機械パワーエレクトロニクスインバータ・チョッパ・PWM★★☆☆☆
チョッパによる直流機の電動運転と回生制動
概要
直流チョッパで直流機を制御する際の電動運転（降圧チョッパ）と回生制動（昇圧チョッパ）の動作を扱う。電動運転では V = d × E で電機子電圧を制御し，回生制動ではリアクトルに蓄えたエネルギーを電源に返す昇圧動作となる。スイッチングの通流率から電機子電圧を求める計算が重要。
📖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。
降圧チョッパ：スイッチングにより出力電圧を入力電圧以下に変換する直流-直流変換回路。Vout = d × E となる。
昇圧チョッパ：リアクトルのエネルギー蓄積を利用して出力電圧を入力電圧以上に昇圧する回路。Vout = E1-d となる。
回生制動：制動時に電動機を発電機として動作させ，運動エネルギーを電気エネルギーに変換して電源に返す制動方式。
通流率（デューティ比）d：スイッチング1周期のうちスイッチがオンになっている時間の割合。d = tonT で表される。
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。
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：スイッチ + フリーホイールダイオード → Vout = d × E（≤ E）
•昇圧チョッパ：リアクトル + スイッチ + ダイオード → Vout = E1 − d（≥ E）
本エントリでは，直流電動機の速度制御（降圧チョッパ）と
制動時の電力回生（昇圧チョッパ）を同一回路で実現する構成を扱う。
回生制動とは
制動（ブレーキ）時に電動機を発電機として動作させ，運動エネルギーを電気エネルギーに
変換して電源に返却（回生）する方式。熱として捨てる発熱制動と異なり省エネ効果がある。
電動運転（降圧チョッパ）
Q1 をオンオフ制御，Q2 はオフ。
電機子電圧の平均値：V = d1 × E（d1：Q1の通流率，E：電源電圧）
V1（Q1直下の点）の平均値 = d1 × E
d1 = tonT = VavgE
回生制動（昇圧チョッパ）
Q1 はオフ（Q1の逆並列ダイオードが作用），Q2 をオンオフ制御。
Q2 オン中：電機子（逆起電力 V）が電流をリアクトルに蓄積。
Q2 オフ中：リアクトルの電流が Q1 のダイオードを通じて電源 E に回生。
→ 昇圧チョッパと同等：E = V1 − d2
→ 電機子電圧 V = E × (1 − d2)（d2：Q2の通流率）
スイッチング周期と通流率
T = 1f（f：スイッチング周波数）
d = tonT
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