パワエレ40【電験3種 機械】電力変換器の出力電圧制御方式（交流電力調整装置とPWM制御）！平成27年 A問題9 完全解説

今回は平成27年度 機械科目 A問題9を解説します。商用交流電圧を入出力する交流電力調整装置と、直流を交流に変換するインバータ（PWM制御）の出力電圧制御方式に関する空欄補充問題です。

交流電力調整装置は制御角を変えるサイリスタが一般的に使われます。インバータのスイッチング素子には電圧駆動形のIGBTが最近では一般的で、パルスの幅を変える制御がPWM制御です。

平成27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27年度 A問題9

　次の文章は，電力変換器の出力電圧制御に関する記述である。

　商用交流電圧を入力とし同じ周波数の交流電圧を出力とする電力変換器において，可変の交流電圧を得るには（ア）を変える方法が広く用いられていて，このときに使用するパワーデバイスは（イ）が一般的である。この電力変換器は（ウ）と呼ばれる。

　一方，一定の直流電圧を入力とし交流電圧を出力とする電力変換器において，可変の交流電圧を得るにはパルス状の電圧にして制御する方法が広く用いられていて，このときにオンオフ制御デバイスを使用する。デバイスの種類としては，デバイスのゲート端子に電流ではなくて，電圧を与えて駆動する（エ）を使うことが最近では一般的である。この電力変換器はインバータと呼ばれ，基本波周波数で1サイクルの出力電圧が正又は負の多数のパルス列からなって，そのパルスの（オ）を変えて1サイクル全体で目的の電圧波形を得る制御がPWM制御である。

　上記の記述中の空白箇所（ア），（イ），（ウ），（エ）及び（オ）に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

上記の記述中の空白箇所（ア），（イ），（ウ）及び（オ）に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

	（ア）	（イ）	（ウ）	（エ）	（オ）
(1)	制御角	サイリスタ	交流電力調整装置	IGBT	幅
(2)	制御角	ダイオード	サイクロコンバータ	IGBT	周波数
(3)	制御角	サイリスタ	交流電力調整装置	GTO	幅
(4)	転流重なり角	ダイオード	交流電力調整装置	IGBT	周波数
(5)	転流重なり角	サイリスタ	サイクロコンバータ	GTO	周波数

出題のポイント：交流電力調整装置とPWM制御

交流電力調整装置は、商用交流から同じ周波数の可変交流電圧を得る装置で、サイリスタの制御角を変えます。インバータは直流から交流を作り、電圧駆動形のIGBTを用いてパルス幅を変えるPWM制御を行います。

ポイント解説：2つの交流電圧制御を比較

半導体素子を用いて入出力の基本周波数を変えずに負荷への電力調整を行うものを交流電力調整装置といい、サイリスタのゲート制御（制御角を変える方法）が多く採用されます。インバータのスイッチング素子には最近ではIGBT（電圧駆動）が多く用いられ、PWM制御はパルスの幅を変える制御です。

問題の解説：5つの空欄と選択肢(1)

STEP1　（ア）（イ）（ウ）交流電力調整装置の制御方式を判定する

商用交流を同周波数の交流に変換する電力変換器で可変電圧を得るには制御角を変える方法が一般的で、デバイスはサイリスタが使われ、この装置は交流電力調整装置と呼ばれます。

STEP2　（エ）（オ）インバータのデバイスとPWM制御を判定する

直流を交流に変換するインバータでは、電圧を与えて駆動するIGBTが最近では一般的で、パルスの幅を変えて目的の電圧波形を作る制御がPWM制御です。

STEP3　組合せを選ぶ

（ア）制御角，（イ）サイリスタ，（ウ）交流電力調整装置，（エ）IGBT，（オ）幅の組合せに一致するのは(1)です。

答え：(1)

まとめ

（ア）	制御角
（イ）	サイリスタ
（ウ）	交流電力調整装置
（エ）	IGBT
（オ）	幅
答え	(1)

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