内容紹介
「とにかくわかりやすい！」だけじゃなく、ワクワクしながら読める！
「パワーエレクトロニクス」と聞いたとき、なにを思い浮かべますか？ なんとなく、リニアモーターカーなどの乗り物や、変電所などの電力施設などを思い浮かべる人が多いのではないでしょうか？
もちろん、そういった大きな乗り物や施設でもパワエレは活用されています。しかし、もっと身近な家電製品や充電器などにも、パワエレは活用されています。コンセントに送られてくる電気でいろんなものを動かせるのは、実はパワエレの技術があるからなのです。
この本は、電気の制御や変換を行う「パワエレ」について、楽しく、わかりやすく解説する本です。
できるだけ数式は使わずに、図やイラストをたくさん使って、苦手意識がある方でも読みやすい紙面にしました。
各項目は2～4ページで完結するので、寝る前や移動中などの隙間時間にサクサク読み進めることができます。
パワエレは、さまざまな知識が必要とされる複合分野です。学ぶべきことの多さから、挫折してしまう人も多いようです。そのため本書では、一つひとつの理論を理解していくことではなく、「パワエレはどんなことができて、どう役に立つのか」という全体像を掴むことを目標とします。
小学校や中学校で習う「電気」の復習から始めて、おおまかなしくみを理解したのち、どのように使われているのかという具体例を見ていきます。
電気やパワエレに興味がある人はもちろん、一度学習しようとして躓いてしまった人や、難しさを感じたことがある方には、とくにオススメです。
このような方におすすめ
◎パワエレを専門としていないエンジニア
◎パワエレを使用した製品を取り扱う技術系でない方
◎物理や数学に苦手意識のある理系の大学生
◎理系への進学を考えている高校生
◎電気が好きな方
目次
主要目次
Chapter 1 パワエレってなんだろう？
Chapter 2 電力とパワエレのきほん
Chapter 3 パワエレの主役、パワエレ回路！
Chapter 4 パワエレ回路を構成する部品たち
Chapter 5 安全で壊れにくいパワエレ回路を作ろう
Chapter 6 パワエレの応用事例を見てみよう
詳細目次
まえがき／回路図記号表／回路図の見かた／目次
Chapter 1 パワエレってなんだろう？
パワエレってなんだろう？
1 パワエレの世界へようこそ！
2 パワー半導体ってなんだろう？
コラム1 電気回路と電子回路、能動部品と受動部品
3 カーボンニュートラルへの貢献と年々拡大する市場規模
4 身の周りで活躍するパワエレたち
コラム2 パワエレはどこで勉強できるの？
コラム3 パワエレを学んだ人の就職先は？
Chapter 2 電力とパワエレのきほん
電気のきほん
5 豆電球と乾電池の実験を思い出そう
コラム4 パワエレ分野の大学院ではどんな経験ができるの？
6 電力ってなんだろう？
7 電気代の請求書で見かける[kWh]ってなに？
8 抵抗のつなぎかたで消費電力が変わる？
コラム5 キルヒホッフの法則
直流と交流
9 乾電池の直流、コンセントの交流
コラム6 三角関数と電気① 正弦波
10 交流の振幅・位相・周波数を理解しよう
11 力率で電気代が変わる？
コラム7 三角関数と電気② 位相差と力率
12 交流の波のいろんなかたち
電力の種類
13 電力には3つの種類がある
コラム8 羽毛布団で理解する3つの電力
コラム9 パワエレにできること
Chapter 3 パワエレの主役、パワエレ回路！
パワエレ回路のきほん
14 パワエレ回路ってなんだろう？
スイッチング
15 スイッチングはパワエレ回路のきほん
16 スイッチング回路のパルス幅を制御しよう
17 誤作動や故障を引き起こすスイッチングノイズ
18 損失を減らすソフトスイッチング
電力変換回路
19 いろいろな電力変換
20 変圧器で交流電圧の大きさを変えてみよう
コラム10 スイッチング周波数が低いと部品が大きくなる
コラム11 次世代の変圧器 Solid State Transformer
21 直流を変換するDC-DCコンバータ回路
22 インバータ回路で実現する単相交流回路と三相交流回路
23 電圧形インバータ回路と電流形インバータ回路
コラム12 モーターを制御するインバータ
24 制御できないけどシンプルなダイオード整流回路
コラム13 三相交流の特徴
25 総合力率を高めるPFC回路
26 三相交流を制御するマトリックスコンバータ回路
27 高電圧・大電流を変換するマルチレベル回路
Chapter 4 パワエレ回路を構成する部品たち
パワエレ回路と部品
28 パワエレ回路の代表的な構成とその部品たち
能動部品
29 パワー半導体はなにでできてる？
30 IGBTとMOSFETはパワー半導体の主役
31 パワー半導体とパワーモジュール
32 スイッチング素子とセットで使うダイオード
受動部品
33 電圧をなめらかにしてくれるキャパシタ
34 電流をなめらかにしてくれるインダクタ
35 2つの役割を同時にこなす変圧器
電線
36 銅線や銅板が増えると一緒になにが増える？
マイコン
37 パワエレ回路の頭脳たち
38 アナログとデジタルを変換しよう
その他の部品
39 五感と同じ役割をはたすセンサ
40 ゲート駆動回路は頭脳とパワーをつなぐ鍵
コラム14 寄生インダクタンスと寄生キャパシタンス
Chapter 5 安全で壊れにくいパワエレ回路を作ろう
計測と制御
41 マイクロ秒単位での遅延が許されない世界
42 有効電力と無効電力の制御
壊れない回路を作ろう
43 人間も回路も温度管理が大事
44 危なくなったら止めてくれる保護装置
安全性と信頼性の確保
45 安全なパワエレ回路には「絶縁」が必要
46 パワエレ回路をテストしてみよう
47 回路シミュレーションで理解する回路動作
48 壊れない回路を作りたい！
小型化
49 パワエレ回路を小さくするには？
コラム15 ハンバーグ定食でわかるパワエレ回路の構成
Chapter 6 パワエレの応用事例を見てみよう
身近な家電たち
50 快適な室温はインバータのおかげ！
51 洗濯機は繊細に制御されている
52 扇風機で自由自在に風を操ろう
53 IHヒーターが熱を生み出せるのはなぜ？
54 長持ちで明るいLED照明
さまざまな乗り物
55 電気自動車は動くパワエレ装置
56 鉄道網とともに張り巡らされたパワエレのしくみ
社会インフラ
57 現代のインフラ、データセンターを支えるパワエレ
58 停電でもシステムを止めないための装置
59 どんどん快適になっていくエレベーター
60 工作機械・建設機械も電動化
発電・送電
61 日本中の電気エネルギーを柔軟に融通するために
62 駐車するだけでEVに充電できる？
63 不安定な再生可能エネルギーを制御しよう
コラム16 電力系統の影の立役者、無効電力補償装置
64 電力の供給を最適化しよう
医療機器
65 厳格な基準が要求される医療機器たち
66 MRIは超高精度のパワエレ技術の結晶
これからのパワエレ
67 飛んでいるドローンに電力を供給しよう
68 船や飛行機を電気で動かそう
コラム17 リニア新幹線に使われる新技術
69 電動化で宇宙開発の未来が変わる
70 環境負荷を考えた開発を実現しよう
71 AI・機械学習を活用したパワエレ回路設計
索引
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