パワエレ13【電験3種 機械】昇圧チョッパと降圧チョッパの出力電圧平均値の比較！平成28年 A問題9 完全解説

今回は平成28年度 機械科目 A問題9を解説します。2種類の直流チョッパ（昇圧チョッパと降圧チョッパ）について、通流率0.7のときの負荷電圧の平均値V_d1，V_d2を求める問題です。

昇圧チョッパは V_d1＝E/(1−γ)、降圧チョッパは V_d2＝γE で求めます。γ＝0.7、E＝200Vを代入するだけのシンプルな計算です。

平成28年度 機械科目 A問題9：問題文と選択肢

まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。

電験3種 機械科目 【パワーエレクトロニクス】 平成28年度 A問題9

　図は，2種類の直流チョッパを示している。いずれの回路もスイッチS，ダイオードD，リアクトルL，コンデンサC（図1のみに使用されている。）を用いて，直流電源電圧 E＝200〔V〕を変換し，負荷抵抗Rの電圧 v_d1，v_d2を制御するためのものである。これらの直流電源電圧は E＝200〔V〕一定とする。また，負荷抵抗Rの抵抗値とリアクトルLのインダクタンス又はコンデンサCの静電容量の値とで決まる時定数が，スイッチSの動作周期に対して十分に大きいものとする。各回路のスイッチSの通流率を0.7とした場合，負荷抵抗Rの電圧 v_d1，v_d2の平均値 V_d1，V_d2の値〔V〕の組合せとして，最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

	Vd1	Vd2
(1)	667	140
(2)	467	60
(3)	667	86
(4)	467	140
(5)	286	60

出題のポイント：昇圧・降圧チョッパの出力電圧

昇圧チョッパの平均出力電圧はVd1＝E/(1－γ)、降圧チョッパはVd2＝γEです。γ＝0.7、E＝200Vを代入すると、昇圧側は約667V、降圧側は140Vです。計算後に667V＞200V＞140Vとなることを確認すると式の取り違えを防げます。

ポイント解説：昇圧式と降圧式の使い分け

図1（S・D・C・Lの配置）は昇圧チョッパで、出力電圧は \(V_{d1}=\dfrac{1}{1-\gamma}E\) となり入力より高くなります。

図2（S・D・Lの配置）は降圧チョッパで、出力電圧は \(V_{d2}=\gamma E\) となり入力より低くなります。γは通流率です。

問題の解説：昇圧667V・降圧140V

STEP1　図1：昇圧チョッパの V_d1 を計算する

V_d1＝200/(1－0.7)＝666.7≒667 V

STEP2　図2：降圧チョッパの V_d2 を計算する

V_d2＝0.7×200＝140 V

STEP3　組合せを選択する

V_d1≒667V、V_d2＝140Vの組合せに一致するのは(1)です。

答え：(1)

まとめ

図1(昇圧)	Vd1＝E/(1−γ)≒667V
図2(降圧)	Vd2＝γE＝140V
答え	(1)

▼あわせて解きたい関連問題
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