図は、パルス幅変調制御(PWM制御)によって 50 [Hz] の交流電圧を出力するインバータの回路及びその各部電圧波形である。直流の中点Mからみて端子 A 及び B に発生する瞬時電圧をそれぞれ \(v_{A}\) [V] 及び \(v_{B}\) [V] とする。端子 A と B との間の電圧 \(v_{A-B}=v_{A}-v_{B}\) [V] に関する次の(a)及び(b)の問に答えよ。
\(v_{A}\) [V] 及び \(v_{B}\) [V] の 50 [Hz] の基本波成分の振幅 \(V_{A}\) [V] 及び \(V_{B}\) [V] は、それぞれ \(\frac{V_{s}}{V_{c}}\times\frac{V_{d}}{2}\) [V] で求められる。ここで、\(V_{c}\) [V] は搬送波(三角波)\(v_{c}\) [V] の振幅で 10 [V]、\(V_{s}\) [V] は信号波(正弦波)\(v_{sA}\) [V] 及び \(v_{sB}\) [V] の振幅で 9 [V]、\(V_{d}\) [V] は直流電圧 200 [V] である。\(v_{A-B}\) [V] の 50 [Hz] 基本波成分の振幅は \(V_{A-B}=V_{A}+V_{B}\) [V] となる。\(v_{A-B}\) [V] の基本波成分の実効値 [V] の値として、最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
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要点
正解は(3)。与えられた条件より、基本波成分の振幅 \(V_A\) を計算します。同様に \(V_B = 90\) [V] です。線間電圧の基本波振幅 \(V_{A-B}\) は、 求めるのは「実効値」なので、正弦波の実効値の定義より \(\sqrt{2}\) で割ります。
詳細解説
与えられた条件より、基本波成分の振幅 \(V_A\) を計算します。
\[ V_A = \dfrac{V_s}{V_c} \times \dfrac{V_d}{2} = \dfrac{9}{10} \times \dfrac{200}{2} = 0.9 \times 100 = 90 \, \text{[V]} \]
同様に \(V_B = 90\) [V] です。
線間電圧の基本波振幅 \(V_{A-B}\) は、
\[ V_{A-B} = V_A + V_B = 90 + 90 = 180 \, \text{[V]} \]
求めるのは「実効値」なので、正弦波の実効値の定義より \(\sqrt{2}\) で割ります。
\[ \text{実効値} = \dfrac{180}{\sqrt{2}} \approx 127.3 \, \text{[V]} \]
よって、(3)が正解です。