CN110023871B - 电力控制装置及电力控制方法 - Google Patents

Abstract

基于连续比例控制方式进行电力供给的控制的电力控制装置(400)具备控制信号生成部(421)和强制输出信号生成部(460)。强制输出信号生成部(460)生成强制输出请求信号(460‑1)和强制输出状态信号(461‑2)，强制输出请求信号(460‑1)为请求强制地变更控制信号(421‑1)的信号，强制输出状态信号(461‑2)为强制地决定控制信号(421‑1)的状态的信号。控制信号生成部(421)基于强制输出请求信号(460‑1)和强制输出状态信号(461‑2)生成控制信号(421‑1)，从而即使在进行基于连续比例控制方式的输出动作的同时，强制地将控制信号(421‑1)变更为所需的状态(输出开启或输出关闭)，也能够维持与预先设定的操作输出值相符的输出。

Description

电力控制装置及电力控制方法

技术领域

本发明涉及基于连续比例控制方式的电力控制装置及电力控制方法。

背景技术

在进行控制对象的温度控制时，通过生成与0～100％等操作输出值对应的控制信号，从而控制向与控制对象连接的负载供给的供给电力的电力控制装置被广泛使用。作为这样的电力控制装置的控制方式，使用相位控制方式、时间比例控制方式、连续比例控制方式等。

图1示出了相位控制方式的概要。相位控制方式是通过在与操作输出值相对应的相位角将控制信号设为开启(ON)，在接下来的过零的定时将控制信号设为关闭(OFF)，由此控制向负载供给的供给电力的方式。控制周期多数为交流电源的1/2周期或1周期，由于能够使供给电力连续地变化，所以在控制稳定性方面较为优异，但具有容易产生高次谐波噪声的特征。以下，也将控制信号的开启、关闭简称为输出开启、输出关闭。

图2示出了时间比例控制方式的概要。时间比例控制方式是在几秒到几百秒的比较长的周期内使输出开启、关闭的占空比发生变化，控制向负载供给的供给电力的方式。由于操作器使用具有过零功能的SSR，所以噪声的产生少，但由于控制周期长，所以具有基于控制对象的特性而温度稳定性变差的特征。另外，如果缩短控制周期，则存在输出分辨率降低的问题。

图3示出了连续比例控制方式的概要。连续比例控制方式是在交流电源的1/2周期或其几倍左右的短周期内，一边精细地切换输出开启、关闭，一边控制向负载供给的供给电力的方式。长时间观察时的输出开启、关闭状态的偏差少，因此控制对象的温度稳定性良好。另外，由于能够在短周期内反映操作输出值的比例，所以控制响应性也良好。另外，由于操作器使用具有过零功能的SSR，所以噪声的产生少，不但成本较低，而且在实用方面效果也较好。在专利文献1中公开了与这样的连续比例控制方式相关的技术。

另外，在电力控制装置中，通常为了检测加热器等负载的断线或劣化之类的异常，而进行负载电流的测定。特别是在连接多个负载的电力控制装置中，从尺寸、成本等观点出发，期望使用一个电流检测器进行测定。基于这样的期望，在专利文献2、3中公开了如下技术：在时间比例控制方式中，仅在短时间的期间内将控制信号强制地变更为所需的状态(输出开启或输出关闭)，并测定在特定的负载中流动的电流值。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-164432号(日本特许第3674951号)

专利文献2：日本特开2005-003500号(日本特许第4329419号)

专利文献3：日本特开2014-100808号(日本特许第5755628号)

发明内容

发明所要解决的问题

但是，连续比例控制方式存在如下问题：由于通过给定的运算使输出状态连续地不断变化，所以难以在维持与操作输出值相符的输出的同时，将控制信号强制地变更为所需的状态(输出开启或输出关闭)，从而无法适用于使用一个电流检测器的负载电流测定。

本发明鉴于上述情况，其目的在于，获得一种即使在进行基于连续比例控制方式的输出动作的同时，将控制信号强制地变更为所需的状态(输出开启或输出关闭)，也能够维持与预先设定的操作输出值相符的输出的电力控制装置以及电力控制方法。

用于解决问题的技术方案

(结构1)一种电力控制装置，

具备控制信号生成部，所述控制信号生成部基于针对信道所设定的操作输出值，来生成将电力供给操作为开启或关闭的控制信号，

所述控制信号生成部构成为能够输入强制输出请求信号和强制输出状态信号，所述强制输出请求信号为请求强制地变更所述控制信号的信号，所述强制输出状态信号为将所述控制信号的状态强制地决定为开启或关闭的信号，

所述控制信号生成部在每经过作为交流电源周期的1/2的整数倍的控制周期时，将所述操作输出值与输出差累计值的运算结果代入到所述输出差累计值，

在没有所述强制输出请求信号的输入、且所述输出差累计值与事先设定的阈值相等或者超过所述阈值的情况下，所述控制信号生成部将所述输出差累计值与事先设定的有效输出值的运算结果代入到所述输出差累计值，并且生成使所述电力供给在所述控制周期的期间开启的控制信号，

在没有所述强制输出请求信号的输入、且所述输出差累计值未超过所述阈值的情况下，所述控制信号生成部生成使所述电力供给在所述控制周期的期间关闭的控制信号，

在存在所述强制输出请求信号的输入、且所输入的所述强制输出状态信号为开启的情况下，所述控制信号生成部将所述输出差累计值与所述有效输出值的运算结果代入到所述输出差累计值，并且生成使所述电力供给在所述控制周期的期间开启的控制信号，

在存在所述强制输出请求信号的输入、且所输入的所述强制输出状态信号为关闭的情况下，所述控制信号生成部生成使所述电力供给在所述控制周期的期间关闭的控制信号。

(结构2)

根据结构1所述的电力控制装置，在存在所述强制输出请求信号的输入且所输入的所述强制输出状态信号为开启、并且所述输出差累计值未超过所述阈值的情况下，在从经过所述控制周期时起到所述输出差累计值超过所述阈值为止的期间，所述控制信号生成部不受理所述强制输出请求信号的输入。

(结构3)

根据结构1所述的电力控制装置，

所述信道为多个，

所述强制输出请求信号构成为公共信号，用于请求对全部所述信道的所述控制信号进行变更，所述操作输出值按每个所述信道进行设定，所述输出差累计值按每个所述信道进行计算，

所述控制信号生成部构成为能够输入每个所述信道的强制输出状态信号，

在存在所述强制输出请求信号的输入且每个所述信道的强制输出状态信号中的一个以上为开启、并且针对所述强制输出状态信号为开启的信道的所述输出差累计值当中的任意一个均未超过所述阈值的情况下，在从经过所述控制周期时起到针对在该控制周期的期间内所述强制输出状态信号为开启的信道的所述输出差累计值全部超过所述阈值为止的期间，所述控制信号生成部不受理所述强制输出请求信号的输入。

(结构4)

根据结构1至3中任一结构所述的电力控制装置，在所述操作输出值落在事先设定的输出上限值以下且事先设定的输出下限值以上的范围之外的情况下，所述控制信号生成部不受理所述强制输出请求信号的输入。

(结构5)

根据结构1至4中任一结构所述的电力控制装置，

所述电力控制装置还具备电流检测器输入部，所述电流检测器输入部被输入来自电流检测器的检测信号，

在所述控制信号生成部基于所述强制输出状态信号生成所述控制信号的情况下，所述电流检测器输入部在所述控制周期的期间取入来自所述电流检测器的信号。

(结构6)

一种电力控制方法，是具备控制信号生成部的电力控制装置的电力控制方法，所述控制信号生成部基于针对信道所设定的操作输出值，来生成将电力供给操作为开启或关闭的控制信号，

所述电力控制方法包括输入步骤和控制信号生成步骤，

在所述输入步骤中，所述操作输出值、强制输出请求信号以及强制输出状态信号能够向所述控制信号生成部进行输入，所述强制输出请求信号为请求强制地变更所述控制信号的信号，所述强制输出状态信号为将所述控制信号的状态强制地决定为开启或关闭的信号，

在所述控制信号生成步骤中，

所述控制信号生成部在每经过作为交流电源周期的1/2的整数倍的控制周期时，将所述操作输出值与输出差累计值的运算结果代入到所述输出差累计值，

在所述输入步骤中没有所述强制输出请求信号的输入、且所述输出差累计值与事先设定的阈值相等或者超过所述阈值的情况下，所述控制信号生成部将所述输出差累计值与有效输出值的运算结果代入到所述输出差累计值，并且生成使所述电力供给在所述控制周期的期间开启的控制信号，

在所述输入步骤中没有所述强制输出请求信号的输入、且所述输出差累计值未超过所述阈值的情况下，所述控制信号生成部生成使所述电力供给在所述控制周期的期间关闭的控制信号，

在所述输入步骤中存在所述强制输出请求信号的输入、且所述输入步骤中所输入的所述强制输出状态信号为开启的情况下，所述控制信号生成部将所述输出差累计值与事先设定的有效输出值的运算结果代入到所述输出差累计值，并且生成使所述电力供给在所述控制周期的期间开启的控制信号，

在所述输入步骤中存在所述强制输出请求信号的输入、且所述输入步骤中所输入的所述强制输出状态信号为关闭的情况下，所述控制信号生成部生成使所述电力供给在所述控制周期的期间关闭的控制信号。

发明效果

根据本发明，能够获得一种即使在进行基于连续比例控制方式的输出动作的同时，将控制信号强制地变更为希望的状态(输出开启或输出关闭)，也能够维持与预先设定的操作输出值相符的输出的电力控制装置以及电力控制方法。

附图说明

图1为表示现有的相位控制方式的输出动作的概要图。

图2为表示现有的时间比例控制方式的输出动作的概要图。

图3为表示现有的连续比例控制方式的输出动作的概要图。

图4为表示实施方式1中的电力控制装置400的结构的概要图。

图5为表示现有技术的连续比例控制动作的流程图。

图6为表示现有技术的连续比例控制方式的输出差累计值的推移的图。

图7为表示实施方式1中的强制地变更输出状态的情况下的连续比例控制方式的输出动作的流程图。

图8为表示实施方式1中的将输出状态强制地变更为开启或关闭的情况下的连续比例控制方式的输出差累计值的推移的图。

图9为表示实施方式1中的防止输出过多的情况下的连续比例控制方式的输出动作的流程图。

图10为表示实施方式1中的使用了连续强制输出禁止功能的情况下的连续比例控制方式的输出差累计值的推移的图。

图11为表示实施方式2中的电力控制装置1100的结构的概要图。

图12为表示实施方式2中的进行电流测定的情况下的输出状态的一例的图。

图13为表示用于实施现有技术的连续比例控制动作的电力控制装置1300的结构的概要图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的一个实施方式进行具体说明。

＜实施方式1＞

图4为表示具备本发明的实施方式1的电力控制装置400的温度调节计480的结构概略的框图。

温度调节计480是基于控制对象481-1的测定温度以及作为控制对象481-1的到达目标温度的目标值451-2来调节控制对象481-1的温度的装置。控制对象481-1具备：温度传感器451，其测定控制对象481-1的温度；以及负载481，其由加热器等构成。

电力控制装置400是基于预先设定的操作输出值471-1生成将所连接的操作器441的输出操作为开启或关闭的控制信号421-1，并通过操作器441控制向负载481的电力的装置。另外，操作输出值471-1是以0～100％的范围表现的负载率。

温度调节计480具有基于温度输入451-1和目标值451-2来运算操作输出值471-1的控制运算部471。

控制运算部471基于从温度传感器451输入的温度输入451-1及从输入部等(未图示)输入的作为控制对象481-1的到达目标温度的目标值451-2，进行PID运算等。控制运算部471将作为运算结果的操作输出值471-1(0～100％)输出至控制信号生成部421。另外，控制运算部471从输入部等(未图示)输入后述的操作输出上限值451-3、操作输出下限值451-4。

电力控制装置400具备：控制信号生成部421，其生成控制输出开启、关闭的控制信号421-1；动作时钟生成部430，其生成成为控制信号生成部421的动作触发的时钟信号；过零检测部410，其检测交流电源490的电源电压波形的过零点；以及强制输出信号生成部460，其生成后述的强制输出请求信号460-1、强制输出状态信号461-2、以及输出上限值461-3和输出下限值461-4。

强制输出信号生成部460将强制输出请求信号460-1、强制输出状态信号461-2以及用于限制操作输出的输出上限值461-3和输出下限值461-4输出至控制信号生成部421，强制输出请求信号460-1是在后述的控制周期的期间请求强制地输出的信号，强制输出状态信号461-2是将控制信号421-1的状态强制地决定为开启或关闭的信号。

过零检测部410监视交流电源490的电源电压波形，在检测出该波形的0V附近时，将触发信号输出到动作时钟生成部430。

动作时钟生成部430基于从过零检测部410输入的触发信号生成成为控制信号生成部421的动作触发的时钟信号，并将该信号输出到控制信号生成部421和强制输出信号生成部460。时钟信号是图3中的T所表示的周期即交流电源490的电源周期的2分之1周期的整数倍的脉冲信号。以下，将时钟信号的周期仅表示为“控制周期”。

具备电力控制装置400的温度调节计480与操作器441连接，并向连接到操作器441的负载481供给电力。此外，操作器441由SSR(Solid-State Relay，固态继电器)构成。

控制信号生成部421从控制运算部471输入操作输出值471-1。而且，还从强制输出信号生成部460输入强制输出请求信号460-1、强制输出状态信号461-2、输出上限值461-3、输出下限值461-4。

控制信号生成部421在每个控制周期，基于控制周期切换时间点的操作输出值471-1、强制输出请求信号460-1、强制输出状态信号461-2、输出上限值461-3以及输出下限值461-4，来生成控制信号421-1。另外，将后述的强制输出禁止信号421-2输出到强制输出信号生成部460。

在图4中，由控制运算部471、控制信号生成部421、操作器441、负载481、温度传感器451构成控制环。将这一系列连接称为信道(channel)。

另外，在图4中，由虚线框表示的结构全部是能够更新的变量。

参照附图对具有以上结构的实施方式1的电力控制装置400的处理动作进行说明。

[连续比例控制]

首先，基于图13及图5对现有技术的连续比例控制动作进行说明。另外，在图13中，对与图4相同的结构标注相同的符号。

图5是表示现有技术的连续比例控制动作的电力控制装置1300和控制信号生成部1321的控制信号421-1的生成动作的流程图。

另外，以下的动作在每经过控制周期时执行。

首先，在步骤S501中，更新输出差累积值ΔMV_n。

在此，输出差累计值ΔMV_n是在现有技术的连续比例控制方式中成为控制信号421-1生成的基准的变量，如以下数式1那样进行运算。

ΔMV_n＝ΔMV_n-1+MV_n (数式1)

在数式1中，MV_n表示从控制运算部471输入的操作输出值471-1。另外，下标n为n≥1，表示第n次的控制周期，n-1表示控制周期的前1周期。

这样，通过将前1周期的输出差累计值ΔMV_n-1与从控制运算部471输入的操作输出值MV_n相加所得到的值代入到当前控制周期的输出差累计值ΔMV_n，由此更新输出差累计值ΔMV_n。另外，控制信号生成部1321的初次动作时(n＝1)的数式1中的ΔMV_n-1的部分、即ΔMV₀成为0％。

接着，在步骤S502中，判断输出差累计值ΔMV_n是否为预先设定的阈值L以上。另外，事先设定的阈值L设为100％。

首先，在输出差累计值ΔMV_n为阈值L以上的情况下(步骤S502：是)，转移到步骤S511。

在步骤S511中，从输出差累计值ΔMV_n中减去事先设定的有效输出值Z。并且，与该减法运算处理一起，在步骤S512中生成输出开启的控制信号421-1。另外，有效输出值Z设为100％。

另一方面，在输出差累计值ΔMV_n小于阈值L的情况下(步骤S502：否)，转移到步骤S521。

在步骤S521中，生成输出关闭的控制信号421-1。

以下，关于该动作，也称为现有的连续比例控制动作。

另外，虽然在图5中，记载为依次执行步骤S511和步骤S512的动作，但其是为了方便，并不限定步骤S511和步骤S512的动作定时。

图6为表示基于图5的流程图的现有的连续比例控制方式中的输出差累计值ΔMV_n的推移的图。操作输出值MV_n为30％，有效输出值Z为100％。在输出差累计值ΔMV_n超过了事先设定的阈值L的时间点，从输出差累计值ΔMV_n中减去有效输出值Z，并且输出变为开启。另外，可知向上的实线箭头表示加法运算，并且各加上了操作输出值MV_n即30％。可知从图中的黑点延伸的向下的箭头表示减法运算，并且各减去了有效输出值Z即100％。

如图6所示，可知输出开启状态的频度成为30％。

如此，在基于现有的连续比例控制方式的控制信号的生成动作中，基于图5中的流程图，按每个控制周期来决定输出并且连续地不断变化。因此，难以在维持与操作输出值MV_n相符的输出的同时，强制地变更输出状态。

[输出状态的强制变更]

以下，参照附图对实施方式1中的控制信号生成部421的处理动作进行说明。

图7是表示实施方式1的控制信号生成部421的控制信号421-1的生成动作的流程图。以下的动作在每经过控制周期时执行。

首先，在步骤S701中，更新输出差累积值ΔMV_n。关于这一点，由于与图5中的步骤S501相同，所以省略其说明。

接着，在步骤S702中，判断输入到控制信号生成部421的强制输出请求信号460-1的开启/关闭。在强制输出请求信号460-1为开启的情况下(步骤S702：开启)，转移到步骤S711。

在步骤S711中，判断输入到控制信号生成部421的强制输出状态信号461-2的开启/关闭。在强制输出状态信号461-2为开启的情况下(步骤S711：开启)，转移到步骤S721。

然后，在步骤S721中，从输出差累计值ΔMV_n中减去事先设定的有效输出值Z。然后，与该减法运算处理一起，在步骤S722中生成使输出成为开启的控制信号421-1，并输出至操作器441。

如此，在输入到控制信号生成部421的强制输出请求信号460-1为开启，强制输出状态信号461-2为开启的情况下，与当前的输出差累计值ΔMV_n的值无关地生成使输出成为开启的控制信号421-1，并输出至操作器441。

另一方面，在S711中，在输入到控制信号生成部421的强制输出状态信号461-2为关闭的情况下(步骤S711：关闭)，转移到步骤S731。

然后，在步骤S731中生成使输出成为关闭的控制信号421-1，并输出至操作器441。

如此，在输入到控制信号生成部421的强制输出请求信号460-1为开启，强制输出状态信号461-2为关闭的情况下，与当前的输出差累计值ΔMV_n的值无关地生成使输出成为关闭的控制信号421-1，并输出至操作器441。

另一方面，在步骤S702中，在输入到控制信号生成部421的强制输出请求信号460-1为关闭的情况下(步骤S702：关闭)，转移到步骤S741。

关于步骤S741以后的动作，由于与在图5中说明的现有的连续比例控制的输出动作相同，所以省略其说明。步骤S741对应于步骤S502，步骤S751对应于步骤S511，步骤S752对应于步骤S512，步骤S761对应于步骤S521。

另外，虽然在图7中，为了方便，记载为依次执行步骤S721和步骤S722的动作，但并不限定步骤S721和步骤S722的动作定时。对于步骤S751和步骤S752的动作定时也是同样的。

图8是表示基于图7的流程图强制地将输出设为开启/关闭的情况下的控制信号生成部421的动作的图。图8中的操作输出值471-1为30％，阈值L为100％，有效输出值Z为100％。另外，强制输出请求信号460-1在图8最上段的A～D定时从强制输出信号生成部460输入。另外，强制输出状态信号461-2在A、B为开启，在C、D为关闭。

在现有的连续比例控制的输出动作中变为关闭的定时强制地将输出设为开启的情况下，即，在输出差累计值ΔMV_n未超过事先设定的阈值L，强制输出请求信号460-1及强制输出状态信号461-2为开启的情况下(图8中的A)，首先将操作输出值471-1与输出差累计值ΔMV_n相加，即使为输出差累计值ΔMV_n小于阈值L的状态，也从输出差累计值ΔMV_n中减去有效输出值Z，并且生成输出变为开启的控制信号421-1。

另外，在现有的连续比例控制的输出动作中变为开启的定时与强制地将输出设为开启的定时重叠的情况下(图8中的B)，即，在输出差累计值ΔMV_n超过事先设定的阈值L，强制输出请求信号460-1以及强制输出状态信号461-2为开启的情况下，也生成输出变为开启的控制信号421-1，结果成为与现有的连续比例控制的输出动作相同的动作。

另外，在现有的连续比例控制的输出动作中输出变为开启的定时强制地将输出设为关闭的情况下(图8中的C)，即，在输出差累计值ΔMV_n超过事先设定的阈值L，强制输出请求信号460-1为开启，强制输出状态信号461-2为关闭的情况下，在加上了操作输出值471-1后的输出差累计值ΔMV_n保持原样的状态下，生成输出变为关闭的控制信号421-1。

如果关注图8中的紧跟C之后的输出差累计值ΔMV_n，则可知虽然暂时成为输出差累计值ΔMV_n超过阈值L的状态，但在下一个控制周期中输出变为开启，输出差累计值ΔMV_n变为小于阈值L，从而恢复到与现有的连续比例控制的输出动作相同的输出定时。

另外，在现有的连续比例控制的输出动作中输出变为关闭的定时强制地将输出设为关闭的情况下(图8中的D)，即，在输出差累计值ΔMV_n未超过预先设定的阈值L，强制输出请求信号460-1为开启，强制输出状态信号461-2为关闭的情况下，操作输出值471-1与输出差累计值ΔMV_n相加，在保持输出差累计值ΔMV_n不变的状态下，生成输出变为关闭的控制信号421-1。结果这与现有的连续比例控制的输出操作相同。

如图8所示，可知即使在进行基于连续比例控制方式的输出动作的同时，将控制信号强制地变更为所需的状态(输出开启或输出关闭)，也能够维持与预先设定的操作输出值即30％相符的输出。

根据具备以上的结构和处理动作的本实施方式1的电力控制装置400，即使在进行基于连续比例控制方式的输出动作的同时，将控制信号强制地变更为所需的状态(输出开启或输出关闭)，也能够维持与预先设定的操作输出值相符的输出。

[连续强制输出动作的禁止]

如上所述，在强制地变更输出的情况下，若连续进行强制地将输出状态变更为开启的动作，则有可能过剩地产生输出。为了防止无益的强制输出操作、控制对象的温度稳定性的恶化，优选为防止这种连续强制输出动作。因此，电力控制装置400除了上述的输出强制变更动作之外，还具有用于禁止连续的强制输出动作的保护功能。

上述保护功能的动作概要如以下所述。

关于上述保护功能中的动作，控制信号生成部421在其内部具备强制输出禁止信号421-2。在某个控制周期中输出被强制地变更为开启的情况下，在从经过该控制周期时起到在与现有的连续比例控制方式同等的输出动作中控制信号421-1变为开启为止的期间，强制输出禁止信号421-2变为开启，由此控制信号生成部421不受理强制输出请求信号460-1的输入。

以下，基于图9具体说明关于本功能的控制信号生成部421的动作。另外，对与图7同样的动作省略或简化其说明。以下的动作与输出强制变更动作同样地，按每个控制周期执行。

首先，与步骤S701同样地，更新输出差累计值ΔMV_n。在步骤S1001中，对控制信号生成部421中的强制输出禁止信号421-2进行判断。在强制输出禁止信号421-2为开启的情况下(步骤S1001：开启)，转移到步骤S741以后的动作。关于步骤S741以后的动作，将在后面叙述。

另一方面，在强制输出禁止信号421-2为关闭的情况下(步骤S1001：关闭)，转移到步骤S702。

之后，在步骤S702中，判断输入到控制信号生成部421的强制输出请求信号460-1的开启/关闭。

在输入到控制信号生成部421的强制输出请求信号460-1为开启的情况下(步骤S702：开启)，转移到步骤S711。

在步骤S711中，对输入到控制信号生成部421的强制输出状态信号461-2进行判断。在强制输出状态信号461-2为关闭的情况下(步骤S711：关闭)，转移到步骤S731，生成输出关闭的控制信号421-1。

另一方面，在步骤S711中，在强制输出状态信号461-2为开启的情况下(步骤S711：开启)，转移到步骤S1003。

在步骤S1003中，判断输出差累积值ΔMV_n是否为阈值L以上。在输出差累计值ΔMV_n为阈值L以上的情况下(步骤S1003：是)，转移到步骤S721。另一方面，在输出差累计值ΔMV_n小于阈值L的情况下(步骤S1003：否)，转移到步骤S1004。

在步骤S1004中，将强制输出禁止信号421-2设为开启，并转移到步骤S721。

关于步骤S721以后的动作，由于与图7中的说明相同，所以省略其说明。

另一方面，在步骤S702中，在输入到控制信号生成部421的强制输出请求信号460-1为关闭的情况下(步骤S702：关闭)，转移到步骤S741。

在步骤S741中，判断输出差累积值ΔMV_n是否为阈值L以上。在输出差累计值ΔMV_n为阈值L以上的情况下(步骤S741：是)，转移到步骤S1002。在步骤S1002中，将强制输出禁止信号421-2设为关闭，并转移到步骤S751。

关于步骤S741为开启的情况下(步骤S741：否)的动作和步骤S751以后的动作，由于与图7中的说明相同，所以省略其说明。

在此，参照图10中的A～H定时，对连续强制输出动作禁止功能中的控制信号生成部421的动作进行说明。

在图10中的A，强制输出禁止信号421-2为关闭，强制输出请求信号460-1为开启，强制输出状态信号461-2为开启，所以强制地将输出变更为开启，生成输出开启的控制信号421-1。然后，由于强制地使输出变为开启，所以强制输出禁止信号421-2变为开启(步骤S1001：关闭→步骤S702：开启→步骤S711：开启→步骤S1003：否→步骤S1004→步骤S721→步骤S722)。

在图10中的B，强制输出禁止信号421-2为开启，强制输出请求信号460-1为开启，强制输出状态信号461-2也为开启。在图10中的A(B的左邻)强制地将输出设为开启之后，由于输出差累计值ΔMV一次也没有超过阈值L，所以在图10中B的时间点，强制输出禁止信号421-2保持开启的状态。因此，可知在图10中的B的时间点，控制信号生成部421不受理图10中的B的强制输出请求信号460-1，从而输出不会强制变为开启，基于与现有的连续比例控制方式同等的输出动作，生成了输出关闭的控制信号421-1(步骤S1001：开启→步骤S741：否→步骤S761)。

可知在图10中的C，也与图10中的B同样地，强制输出禁止信号421-2为开启，强制输出请求信号460-1为开启，强制输出状态信号461-2为开启，但由于强制输出禁止信号421-2保持开启的状态，所以不会基于强制输出请求信号460-1强制地使输出变为开启，但基于与现有的连续比例控制方式同等的输出动作，生成了输出开启的控制信号421-1，并且强制输出禁止信号421-2变为关闭(步骤S1001：开启→步骤S741：是→步骤S1002→步骤S751→步骤S752)。

在图10中的D，强制输出禁止信号421-2为关闭，强制输出请求信号460-1为开启，强制输出状态信号461-2为开启。但是，在图10中的D，进行强制地将输出设为开启的请求，同时输出差累计值ΔMV超过阈值L，因此与图10中的A不同，强制输出禁止信号421-2不成为开启。因此，可知虽然受理了强制地将输出设为开启的请求，但强制输出禁止信号421-2保持关闭的状态，从而生成了输出开启的控制信号421-1(步骤S1001：关闭→步骤S702：开启→步骤S711：开启→步骤S1003：是→步骤S721→步骤S722)。

在图10中的E，强制输出禁止信号421-2为关闭，强制输出请求信号460-1为开启，强制输出状态信号461-2为关闭。在图10中的E的情况下，虽然通过与现有的连续比例控制方式同等的输出动作，输出变为开启，但基于强制输出请求信号460-1，输出强制地变为关闭(步骤S1001：关闭→步骤S702：开启→步骤S711：关闭→步骤S731)。

在图10中的F，强制输出禁止信号421-2为关闭，强制输出请求信号460-1为开启，强制输出状态信号461-2为关闭。在该情况下，虽然基于强制输出请求信号460-1，输出强制地变为关闭，但输出差累计值ΔMV未超过阈值L，在基于与现有的连续比例控制方式同等的输出动作的情况下，输出也变为关闭，所以结果成为与现有的连续比例控制方式同等的动作(步骤S1001：关闭→步骤S702：开启→步骤S711：关闭→步骤S731)。

在图10中的G，强制输出禁止信号421-2为开启，强制输出请求信号460-1为开启，强制输出状态信号461-2为关闭。在图10中的A(G的左邻)强制地将输出设为开启之后，由于输出差累计值ΔMV一次也没有超过阈值L，所以在图10中G的时间点，强制输出禁止信号421-2保持开启的状态。由于强制输出禁止信号421-2为开启，所以在图10中的G的时间点，控制信号生成部421不受理图10中的G处的强制输出请求信号460-1。因此，可知虽然输出不会强制地变为关闭，但是基于与现有的连续比例控制方式同等的输出动作，生成了输出为关闭的控制信号421-1(步骤S1001：开启→步骤S741：否→步骤S761)。

在图10中的H，强制输出禁止信号421-2为开启，强制输出请求信号460-1为开启，强制输出状态信号461-2为关闭。可知由于强制输出禁止信号421-2为开启，所以输出不会强制地关闭，基于与现有的连续比例控制方式同等的输出动作，生成了输出开启的控制信号421-1，并且强制输出禁止信号421-2变为关闭(步骤S1001：开启→步骤S741：是→步骤S1002→步骤S751→步骤S752)。

根据具备以上的结构和处理动作的实施方式1的电力控制装置400，在基于连续比例控制方式生成控制信号421-1的同时，存在有连续地将输出状态强制地变更为开启的请求的情况下，控制信号生成部421不受理强制输出请求信号460-1的输入，所以能够防止连续的强制输出的动作，由此防止无益的强制输出操作和控制对象的温度稳定性的恶化。

[在极限区域中的操作]

强制输出请求信号460-1周期性地变为开启，并且此时的强制输出状态信号461-2为关闭的情况下，如果操作输出值471-1为接近100％的值，则有时会无法维持与操作输出值471-1相符的输出。

另外，在操作输出值471-1为0％附近的情况下，哪怕只有一次将输出状态强制地变更为开启，也有可能产生输出误差。

因此，电力控制装置400在操作输出值471-1处于界限值附近的情况下，以如下方式进行动作。

另外，以下的动作按每个控制周期执行，强制输出信号生成部460周期性地将强制输出请求信号460-1设为开启。

首先，强制输出信号生成部460将作为操作输出值471-1的限制范围的输出上限值461-3以及输出下限值461-4输出到控制信号生成部421。然后，在控制信号生成部421中，对操作输出值471-1是否落在上述的输出上限值461-3以下且输出下限值461-4以上的范围之外进行判断。在所输入的操作输出值471-1落在上述范围之外的情况下，控制信号生成部421通过将强制输出禁止信号421-2设为开启，从而不受理强制输出请求信号460-1的输入。另外，在操作输出值471-1处于输出上限值461-3以下且输出下限值461-4以上的范围内的情况下，将强制输出禁止信号421-2设为关闭。

这样，能够在操作输出值471-1偏离出了输出上限值461-3以下且输出下限值461-4以上的范围的情况下，使控制信号生成部421不受理强制输出请求信号460-1的输入。

另外，极限区域中的动作并不限定于上述结构。

例如，也可以构成为：为了在控制运算部471的控制运算的过程中，不计算出超过输出上限值461-3或输出下限值461-4的操作输出值471-1，预先将操作输出值471-1的计算范围限制在操作输出上限值451-3到操作输出下限值451-4的范围内，并输出到控制信号生成部421。

通过采用这样的结构，将操作输出值471-1始终限制在从输出上限值461-3到输出下限值461-4的范围，从而能够始终受理强制输出请求信号460-1。

另外，也可以构成为：在控制运算部471的控制运算的结果是计算出超过输出上限值461-3或输出下限值461-4的操作输出值471-1，并输入到控制信号生成部421的情况下，在控制信号生成部421中，将操作输出值471-1分别置换为输出上限值461-3或输出下限值461-4。

另外，关于输出上限值461-3和输出下限值461-4，基于强制输出请求信号460-1变为开启的频度来决定。

另外，在不需要输出的限制的情况下，负载率100％输出至输出上限值461-3，负载率0％输出至输出下限值461-4。

另外，在操作输出值471-1为0％的情况下，哪怕有一次将输出状态强制地变更为开启，也会产生输出误差，所以也可以在温度调节计480的电源接通后，将控制信号生成部421中的强制输出禁止信号421-2设为开启。

根据具备以上的结构和处理动作的实施方式1的电力控制装置400，在操作输出值471-1处于界限值附近的情况下，能够进行禁止输出状态的强制性变更的动作，即，进行控制信号生成部421不受理强制输出请求信号460-1的输入的动作。

另外，即使在操作输出值471-1处于界限值附近的情况下，也能够进行允许输出状态的强制变更的动作，即，进行控制信号生成部421始终受理强制输出请求信号460-1的输入的动作。

＜实施方式2＞

图11为表示具备本发明所涉及的实施方式2的电力控制装置1100的温度调节计1180的结构概略的框图。对于与实施方式1(图4)相同的结构，使用相同的符号，并省略或简化在此的说明。

实施方式2的电力控制装置1100相对于实施方式1，信道数成为4，并追加了控制运算部472～474、控制信号生成部422～424、电流检测器输入部1121以及电流值测量部1122。

另外，实施方式2的温度调节计1180相对于实施方式1，追加了断线警报部1160。

断线警报部1160除了具有强制输出信号生成部460的功能之外，还具有检测负载或电路的异常的功能，基于针对各个信道的强制输出状态信号461-2～464-2和从电流值测量部1122输入的负载481～484中的电流值，检测负载自身或者与负载连接的电路等的异常。

电流值测量部1122取入来自与该输入部连接的一个电流检测器1120的信号，并输出到电流检测器输入部1121。

电流检测器输入部1121基于在每个控制周期从电流值测量部1122输入的信号，计算负载电流值1123。然后，将计算出的负载电流值1123输出到断线警报部1160。

另外，强制输出请求信号460-1构成为在一个强制输出请求信号460-1之中记录对于所有信道的强制变更的请求的公共信号。

[多个信道中的连续强制输出动作的禁止]

在多个信道中禁止连续强制输出动作的功能中，控制信号生成部421～424与实施方式1中的控制信号生成部421以同样的方式进行动作。

另一方面，断线警报部1160取得所有信道的强制输出禁止信号421-2～424-2的逻辑和，只要其输出为1(禁止)，则将生成的针对所有信道的强制输出请求信号460-1设为0(关闭)。

或者，也可以追加取得所有信道的强制输出禁止信号421-2～424-2的逻辑和的结构，只要其输出为1，则与断线警报部1160生成的强制输出请求信号460-1的状态无关地，将针对所有信道的强制输出请求信号460-1设为0(关闭)。

[电流测量]

实施方式2中的电力控制装置1100为了在基于连续比例控制方式生成控制信号421-1～421-4的同时，用电流检测器1120测定流通于负载481～484的电流，以如下方式进行动作。

另外，对于强制地变更控制信号生成部421～424中的输出的动作，与实施方式1相同，所以省略其说明。

在强制输出禁止信号421-2～424-2为关闭的状态下，在某个控制周期中，基于断路警报部1160输出的强制输出请求信号460-1及强制输出状态信号461-2～464-2，控制信号生成部421～424生成控制信号421-1～424-1。在该控制周期中电流检测器输入部1121通过电流值测量部1122取入来自电流检测器1120的信号，并换算成负载电流值1123。

例如，在计算流通于负载481的电流值的情况下，通过针对所有控制信号生成部421～424将强制输出请求信号460-1设为开启，并将强制输出状态信号461-2设为开启，将强制输出状态信号462-2～464-2设为关闭，从而能够计算出流通于负载481的电流值。

图12是表示在实施方式2的进行电流测量的情况下的控制信号生成部421～424中生成的控制信号421-1～421-4的一例的图。

示出了操作输出值471-1～471-4、强制输出请求信号460-1和强制输出状态信号461-2～464-2的一例。信道1～4分别表示包括控制信号生成单元421～424在内的信道。

图12的中段所记载的信号状态分别记载了各网点部分的控制周期内的强制输出请求信号460-1以及强制输出状态信号461-2～464-2。

在图12中的A，仅信道1中的输出成为开启，通过电流检测器输入部1121取入这种状态下的电流值，从而能够测定流通于负载481的电流。

这样，在本实施方式2中，通过使用在实施方式1中所说明的强制地变更输出状态的功能，基于连续比例控制方式生成控制信号，作为整体，能够在维持与所需的操作输出值相对应的输出的同时，测定每个负载的电流。

[断线警报]

与电流测量相同地，在强制输出禁止信号421-2～424-2为关闭的状态下，在某个控制周期中，基于断路警报部1160输出的强制输出请求信号460-1及强制输出状态信号461-2～464-2，控制信号生成部421～424生成控制信号421-1～424-1。在该控制周期中电流检测器输入部1121通过电流值测量部1122取入来自电流检测器1120的信号，并换算成负载电流值1123。

在下一个控制周期中，断线警报部1160根据前一控制周期的强制输出状态信号461-2～464-2的状态与前一控制周期的负载电流值1123的关系来判断电路的异常。

例如，尽管根据强制输出请求信号460-1和强制输出状态信号461-2～464-2，所有的控制信号421-1～424-1被变更为关闭，但在负载电流值1123的值不相当于零的情况下，判断为发生了与连接于该负载的信道的输出相关的布线的短路或接地故障。另外，尽管根据强制输出请求信号460-1和强制输出状态信号461-2～464-2，所有的控制信号被变更为开启，但在负载电流值1123的值相当于零的情况下，判断为与连接于该负载的信道的输出相关的布线发生了断线等异常。

另外，也可以构成为：由断线警报部1160判断出的异常被通知给温度调节计480，或者通过声音或在未图示的显示部上的显示等通知给用户。

这样，在本实施方式2中，能够基于连续比例控制方式生成控制信号，并且作为整体，在维持与所需的操作输出值相对应的输出的同时，检测装置的布线异常等。

上述实施方式1、2中的各结构既可以分别由专用电路等以硬件的方式构成，也可以在微型计算机等通用电路上以软件的方式实现。

另外，电力控制装置400具备的信道的数量也可以由1个以上的任意的信道数量构成。

另外，在上述实施方式1、2中，对控制信号生成部421的控制周期的定时的动作进行了说明，但关于各种信号的输入，构成为能够不依赖于控制周期的定时而输入。

另外，在控制信号生成部421中生成的强制输出禁止信号421-2是在不受理强制输出请求信号460-1的输入的情况下为1，在受理输入的情况下为0，初始值为0的信号，并且构成为针对每个信道而设定，但并不限定于这种结构。另外，也可以构成为对于全部信道是共用的。

另外，在动作时钟生成部430中生成的时钟信号的控制周期也可以事先设定。另外，也可以不使用负载电源中的过零的定时，而是在电力控制装置400的内部生成时钟信号本身。另外，控制周期也可以是2分之1的整数倍。另外，控制周期越细，控制变得越致密。另外，将控制周期设为负载电源的1个周期的情况，考虑到与过零点的取入方式之间的关系的情况为优选。

另外，电流检测器1120构成为电流互感器，但也可以构成为能够检测流通于负载481～484的电流。

另外，对于输出上限值461-3和输出下限值461-4，既可以事先设定，也可以通过未图示的输入部输入。

另外，在强制输出信号生成部460中生成的强制输出请求信号460-1构成为：在请求控制信号421-1～424-1的强制变更的情况下为1，在不请求的情况下为0。另外，强制输出状态信号461-2～464-2是在输出开启的情况下为1，在输出关闭的情况下为0的信号，并针对每个信道输出。另外，强制输出禁止信号421-2～424-2是构成为在开启的情况下为1，在关闭的情况下为0的信号。对于与这些信号的开启、关闭对应的信号，也可以使0/1反转。

另外，强制输出信号生成部460也可以构成为针对每个信道生成强制输出请求信号460-1。

另外，关于强制输出信号生成部460中的强制输出请求信号460-1和强制输出状态信号461-2～464-2的状态，既可以周期性地自动设定，也可以利用外部输入部(未图示)进行设定。

另外，关于输出差累计值ΔMV_n的计算，将前述的(数式1)中的运算方法设为加法运算，但也可以设为减法运算。以下示出将运算方法设为减法运算的情况下的连续比例控制的动作。

例如，将事先设定的阈值L设为0％，在控制信号生成部421的初次动作时，作为初始值，设为ΔMV₀＝100％，将事先设定的有效输出值Z设为100％。

控制信号生成部421在每个控制周期从输出差累计值ΔMV_n的初始值100％中减去当前的操作输出值MV_n。然后，在超过事先设定的阈值L，即输出差累计值ΔMV_n为0％以下的情况下，将有效输出值Z即100％与输出差累计值ΔMV_n相加，并且生成将输出设为开启的控制信号421-1。

如此，关于本发明中的输出差累计值ΔMV_n、操作输出值MV_n和有效输出值Z的运算方法，只要是加法运算和减法运算中的任一个即可，关于事先设定的阈值L、ΔMV₀以及事先设定的有效输出值Z，可以使用能够实现本发明中的动作的任意组合。

另外，温度调节计480构成为能够对在电力控制装置400中使用的所有信息，如输出差累计值ΔMV_n、输出上限值461-3、输出下限值461-4之类的变量等进行读写。

另外，温度调节计480及1080既可以构成为利用到此为止所说明的各功能的全部，也可以构成为通过未图示的输入部等选择性地利用各功能。

另外，在本实施方式中，记载了在步骤S1003中，在输出差累计值ΔMV_n超过阈值L的情况下，不将强制输出禁止信号421-2设为开启而进行步骤S721以后的动作的例子，但也可以在输出差累计值ΔMV_n超过阈值L的情况下，以将强制输出禁止信号421-2设为开启的方式进行动作(步骤S1003：是→步骤S1004)。即，也可以省略步骤S1003的处理。

以上，虽然参照实施方式对本发明进行了说明，但本发明并不限定于上述的实施方式。关于本发明的结构及动作，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够进行本领域技术人员可理解的各种变更。

符号说明

400、1100、1300…电力控制装置；410…过零检测部；421～424、1321…控制信号生成部；421-1～424-1…控制信号；421-2～424-2…强制输出禁止信号；430…动作时钟生成部；441～444…操作器；451～454…温度传感器；481～484…负载；451-1～454-1…温度输入；451-2～454-2…目标值；451-3～454-3…操作输出上限值；451-4～454-4…操作输出下限值；460…强制输出信号生成部；460-1…强制输出请求信号；461-2～464-2…强制输出状态信号；461-3～464-3…输出上限值；461-4～464-4…输出下限值；471～474…控制运算部；471-1～474-1…操作输出值；480、1180、1380…温度调节计；481-1～484-1…控制对象；490…交流电源；1120…电流检测器；1121…电流检测器输入部；1122…电流值测量部；1123…负载电流值；1160…断线警报部。

Claims (7)

1.一种电力控制装置，其特征在于，

具备控制信号生成部，所述控制信号生成部基于针对信道所设定的操作输出值，来生成将电力供给操作为开启或关闭的控制信号，

所述控制信号生成部构成为能够输入强制输出请求信号和强制输出状态信号，所述强制输出请求信号为请求强制地变更所述控制信号的信号，所述强制输出状态信号为将所述控制信号的状态强制地决定为开启或关闭的信号，

所述控制信号生成部在每经过作为交流电源周期的1/2的整数倍的控制周期时，将所述操作输出值与输出差累计值的运算结果代入到所述输出差累计值，

在没有所述强制输出请求信号的输入、且所述输出差累计值与事先设定的阈值相等或者超过所述阈值的情况下，所述控制信号生成部将所述输出差累计值与事先设定的有效输出值的运算结果代入到所述输出差累计值，并且生成使所述电力供给在所述控制周期的期间开启的控制信号，

在没有所述强制输出请求信号的输入、且所述输出差累计值未超过所述阈值的情况下，所述控制信号生成部生成使所述电力供给在所述控制周期的期间关闭的控制信号，

在存在所述强制输出请求信号的输入、且所输入的所述强制输出状态信号为开启的情况下，所述控制信号生成部将所述输出差累计值与所述有效输出值的运算结果代入到所述输出差累计值，并且生成使所述电力供给在所述控制周期的期间开启的控制信号，

在存在所述强制输出请求信号的输入、且所输入的所述强制输出状态信号为关闭的情况下，所述控制信号生成部生成使所述电力供给在所述控制周期的期间关闭的控制信号。

2.根据权利要求1所述的电力控制装置，其特征在于，

在存在所述强制输出请求信号的输入且所输入的所述强制输出状态信号为开启、并且所述输出差累计值未超过所述阈值的情况下，在从经过所述控制周期时起到所述输出差累计值超过所述阈值为止的期间，所述控制信号生成部不受理所述强制输出请求信号的输入。

3.根据权利要求1所述的电力控制装置，其特征在于，

所述信道为多个，

所述强制输出请求信号构成为公共信号，用于请求对全部所述信道的所述控制信号进行变更，所述操作输出值按每个所述信道进行设定，所述输出差累计值按每个所述信道进行计算，

所述控制信号生成部构成为能够输入每个所述信道的强制输出状态信号，

在存在所述强制输出请求信号的输入且每个所述信道的强制输出状态信号中的一个以上为开启、并且针对所述强制输出状态信号为开启的信道的所述输出差累计值当中的任意一个均未超过所述阈值的情况下，在从经过所述控制周期时起到针对在该控制周期的期间内所述强制输出状态信号为开启的信道的所述输出差累计值全部超过所述阈值为止的期间，所述控制信号生成部不受理所述强制输出请求信号的输入。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电力控制装置，其特征在于，

在所述操作输出值落在事先设定的输出上限值以下且事先设定的输出下限值以上的范围之外的情况下，所述控制信号生成部不受理所述强制输出请求信号的输入。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的电力控制装置，其特征在于，

所述电力控制装置还具备电流检测器输入部，所述电流检测器输入部被输入来自电流检测器的检测信号，

在所述控制信号生成部基于所述强制输出状态信号生成所述控制信号的情况下，所述电流检测器输入部在所述控制周期的期间取入来自所述电流检测器的信号。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的电力控制装置，其特征在于，

在所述操作输出值落在事先设定的输出上限值以下且事先设定的输出下限值以上的范围之外的情况下，所述控制信号生成部不受理所述强制输出请求信号的输入，

所述电力控制装置还具备电流检测器输入部，所述电流检测器输入部被输入来自电流检测器的检测信号，

在所述控制信号生成部基于所述强制输出状态信号生成所述控制信号的情况下，所述电流检测器输入部在所述控制周期的期间取入来自所述电流检测器的信号。

7.一种电力控制方法，其特征在于，是具备控制信号生成部的电力控制装置的电力控制方法，所述控制信号生成部基于针对信道所设定的操作输出值，来生成将电力供给操作为开启或关闭的控制信号，

所述电力控制方法包括输入步骤和控制信号生成步骤，

在所述输入步骤中，所述操作输出值、强制输出请求信号以及强制输出状态信号能够向所述控制信号生成部进行输入，所述强制输出请求信号为请求强制地变更所述控制信号的信号，所述强制输出状态信号为将所述控制信号的状态强制地决定为开启或关闭的信号，

在所述控制信号生成步骤中，

所述控制信号生成部在每经过作为交流电源周期的1/2的整数倍的控制周期时，将所述操作输出值与输出差累计值的运算结果代入到所述输出差累计值，

在所述输入步骤中没有所述强制输出请求信号的输入、且所述输出差累计值与事先设定的阈值相等或者超过所述阈值的情况下，所述控制信号生成部将所述输出差累计值与事先设定的有效输出值的运算结果代入到所述输出差累计值，并且生成使所述电力供给在所述控制周期的期间开启的控制信号，

在所述输入步骤中没有所述强制输出请求信号的输入、且所述输出差累计值未超过所述阈值的情况下，所述控制信号生成部生成使所述电力供给在所述控制周期的期间关闭的控制信号，

在所述输入步骤中存在所述强制输出请求信号的输入、且所述输入步骤中所输入的所述强制输出状态信号为开启的情况下，所述控制信号生成部将所述输出差累计值与所述有效输出值的运算结果代入到所述输出差累计值，并且生成使所述电力供给在所述控制周期的期间开启的控制信号，

在所述输入步骤中存在所述强制输出请求信号的输入、且所述输入步骤中所输入的所述强制输出状态信号为关闭的情况下，所述控制信号生成部生成使所述电力供给在所述控制周期的期间关闭的控制信号。

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