図1は、単相インバータで誘導性負荷に給電する基本回路を示す。負荷電流 \(i_o\) と直流電流 \(i_d\) は図示する矢印の向きを正の方向として、次の(a)及び(b)の問に答えよ。
出力交流電圧の1周期に各パワートランジスタが1回オンオフする運転において、図2に示すように、パワートランジスタ \(S_1 \sim S_4\) のオンオフ信号波形に対して、負荷電流 \(i_o\) の正しい波形が (ア)〜(ウ)、直流電流 \(i_d\) の正しい波形が (エ)、(オ) のいずれかに示されている。その正しい波形の組合せを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
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要点
正解は(1)。インバータの誘導性負荷では、矩形波電圧に対して出力電流が遅れて変化します。負荷電流と直流側電流の波形を導通経路で対応させることが要点です。
詳細解説
この問題では、誘導性負荷の電流が電圧に対して遅れることを使い、出力電流波形を選びます。
負荷は誘導性なので、矩形波電圧に対し電流 \(i_o\) は遅れて変化し、三角波状（指数関数的）になります。(ア)が適切です。
直流電流 \(i_d\) は、負荷電流が還流ダイオードを流れる期間（電源へ戻る＝負）と、スイッチを流れる期間（電源から出る＝正）があります。スイッチングの半周期ごとにこのパターンを繰り返すため、周波数は出力の2倍になります。波形(エ)がこの挙動を示しています。
