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パワーエレクトロニクスハンドブック | AITOP
  • 申込要領

書籍


パワーエレクトロニクスハンドブック

発刊日 2002年2月20日
定価 本体58,000円+税
頁数 1232頁
造本 B5判 上製
発行所 株式会社R&Dプランニング
発行 (株)エヌ・ティー・エス
問い合わせ (有)アイトップ
TEL:0465-20-5467 E-mail:ktl@r4.dion.ne.jp
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 監修
今井 孝二  豊田工業大学名誉教授

【編集委員】

赤木 泰文  東京工業大学大学院理工学研究科電気電子工学専攻教授 
色川 彰一  (株)東芝電力システム社電力変電技術部主幹 
岡村 昌弘  北陸先端科学技術大学院大学名誉教授 
嶋田 隆一  東京工業大学原子炉工学研究所創造エネルギー専攻教授 
難波江 章  長岡技術科学大学名誉教授 
堀内 恒郎  (株)東芝電力システム社電力変電技術部主幹 
松井 幹彦  東京工芸大学工学部電子情報工学科助教授
(執筆者全106名) 
編集委員
監修者

今井 孝二	 	豊田工業大学名誉教授

編集委員

赤木 泰文	 	東京工業大学大学院理工学研究科電気電子工学専攻教
                        授
色川 彰一	 	(株)東芝電力システム社電力変電技術部主幹
岡村 昌弘	 	北陸先端科学技術大学院大学名誉教授
嶋田 隆一	 	東京工業大学原子炉工学研究所創造エネルギー専攻教
                        授
難波江 章	 	長岡技術科学大学名誉教授
堀内 恒郎	 	(株)東芝電力システム社電力変電技術部主幹
松井 幹彦	 	東京工芸大学工学部電子情報工学科助教授

執筆者(執筆順)

難波江 章	 	長岡技術科学大学名誉教授
今井 孝二	 	豊田工業大学名誉教授
岡村 昌弘	 	北陸先端科学技術大学院大学名誉教授
大橋 弘通	 	(株)東芝研究開発センター個別半導体基盤技術ラボラ
                        トリー技監
市川 旦典	 	新電元工業(株)技術開発本部知的財産室主幹
川上  明	 	三菱電機(株)パワーデバイス事業統括部技術顧問・九
                        州大学客員教授
吉田  功	 	(株)日立製作所半導体グループシステム技術部門アナ
                        ログ技術本部高周波パワーモジュール部部長
八尾  勉	 	(財)新機能素子研究開発協会先進パワーデバイス研究
                        所フェロー
小倉 常雄	 	(株)東芝セミコンダクター社ディスクリート半導体事
                        業部ディスクリート半導体開発部開発第二担当グルー
                        プ長
龍田 正隆	 	元トーキンマイクロエレクトロニクス(株)マーケティ
                        ング本部本部長
村岡 公裕	 	元東洋電機製造(株)技術研究所半導体担当部長
谷内 利明	 	NTT通信エネルギー研究所エネルギーシステム研究部主
                        幹研究員
重兼 寿夫	 	富士日立パワーセミコンダクタ(株)松本事業所所長
川口 雄介	 	(株)東芝セミコンダクター社ディスクリート半導体事
                        業部ディスクリート半導体開発部開発第二担当
木下 浩三	 	(株)東芝e-ソリューション社ISセンター研究部門ISセ
                        ンター研究所インフラ担当
中川 明夫	 	(株)東芝研究開発センター個別半導体基盤ラボラトリ
                        ー技監
松井 景樹	 	中部大学工学部電気工学科教授
入江 寿一	 	大阪電気通信大学工学部電子機械工学科教授
佐藤 之彦	 	千葉大学工学部電子機械工学科助教授
大口 國臣	 	茨城大学工学部電気電子工学科教授
松井 幹彦	 	東京工芸大学工学部電子情報工学科助教授
中原 正俊	 	崇城大学工学部電子工学科助教授
久保田寿夫	 	明治大学理工学部電気電子工学科教授
赤木 泰文	 	東京工業大学大学院理工学研究科電気電子工学専攻教
                        授
石川 忠夫	 	(財)電力中央研究所需要家システム部上席研究員
松尾 博文	 	長崎大学大学院生産科学研究科システム科学専攻教授
石塚 洋一	 	長崎大学工学部助手
黒川不二雄	 	長崎大学工学部電気電子工学科助教授
田中  茂	 	東芝トランスポートエンジニアリング㈱車両システム
                        部主幹
小山  純	 	長崎大学工学部電気電子工学科教授
黒木 一男	 	富士電機(株)技術企画室技術企画部理事
高橋  勲	 	長岡技術科学大学工学部電気系教授
二宮  保	 	九州大学大学院システム情報科学研究院電気電子シス
                        テム工学部門教授
庄山 正仁	 	九州大学大学院システム情報科学研究院電気電子シス
                        テム工学部門助教授
黒江 康明	 	京都工芸繊維大学工芸学部電子情報工学科助教授
奥野  敦	 	神鋼電機(株)開発本部研究部主任研究員
田村 公良	 	(株)明電舎総合研究所環境研究部部長
甲野藤正明	 	三洋電機(株)メカトロニクス研究所パワーエレクトロ
                        ニクス研究室
田中 俊彦	 	島根大学総合理工学部電子制御システム工学科助教授
多田隈 進	 	千葉工業大学工学部電気工学科教授
千葉  明	 	東京理科大学理工学部電気工学科助教授
深尾  正	 	武蔵工業大学工学部機械システム工学科教授
久米 常生	 	Yaskawa Electric America, Inc., Director, R&
                        D-Drive Technologies
櫻井  繁	 	安川電機(株)開発センタ担当部長
川上 紀子	 	(株)東芝府中社会インフラシステム社パワーエレクト
                        ロニクス部主査
吉野 輝雄	 	(株)東芝府中社会インフラシステム社パワーエレクト
                        ロニクス部主幹
久米 常生	 	Yaskawa Electric America, Inc., Director, R&
                        D-Drive Technologies
櫻井  繁	 	安川電機(株)開発センタ担当部長
川上 紀子	 	(株)東芝府中社会インフラシステム社パワーエレクト
                        ロニクス部主査
吉野 輝雄	 	(株)東芝府中社会インフラシステム社パワーエレクト
                        ロニクス部主幹
五十嵐征輝	 	(株)富士電機総合研究所パワーエレクトロニクス研究
                        所パワーサプライグループグループマネージャー
田辺  茂	 	(株)東芝府中事業所パワーエレクトロニクス部主査
松本 寿彰	 	(株)東芝電力・産業システム技術開発センター産業シ
                        ステム・パワエレ開発部グループ長
渡辺  優	 	(株)日立製作所電力・電機グループ電機システム事業
                        部変電システム本部本部長補佐
大西 一彦	 	日新電機(株)技術開発センター技師長兼系統技術セン
                        ター部長
小林 淳男	 	(株)東芝府中社会インフラシステム社社会インフラシ
                         ステム工場技監
堀内 恒郎	 	(株)東芝電力システム社電力変電技術部主幹
金成 克彦	 	元産業技術総合研究所電力エネルギー研究部門主任研
                        究員
上田  清	 	日本電池(株)電池生産本部特殊電池工場品質管理グル
                        ープ課長
藪本 俊昭	 	古河電池(株)技術開発部電池開発グループ
伊原 文明	 	富士通電装(株)パワートロニクス事業部第二パワート
                        ロニクス部部長
岡村 廸夫	 	(株)岡村研究所代表取締役
地福 順人	 	崇城大学工学部応用電気情報工学科教授
江口 吉雄	 	(株)日立製作所電力・電機グループインバータ推進本
                        部パワーエレクトロニクス部主任技師
富田 誠悦	 	(財)電力中央研究所電気絶縁部上席研究員
関谷 恵輔	 	(株)東芝府中電力システム工場パワエレ・発電制御シ
                        ステムエンジニアリングセンター主幹
色川 彰一	 	(株)東芝電力システム社電力変電技術部主幹
稲垣 守人	 	東京電力(株)建設部水力電気兼電気技術グループマネ
                        ージャー
林  敏之	 	(財)電力中央研究所研究参事・上席研究員
服部 正志	 	(株)日鉄エレックス取締役エンジニアリング技術本部長
石田 浩一	 	王子エンジニアリング(株)設計本部設計部グループマ
                        ネージャー
関  長隆	 	北芝電機(株)制御システム部兼メカトロシステム部技
                        監
寺島  清	 	(株)東芝社会インフラシステム社パワーエレクトロニ
                        クスシステム事業部産業電源マーケティング部主幹
高原 英明	 	明星大学理工学部電気工学科教授
伊藤 健治	 	(株)東芝交通システム事業部交通電力システム技術部
                        主幹
持永 芳文	 	(財)鉄道総合技術研究所電力技術研究部部長
大津  智	 	NTT通信エネルギー研究所エネルギーシステム研究部
                        クリーンエネルギーシステム研究グループグループリ
                        ーダー
吉田 利夫	 	(株)明電舎エネルギー事業本部社会システム事業部
                        エネルギーソリューション推進部主管技師
金澤 秀俊	 	東芝キヤリア(株)エレクトロニクス開発部パワエレ事
                        業開発担当グループ長
青池 南城	 	サンケン電気(株)半導体本部技術統括部技師長
大森 英樹	 	松下電器産業(株)電化住設研究所研究総括
今村 文広	 	(株)東芝リビングソリューション部ランドリー技術部
                        設計第二担当グループ長
中川 豊昭	 	日産自動車(株)総合研究所電子情報研究所シニアリサ
                        ーチエンジニア
石井 彰三	 	東京工業大学大学院理工学研究科工学部電気電子工学
                        専攻教授
雪平 謙二	 	(財)電力中央研究所需要家システム部上席研究員
黒田 和宏	 	日新電機(株)技術開発研究所系統技術センター
竹田 正俊	 	三菱電機(株)電力・産業システム事業所パワーエレク 
                        トロニクス製造部HVDCプロジェクトマネージャ
小笠原悟司	 	岡山大学工学部電気電子工学科助教授
清水 敏久	 	東京都立大学大学院工学研究科電気工学専攻助教授
嶋田 隆一	 	東京工業大学原子炉工学研究所創造エネルギー専攻教
                        授
佐藤 義久	 	(株)東芝電力技術管理部部長
塚田 龍也	 	(株)東芝電力システム社水力プラント技術部水力発電
                        技術国内グループ主務
山口 真史	 	豊田工業大学大学院工学研究科教授
冬木  隆	 	奈良先端科学技術大学院大学物質創成科学研究科教授
小長井 誠	 	東京工業大学大学院理工学研究科電子物理工学専攻教
                        授
小島 信晃	 	豊田工業大学大学院工学研究科
青木  務	 	東芝インターナショナルフュエルセルズ(株)電池技術
                        開発部部長
上田 茂太	 	(株)日立製作所日立研究所情報制御第五研究部部長
北原 忠幸	 	(株)東芝府中情報・社会システム工場パワーエレクト
                        ロニクス部PE技術担当
力石 浩孝	 	文部科学省核融合科学研究所大型ヘリカル研究部装置
                        技術研究系助教授
糟谷 紘一	 	東京工業大学大学院総合理工学研究科助教授
糟谷 直宏	 	東京工業大学理学部大学院博士課程
小川 雅生	 	東京工業大学原子炉工学研究所教授
山中 正宣	 	大阪大学レーザー核融合研究センター助教授
中井 貞雄	 	高知工業高等専門学校学校長
大和田野芳郎	 	産業技術総合研究所電力エネルギー研究部門長
堀田 栄喜	 	東京工業大学大学院総合理工学研究科創造エネルギー
                        専攻教授
堀岡 一彦	 	東京工業大学大学院総合理工学研究科創造エネルギー
                        専攻教授
加藤 恭義	 	東京工業大学大学院理工学研究科原子核工学専攻教授
松岡 秀雄	 	帝京平成大学情報学部情報工学科教授
 
趣旨 【本書の特徴】
基礎的な回路理論、応用分野、関連用品、新エネルギーへの適用を記述。  

発刊にあたって

パワーエレクトロニクスは,電子による電力の変換・スイッチングに関する分野の総称とされている。高純度の単結晶半導体として,ゲルマニウムそしてシリコンを基材とする装置が,1950年代に実用化され,その出現以前に電力変換に適用されていた水銀整流器やセレン整流器などに比較すると,優れた特性をもつことが明らかになった。さらに解析技術と解析ツールの急速な進歩は,電力変換回路の理論的解析,新規な方式の開発・実用化を促進した。加えて近年の固体集積回路(IC)の微細加工技術が,大電力パワーデバイスへ適用され,その特性に格段の向上が図られた。その結果,パワーエレクトロニクスは20世紀後半において電力・産業・輸送・通信・家電など幅広く浸透している。
 現状のパワーエレクトロニクスを,基礎理論から応用まで幅広く理解するには,多くの時間が必要になるであろう。その解決のため,パワーエレクトロニクスの過去,現状および未来予測を集大成したハンドブックを活用していただくことがよい手法であり,今後の新世代を思考する電力変換技術動向の予測にも役立つであろう。 
 今回,パワーエレクトロニクスの研究,専門技術の分野で活動されておられる多くの方々に寄稿をお願いし,パワーエレクトロニクスの生い立ち,基礎的な回路理論,制御・保護方法,応用分野とその製品,関連用品(電池,保護用品・機器など)等をとりあげ,詳細に記述して頂いた。また次世代指向のパワーエレクトロニクスに関連する電磁両立性(高調波対策), 新エネルギーへの適用などにも言及して頂いている。さらにこのハンドブックでは索引用語を多数掲げ,その内容の理解に有効に活用して頂けるように考慮した。
 現在,パワーエレクトロニクスはグローバルに普及しており,そのため世界各国個別の規格があるが,IEC(International Electrotechnical Commission Standard)が国際規格として多数発行されている。版権の問題があるので,ここでは規格類一覧としてハンドブックの終末にこれらの標題一覧を掲げてあるので,これらも必要に応じて参照して頂きたい。また日本にもJIS,JEC(電気学会規格調査会規格),JEMA(日本電気工業会規格)など団体規格があるが,近年のJECはIEC規格と対応して発行されているので参考に標題を示した。
 過去および現状のパワーエレクトロニクスの理解のみでなく,将来の新技術発展への参考資料として、このハンドブックを有効活用して頂ける事を切望するものである。

豊田工業大学 名誉教授今井 孝二
 

書籍・DVDの内容


総論


総論
 	
 
 
基礎編


	
 パワーデバイスとその基本技術
1.1.	パワーデバイスの基礎
1.2.	パワーデバイスの発展の経緯, 現状, 将来予測
1.3.	各種デバイス
1.3.1.	整流ダイオード
1.3.2.	バイポーラパワートランジスタ
1.3.3.	パワーMOS
1.3.4.	サイリスタ
1.3.5.	ゲートターンオフサイリスタ
 	
1.3.6.	IGBT/IEGT
1.3.7.	SIデバイス
1.3.7.1.	静電誘導型トランジスタ(SIT)
1.3.7.2.	SIサイリスタ
1.3.8.	パワーIC
1.3.9.	パワーモジュールの分類
1.3.10.	SiCデバイスの開発の現状と将来
1.4.	デバイスのモデリング, シミュレーション
 
	
 パワエレの基本原理および動作
2.1.	半導体デバイスによる電力変換
2.1.1.	スイッチングによる電力変換
2.1.2.	転流・消流方式の分類
2.1.3.	安全動作領域とスイッチング軌跡
2.1.4.	スナバ回路とソフトスイッチング動作
2.2.	電力変換・特性解析のための基礎理論
2.2.1.	電圧形と電流形
2.2.2.	波形の呼称とひずみ波の評価
2.2.3.	多重化方式
2.2.4.	スイッチング関数法
2.2.5.	状態平均化法
2.2.6.	座標変換理論
2.2.7.	瞬時無効電力理論
2.3.	他励順・逆変換
2.4.	直流・直流直接変換
2.4.1.	チョッパ
 	
2.4.2.	DC-DCコンバータ
2.5.	交流・交流直接変換
2.5.1.	他励サイクロコンバータ
2.5.2.	マトリックスコンバータ
2.5.3.	マトリックスコンバータの新しい展開
2.6.	自励式順・逆変換器
2.7.	共振形変換回路
2.8.	回路シミュレーション
2.8.1.	シミュレーション法とその特徴・問題点
2.8.2.	代表的シミュレータの特性比較
2.8.3.	EMTP・EMTDCの概要と計算例
2.8.4.	SPICEの概要と計算例 
2.8.5.	PSIMの概要と計算例
2.8.6.	SCATの概要と計算例
 
	
 パワーエレクトロニクスシステム制御の基本
3.1.	各種モータ制御の基本とそれらのシステム構成
3.1.1.	直流電動機と交流電動機の基礎
3.1.2.	可変速駆動方式
3.1.3.	直流電動機の制御システム
3.1.4.	同期電動機の駆動システム(その1:無整流子電動機)
3.1.5.	同期電動機の駆動システム(その2:正弦波電流による駆動)
3.1.6.	同期電動機の駆動システム(その3:永久磁石同期電動機の駆動方式)
3.1.7.	誘導電動機の駆動システム(その1:スカラー制御)
 	
3.1.8.	誘導電動機の駆動システム(その2:ベクトル制御)
3.1.9.	誘導電動機の駆動システム(その3:2次励磁制御)
3.1.10.	磁気浮上式鉄道用リニアモータの駆動システム
3.1.11.	SRM(スイッチドリラクタンスモーク), ベアリングレスモータ
3.1.12.	小形電動機とその制御
3.2.	電力変換制御
 
	
 パワーエレクトロニクスシステムとその構成要素
4.1.	変換器
4.1.1.	各種パワーデバイスの制御回路と制御用LSIモジュール
4.1.2.	要素部品
4.1.3.	コンパクト化と冷却方式
4.2.	変圧器・直流リアクトル
4.3.	フィルタ
4.4.	保護協調と保護用機器, 用品
 	
4.4.1.	デバイスの温度計算法
4.4.2.	過電流発生要因, 過電流計算法, および保護協調
4.4.3.	電圧保護とその用品
4.4.4.	直流変成器など(DCCT, DCPT他)
4.5.	電池, 電気二重層キャパシタ
4.5.1.	各種電池および充電システム
4.5.2.	電気二重層キャパシタとそのシステム
 
	
 パワーエレクトロニクスとEMI
5.1.	パワーエレクトロニクスにおける高調波
5.1.1.	他励変換方式
 	
5.1.2.	自励変換装置
5.1.3.	高周波ノイズ
 
 
応用編


	
 概説
 
	
 電力送変電システム
2.1.	直流送電(HVDC:High Voltage Direct Current Transmission)システム
2.2.	SVC(Static Var Compensator:静止形無効電力補償装置) 
 	
2.3.	FACTS(Flexible AC Transmission Systems)
 
	
 水力発電所へのパワーエレクトロニクス適用
 
	
 分散型電源・貯蔵
 
	
 産業システム
5.1.	鉄鋼システム
5.2.	製紙システム
 	
5.3.	誘導加熱システム
5.4.	フリッカ制御システム
 
	
 電気鉄道システム
6.1.	鉄道車両への応用
6.2.	地上変電設備
 	
6.2.1.	直流き電方式
6.2.2.	交流き電方式
 
	
 電気通信システム
 
	
 無停電電源システム(UPS & CVCF)
 
	
 家電
9.1.	エアコン
9.2.	照明
 	
9.3.	厨房用機器
9.4.	ランドリー機器
 
	
 自動車
 
	
 パルスパワー技術
 
 
次世代指向のパワーエレクトロニクス


	
 パワーエレクトロニクス高調波対策実例 (EMI/EMC)
1.1.	高調波対策
1.1.1.	高調波規制の現状と動向
1.1.2.	パッシブフィルタの回路設計と特性
1.1.3.	アクティブフィルタのシステム構成と実用例
 	
1.2.	電磁障害対策
1.2.1.	EMI規制の現状と動向
1.2.2.	EMI/EMC対策技術
 
	
 パワーエレクトロニクスによる環境改善
2.1.	パワーエレクトロニクスに期待する環境改善
2.2.	次世代エネルギーへの貢献
2.2.1.	超電導コイル
2.2.2.	フライホイール
2.2.3.	太陽電池
2.2.4.	燃料電池
 	
2.2.5.	風力発電
2.2.6.	磁気閉じ込め核融合
2.2.7.	パルスパワー慣性閉じ込め核融合
2.2.8.	小型原子炉(分散型)
2.2.9.	宇宙太陽発電SPS2000
 
 
専門用語・規格類


 
専門用語・規格類
索引