パワエレ51【電験3種 機械】太陽光発電用パワーコンディショナの構成に関する正誤問題!令和6年下期 A問題10 完全解説

電験3種 機械科目【パワーエレクトロニクス】令和6年度下期 A問題10 太陽光発電用パワーコンディショナの構成

今回は令和6年度下期 機械科目 A問題10を解説します。図に示す太陽光発電用パワーコンディショナの構成に関する記述の誤りを見つける問題です。

パワーコンディショナは昇圧チョッパとインバータを組み合わせて太陽電池の直流電圧を交流電圧に変換制御する機器です。記述中の「降圧チョッパ」は誤りで、正しくは昇圧チョッパです。

目次

令和6年度下期 機械科目 A問題10: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 令和6年度下期 A問題10 問題文
令和6年度下期 機械科目 A問題10 問題文

電験3種 機械科目 【パワーエレクトロニクス】 令和6年度下期 A問題10

 図に示す太陽光発電用パワーコンディショナ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)パワーコンディショナは降圧チョッパとインバータを組み合わせて太陽電池の直流電圧を交流電圧に変換制御する機器である。
(2)太陽電池の出力は,日射や温度などの環境からの影響を大きく受けるため,その時々の条件で最大電力を出力できるように最大電力点追従制御(MPPT)が行われる。
(3)チョッパの出力電圧はチョッパとインバータ間に設置されたキャパシタによって平滑され,キャパシタ容量が大きいほどチョッパの出力電圧リプルは小さくなる。
(4)パワーコンディショナのインバータでは,高調波抑制用のフィルタが接続され,PWM制御により電力系統への高調波流出を少なくする。
(5)パワーコンディショナの出力を電力系統と接続するためには系統連系保護装置が必要で,系統側やパワーコンディショナ内に異常が起きた際に,パワーコンディショナの出力を遮断する。

図 太陽光発電用パワーコンディショナの構成例
図 太陽光発電用パワーコンディショナの構成例

出題のポイント:太陽光用パワコンは昇圧してから交流へ変換

太陽電池から昇圧チョッパ、DCリンクキャパシタ、PWMインバータ、フィルタ、系統連系保護装置を経て系統へ接続する図
太陽光用パワコンは直流を昇圧・平滑し、PWMインバータとフィルタを通して交流系統へ接続します。

太陽光発電用パワーコンディショナでは、太陽電池の直流電圧を昇圧チョッパで高め、DCリンクキャパシタで平滑した後、PWMインバータで交流へ変換します。日射や温度で最大電力点が動くためMPPT制御でチョッパの通流率を調整し、系統側ではフィルタによる高調波抑制と系統連系保護装置による異常時遮断を行います。したがって「降圧チョッパ」とする記述が誤りです。

ポイント解説:昇圧・平滑・PWM変換・保護の流れ

日射と温度によって移動する最大電力点をMPPT制御で追従し昇圧チョッパの通流率を調整する図
MPPTは日射・温度で変わる最大電力点を追従し、その時々の最大電力を取り出します。

パワーコンディショナは昇圧チョッパとインバータを組み合わせて太陽電池の直流電圧を交流電圧に変換制御する機器です。記述中の「降圧チョッパ」は誤りで、正しくは昇圧チョッパです。

問題の解説:誤りは降圧チョッパとした(1)

降圧チョッパが誤りで昇圧チョッパが正しいことと他の四項目の正誤を示した図
降圧チョッパという記述だけが誤りで、正しくは昇圧チョッパ、正解は(1)です。

STEP1 各記述の正誤を確認する

(2)MPPT制御、(3)キャパシタによる平滑化、(4)高調波抑制フィルタ、(5)系統連系保護装置は、いずれもパワーコンディショナの標準的で正しい記述です。

STEP2 誤りの記述を特定する

太陽電池の直流電圧を昇圧する必要があるため、パワーコンディショナは昇圧チョッパとインバータを組み合わせた構成です。「降圧チョッパ」とする(1)が誤りです。

答え:(1)

💡 覚え方
太陽光用パワーコンディショナ=昇圧チョッパ+インバータ+MPPT+系統連系保護+高調波抑制フィルタ。

⚠️ よくある間違い
太陽電池の出力電圧は低いため「昇圧」チョッパが使われる(降圧ではない)ことに注意。

まとめ

誤りの記述(1) 降圧チョッパとする記述
正しくは昇圧チョッパ
答え(1)

▼あわせて解きたい関連問題
・パワーコンディショナの単独運転検出機能:【機械】令和7年度上期A問題8
・太陽電池セルの簡易等価回路とMPPT制御:【機械】平成28年度A問題10

📚 次に解くべき関連問題
【機械】平成24年度A問題9(パワエレ50)
【機械】令和7年度上期A問題8(パワエレ49)
【機械】平成19年度A問題10(パワエレ52)
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