日本のパワーエレクトロニクス発達史－1985 年以前－
パワーエレクトロニクスの発達史と将来展望協同研究委員会編
目

次総論
03
1.1 はじめに03
1.2 調査の基本的考え方
03
1.3 報告内容
03
1.4 まとめ03
2. サイリスタ（SCR）登場以前の電力変換技術 05
2.1 はじめに05
2.2 順変換装置の進歩
05
2.3 欧米における状況
05
2.4 わが国における状況
07
3. パワー半導体デバイス技術
10
3.1 はじめに10
3.2 トランジスタ・サイリスタ類の技術的発展の推移
10
3.3 パワー半導体モジュール及び IPM
14
3.4 家電分野，自動車分野などの機器用のデバイス
14
4. パワー半導体デバイス適用技術
15
4.1 はじめに15
4.2 ゲート駆動から見たパワーデバイスの変遷 15
4.3 バイポーラ形デバイスのスイッチング技術 16
4.4 サイリスタ適用技術
16
4.5 パワートランジスタ適用技術
19
4.6 保護協調20
4.7 冷却技術
21
4.8 まとめ21
5. モータドライブの発達史
225.1 はじめに
22
5.2 可変速ドライブシステムの歴史
22
5.3 可変速ドライブ各機種の特徴
23
5.4 誘導機ベクトル制御の実用化
28
5.5 まとめ
31
6. 鉄鋼分野における発達史
34
6.1 はじめに34
6.2 電気炉（製鋼用アーク炉）
34
6.3 連続鋳造設備におけるサイリスタ応用
35
6.4 圧延設備へのサイリスタ応用
36
6.5 処理ラインへの応用
37
6.6 電縫管製造装置用溶接電源
386.7 誘導加熱装置
38
6.8 まとめ39
7. 鉄道分野
40
7.1 電気鉄道車両の主電動機制御関連
40
7.2 車両の補助電源
417.3 地上設備
43
7.4 浮上式鉄道
45
7.5 新交通システム
46

8.

1.

Sample : DO NOT PRINT

電源装置
8.1 はじめに
8.2 交流電源装置
8.3 直流電源装置
8.4 無停電電源システム（UPS）
8.5 まとめ
9. 電力系統応用
9.1 はじめに9.2 国内の HVDC 設備
9.3 HVDC 用パワーエレクトロニクス装置
9.4 HVDC 国産技術
9.5 HVDC 用変換器要素技術
9.6 SVC 技術
9.7 STATCOM
9.8 発電設備への応用
9.9 アクティブフィルタ
10. 家電分野
10.1 はじめに
10.2 パワーエレクトロニクス家電の発達
10.3 まとめ11. 輸送機器
11.1 はじめに
11.2 自動車関連機器
11.3 エレベータ制御
11.4 その他の輸送機器
11.5 まとめ

47
47
47
48
50
53
56
56
56
56
57
58596061616363
63
65
66
66
66
68
70
71

12.

73

標準規格と用語集

12.1

標準規格

73

12.2

用語集

73

13.

学会活動の変遷と委員会活動

75

13.1

はじめに

75

13.2

電気学会の調査研究委員会の組織変遷

75

13.3

半導体電力変換技術委員会の歴史

75

13.4

技術分野パワーエレクトロニクスの成立

76

13.5

国際会議 IPEC-Tokyo の開催

14.

研究開発7781

14.1

はじめに

81

14.2

我が国発祥の重要技術

81

14.3

研究開発者ヒアリング

83

15.

あとがき91

パワーエレクトロニクス発達史と将来展望
協同研究委員会委員
委 員 長

深 尾

正

幹事

佐藤之 彦(幹事

船渡

幹事補佐

名取

賢 二(委大森鎌仲

吉 秀(木下繁則

金

東 海( 工 学 教 育 研 究 所 )委

小山正 人( 金 沢 工 業 大 学 )齋藤涼 夫(佐藤勝 男( 日 立 製 作 所 )員

松 崎

薫 (東芝三菱電機産業ｼｽﾃﾑ ))村上直 樹(NTT ﾌｧｼﾘﾃｨｰｽﾞ総合研究所)

寛 人( 宇 都 宮 大 学 )矢野昌雄)

山崎泰 廣(英 樹( 大 阪 工 業 大 学 )山村博久

吉野輝 雄( 東 芝 三 菱 電 機 産 業 ｼ ｽ ﾃ ﾑ )渡邉朝 紀( 東 京 工 業 大 学 )員

小倉常 雄((途中退任)

松浦敏 明( 東 芝 三 菱 電 機 産 業 ｼ ｽ ﾃ ﾑ )

竹 内

南

谷口勝則

寺園

勝 志(中野孝良委千葉千大葉明

大電東学学舎芝員)) 主な協力者

原東電産芝))

金 井 丈 雄( 東 芝 三 菱 電 機 産 業 ｼ ｽ ﾃ ﾑ )神 山 健 三沢邦 彦

関 谷 恒 人安川電機)

内藤 祥太郎難波江章

二 宮保(国際東ｱｼﾞｱ研究ｾﾝﾀｰ)松原

英 仁（野村英 児( 東 洋 電 機 製 造 )三井宜夫

服部正 志( 三 晃 金 属 工 業 )三根俊介(注) 委員の所属及び所属名称は委員会解散時及び委員退任時で記載している。

Sample : DO NOT PRINT

荏西芝電機）

電気学会技術報告 第1502号 37） 電源装置

１.総論

8） 電力系統応用
9） 家電分野

1.1

はじめに10） 輸送機器
11） 標準規格と用語集
12） 学会活動の変遷と委員会活動

パワーエレクトロニクスは，1969 年に H.F. Storm による説明(1)が行われているが 1973 年の W.E. Newell による定義(2)が13） 研究開発

国内では一般的であり，電力，電子及び制御の技術を総合したエレクトロニクスの技術分野と定義されている。

なお，これらの分野において 1985 年の段階ですでに成熟SCR（サイリスタ）が商品化されて半世紀以上になり，パした分野と，まだ初期段階の分野がある。その後の進歩によ

ワーエレクトロニクスは電気エネルギーの発生から消費にり現在は普通に実用されている技術ではあっても 1985 年頃至るすべての分野で基盤技術になってきた。この間の急速なまでの状況の報告にとどめた。

変化，新陳代謝の過程で，発達の基礎が築かれた 1960 年代の多くの資料が入手困難になり，当時の記憶が薄れてきてい最後に，学会と委員会活動の変遷，日本発の技術と聞き取り調査の結果を記載している。

る。この技術の今後の発展のためにも，先人の努力を将来に伝えるべく「パワーエレクトロニクスの発達史と将来展望協

1.4 まとめ同研究委員会」が，2013 年 2 月から 2015 年 1 月の 2 年間でPE 技術の礎は 1930 年代の水銀整流器とその応用研究・開調査活動を行った。

発に遡り，今日の発展は制御理論，マイクロエレクトロニク

1.2 調査の基本的考え方

ス，信号処理やシミュレーション技術などの広いすそ野の上に成り立っている。

本協同研究委員会における調査は以下の考え方に従って行った。

10 年後，20 年後に新しい技術が実用化されるためには，いま何が必要であるのかを，PE 技術の発達の歴史から考え・ 我が国のパワーエレクトロニクス(以下 PE)の研究・開ていただけたら幸いである。

発に限る。
・ サイリスタ出現以前の水銀整流器，磁気増幅器などの参考文献

技術は現在の PE の基礎になっている。これらの技術に関しても可能な限り取り上げる。
・ IPEC-Tokyo1983(1983) ， 電 気 学 会 産 業 応 用 部 門 発 足

(1)
(2)

(1986）頃までに PE 技術は発展の基礎が築かれ，IGBTの実用化によって一気に応用が拡大した。この時期以(3)降の文献，資料の入手は容易であり，記憶もまだ新し(4)いことから，1985 年頃までの技術の発展の状況を調査する。これ以降に関しては次期の調査に任せる。
・ 黎明期に研究・開発に携わられた方々からの聞き取り調査を可能な限り行う。

1.3

報告内容

表 1.1 にパワーエレクトロニクスと関連技術の変遷を示す。2 章以降で報告する各分野の発達史に共通的な事項をそれらの時代背景がわかる年表で示している。
2 章以降に下記に示す各分野別の発達史をまとめている。
1） SCR 登場以前の電力変換技術
2） パワー半導体デバイス
3） パワー半導体デバイス適用技術
4） モータドライブ
5） 鉄鋼分野
6） 鉄道分野

Sample : DO NOT PRINT

H.F. Storm: "Solid-state power electronics in the USA", IEEE Spectrum,Vol. 6, pp. 49-59 (Oct. 1969)
W.E. Newell: "Power electronics - Emerging from limbo", IEEE PESC
(1973)
電気協同研究会：「電力系統用パワーエレクトロニクス設備の現状と設計･保守基準」，電気協同研究，Vol. 57，No. 2 (2001)
電気学会：チョッパ制御ハンドブック (1976)