二種二次試験機械制御過去問、H18問3、補足。

ここの補足、です。
問題分、解答内容については、ここ参照で。

問３
【解説】
昇圧チョッパは、ステップアップコンバータあるいはブーストチョッパなどとも呼ばれる。この昇圧チョッパは、一般に第３図に示す回路構成をとる。

スイッチング素子Ｓがオンのとき（与えられた回路においてスイッチを端子１側に切り替えたことに相当する）、この回路には直流電源→インダクタンス→スイッチング素子Ｓ→直流電源の経路で電流が流れる。このときインダクタンスＬに電磁エネルギーが蓄えられる。

次にスイッチＳがオフすると（与えられた回路においてスイッチを端子２側に切り換えたことに相当する）、直流電源→インダクタンスＬ→ダイオードＤ→負荷抵抗ＲＬおよびコンデンサＣ→直流電源の経路で電流が流れる。このときインダクタンスＬに生じた逆起電力の合成された電圧が加わる。このときの出力電圧Ｖは、電源電圧Ｅより大きくなる。

具体的には設問（３）で導かれた出力電圧Ｖの式においてαは、０≦α≦１の範囲で変化する。したがってαを大きくすると、すなわち、１周期Ｔに対するオン時間ｔｏｎを長くすると、出力電圧が大きくなることが確かめられる。しかし、スイッチング素子がオン（スイッチを端子１に切り換えた時に相当する）のときは、コンデンサＣに蓄えられた電荷が負荷に供給されるだけなので負荷電流が大きいときは、出力電圧の変動が大きくなる。

【指導】
設問（２）は、ｖＬに生じる起電力の方向が、与えられた図に示された起電力の方向と異なることに注意する必要がある。

また設問（３）は、定常状態でインダクタンスＬに蓄えられるエネルギーｗＬ１と放出されるエネルギーｗＬ２が等しくなることに気が付けば解くことができる。

設問（６）は、設問（４）（５）で求めたコンデンサＣに流れる電流ｉＣを用いて、コンデンサＣが充放電に伴って電源から受け取るエネルギーと負荷に与えるエネルギーが定常状態では等しくなることを用いて解く。

以上です。