実装術
6-1 回路図にはないインダクタンス/キャパシタンス成分
6-2 寄生インダクタンスの対策
6-3 浮遊キャパシタンスの対策
6-4 部品レイアウトのこつ
6-5 主回路の電源構成
6-6 ノイズ対策
高電圧・大電流と弱電が混在するパワエレならでは…
第7章 電圧や電流の検出回路
7-1 検出回路の役割
7-2 電圧検出
7-3 電流検出
7-4 位相検出
7-5 異常発生時の検出とそのときの処理
大電力を扱うためコレが装置の大きさを左右する
第8章 パワエレ装置の冷却技術
8-1 太陽光発電インバータのどこを冷やす？
8-2 放熱フィンの熱抵抗の計算方法
8-3 スイッチング素子の損失計算法
8-4 ヒートシンクの選び方とスイッチング素子の取り付け方
8-5 実際の装置
8-6 熱流体解析ソフトウェアの利用
スイッチングによりどうやって電圧・電流が変換されているか
第9章 電力変換のしくみ
9-1 電力変換器の基本法則
9-2 電力変換の基本回路とバリエーション
9-3 出力電圧の制御
9-4 相似回路：機械系と電気系の対応
9-5 双対回路
電圧・電流を自在に制御するために…
第10章 制御理論とその使い方
10-1 太陽光発電用インバータのどこを制御するか
10-2 系統連系インバータの等価回路モデル
10-3 パワエレで使う制御理論
10-4 制御系の特性を表す便利なグラフ：ボード線図
10-5 系統連系インバータのブロック線図
ハードウェアとソフトウェアの構成のコツ
第11章 制御装置の構成
11-1 太陽光発電用インバータに見るパワエレ制御のためのハードウェア
11-2 パワエレ制御装置を構成する七つの回路
11-3 ソフトウェアの構成
11-4 学習向けのパワエレ制御ボードFPEG-C
帯域や安定性をねらい通りに設計する
第12章 制御系の構成方法
12-1 パワエレの電流・電圧制御系
12-2 制御系の性能を表す三つの特性
12-3 電流制御系のゲイン設計例：PI制御
12-4 電流制御系のゲイン設計例：比例制御とフィードフォワード制御
12-5 机上計算を現実のものにする
12-6 実際は離散時間系も混在する
作る前に帯域や安定性をパソコンで確認する
第13章 パワエレ装置の設計とシミュレーションの活用
13-1 設計のケーススタディ
13-2 パワエレ用シミュレーション
13-3 設計の最適化
いろいろなものと融合するパワエレの果てしない広がり
第14章 実用化技術と発展技術
14-1 太陽光発電用パワーコンディショナの実用化技術
14-2 単相交流から三相交流への発展
14-3 系統連系インバータから交流モータ・インバータへの発展
14-4 最後に
※本書の各記事は，「トランジスタ技術」に掲載された記事を再編集したものです．
初出誌は各記事の章末に掲載してあります．記載のないものは書き下ろしです．