パワエレ37【電験3種 機械】出力電圧波形から電力変換回路を選ぶ（トライアック双方向位相制御）！令和4年下期 A問題10 完全解説

今回は令和4年度下期 機械科目 A問題10を解説します。与えられた出力電圧波形v_Rを得ることができる電力変換回路を、半波整流・全波整流・双方向位相制御など5つの回路図から選ぶ問題です。

波形は位相角0〜αがカットされた正弦波が正負両方に現れる形なので、半波整流（(1)(2)）や全波整流（(4)(5)）ではなく、極性を逆にした2個のサイリスタ（トライアック相当）による双方向位相制御回路が該当します。

令和4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4年度下期 A問題10

　図に示す出力電圧波形v_Rを得ることができる電力変換回路として，正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。ただし，回路中の交流電源は正弦波交流電圧源とする。

回路候補(1)〜(5)は、下の問題図を参照してください。

出題のポイント：正負両半周期の位相制御波形を見抜く

抵抗負荷の出力電圧は、正半周期では点弧角αまで0、αからπまで電源正弦波と一致します。負半周期も同様にπからπ+αまで0、π+αから2πまで負の電源正弦波と一致します。正負の両極性を同じ点弧角で制御するには、二つのサイリスタを逆並列に接続した交流電力調整回路、または等価なトライアックを用います。抵抗負荷では各零交差で電流が0となり自然消弧します。

ポイント解説：逆並列サイリスタの点弧と自然消弧

波形は位相角0〜αがカットされた正弦波が正負両方に現れる形なので、半波整流（(1)(2)）や全波整流（(4)(5)）ではなく、極性を逆にした2個のサイリスタ（トライアック相当）による双方向位相制御回路が該当します。

問題の解説：半波・全波整流を除外して回路3

STEP1　半波整流・全波整流を除外する

半波整流(1)(2)は波形が正（または負）の片側にしか現れないため除外。全波整流(4)(5)は常に片側極性の波形になるため、これも除外できます。

STEP2　双方向位相制御を確認する

極性を逆にした2個のサイリスタ（トライアック素子相当）を制御角αで位相制御すると、正弦波の位相角0〜αをカットした波形が正負両方に現れます。これが問題の波形と一致します。

STEP3　結論

サイリスタによる双方向位相制御回路の(3)が正解です。

答え：(3)

まとめ

波形の特徴	正負両方に現れ、位相0〜αがカット
該当回路	双方向位相制御（逆並列サイリスタ）
答え	(3)

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