現在、パワーエレクトロニクスは産業用としてどのようにして使われていますか?
例も一つあげてその原理とかも教えてほしいです!

このQ&Aに関連する最新のQ&A

A 回答 (2件)

>現在、パワーエレクトロニクスは産業用としてどのようにして使われていますか?



パワーエレクトロニクスの応用分野としては、インバータ機器が代表的だと思います。
インバータは、「逆変換」という意味で、直流から交流を生成する機器です(論理回路のインバータとは別物なので注意)。

電力用半導体をスイッチとしてブリッジ状に接続し、これらのon,offにより矩形波を出力することで、擬似的な交流電力が出力できます。
マイコン制御でスイッチのon,offのタイミングを変化させる(特定の理論に従って)ことで、これまで難しかった、任意周波数の交流出力が可能になります。

実際の産業応用としては、電動機を駆動するのが代表的です(他にもありますが..)。この場合、ただ一定周波数で駆動させるのではなく、電動機の動作特性や負荷変動に従って出力周波数などを細かく制御することで、電動機を効率良く、かつ自由自在に駆動させることができます。製鉄所の圧延機制御が代表的ですが、身近な例では、最近の電車もそうです。

パワーエレクトロニクスの応用分野として、もうひとつ。まだまだこれからの分野ですが、パルスパワー分野への応用が注目されています。
パルスパワーとは、簡単にいうとカメラのフラッシュのように大エネルギーを瞬間的に出すことでいろいろな事ができる、という概念です。卓上の装置で新幹線が動くぐらいの電力を発生できます(ごく短時間ですが)。
ここに使われるスイッチは高電圧(kV級)に耐え、また瞬間的に大電流(kA級)を流す必要があり、これまでは放電スイッチが使われていました。しかしこれらの放電スイッチは出力が安定しずらく、また寿命に限りがありました。
これに対し、最近kV級耐圧、kA級電流容量をもつ半導体素子が製作可能となり、これらのスイッチをパルスパワー分野に用いることで上で述べた安定性、寿命に関する性能向上が可能となるとされています。
実際の用途の一例としては、放電光源があげられています。これはパルスパワー電力を使って放電を起こし、波長の特に短い紫外線を発生させるというものです。
この光を半導体集積回路のマスク露光に使うことで、現在よりもはるかに細い配線幅の集積回路を製作できる、と期待されています。

ただ、パルスパワー分野への半導体の使用はまだまだ研究段階であり、スイッチング特性や素子耐圧など、放電スイッチにはまだ勝てない部分も多いです。

長々と書いてしまいましたが、ご参考になれば。
    • good
    • 0

もっとも多用されているのはやはりモーターの制御でしょう。

#1の方が回答なさったようにVF(バリアブルフリケンシー)制御だけではなく、VV(バリアブルボルテージ)制御も組み合わせて行っているものもあります。VVVF制御ではモーターが適切な回転数と適切なトルクを発生するように制御するため、周波数・電圧の両方を制御しています。身近なところでは産業機械ではありませんが、山の手線あたりを走っている電車がこの制御を行っています。また熱源にヒーターを用いる場合にデューティーサイクル制御により通電時間を細かく制御することにより、高精度な温度調整を可能にしたり、電磁誘導を用いた炉で(IHヒーターの大型の物)はパワーエレクトロニクスなしでは作ることさえできません。

大電流や高電圧を精度よく制御する必要のある分野では必ず利用されているはずです。
    • good
    • 0

お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!

このQ&Aと関連する良く見られている質問

Qマイクロエレクトロニクスとパワーエレクトロニクスの違いって何ですか?

 パワーエレクトロニクスの勉学をしているのですが マイクロエレクトロニクス
との相違点がわかりません。どなかたご存知の方はお教えください。

Aベストアンサー

当然のことですがまず扱う電力レベルが違います。(特に電圧が)
マイクロエレクトロニクスで扱うのはせいぜい数十ボルト数アンペア程度までで、
むしろミリボルト、ミリアンペアが中心の世界ですが、電力用サイリスタやダイ
オードの中には最大使用電圧数キロボルト最大使用電流数キロアンペアなどとい
うものもあります。
電力レベルが違っても電磁気学の基本法則が変わる訳ではないので本質的(原理的)
な違いはないはずですが、技術的にはマイクロエレクトロニクスとは異なる
いろいろな問題が出てきます。
下手なたとえですが、同じ内燃機関を使っても原付を作るのと建設機械を作るの
とは同じようするわけにはいかない、というようなものです。

以下はパワーエレクトロニクスで扱う素子や回路設計、実装上の問題について
マイクロエレクトロニクスと比較しながら思いつくままに書いてみます。

電圧が大きくなると素子の耐圧や絶縁の問題が出てきます。一つの素子では耐圧が
足りないのでいくつかの素子を直列につないで耐圧を上げるようなこともします。
当然、あまり機器の間隔をくっつけて実装する訳にはいかないので、小型化には限度が
あります。
(現在使用されているもの以上に高絶縁抵抗をもつ材料が開発されれば多少は改善
されるでしょうが)

また扱う電流レベルが大きくなると発熱の問題は避けて通れません。半導体技術の進歩
で素子本体は非常に小さくなりましたが、半導体内部での電圧降下が小さくならない
限り(そしてこの電圧降下はシリコンの物性に基づく原理的な現象なので、半導体材料
としてシリコンを使っている限りある程度以上は小さくはできません。)
同じ電流であれば発生する熱量は変わりません。従って放熱器も小さくできないので
結局全体としてはあまり小さくは作れないということになります。
(この問題も放熱器の材料や放熱方法の革新などで劇的に変わるかも知れません)

サージやパルスに関してはパワーエレクトロニクス独特の問題があります。
最大定格を越えるサージやパルスをかけるのは論外ですが、たとえ最大定格以内
であっても立上りが非常に急峻なパルス電圧(またはパルス電流)をかけると
半導体が壊れことがあります。
そのため電力用半導体の仕様には最大電圧(電流)上昇時間率、(こういう名前
ではなかったかと思います。うろ覚えなので自信なし)の項目があります。
つまり一定時間内に電圧(電流)の増加量がこの数値を越えてはいけないのです。

マイクロエレクトロニクスの素子が壊れるのはたいてい静電気やショートなどで
最大定格を越える電圧や電流がかかるのが原因ですが、パワーエレクトロニクスの場合
は最大定格をクリヤーしていても電圧や電流の波形が悪いと壊れることがあります。
それは波形によって最大上昇時間率を越える割合で電圧や電流が上昇するためです。

また負荷側にモーターのようにサージを発生しやすいものがつながるので(雷など)
入力側からのサージだけでなく負荷側からサージにも注意しなくてはなりません。

ノイズの問題はパワーエレクトロニクスでも重要です。電力半導体といえども
制御のための信号を作り出す部分はマイクロエレクトロニクスですから、そこが
狂えば電力半導体も誤動作します。また扱う電力レベルが大きいため、自分自身が
発生するノイズレベルも大きくなります。それが原因で他の機器に誤動作を
もたらさないようしっかり対策をとる必要があります。

またパワーエレクトロニクス独特の問題として、回路によっては電力ラインに
(それも工場の中のようなローカルなラインではなく電力会社のラインのような
公的な部分にまで)直接影響を与えてしまうようなノイズを発生し得ることが
挙げられます。これはノイズというより高調波と呼ぶべきですが(高調波は
いわば”低周波のノイズ”のようなものでしょうか)
半導体インバーター装置から発生していた高調波が原因で、別の場所にある
変電所のコンデンサーが破壊されるような事故も実際に起きています。
また自分自身が発生する高調波やノイズのため自分自身が誤動作してしまう
こともあります。

当然のことですがまず扱う電力レベルが違います。(特に電圧が)
マイクロエレクトロニクスで扱うのはせいぜい数十ボルト数アンペア程度までで、
むしろミリボルト、ミリアンペアが中心の世界ですが、電力用サイリスタやダイ
オードの中には最大使用電圧数キロボルト最大使用電流数キロアンペアなどとい
うものもあります。
電力レベルが違っても電磁気学の基本法則が変わる訳ではないので本質的(原理的)
な違いはないはずですが、技術的にはマイクロエレクトロニクスとは異なる
いろいろな問題が出てき...続きを読む

Qパワーエレクトロニクスについて

パワーエレクトロニクスはどのようなことに使われているんでしょうか?
ゲーム機などには使われているんでしょうか?

Aベストアンサー

パワーエレクトロニクスの代表的な使用例として新幹線(モータ)があります。
新幹線の主軸モータをパワートランジスタ(IGBT)で可変速運転しています。
次のURLの[4/8頁]を参照してください。

http://www.fujielectric.co.jp/company/jihou_2008/pdf/81-01/HiLight.pdf

かなり以前からこれらの新幹線や通勤電車などに利用されています。また、
ハイブリット式自動車なども、このパワーエレクトロニクス技術により成り
立っています。
更にこのパワーエレクトロニクス技術を採用しますと、ビル設備等の空調を
可変速運転することができ、結果的に省エネルギーにもなりますので、
盛んに使用されるようになっています。

この他にも幅広い分野・用途に適用されています。その代表的な資料が、
次のURLにあります。ダウンロードして読まれることをお勧めします。

https://www.jema-net.or.jp/jema/data/01-inver02.pdf

なお、ゲーム機でも、体感(体に振動や力を加える)できるタイプのゲーム機
に使用されていると聞いています。

パワーエレクトロニクスの代表的な使用例として新幹線(モータ)があります。
新幹線の主軸モータをパワートランジスタ(IGBT)で可変速運転しています。
次のURLの[4/8頁]を参照してください。

http://www.fujielectric.co.jp/company/jihou_2008/pdf/81-01/HiLight.pdf

かなり以前からこれらの新幹線や通勤電車などに利用されています。また、
ハイブリット式自動車なども、このパワーエレクトロニクス技術により成り
立っています。
更にこのパワーエレクトロニクス技術を採用しますと、ビル設備等の空...続きを読む

Qパワーエレクトロニクスの魅力を教えてください!

パワーエレクトロニクスの魅力を教えてください!

Aベストアンサー

半導体技術を使って、大電力を小さなロスで望む形に制御できること、かな。

周波数を自由に変換できる「インバーター」とか、太陽光や風力発電などの不安定な電力を一般の電力系統に接続する「パワーコンディショナー」など、これからも大いに必要な技術でしょうね。

Q環境衛生の例として間違っているものを一つ考えて下さい!

環境衛生の例として間違っているものを一つ考えて下さい!

Aベストアンサー

テレビ、冷蔵庫、エアコン、洗濯機の家電リサイクル4品目は処分にお金がかかるので山間に不法投棄する。
(⇒不法投棄は法律により禁止されています。きちんとリサイクル料金を支払って適切な処分をお願いします。<(_ _)> )

Q物語風に世界史を学べる書籍がありましたらご紹介ください。 国別ではなく欧州とかイスラムとか中国とかの

物語風に世界史を学べる書籍がありましたらご紹介ください。
国別ではなく欧州とかイスラムとか中国とかの分け方で。

Aベストアンサー

宝島社の本でしたら詳しくわかりやすく書いてありますよ。


人気Q&Aランキング

おすすめ情報