令和3年(2021年) 電験三種 機械 問11
amazon kindle版の「電験三種」に関する本を出版しました。
電子書籍版と紙の書籍版での購入も可能です。
そちらも、ご覧になってください。
問11は、パワーエレクトロニクスに関する問題です。
解いてみましょう。
図は昇降圧チョッパを示している。スイッチ$Q$，ダイオード$D$，リアクトル$L$，コンデンサ$C$を用いて，図のような向きに定めた負荷抵抗$R$の電圧$v_0$を制御するためのものである。これらの回路で，直流電源$E$の電圧は一定とする。また，回路の時定数は，スイッチ$Q$の動作周期に対して十分に大きいものとする。回路のスイッチ$Q$の通流率$\gamma$とした場合，回路の定常状態での動作に関する記述として，誤っているものを次の（1）～（5）のうちから一つ選べ。
（1）$Q$がオンのときは，電源$E$からのエネルギーが$L$に蓄えられる。
（2）$Q$がオフのときは，$L$に蓄えられたエネルギーが負荷抵抗$R$とコンデンサ$C$に$D$を通して放出される。
（3）出力電圧$v_0$の平均値は，$\gamma$が$0.5$より小さいときは昇圧チョッパ，$0.5$より大きいときは降圧チョッパとして動作する。
（4）出力電圧$v_0$の平均値は，図の$v_0$の向きを考慮すると正になる。
（5）$L$の電圧$v_L$の平均電圧は，$Q$のスイッチング一周期で$0$となる。
解答(3)
誤っているものに注意しましょう。
誤っているのは、
（3）出力電圧$v_0$の平均値は，$\gamma$が$0.5$より小さいときは降圧チョッパ，$0.5$より大きいときは昇圧チョッパとして動作する。
出力電圧は以下の式で表されますので
$v_0=\dfrac{\gamma}{1-\gamma}E$
となり、
$\gamma$が$0.5$より小さいときは降圧チョッパ
$\gamma$が$0.5$より大きいときは昇圧チョッパ
となります。
