電験三種 平成30年度(2018) 機械 問11 過去問解説
次の文章は，直流を交流に変換する電力変換器に関する記述である。
図は，直流電圧源から単相の交流負荷に電力を供給する（ア）の動作の概念を示したものであり，（ア）は四つのスイッチ $\mathrm{S_1}$〜$\mathrm{S_4}$ から構成される。スイッチ $\mathrm{S_1}$〜$\mathrm{S_4}$ を実現する半導体バルブデバイスは，それぞれ（イ）機能をもつデバイス（例えばIGBT）と，それと逆並列に接続した（ウ）とからなる。
この電力変換器は，出力の交流電圧と交流周波数とを変化させて運転することができる。交流電圧を変化させる方法は主に二つあり，一つは，直流電圧源の電圧 $E$ を変化させて，交流電圧波形の（エ）を変化させる方法である。もう一つは，直流電圧源の電圧 $E$ は一定にして，基本波1周期の間に多数のスイッチングを行い，その多数のパルス幅を変化させて全体で基本波1周期の電圧波形を作り出す（オ）と呼ばれる方法である。
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。
- (1) （ア）インバータ，（イ）オンオフ制御，（ウ）サイリスタ，（エ）周期，（オ）PWM制御
- (2) （ア）整流器，（イ）オンオフ制御，（ウ）ダイオード，（エ）周期，（オ）位相制御
- (3) （ア）整流器，（イ）オン制御，（ウ）サイリスタ，（エ）波高値，（オ）PWM制御
- (4) （ア）インバータ，（イ）オン制御，（ウ）ダイオード，（エ）周期，（オ）位相制御
- (5) （ア）インバータ，（イ）オンオフ制御，（ウ）ダイオード，（エ）波高値，（オ）PWM制御
答えと解説を見る
正解は(5)
解説
【考え方】直流を交流に変える装置のしくみと、出てくる電圧の変え方を考えます。
ポイント：インバータは、4つのスイッチを交互に入れたり切ったりして、負荷にかかる電圧の向きを入れかえ、直流から交流をつくります。
■1 (ア) 装置の名前
直流を交流に変える装置はインバータです。→ (ア) インバータ
整流器は、その逆で交流を直流に変えます。
■2 (イ) スイッチの機能
IGBT は、信号で電流を流す（オン）ことも止める（オフ）ことも、自由にできる素子です。→ (イ) オンオフ制御
サイリスタはオンにはできても、自分でオフにはできません。
■3 (ウ) 逆向きにつなぐもの
スイッチと逆向きにダイオードをつなぎます。→ (ウ) ダイオード
モーターなどのコイルにたまった電流を逃がす道になります（帰還ダイオード）。
■4 (エ) 電圧 E を変えると
直流の電圧 E を変えると、出てくる交流の波の高さ（波高値）が変わります。→ (エ) 波高値
周期は周波数で決まり、電圧の大きさとは別です。
■5 (オ) パルス幅を変える方法
スイッチを細かく入り切りして、パルスの幅で電圧の平均を変える方法を、PWM制御（パルス幅変調）といいます。→ (オ) PWM制御
位相制御は、サイリスタをオンにするタイミングを変える方法です。
答えは(5)ピヨ。
出典：平成30年度（2018） 第三種電気主任技術者試験（電気技術者試験センター）機械 問11