機械パワーエレクトロニクスインバータ・チョッパ・PWM★★☆☆☆
直流降圧チョッパの動作と平均電圧・電流
概要
直流降圧チョッパ（バックコンバータ）の動作原理と，平均出力電圧・平均電流の計算方法を扱う。スイッチング素子の通流率（デューティ比）d を変えることで出力電圧を Vavg = d × E に制御できる。平滑リアクトルが十分大きい定常状態では平均電流を Iavg = VavgR で求める。
📖用語
IGBT（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）：電圧制御で高速スイッチングできるパワー半導体素子。チョッパ・インバータに広く使用される。
通流率（デューティ比）d：スイッチング1周期 T のうちスイッチがオンになっている時間 ton の割合。d = tonT で表される。
フリーホイールダイオード：チョッパでスイッチがオフになったときに，リアクトルの電流を還流させるために設けるダイオード。
降圧チョッパ（バックコンバータ）：出力電圧が入力電圧以下になるように降圧する直流-直流変換回路。Vout = d × E となる。
直流チョッパとは
スイッチング素子（IGBT・MOSFET 等）を高速でオン/オフし，直流電圧の大きさを変換する電力変換回路。
スイッチングの通流率（デューティ比）d = tonT を変えることで出力電圧を連続的に調整できる。
•降圧チョッパ（バックコンバータ）：出力電圧 ≤ 入力電圧（本エントリ）
•昇圧チョッパ（ブーストコンバータ）：出力電圧 ≥ 入力電圧
回路構成
電源 E → スイッチ S（IGBT 等）→ 平滑リアクトル L → 負荷 R
フリーホイールダイオード D：S オフ時にリアクトルの電流を還流させる。
動作
S オン（通流時間 ton）：電源から電流がLを通り負荷に流れ，Lにエネルギーを蓄積
S オフ（休止時間 toff）：Dを通じてLのエネルギーが負荷に放出
📐基本公式：降圧チョッパの平均出力電圧
Vavg = d × E
d：通流率（デューティ比）= tonT（T：スイッチング周期 = 1f）
0 ≤ d ≤ 1 なので Vavg ≤ E（降圧のみ可能）
📐基本公式：降圧チョッパの平均電流
リアクトル L が十分大きく電流リップルが無視できる定常状態では：
Iavg = VavgR = d × ER
関連問題数:1問
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