令和元年(2019年) 電験三種 機械 問10
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問10は、パワーエレクトロニクスに関する問題です。
選択問題です。
解いてみましょう。
次の文章は，単相サイリスタ整流回路に関する記述である。
図1には純抵抗負荷に接続された単相サイリスタ整流回路を示し，$T_1$～$T_4$のサイリスタはオン電圧降下を無視できるものとする。また，図1中の矢印の方向を正とした交流電源の電圧$v＝V \sin \omega t[V]$及び直流側電圧$v_d$の波形をそれぞれ破線及び実線で図2に示す。
図2に示した交流電圧の位相において，$\pi \lt \omega t \lt 2 \pi$の位相で同時にオン信号を与えるサイリスタは［ （ア） ］である。
交流電圧1サイクルの中で，例えばサイリスタ$T_4$から$T_2$へ導通するサイリスタが換わる動作を考える。$T_4$がオンしている状態から位相$\pi$で電流が零になると，$T_4$はオフ状態となる。その後，制御遅れ角$\alpha$を経て$T_2$にオン信号を与えると，電流が$T_2$に流れる。このとき既に電流が零になった$T_4$には，交流電圧$v$が［ （イ） ］として印加される。すなわち， ［ （ウ） ］であるサイリスタは，極性が変わる交流電圧を利用してターンオフすることができる。
次に交流電圧と直流側電圧の関係について考える。サイリスタ$T_2$と$T_3$がオン
している期間は交流電源の［ （エ） ］と直流回路のN母線が同じ電位になるので，
このときの直流側電圧$v_d$は［ （オ） ］と等しくなる。
上記の記述中の空白箇所（ア），（イ），（ウ），（エ）及び（オ）に当てはまる組合せとして，正しいものを次の（1）～（5）のうちから一つ選べ。
| （ア） | （イ） | （ウ） | （エ） | （オ） | |
|---|---|---|---|---|---|
| （１） | $ T_2 $と$ T_3 $ | 順電圧 |
オン制御 デバイス |
A端子 |
交流電圧の 逆方向電圧$-v$ スイッチ |
| （２） | $ T_1 $と$ T_4 $ | 逆電圧 |
オン制御 デバイス |
B端子 | 交流電圧$v$ |
| （３） | $ T_2 $と$ T_3 $ | 逆電圧 |
オン制御 デバイス |
A端子 |
交流電圧の 逆方向電圧$-v$ |
| （４） | $ T_1 $と$ T_4 $ | 順電圧 |
オンオフ制御 デバイス |
B端子 |
交流電圧の 逆方向電圧$-v$ |
| （５） | $ T_2 $と$ T_3 $ | 逆電圧 |
オンオフ制御 デバイス |
B端子 |
交流電圧$v$ |
解答 （3）
図1には純抵抗負荷に接続された単相サイリスタ整流回路を示し，$T_1$～$T_4$のサイリスタはオン電圧降下を無視できるものとする。また，図1中の矢印の方向を正とした交流電源の電圧$v＝V \sin \omega t[V]$及び直流側電圧$v_d$の波形をそれぞれ破線及び実線で図2に示す。
図2に示した交流電圧の位相において，$\pi \lt \omega t \lt 2 \pi$の位相で同時にオン信号を与えるサイリスタは［ $ T_2 $と$ T_3 $ ］である。
交流電圧1サイクルの中で，例えばサイリスタ$T_4$から$T_2$へ導通するサイリスタが換わる動作を考える。$T_4$がオンしている状態から位相$\pi$で電流が零になると，$T_4$はオフ状態となる。その後，制御遅れ角$\alpha$を経て$T_2$にオン信号を与えると，電流が$T_2$に流れる。このとき既に電流が零になった$T_4$には，交流電圧$v$が［ 逆電圧 ］として印加される。すなわち， ［オン制御デバイス］であるサイリスタは，極性が変わる交流電圧を利用してターンオフすることができる。
次に交流電圧と直流側電圧の関係について考える。サイリスタ$T_2$と$T_3$がオン
している期間は交流電源の［ A端子 ］と直流回路のN母線が同じ電位になるので，
このときの直流側電圧$v_d$は［ 交流電圧の逆方向電圧$-v$］と等しくなる。
