1 演習問題を５門選択して回答せよ
(1)パワーエレクトロニクスの定義、長所、短所
選んだ理由
パワーエレクトロニクスの数多くの配布物の中から偶然この問題の回答を記した物を手にしたのでこの問題にした。
定義
電気用半導体デバイスを用いて電力の変換と制御を行う技術分野
パワー（力）とエレクトロニクスで制御する技術のこと
長所
半導体電力変換技術といい、様々な電力の変換ができる
①順変換 （AC/DC変換、直流を交流に変化させる）
②逆変換 （DC/AC変換 交流を直流に変化させる）
③直流変換 （DC/DC変換、直流の電圧を変化させる）
④交流変換 （AC/AC変換、交流の電圧を変化させる）
決めの細かい電力制御
取り扱う電力のスケールが広い
取り扱う周波数領域が広い
デジタル制御と相性がいい
短所
高調波電流や高周波電磁ノイズによって電磁妨害が生ずる
電源元が無いと元も子もない
出典元
パワーエレクトロニクスとは
http://hirachi.cocolog-nifty.com/kh/files/20060823-1A.pdf
（２）次のデバイスの構造と特徴を簡単に説明せよ
選んだ理由
（１）の問題を解き、次に何をやるかと考え、一通り目を通して比較的安易にできるものだと判断しこの問題にした。
バイポーラトランジスタ
トランジスタの一種で電流幅・スイッチング機能を持つ。ユニポーラとは異なり、キャリアを２つ持つためバイポラーと呼ばれる。
小さなベース電流に対してその数十倍から数百倍のコレクタ電流が流れる。
電力分野で利用されるのはほとんどnｐｎタイプ
サイリスタ
３端子の半導体素子でSCR（シリコン制御整流子）とも呼ばれる。
基本的にさいりステの動作は機械的なスイッチのようなもので機械スイッチオンを半導体では導通、オフを非導通となる。
MOSFET
電界効果トランジスタの一種でLSIの中では最も一般的に使用される。シリコンを使用するものが一般的。
ゲートと基材の間に構成されたキャパシターにより、ゲートに正電圧が印加された場合、p型のサブストレートと絶縁層の境界面に電子を引き寄せドレインソース間に反転層をつくり上げることでソースドレイン間を高コンダクタンスする。
IGBT
半導体素子の一つでMOSFETをゲート部に組み込んだバイポーラトランジスタ。
MOSFETの欠点でもある高電圧に伴って高くなるオン対抗による発熱とバイポーラトランジスタの低いスイッチング速度という欠点をそれぞれ補うように入力団にMOSFETを出力段にバイポーラトランジスタを一つの半導体素子上に構成したもの。
出典元
バイポーラトランジスタ wiki
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%90%E3%82%A4%E3%83%9D%E3%83%BC%E3%83%A9%E3%83%88%E3%83%A9%E3%83%B3%E3%82%B8%E3%82%B9%E3%82%BF
サイリスタ wiki
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B5%E3%82%A4%E3%83%AA%E3%82%B9%E3%82%BF
MOSFET wiki
http://ja.wikipedia.org/wiki/MOSFET
IGBT wiki
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%B5%B6%E7%B8%81%E3%82%B2%E3%83%BC%E3%83%88%E3%83%90%E3%82%A4%E3%83%9D%E3%83%BC%E3%83%A9%E3%83%88%E3%83%A9%E3%83%B3%E3%82%B8%E3%82%B9%E3%82%BF
（２１）それぞれの動作原理と特徴を説明せよ
選んだ理由
（２）をやり終えて次にどの問題をやろうかとまた悩み、各問題を流し読みしていたら大部分が図入りという事が判明した。（この間にレポート課題の注意事項の欄には手書きの作図は定規などで丁寧にと書いてあったことを今まさに知り、（２）の図を見て呆然としている）なので説明文で済ませそうなこの問題を選択した。
PWMインバータ
ＰＷＭとはPulse Width Modulationの略で、出力波形の半サイクル中に多数のパルス列をつくり、 そのパルス幅の等価電圧を正弦波状に変化させ、低次高周波の少ない滑らかな出力を得る方式である。 図-11に、ＰＷＭインバータによる電圧調整の原理を示す。同図(a)において、三角波形の変調波と正弦波形の信号波を比較し、 図(h)および図(c)のように信号波の振幅に応じて、パルス幅の等価電圧が正弦波形に変調された出力波形を得ることができる。 ＰＷＭは、トランジスタやGTOの採用によって実現可能となった方式である。 ＰＷＭ方式では、コンパータの出力部は一定電圧の直流でよく、コンパータ部は通常ダイオードで構成される場合が多い。
多重インバータ
数台の方形波のインバータの出力を組み合わせて怪談波形を作ることによって校長は成分を除去する。
低周波のスイッチングで住むためサイリスタが使え、大容量の正弦波インバータ向き。
気質も小さく電力品質がいいが、欠点としてはインバータおよび変圧器を複数台使用するため装置が大掛かりになる。
マルチレベルインバータ
低いスイッチング周波数で高調波の低減が可能で、多重インバータのような変圧器は不要となる。
デバイスの耐圧が低くてすむ。。例を上げれば３レベルインバータでは通常のインバータの半分の耐圧デバイスで可能となる。
出典元
インバータと高調波
http://www.shasej.org/gakkaishi/0011/0011-koza-04.html
（３）主電源を流すために、ゲート信号電流のパルス幅の最小値はいくらか。
選んだ理由
とうとう説明分や解説文のみの問題が無くなった。その現実に涙を流しながらもあと２問という現実と戦わなくてはならない。完全に憶測だが、まだ最初の方の問題なら簡単なのではないかという単純な考えを元にこの問題を選択した。
L * dt/did + Rid = Ed
id = R/Ed * (1 - ε^-L/R * T) となり
Ed = 50v R =0.5Ω L = 0.5Hということがわかる
id = 100(1 - ε^ -t)
t = t1 で id = 15mA
100(1 - ε^ -t1) = 15 * 10^-3
ε^t1 = 1 - 15 * 10^-2 / 1
t1 = lm * 1-15*10^-5 / 1 = 150μsec
つまりゲート信号電流のパルス幅の最小値は150μsecとなる。
（18）ほぼ正弦波の出力波形が得られる負荷抵抗Rを求めよ。
選んだ理由
泣く泣く選びました。すいません。
R = 18.5Ω
２ パワーエレクトロニクスがどのように役だっているか
パワーエレクトロニクスはこんにちでは電気を用いるあらゆる分野で使用されており現代の最先端技術を支えている。例を上げれば新幹線、ハイブリッドカー、電磁調理器、ノートパソコンなどがあげられる。
ノートパソコンのは充電器と本田に分かれるがそれぞれ充電器は商用電力を整流器で直流に変換し、インバータで１００kHzの高周波に変化し、変圧器で降圧、再度整流して9ｖの直流を得て本体の電池を充電をしている。充電器を小型軽量にするにはこの複雑な電力変換が最も合理的なのだ。そして本体は電池電圧をインバータとして変圧器で１０００ｖに昇圧して液晶のバックライトを稼働させ、インバータで交流に変換してSM系のACサーボモータを駆動、（ほとんどののーとぱそこんではHDD、FD、CDROMをそれぞれ動かすために３個使用している）電池のDC９Vを降圧チョッパで１．２Vに変換してCPU（Intelのpentiumの場合）に供給する。そしてDC9Vを昇圧チョッパで１２Vに昇圧してRS232Cに供給している。普段寝る前に行なっている充電や何気なく使っているノートパソコンだけでもこのような複雑な技術が用いられている。
この知識は社会に出て一度も使ったことがありません。
パワエレ
