電験２種過去問【2018年機械 問3】
【パワーエレクトロニクス】チョッパ回路の動作《空所問題》
次の文章は、チョッパ回路に関する記述である。文中の\(\fbox{空所欄}\)に当てはまる最も適切なものを解答群の中から選べ。
図１は、\(\fbox{（１）}\)チョッパの回路図である。平滑コンデンサCの静電容量は十分に大きく、出力電圧\(V_{out}\)及び出力電流\(I_{out}\)のリプルは無視できるものとする。図２，３は、定常状態におけるインダクタの電圧\(v_{L}\)及び電流\(i_{L}\)の波形であり、スイッチSがオンの期間を\(T_{on}\)、オフの期間を\(T_{off}\)とする。
図２は出力電流\(I_{out}\)が大きく、インダクタ電流\(i_{L}\)が常に正の場合で、電流連続モードと呼び、このときの出力電圧が、\(V_{out}=\fbox{（２）}\)となることは、よく知られている。ここで、デューティ比\(\displaystyle D=\frac{T_{on}}{T_{on}+T_{off}}\)を用いると、\(V_{out}=\fbox{（３）}V_{in}\)と表すこともできる。
一方、出力電流\(I_{out}\)を低減すると、図３のようにインダクタ電流\(i_{L}\)に零となる期間が現れる。図３の場合を電流断続モード（電流不連続モード）と呼ぶ。定常状態では、インダクタ電圧\(v_{L}\)の１周期の平均値は常に\(\fbox{（４）}\)でなければならない。電流連続モードと電流断続モードとスイッチSのゲート信号が同じであれば、\(V_{out}\)は\(\fbox{（５）}\)なる。
［問３の解答群］
\(\small{\begin{array}{ccc}
(ｲ)&昇降圧&(ﾛ)&正&(ﾊ)&\displaystyle\frac{T_{on}}{T_{off}}V_{in}\\
(ﾆ)&降圧&(ﾎ)&両者で等しく&(ﾍ)&\displaystyle\frac{T_{on}+T_{off}}{T_{off}}V_{in}\\
(ﾄ)&負&(ﾁ)&D&(ﾘ)&電流断続モードの方が高く\\
(ﾇ)&\displaystyle\frac{T_{on}}{T_{on}+T_{off}}V_{in}&(ﾙ)&1-D&(ｦ)&\displaystyle\frac{D}{1-D}\\
(ﾜ)&零&(ｶ)&昇圧&(ﾖ)&電流連続モードの方が高く\\
\end{array}}\)
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