B問題
下期
電験三種 機械 2022年度 下期 問16(a)
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図1は,IGBTを用いた単相ブリッジ接続の電圧形インバータを示す。直流電圧Ed [V]は,一定値と見なせる。出力端子には,インダクタンスL[H]で抵抗値R[Ω]の誘導性負荷が接続されている。この電圧形インバータの出力電圧v0,出力電流i0が図2のようになった。インバータの動作モードを図2に示す①~④として本モードは周期T [s]で繰り返されるものとする。なお,上下スイッチの短絡を防ぐデッドタイムは考慮しない。次の(a)及び(b)の問に答えよ。図2 (a) 図2に示した区間①~④において電流が流れているデバイスの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。① ② ③ ④
正解と解説
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正解 2
D1⁻D4 Q1⁻Q4 D2⁻D3 Q2⁻Q3
電圧形インバータでは、出力電圧v0の極性がスイッチング状態を、出力電流i0の極性が電流の通る素子(IGBTか還流ダイオードか)を決める。図2で区間①はv0=Edだがi0がまだ負であり、電流は負荷から電源へ戻る向きなので還流ダイオードD1・D4を流れる。i0が正に転じた区間②ではQ1・Q4が導通する。区間③はv0=-Edに切り替わった直後でi0がまだ正なのでD2・D3が還流し、i0が負になった区間④でQ2・Q3が導通する。誘導性負荷では電流の位相が電圧より遅れるため、極性の切替直後は必ずダイオード導通期間が生じる点が要点である。