コラム69： パワーエレクトロニクス

パワーエレクトロニクスという言葉を聞いたことがあるでしょうか。大電力を扱える半導体素子（電力用半導体素子）を使って，交流と直流を変換したり，交流の周波数を替えたり，電圧を変えたりすることが可能になっています。昔の交流モーターは，電源の周波数によって制御されていました。そのため，60 Hz用と，50 Hz用で違うものが使われていました。現在は，交流モーターも周波数を替えることによって，回転数を制御するようになっています。昔のエアコンや冷蔵庫はモーターの回転数を一定にしてモーターをオンオフすることによって，温度を制御しています。しかし，現在は周波数を制御することによって，モーターの回転数を連続的に変えることによって，温度制御しています。このことが，エアコンや冷蔵庫の省エネにつながっています。

ちなみに直流を交流に変換するものを「インバーター」，交流を直流に変えるものを「コンバーター」，交流の周波数を変えるものを「周波数変換器」，直流の電圧を変換するものを「レギュレーター」といいます。

周波数制御が行われるようになったのは1960年代後半頃で，1970年代に鉄道やエレベータに使われるようになりました。家庭用に使われるようになったのは1990年代からです。

　現在電力用半導体素子は集積回路（LSI）と同様にシリコン（Si）が使われています。使用時の発熱などによるロスを低減するために炭化ケイ素（SiC）や窒化ガリウム（GaN）などの半導体が研究されています。さらに，ダイアモンドも電力用半導体として研究されています。

関連動画: 「 電磁誘導と変電」（14分09秒）

関連サイト: 「第8回 発電と送電」

　　　　 　「実験93 直流を交流に変える実験」

　　　　　 「交流から直流をつくる」