平成２２年・二次試験－機械・制御【問３】

ダイオードによる単相全波整流回路によって交流電圧から直流電圧を得るには次の三つの代表的な方法があり、それぞれの方法において交流電流波形は異なる。交流電圧はで交流電源のインピーダンス、重なり角などを無視し、回路が定常状態にあるものとして、次の問に答えよ。 (1)図1-1の回路において、平滑リアクトルのインダクタンスは十分に大きく、直流電流は一定とする。このとき、図1-2と同じ図が答案用紙に印刷されているので、交流電圧eの波形に対する交流電流iSの波形をふと線で明確に描け。 また、このときに抵抗負荷に印加される平均直流電圧Ed1をEを用いた式で示せ。 (2)図2-1の回路において、平滑コンデンサのキャパシタンスは、交流電源からの充電電流と負荷電流とによる直流電圧edの変動が図2-2に示す程度になる大きさとする。また、交流電源側に充電電流の過大なピーク値だけを抑える微小なインダクタンスLACを挿入している。このとき、図2-2と同じ図が答案用紙に印刷されているので、交流電圧e及び直流電圧edの波形に対する代表的な交流電流iSの波形をふと線で明確に描け。また、負荷抵抗がないときの平均直流電圧Ed2をEを用いた式で示し、直流電流が増加すると平均直流電圧は上昇するか低下するかを述べよ。 (3)図3-1の回路において、交流電圧の周波数に対して十分高い周波数でバルブデバイスQをオン、オフすることにより、直流電圧を目標値に制御しながら、同時に、交流電流の波形を力率１の正弦波電流基準に従って制御できることが知られている。このとき、図3-2と同じ図が答案用紙に印刷されているので、交流電圧eの波形に対する交流電流iSの波形の例を太線で明確に描け。 また、全波整流回路の直流出力電圧erecと抵抗負荷に供給される直流電圧edcとを比較して、この回路が正常に動作している時の両者の大小関係を述べよ。

【解答】
準備中