2022年度 上期 機械 問16(a) 2022年度 上期 機械 問16(a)

図1は、IGBTを用いた単相ブリッジ接続の電圧形インバータを示す。直流電圧 \(E_d\) [V]は、一定値と見なせる。出力端子には、インダクタンス \(L\) [H]の誘導性負荷が接続されている。 図2は、このインバータの動作波形である。時刻 \(t=0\)sでIGBT \(Q_3\) 及び \(Q_4\) のゲート信号をオフにするとともに \(Q_1\) 及び \(Q_2\) のゲート信号をオンにすると、出力電圧 \(v_a\) は \(E_d\) [V]となる。 \(t=\dfrac{T}{2}\) [s]で \(Q_1\) 及び \(Q_2\) のゲート信号をオフにするとともに \(Q_3\) 及び \(Q_4\) のゲート信号をオンにすると、出力電圧 \(v_a\) は \(-E_d\) [V]となる。これを周期 \(T\) [s]で繰り返して方形波電圧を出力する。 このとき、次の(a)及び(b)の問に答えよ。 ただし、デバイス (IGBT及びダイオード)での電圧降下は無視するものとする。 \(t=0\)s において \(i_a=-I_p\) [A]とする。時刻 \(t=\dfrac{T}{2}\) [s]の直前では \(Q_1\) 及び \(Q_2\) がオンしており、出力電流は直流電源から \(Q_1 \to \text{負荷} \to Q_2\) の経路で流れている。 \(t=\dfrac{T}{2}\) [s] で IGBT \(Q_1\) 及び \(Q_2\) のゲート信号をオフにするとともに \(Q_3\) 及び \(Q_4\) のゲート信号をオンにした。その直後(図2で、 \(t=\dfrac{T}{2}\) [s]から、出力電流が0Aになる \(t=t_r\) [s]までの期間)、出力電流が流れるデバイスとして、正しい組合せを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。