電験三種 平成28年度(2016) 機械 問10 過去問解説

問10 《太陽光発電(パワーコンディショナとMPPT)》
次の文章は,太陽光発電システムに関する記述である。 図1は交流系統に連系された太陽光発電システムである。太陽電池アレイはインバータと系統連系用保護装置とが一体になった【(ア)】を介して交流系統に接続されている。 太陽電池アレイは,複数の太陽電池セルを直列又は直並列に接続して構成される太陽電池モジュールをさらに直並列に接続したものである。太陽電池セルはp形半導体とn形半導体とを接合したpn接合ダイオードであり,照射される太陽光エネルギーを【(イ)】によって電気エネルギーに変換する。 また,太陽電池セルの簡易等価回路は電流源と非線形の電流・電圧特性をもつ一般的なダイオードを組み合わせて図2のように表される。太陽電池セルに負荷を接続し,セルに照射される太陽光の量を一定に保ったまま,負荷を変化させたときに得られる出力電流・出力電圧特性は図3の【(ウ)】のようになる。このとき負荷への出力電力・出力電圧特性は図4の【(エ)】のようになる。セルに照射される太陽光の量が変化すると,最大電力も,最大電力となるときの出力電圧も変化する。このため,【(ア)】には太陽電池アレイから常に最大の電力を取り出すような制御を行うものがある。この制御は【(オ)】制御と呼ばれている。 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。
問10の図
  1. (1) (ア)パワーコンディショナ (イ)光起電力効果 (ウ)(b) (エ)(a) (オ)MPPT
  2. (2) (ア)ガバナ (イ)光起電力効果 (ウ)(b) (エ)(b) (オ)PWM
  3. (3) (ア)パワーコンディショナ (イ)光起電力効果 (ウ)(a) (エ)(b) (オ)MPPT
  4. (4) (ア)ガバナ (イ)光導電効果 (ウ)(b) (エ)(a) (オ)PWM
  5. (5) (ア)パワーコンディショナ (イ)光導電効果 (ウ)(a) (エ)(b) (オ)PWM
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正解は(1)
解説
【考え方】太陽電池は「光で電圧が生まれる → 直流をパワコンで交流に → 電力が最大の点で動かす」という流れで考えます。 ■1 (ア) 系統につなぐ装置 太陽電池の電気は直流なので、交流に変える装置が必要です。 インバータと保護装置を1つにまとめたものを、パワーコンディショナといいます。→ (ア) パワーコンディショナ 「ガバナ」は、発電機の回転の速さを調整する装置で、ちがいます。 ■2 (イ) 発電のしくみ 光が当たると電圧が生まれる現象を、光起電力効果といいます。→ (イ) 光起電力効果 「光導電効果」は、光で抵抗が小さくなる現象で、発電ではありません。 ■3 (ウ) 電流と電圧のグラフ セルは、電流源とダイオードで表せます。 電圧が低いうちは、ほぼ一定の電流が出ます。 電圧が高くなるとダイオードに電流が逃げて、出力電流が急に減ります。→ (ウ) (b) ■4 (エ) 電力と電圧のグラフ 電力は「電流 × 電圧」です。 はじめは電圧に比例して増え、最後に急に落ちます。→ (エ) (a) ■5 (オ) 最大電力をとる制御 日射が変わっても、いつも電力が一番大きい点で動かす制御を、MPPT(最大電力点追従)制御といいます。→ (オ) MPPT 「PWM」は、スイッチのオン・オフの幅で出力を調整するやり方で、ちがいます。 答えは(1)ピヨ。
出典:平成28年度(2016) 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10