JP2001209443A

JP2001209443A - 電力制御装置及びその制御方法

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Publication number: JP2001209443A
Application number: JP2000381176A
Authority: JP
Inventors: Yong Jun Pi; 榮駿皮
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-12-15
Filing date: 2000-12-15
Publication date: 2001-08-03
Also published as: AU2029901A; WO2001045275A2; WO2001045275A3

Abstract

(57)【要約】【課題】入力変化による出力変化率を使用者により設
定された設定値と比較し、その差の分、出力駆動部の位
相角を制御して常に設定効率の電力を維持させるように
した電力制御装置及びその制御方法を提供する。【解決手段】入力端子に印加される電力に対して、ゼ
ロクロシング方式を用いてその周波数を感知する周期検
出手段と、入力端子に印加される電力に対して、モータ
ーの駆動時に流れる電力量を使用して電力量を感知する
電力量感知手段と、モーターに出力される電力に対し、
モーターの機種によって設定された効率を選択し得るよ
うに構成された効率設定手段と、前記周期検出手段及び
電力量感知手段の値を比較演算し、前記効率設定手段の
値を比較演算するマイコンユニットと、前記マイコンユ
ニットの出力を受けてＳＣＲ駆動部のゲートの導通角を
制御するゲートトリガー手段とから構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は家庭及び産業用に使
用できる電力制御装置及びその制御方法に関するもの
で、より詳しくは家庭用又は産業用に使用される誘導型
モーターに供給される電力を効率的に制御して、無駄に
電力が消費されることを防止し得る電力制御装置及びそ
の制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電力産業は、電力を生成する発電と、電
力を使用する需要とから構成され、一般的に発電は需要
に応じてなされている。一方、電力需要は、家庭の電灯
と家電機器を使用する家庭用需要と、製品生産のための
原動力及び熱として工場稼動に使用される工場稼動用需
要とに大別できる。このような電力は国家の経済発展と
国民の福祉生活に不可欠なものであると言い得る。した
がって、電力需要量は国民生活水準と国家経済の指標と
見なし得る。

【０００３】しかし、このように、国民経済の成長と密
接な関係を有し、かつ経済発展につれて増大する電力需
要を充当するためには、天文学的数値の資金が要求され
る発電施設を続けて設備しなければならない問題点があ
る。したがって、このように、高い資金がかかる発電設
備を設けなくても電力需給の問題を解決するためには、
消費電力を減らす節電施設が切実に要求されていると言
える。

【０００４】特に、電力需要の８０％を占める産業で
は、たいてい商用電源を使用する誘導型モーターを使用
しており、８０％を占める産業用電力需要を減少させる
ため、各業界で節電設備を用いることが好ましい。しか
し、一般的な電源供給装置はたいてい負荷側に対する考
慮がないため、無駄に消費電力が増大する欠点を持って
いる。

【０００５】また、力率を改善するため、負荷の誘導リ
アクタンスの成分をコンデンサの容量リアクタンスで相
殺させてインピーダンス成分を除去して力率を改善する
方式が知られており、出願人もこのような方式を使用し
て後端のモーターのリアクタンス成分を自動に減少させ
得る方法を提案したことがあった（韓国特許１９９５年
第３８７０号）。

【０００６】しかし、このような方式より更に効率を高
めるためには、誘導型モーターに対する考察とその動作
原理をより詳細に調べる必要がある。誘導型モーターの
場合には、供給される電力によりモーターの固定子の磁
束密度を変化させ、回転子がその磁場により回転する方
式を使用しており、初期に固定子が磁化されるため、高
電力が必要であるが、一旦、回転子が回転して回転を継
続するうち（運動エネルギーへの変換状態）は、低電力
でもモーターの回転を維持させることができる。この際
に、効率のみを考慮して電力をダウンさせる場合には、
負荷の変動が生じるので好ましくない。

【０００７】したがって、初期には高電力がそのまま印
加されるようにした後、モーターが駆動されると、負荷
に変動を与えない範囲でダウンされた電力を供給するこ
とにより、一層、高効率でモーターを動作させることが
できる。このことは、既存の誘導型モーターの場合に常
に高電力の電源が印加されるため、モーターの駆動後に
は、不要な消費電力を熱として発散させるため、消費電
力が増大している点からも分かる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題点を解決するためのもので、本発明の目的は、誘導型
モーターの交流電力を節減する自動制御装置であって、
入力変化による出力変化率をそれぞれのモーターに対し
て設定された電力値と比較して、その差の分、出力駆動
部の位相角を制御して常に設定効率の電力を維持させる
ようにした電力制御装置及びその制御方法を提供するこ
とにある。

【０００９】本発明のほかの目的は、本発明の電力制御
装置とモーターに印加される電力が互いに電気的に絶縁
されるように維持して、漏電及び故障により後端のモー
ターに及ぶ悪影響を除去することができる電力制御装置
及びその制御方法を提供することにある。本発明の更に
ほかの目的は、電力制御装置を小規模及び軽量化させる
ため、Ａ／Ｄコンバータの内蔵されたマイコンユニット
を使用して、印加される電力の周期及び電力量をより簡
単に認識して制御することができる電力制御装置及びそ
の制御方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記のような目的を達成
するための本発明の電力制御装置は、入力端子に印加さ
れる電力に対して、ゼロクロシング方式を用いてその周
波数を感知する周期検出手段と、入力端子に印加される
電力に対して、モーターの駆動時に流れる電力量を光量
を使用して感知する電力量感知手段と、モーターに出力
される電力に対し、モーターの機種によって設定された
効率を選択し得るように構成された効率設定手段と、前
記周期検出手段及び電力量感知手段の値を比較演算し、
前記効率設定手段の値を比較演算するマイコンユニット
と、前記マイコンユニットの出力を受けてＳＣＲ駆動部
のゲートの導通角を制御するゲートトリガー手段とから
構成される。

【００１１】この際に、前記ＳＣＲ駆動部を制御するゲ
ートトリガー手段として光制御手段であるフォトトライ
アックを使用し、入力端子に印加される電力量を感知す
る電力量感知手段として光制御手段であるフォトトラン
ジスタを使用し、電気的に絶縁されるように構成し、前
記効率設定手段は、多数のディップスイッチから構成さ
れ、誘導型モーターに固定された電力効率を選択し得る
ようにするディップスイッチ設定部と、使用者が電力効
率を調節し得るようにするボリューム調整部とから構成
できる。

【００１２】また、本発明の電力制御方法は、印加され
る電力の周波数を感知するため、ゼロクロシング方式を
用いて周波数の周期を感知する周期読み取り段階と、印
加される電力量を感知するため、モーターの駆動時に流
れる電力量を光センサーで感知する電力量読み取り段階
と、所望の効率が設定された値を読み取る段階と、前記
周期読み取り段階及び電力量読み取り段階の値と、効率
の設定された値とを比較演算する比較演算段階と、前記
比較演算された値によって後端の出力を制御する段階と
を含む。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の基本原理は、３相で印加
される電力量を把握し、負荷にかかる誘導型モーターの
機種によって最大効率を表し得る値を比較演算し、マイ
コンユニットで各機種によって最大効率の電力でモータ
ーを駆動し得るようにするものである。

【００１４】もちろん、初期に固定子の磁束密度が増加
する時期には印加される電力がそのまま供給されるよう
に構成し、磁化された状態で回転子が回動した後、その
剰余電力を除去し得るようにして、不要な電力が熱とし
て消耗されることを防止して電力効率を高めることがで
きる。誘導型モーターの起動後、負荷に変動を与えない
範囲で最大効率を表し得る値はそれぞれのモーターによ
って異なるので、実験値として求めてディップスイッチ
で設置できるようにし、使用者が所望効率を選択し得る
ようにする。

【００１５】そして、入力端子に印加される３相電力値
を知るためには、供給される電力の周期（又は周波数）
とその電力量を知っている場合にだけ、前記設定された
最大効率と比較して出力電力を制御することができる。
本発明では、印加される電力の周波数を感知するため、
ゼロクロシング方式を使用して周期（又は周波数）を感
知する（周期読み取り段階）。

【００１６】また、印加される電力量を感知するため、
モーターの駆動時に流れる電力量を光センサーで感知す
る（電力量読み取り段階）。ところで、前述したディッ
プスイッチで所望効率が設定された値を知っていなけれ
ばならない（設定された効率値セッティング段階）。こ
こで、３相電力の周波数はほぼ一定した周波数帯で印加
されるので、周期（又は周波数）感知手段は一つから構
成させることができるが、３相の供給電力は、各相ごと
の供給量を知るため、それぞれ光センサー（例えば、フ
ォトトランジスタ）を使用して別に読み取った後、演算
してその値を算出する。

【００１７】その後、マイコンユニットで前記周期読み
取り段階及び電力量読み取り段階の値と、効率が設定さ
れた値とを比較演算する動作を遂行し（比較演算段
階）、後端の制御出力を調節し、前記比較演算された値
により、ＳＣＲ駆動部のＳＣＲゲートの位相角を制御し
てモーターに印加される電力の効率を高めるようにした
ものである。

【００１８】特に、電力量読み取り段階とマイコンユニ
ットの出力を光センサーを用いて、本発明の電力制御装
置とモーター間に絶縁されるようにして相互の影響が排
除されるようにしたことを特徴とする。このような電力
制御方法を使用する本発明の好ましい実施例を添付図面
に基づいて説明すると次の通りである。

【００１９】単相３相式交流入力電源（ＡＣ）の電力
は、基本的にそれぞれの入力端子（Ｌ１〜Ｌ３）に印加
され、出力端子（Ｍ１〜Ｍ３）にこの交流電力が出力さ
れて、後端に連結されるモーターに駆動電源として供給
される。本発明の電力制御装置は前記入力端子（Ｌ１〜
Ｌ３）と出力端子（Ｍ１〜Ｍ３）間に並列に構成される
もので、これを図１に基づいて説明する。

【００２０】図１は本発明の電力制御装置のブロックダ
イアグラムで、前記入力端子（Ｌ１〜Ｌ３）は入力側１
に設けられ、前記出力端子（Ｍ１〜Ｍ３）は出力側２に
設けられる。この入力側１に印加される電源電力は、電
源降下部５を通してオン／オフスイッチ６に印加され、
オン／オフスイッチ６により、一方としては静電源供給
部７に印加されるとともに、他方としてはゲートトリガ
ー手段として使用されるゲートトリガー部９に供給され
る。図１では、ゲートトリガー部９を一つで示している
が、これは図２のように、ゲートトリガー部１９、２９
を更に含んでいることを認識しなければならない。

【００２１】前記オン／オフスイッチ６は本発明の電力
制御装置を駆動させるためのスイッチで、オン状態とな
ると、前記のように、電源の電力を電力制御装置に供給
し、オフ状態となると電源を遮断させることで、電力を
遮断させて電力制御装置の駆動を中止させる。このよう
に、オン／オフスイッチ６をオフさせて、電力制御装置
に印加される電源電力を遮断しても入力側１に３相電源
の電力が印加され、出力側２にモーターが連結されてい
る状態では、電力量感知部１１、１２、１３（電力量感
知手段として使用される）及びＳＣＲ駆動部１５、１
６、１７を通して直接印加される電源電力によりモータ
ーが駆動され、この場合には一般的な電源回路と同一の
効率で動作される。このような動作状態を詳細回路図に
基づいて説明する。

【００２２】静電源供給部７は、マイコンユニット１０
に一定の直流電圧を供給し、マイコンユニット１０の動
作電源の役目を果たす。マイコンユニット１０の正常稼
動時には、入力側１を通して印加される周期検出部８の
信号と電力量感知部１１、１２、１３を通して印加され
る信号とを感知して入力側１の３相電力量を感知し、こ
の入力側に印加される信号と、ディップスイッチ調整部
３を通して印加される設定値とを比較して、ゲートトリ
ガー部９の出力を制御する。ディップスイッチ調整部３
には多数のディップスイッチが内蔵されているため、そ
れぞれのディップスイッチの転換状態によって電力効率
（９０％、８０％、７０％など）を設定することができ
るようになっている。

【００２３】また、ボリューム調整部４はディップスイ
ッチ調整部３の設定値を使用せず、使用者が任意に調節
するときに使用する。本発明において、前記ディップス
イッチ調節部３とボリューム調整部４は効率設定手段と
して使用される。このように、本発明の電力制御装置
は、ディップスイッチ調整部３又はボリューム調整部４
により設定された値と入力側の３相電源電力の周期及び
電力量をマイコンユニット１０で感知し、二つの値を比
較し、ゲートトリガー部９を駆動させて駆動部１５、１
６、１７の導通角を制御し出力側２の出力電力を制御し
て、モーターに印加される電力量を調節し得るようにし
たものである。

【００２４】ここで、発光ダイオード（ＬＥＤ１）は電
力制御装置の正常駆動及び異常有無を示す。これを図２
の回路に基づいて詳細に説明する。図２は本発明の電力
制御装置を詳細に示す実施回路図である。前述したよう
に、入力端子（Ｌ１〜Ｌ３）は３相交流電源に連結され
る入力側端子であり、出力端子（Ｍ１〜Ｍ３）はモータ
ーが連結される出力側端子である。

【００２５】この入力側と出力側間にはＳＣＲ駆動部１
５〜１７が連結されており、それぞれのＳＣＲ駆動部１
５〜１７は互いに同一の構成を持っている。すなわち、
ＳＣＲ駆動部１５は電力供給用ＳＣＲ（ＳＣＲ１、ＳＣ
Ｒ２）、抵抗（Ｒ１２，Ｒ１３）及びダイオード（Ｄ
１、Ｄ２）から構成され、ＳＣＲのゲートに印加される
ゲート信号によって電源電力を出力側に供給するように
なっているもので、抵抗（Ｒ１２、Ｒ１３）は電圧分配
用であり、ダイオード（Ｄ１、Ｄ２）は一方向パス用で
ある。

【００２６】また、入力端子（Ｌ１）に連結された電源
降下部５は、ツェナーダイオード（ＺＤ１）、ダイオー
ド（Ｄ１１、Ｄ１２）、抵抗（Ｒ１３）及びコンデンサ
ー（Ｃ７、Ｃ８）から構成されて電圧を降下するもの
で、ツェナーダイオード（ＺＤ１）で一定電圧以上は印
加されないようにし、ダイオード（Ｄ１１、Ｄ１２）で
整流し、コンデンサーで平滑された直流電圧をオン／オ
フスイッチ部６に印加するように構成されている。そし
て、このオン／オフスイッチ部６を通して前記直流電圧
がそれぞれ静電源供給部７及びゲートトリガー部９、１
９、２９に印加されるように構成されている。

【００２７】静電源供給部７はＩＣチップから構成され
て、一定の静電源（＋５Ｖ）をマイコンユニット１０へ
の供給電力として印加し、オン／オフスイッチ６を通し
て直接供給される電力はゲートトリガー部９、１９、２
９に駆動用電力として印加されるように構成されてい
る。このゲートトリガー部９はＳＣＲ駆動部１５の出力
を制御するもので、抵抗（Ｒ２４、Ｒ２５）及びフォト
トライアック（ＰＴＲ１）から構成されもので、マイコ
ンユニット１０の出力に応じてフォトトライアック（Ｐ
ＴＲ１）を通してＳＣＲゲートの導通角を制御するよう
に構成されている。

【００２８】結局、このフォトトライアック（ＰＴＲ
１）は発光部及び受光部から構成され、光量によってト
ライアックを通して流れる電流量を制御するもので、Ｓ
ＣＲ駆動部と相互絶縁されて、高電流による影響が排除
されるように構成されている。図示しないゲートトリガ
ー部１９、２９もゲートトリガー部９と同一の構成を持
っているので、ゲートトリガー部９、１９、２９でそれ
ぞれのＳＣＲ駆動部１５、１６、１７の導通角を制御す
ることになる。

【００２９】マイコンユニット１０は図３のような流れ
にしたがって順次駆動し、入力ポートでは周期検出部８
及び電力量感知部１１、１２、１３の出力を感知するよ
うに構成されている。ここで、電力量感知部１１、１
２、１３は３相電流を感知するために単相数だけ設けら
れているが、たいてい周波数の周期は各相がほぼ一定の
周波数で供給されるので、一つのみで構成して感知して
も十分である。

【００３０】周期検出部８は電圧降下用抵抗（Ｒ２０、
Ｒ２１）、ダイオード（Ｄ２１、Ｄ２２）及び電圧分配
用抵抗（Ｒ７、Ｒ８）から構成され、前記ダイオード
（Ｄ２１、Ｄ２２）によりそれぞれゼロクロシング点を
検出して周期を知れるように構成されている。また、電
力量感知部１１はフォトトランジスタ（ＰＴ１）、抵抗
（Ｒ１４、Ｒ１５）及びダイオード（Ｄ１５）から構成
されているもので、ＳＣＲ駆動部１５の駆動時、発光部
のダイオードを流れる電流の値を受光部のトランジスタ
の電流値に変換してマイコンユニット１０に印加するよ
うに構成されている。ここで、ダイオード（Ｄ１５）は
並列に連結されたバイパス用である。

【００３１】図示しない電力量感知部１２、１３も電力
量感知部１１と同じに構成されている。マイコンユニッ
ト１０はＡ／Ｄコンバータが内蔵されているため、入力
ポート（Ｐ４、Ｐ６）に入力されるアナログ信号をデジ
タル信号値に変換して認識する。

【００３２】マイコンユニット１０に連結された水晶発
振器（ＸＬ）、コンデンサ（Ｃ１、Ｃ２）は一般的に連
結される素子で、この発振周波数によって内部マイコン
が動作される。また、マイコンユニット１０はディップ
スイッチ調節部３及びボリューム調節部４が連結される
ことで、使用者が設定するセッティング値（電力効率調
節値）が入力されるように構成したもので、ボリューム
調節部４は抵抗（Ｒ４、Ｒ５）及び可変抵抗（ＶＲ１、
ＶＲ２）から構成されており、ディップスイッチ調整部
３は多数のディップスイッチ（図面では二つ）が分配抵
抗（Ｒ１、Ｒ２）を介して連結されるように構成されて
いる。

【００３３】マイコンユニット１０では、このディップ
スイッチの切換状態によって二進数の信号で認識する。
ここで、発光ダイオード（ＬＥＤ）はマイコンで正常状
態などを表示するための素子である。したがって、初期
電力制御装置内に電力が供給されると、数秒間点滅して
電源の投入中を認識させ、正常駆動時には、発光ダイオ
ード（ＬＥＤ）が点灯して使用者に認識させるようにな
っている。

【００３４】このように構成された本発明の作用効果を
説明するとつぎのようである。本発明の電力制御装置
は、誘導型モーターの前端であって電源が供給されるモ
ーターの入力端子の前に取り付けられ、多数の誘導型モ
ーターを使用する場合には、個々の誘導型モーターの入
力端子の前端にそれぞれ設けられる（誘導型モーターご
とに電力制御装置がそれぞれ設けられる）。

【００３５】結局、交流３相の商用電源は電力供給装置
を通して誘導型モーターに印加され、初期には図示しな
いモーターの電源スイッチにより誘導型モーターが駆動
される。すなわち、誘導型モーターが本発明の電力制御
装置の出力端子（Ｍ１〜Ｍ３）と連結された状態で、電
源オン／オフスイッチ６がオフとされた状態では、本発
明の電力制御装置は動作しない状態を維持するが、この
状態でも入力端子（Ｌ１〜Ｌ３）に印加された電源は出
力端子（Ｍ１〜Ｌ３）を通して誘導型モーターに印加さ
れるので、本発明の電力制御装置が動作しない状態、つ
まり電気的に絶縁された状態を維持するとともに（フォ
トトライアック（ＰＴＲ１）の遮断状態）ＳＣＲ駆動部
１５、１６、１７が作動して出力端子に３相電源を供給
する。

【００３６】この過程をより詳しく説明すると、入力端
子（Ｌ１）に印加された電力は抵抗（Ｒ１４、Ｒ１５）
及び電力量感知部１１のダイオード（Ｄ１５）を通して
ＳＣＲ駆動部１５に印加される。すなわち、ダイオード
（Ｄ１５）を通した電流はＳＣＲのアノード側に印加さ
れるとともに抵抗（Ｒ１２）を通してＳＣＲゲート側に
印加されるので、ＳＣＲ（ＳＣＲ１）がターンオンされ
ると同時に、この電力が抵抗（Ｒ１３）を通してＳＣＲ
（ＳＣＲ２）のゲートに印加されてＳＣＲ（ＳＣＲ２）
をターンオンさせて、出力端子（Ｍ１）を通して電力を
モーターに印加させる。

【００３７】これと同様に、ＳＣＲ駆動部１６、１７も
電力量感知部１２、１３を通して印加される電力が供給
されるので、モーターには３相電源電力が印加されて回
転動作することになる。このように、モーターが回転し
た状態で、つまり固定子の磁束密度が増大して回転子が
回転する正常状態で、オン／オフスイッチ６をオン状態
に接続させると、電力制御装置が駆動して電力効率を高
めることができる。

【００３８】このときの電力制御装置の動作過程を説明
すると、オン／オフスイッチ６がオンとされた状態で、
入力端子（Ｌ１）に印加された電源電圧は、電源降下部
５により一定の直流電圧に降下された後、この直流電圧
がゲートトリガー部９に印加されて、フォトトライアッ
ク（ＰＴＲ１）が動作できる電源の役割をする。また、
この電源降下部５の直流電圧は静電源供給部７に印加さ
れることで、安定した直流電圧をマイコンユニット１０
に印加してマイコンユニット１０が正常動作できる状態
となる。

【００３９】マイコンユニットの動作は図３のような順
に動作することになる。すなわち、図３に示すように、
電源電力が印加された後、スタート段階（Ｓ１）でシス
テムを初期化させた後（システムの安定化を維持させた
後）、周期読み取り段階（Ｓ２）に進行して入力電源の
周期（周波数）を読み取り、電力量読み取り段階（Ｓ
３）に移行してディップスイッチ読み取り段階（Ｓ４）
のモードに進行する。

【００４０】周期読み取り段階では、入力端子（Ｌ１）
に印加される交流電圧を周期検出部８の抵抗（Ｒ２０、
Ｒ２１）により降下させた後、ダイオード（Ｄ２１、Ｄ
２２）でゼロクロシングの検出を行って、マイコンユニ
ット１０の入力ポート（Ｐ４）に入力される信号を感知
する。この際に、ダイオード（Ｄ２０１）は＋電源を検
出し、ダイオード（Ｄ２２）は−電源を検出することに
なるので、図４の（ａ）のように交流電圧が印加される
とき、入力ポート（Ｐ４）には図４の（ｂ）のような出
力が印加され、この出力をマイコンユニット１０で感知
して周期を計算することになる。また、電力量読み取り
モードでは、モーターの駆動時、入力端子（Ｌ１）に印
加される電力は電力量感知部１１を通してＳＣＲ駆動部
１５を経てモーターを駆動させ、この際に、電力量感知
部１１の抵抗（Ｒ１４、Ｒ１５）を通して印加された電
力が並列のダイオード（Ｄ１５）を通して出力されると
ともに、ダイオード（Ｄ１５）の発光部を発光させるこ
とになる。この際に、受光部としたフォトトランジスタ
（ＰＴ１）において、ダイオードの発光部の光量によっ
て流動電流値が変わり、この値をマイコンユニット１０
の入力ポート（Ｐ６）で感知して、流動電流値を感知す
ることになる。このマイコンユニット１０は、Ａ／Ｄコ
ンバータが内蔵されたマイコンで、このアナログ値をデ
ジタル値で認識することになる。

【００４１】そして、ディップスイッチ読み取りモード
では、ここでは二つのディップスイッチを使用している
が、これは使用状態によって多数使用することができ
る。スイッチが二つの場合、ディップスイッチがみんな
オフ状態である場合には、つまり“００”（二進数）で
ある場合には、使用者設定モードでボリューム調整部４
の可変抵抗（ＶＲ１、ＶＲ２）の値を読み取り、“０
１”である場合には効率９０％、“１０”である場合に
は効率８０％、“１１”である場合に効率７０％の順に
設定されている。

【００４２】この設定された値は、通常多く使用されて
いる誘導型モーターのなかで、実験により求めた実験値
と設定されており、使用者が使用する誘導型モーターの
種類によってこれを設定するとよい。このように、段階
（Ｓ５）で、ディップスイッチが“００”であるかを判
断して、“００”である場合には、段階（Ｓ６）で可変
抵抗値読み取りモードに進行し、“００”でない場合に
は、当該ディップスイッチの値を読み取り、そのディッ
プスイッチに対応する効率モードをマイコンユニット１
０で認識することになる。

【００４３】使用者設定モードの場合には、ボリューム
調整部４の可変抵抗（ＶＲ１、ＶＲ２）の抵抗値と、抵
抗（Ｒ４、Ｒ６）値に分配された電圧の値が入力ポート
（Ｐ１、Ｐ２）を通して印加され、ディップスイッチの
設定された値は入力ポート（Ｐ１１、Ｐ１２）に印加す
ることになる。このように、可変抵抗値読み取り段階
（Ｓ６）、又は当該ディップスイッチ値の入力段階（Ｓ
７）が行われた後、マイコンでは比較及び演算段階（Ｓ
８）を行うことになる。

【００４４】すなわち、このモードでは、３相電力から
印加される３相の周期はほぼ一定の周波数で印加される
ので、３相の１相のみをもって印加される周期を感知す
ることができ（例えば、５０／６０Ｈｚ又は電力事情に
よる６０Ｈｚ前後の周波数など）、３相に印加される電
力量の大きさは三つの電力量感知部１１、１２、１３で
感知して演算することになる。この値とディップスイッ
チにより設定された比較値を判断して設置された効率で
駆動しようとするときには、図４の（ｄ）のように、ゲ
ートトリガー部９、１９、２９のゲートに印加されるト
リガー量を調節することにより、例えば、ゲートトリガ
ー部９の抵抗（Ｒ２４、Ｒ２５）を通して印加されるフ
ォトトライアック（ＰＴＲ１）の発光部に流れる電流量
を調節することにより、受光部のトライアックに流れる
電流量が制御されるので、結局、ＳＣＲ駆動部１５、１
６、１７の出力が調節される。

【００４５】これを図４に基づいて説明すると、図４の
（ｄ）のようなトリガーパルス信号を送信すると、ＳＣ
Ｒ駆動部１５、１６、１７は、図４の（ｃ）のように、
斜線部の出力を送出し、残部の分だけ電力量を減少させ
ることになり、このようなゲートトリガー段階（Ｓ９）
の完了後、再び周期読み取り段階（Ｓ２）に移行して前
記過程を繰り返すことにより、印加される電力にほかの
周波数又は電力量を感知して、所望効率だけ電力量を減
少させてモーターに印加させ、このモーターはこの電力
を受けて正常に動作し得ることになる。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、入力さ
れる電力量と、セッティングされたモーターの出力値と
比較し、ＳＣＲ駆動部のゲート位相角を調節して出力効
率を高めることができるとともに、電力制御装置とモー
ター間が電気的に絶縁されるため、誤動作と故障により
負荷に及ぶ影響を除去することができる。

【００４７】誘導型モーターの場合には、最初には起動
電流が１００％必要であるが、継続して運転されると、
モーターは回転しようとする慣性運動エネルギーが生
じ、モーターコイルの磁力が飽和される現象が発生し、
不要なエネルギーは熱として発散することになるが、本
発明では、最初の稼動後、磁束密度が飽和される時点で
所要電力のみを供給することで、熱として発散するエネ
ルギーをなくし得る。

【００４８】すなわち、供給される電力の入力変化によ
る出力変化率を設定された電力値と比較し、その差だけ
出力駆動部の位相角を制御して、常に設定された効率の
電力を維持させることができる。また、本発明の電力制
御装置とモーターに印加される電力が互いに電気的絶縁
状態に維持されるようにして、漏電及び故障により後端
のモーターに及ぶ影響も除去することができる。

【００４９】また、本発明はＡ／Ｄコンバータが内蔵さ
れたマイコンユニットを使用して、印加電力の周期及び
電力量をより簡単に認識して制御することができるの
で、製品の小規模化及び計量化を図ることができる。以
上のような本発明は、図２の実施例に限定されるもので
はなく、本発明の要旨から逸脱しない範囲内で当分野の
当業者によりいろいろ変更実施できることが分かる。

【００５０】すなわち、周波数の周期を把握する方式で
ゼロクロシング方式を使用しているが、これはほかの方
式にも十分に取り替えることができ、電力量を感知する
方式においても、フォトトランジスタがほかの光センサ
ーにも十分に取り替えることができる。また、出力側の
ＳＣＲ駆動部の場合にも、トライアック、パワートラン
ジスタなどの素子にも十分に取り替えることができるの
はもちろんである。

【００５１】このように、本発明は、負荷側に供給され
る電力の位相角を制御することにより、力率を改善し、
入力電力の変動が生じても、負荷に応じて自動的に安定
した電力を供給するとともに、不要な消費電力を減少さ
せることができるもので、国家的な戦略次元から見る
と、新たな発電所の建設よりは、このように消費電力を
減らすことで、代替効果を得ることができるために好ま
しい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電力制御装置のブロックダイアグラム
である。

【図２】本発明の電力制御装置の一実施例の詳細実施回
路図である。

【図３】本発明の電力装置のマイコンユニットの動作状
態を示すフローチャートである。

【図４】本発明の電力制御装置の主要部の駆動状態を示
す波形図である。

【符号の説明】

１入力側２出力側３ディップスイッチ調整部４ボリューム調整部５電源降下部６オン／オフスイッチ７静電源供給部８周期検出部９、１９、２９ゲートトリガー部１０マイコンユニット１１、１２、１３電力量感知部１５、１６、１７ＳＣＲ駆動部Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３コンデンサＤ１、Ｄ２、Ｄ３ダイオードＤＳ１、ＤＳ２ディップスイッチＬ１、Ｌ２、Ｌ３入力端子ＬＥＤ発光ダイオードＭ１、Ｍ２、Ｍ３出力端子ＰＴ１フォトトランジスタＰＴＲ１フォトトライアックＲ１、Ｒ２、Ｒ３、… 抵抗ＶＲ１、ＶＲ２可変抵抗ＺＤ１ツェナーダイオード

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力端子に印加される電力に対して、ゼ
ロクロシング方式を用いてその周波数を感知する周期検
出手段と、入力端子に印加される電力に対して、モーターの駆動時
に流れる電力量を光量を使用して感知する電力量感知手
段と、モーターに出力される電力に対し、モーターの機種によ
って設定された効率を選択し得るように構成された効率
設定手段と、前記周期検出手段及び電力量感知手段の値を比較演算
し、且、前記効率設定手段の値を比較演算するマイコン
ユニットと、前記マイコンユニットの出力を受けてＳＣＲ駆動部のゲ
ートの導通角を制御するゲートトリガー手段とから構成
されることを特徴とする電力制御装置。
【請求項２】前記ＳＣＲ駆動部を制御するゲートトリ
ガー手段として光制御手段であるフォトトライアックを
使用し、入力端子に印加される電力量を感知する電力量
感知手段として光制御手段であるフォトトランジスタを
使用し、電気的に絶縁されるように構成したことを特徴
とする請求項１記載の電力制御装置。
【請求項３】前記効率設定手段は、多数のディップス
イッチから構成され、誘導型モーターに固定された電力
効率を選択し得るようにするディップスイッチ設定部
と、使用者が電力効率を調節し得るようにするボリュー
ム調整部とから構成されることを特徴とする請求項１又
は請求項２記載の電力制御装置。
【請求項４】印加される電力の周波数を感知するた
め、ゼロクロシング方式を用いて周波数の周期を感知す
る周期読み取り段階と、印加される電力量を感知するため、モーターの駆動時に
流れる電力量を光センサーで感知する電力量読み取り段
階と、所望の効率が設定された値を読み取る段階と、前記周期読み取り段階及び電力量読み取り段階の値と、
効率の設定された値とを比較演算する比較演算段階と、前記比較演算された値によって後端の出力を制御する段
階とを含む電力制御方法。