パワーエレクトロニクスについて

質問

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！

回答No.1

denden_kei · ベストアンサー

＞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。

回答No.2

noname#2748

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。