JP2003068424A - ヒータ制御装置 - Google Patents

ヒータ制御装置

Info

Publication number
JP2003068424A
JP2003068424A JP2001253868A JP2001253868A JP2003068424A JP 2003068424 A JP2003068424 A JP 2003068424A JP 2001253868 A JP2001253868 A JP 2001253868A JP 2001253868 A JP2001253868 A JP 2001253868A JP 2003068424 A JP2003068424 A JP 2003068424A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heater
power supply
voltage
pulse width
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001253868A
Other languages
English (en)
Inventor
Hitoshi Iwai
仁司 岩井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2001253868A priority Critical patent/JP2003068424A/ja
Publication of JP2003068424A publication Critical patent/JP2003068424A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Control Of Resistance Heating (AREA)
  • Control Of Temperature (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電源電圧に依存しない安定したヒータ発熱を
可能にすると共に電圧変換ロスを無くす。 【解決手段】 出力電圧が一定しない電源1の出力電圧
をモニタする電圧モニタ回路7と、ヒータ2へヒータ駆
動パルス9を出力するパルス幅変調回路8とを設け、電
源電圧レベルに応じてヒータ駆動電流のパルス幅を制御
することによって、電源1からの出力電圧が高いときは
ヒータデューティが低くなるように、出力電圧が低いと
きヒータデューティが高くなるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ヒータ制御装置、
特に電圧が変動する電源手段から供給される電力により
作動するヒータの制御に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の典型的な国産人工衛星の電源は直
流電源で、その電圧は32.5V〜52.0Vの範囲で
変動して安定化していない。電源手段は太陽電池と二次
電池とで構成されているが、太陽電池の発電量は日照時
と日陰時とで大きく変動するためであり、二次電池は経
年により特性が大きく変動するためである。衛星搭載機
器は、この安定化されていない電源手段からの出力電圧
を、機器側に備えたDC/DCコンバータによって必要
とする安定化した電圧に変換してから使用している。こ
れが、人工衛星の一般的な電源系設計である。
【0003】また、人工衛星は、宇宙空間で動作するた
め、一般に日照時と日陰時で温度変化が激しい。このた
め、衛星構体は、宇宙空間への放熱と搭載したヒータに
よる加熱により搭載機器の温度が定格を外れないように
綿密に設計されている。従って、ヒータは、人工衛星に
とって非常に重要な機器である。場合によっては、ヒー
タによる電力消費量が衛星全体の発電量の50%以上に
なることもある。
【0004】従来の衛星搭載型のヒータ制御装置は、安
定したヒータからの発熱を提供するために、電源からの
出力電圧をDC/DCコンバータで安定化していた。従
来の衛星搭載ヒータ制御装置の構成を模式的に図6に示
す。図6には、電源1、ヒータ2及びDC/DCコンバ
ータ3が示されている。
【0005】より一般的には、温度センサを用いて、サ
ーモスタット回路により、ヒータを制御するケースが殆
どである。この場合の構成図を図7に示す。図7には、
更に搭載機器の温度を測定する温度センサ4、サーモス
タット回路5及び電源1とヒータ2とを通電(ON)又
は遮断(OFF)するためのスイッチ6である。サーモ
スタット回路5は、温度センサ4による測定温度が、予
め設定したON温度以下になったらヒータ2をDC/D
Cコンバータ3に通電することでONにし、予め設定し
たOFF温度(OFF温度はON温度より少し高い温度
に設定しておく)に達したらヒータ2をDC/DCコン
バータ3から遮断することでOFFにする。
【0006】以上のようなサーモスタット回路5の動作
による温度センサの温度変化とヒータ電圧の変化のグラ
フを図8に示す。ヒータ2をONにすると、温度センサ
4による測定温度は、ON温度から上昇する。そして、
OFF温度に到達後、ヒータ2はOFFされる。ヒータ
2をOFFにすることにより、温度センサ4による測定
温度は、OFF温度から降下していく。そして、ON温
度に到達後、ヒータ2はONされる。サーモスタット回
路5は、この動作を繰り返す。
【0007】従来においては、DC/DCコンバータ3
による電力ロスは、一般的に20〜30%である。衛星
全体では、10%前後の電力をロスしていた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ヒータ制御装置では、ヒータから安定した発熱を得るた
めに、以上のようにヒータに給電する電圧をDC/DC
コンバータにより安定化させていたため、電力ロスが大
きいという問題点があった。
【0009】本発明は以上のような問題を解決するため
になされたものであり、その目的は、電源電圧に依存し
ない安定したヒータ発熱を可能にすると共に電圧変換ロ
スを無くすことのできるヒータ制御装置を提供すること
にある。
【0010】
【課題を解決するための手段】以上のような目的を達成
するために、本発明に係るヒータ制御装置は、出力電圧
値が一定しない電源手段と、前記電源手段から供給され
る電力により発熱した熱を対象物へ供給するヒータとを
有し、前記対象物の温度調節を行うために前記ヒータへ
の給電を制御するヒータ制御装置において、前記電源手
段の出力電圧をモニタする電圧モニタ回路と、前記ヒー
タへヒータ駆動パルスを出力するパルス幅変調回路とを
有し、前記パルス幅変調回路は、前記電圧モニタ回路が
モニタする電圧レベル値に基づきヒータ駆動パルス幅を
調節するものである。
【0011】また、前記パルス幅変調回路は、ヒータ駆
動パルス幅と前記電源手段からの電力との積が一定にな
るようにヒータ駆動パルス幅を制御するものである。
【0012】また、前記対象物の温度を測定する温度セ
ンサと、前記温度センサの測定値に基づいて前記電源手
段からの前記ヒータへの給電を制御するパルス供給制御
スイッチ手段とを有するものである。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明の
好適な実施の形態について説明する。本実施の形態で
は、人工衛星に搭載するヒータ制御装置を例にして説明
する。なお、従来例と同じ構成要素には同じ符号を付け
る。
【0014】実施の形態1.図1は、本発明に係るヒー
タ制御装置の実施の形態1を示した回路構成図である。
図1には、電源1、ヒータ2、電圧モニタ回路7及びパ
ルス幅変調回路8が示されている。電源1は、従来技術
で説明したように、太陽電池と二次電池とで構成された
電源手段であり、出力電圧は変動しており、一定しな
い。ヒータ2は、温度調節が必要となる人工衛星の搭載
機器に対して熱を供給する。電圧モニタ回路7は、電源
1の出力電圧をモニタし、その検出した電圧値をパルス
幅変調回路8へ出力する。パルス幅変調回路8は、ヒー
タ2へヒータ駆動パルス9を出力する。
【0015】本実施の形態において特徴的なことは、電
源電圧を安定化するDC/DCコンバータの代わりに、
電源電圧をモニタする電圧モニタ回路7と、電圧モニタ
回路7が出力する電圧レベルに従ってヒータ駆動電流の
パルス幅を制御するパルス幅変調回路8を設けたことで
ある。つまり、本実施の形態におけるパルス幅変調回路
8は、電源1からの出力電圧が高いときはヒータデュー
ティが低くなるように、出力電圧が低いときはヒータデ
ューティが高くなるようにヒータ駆動パルス幅を調節す
るようにしたので、電源1からの出力電圧に依存しない
安定したヒータ発熱を実現することができる。
【0016】以下、本実施の形態におけるヒータ制御装
置の作用について説明する。
【0017】一般に、ヒータ2の抵抗は、温度により若
干の変動はするが、無視できる程度である。抵抗が不変
であるとすると、電圧が変動した場合、電流は電圧に比
例して変動するので、電力は、電圧と電流の積、即ち電
圧の2乗に比例する。このグラフを図2(a)に示す。
【0018】パルス幅変調回路8は、電圧変動時、ヒー
タ2の単位時間当たり発熱量を安定化するために、ヒー
タ駆動パルス幅を電力に反比例させ、パルス幅と電力の
積が一定になるように制御する。この関係を示したグラ
フを図2(b)に示す。パルス幅と電力の積を一定にす
るためには、ヒータ駆動パルス幅を、1/(電圧)
比例して設定すればよい。この関係を以下の式(1)及
び図2(c)に示す。
【0019】 パルス幅∝1/(電圧) ・・・(1) 図3は、代表的な電源1からの出力電圧値に対するヒー
タ駆動パルスの波形を示した図である。パルス幅変調回
路8のパルス幅の増減により、制御周期内のデューティ
(通電時間と遮断時間の比率)を変更する。なお、通電
というのは、電源電圧をヒータ2へ供給することであ
り、ヒータ駆動パルスがハイ(H)のときに通電され
る。遮断ということは電源電圧をヒータ2へ供給しない
ことであり、ヒータ駆動パルスがロー(L)のときに遮
断される。ヒータデューティを低くするということは、
一制御周期(一定時間)内において通電時間が占める割
合を小さくし、遮断時間(L)が占める割合を大きくす
るということである。ヒータデューティを高くするとい
うことは、その逆に作用させることである。最低電圧で
は、図3(a)に例示したようにデューティ100%
で、電圧が高くなるに従って図3(b),(c)と制御
周期内を占める通電時間のパルス幅を短くしていく。つ
まり、通電時間を短くする。通電時間(又は遮断時間)
のパルス幅は、上記式(1)の関係が成立するように決
定される。
【0020】以上のように、本実施の形態によれば、ヒ
ータ駆動パルス幅を調節することによって、電源電圧の
変動にかかわらずヒータ2からの発熱量を一定に保つよ
うに制御することができる。つまり、搭載機器に対して
安定した発熱量で熱を供給することができる。また、D
C/DCコンバータが不要なので、電圧変換ロスを無く
すことができる。
【0021】実施の形態2.図4は、本発明に係るヒー
タ制御装置の実施の形態2を示した回路構成図である。
図4には、図1に対して更に温度センサ4、サーモスタ
ット回路5及びスイッチ6が示されている。温度センサ
4は、人工衛星の搭載機器の温度を測定する。サーモス
タット回路5及びスイッチ6は、パルス供給制御スイッ
チ手段として設けられており、温度センサ4の測定値に
基づいて電源1からのヒータ2への給電を制御する。
【0022】サーモスタット回路5は、温度センサ4に
よる測定温度が定格に基づき予め設定されたON温度以
下になったとき、スイッチ6をONにすることでヒータ
2をパルス幅変調回路8に通電してONにする。一方、
定格に基づき予め設定されたOFF温度(OFF温度は
ON温度より少し高い温度に設定しておく)に達したと
き、スイッチ6をOFFにすることでヒータ2をパルス
幅変調回路8から遮断してOFFにする。このサーモス
タット回路5における作用は、従来例と同じでよい。
【0023】図5は、温度センサによる測定温度の変化
とヒータ電圧の変化をグラフにより示した図であり、図
5(a)は低電圧時のグラフであり、(b)は高電圧時
のグラフである。低電圧時のグラフ図5(a)は従来装
置の図8と同じである。高電圧時のグラフ図5(b)に
示したヒータ電圧では、定格に基づき予め設定されたO
N温度からOFF温度までの昇温状態時にヒータデュー
ティを100%から電圧に応じて低いデューティに調節
して、発熱量が変らないようにしていることを示してい
る。
【0024】上記実施の形態1では、搭載機器に対して
安定した発熱量で熱を供給することができるが、本来の
目的は、搭載機器の温度が定格を外れないようにするこ
とである。従って、安定したヒータ発熱を供給していて
も、何らかの要因により搭載機器の温度が上昇して定格
から外れてしまう可能性がある。そこで、本実施の形態
においては、温度センサ4及びパルス供給制御スイッチ
手段を設けて、搭載機器の温度を監視することによって
上記本来の目的をより確実に達成できるようにした。
【0025】なお、本発明に係るヒータ制御装置は、人
工衛星に搭載する装置として効果的であるが、用途は人
工衛星に限定されるものではない。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、電源電圧をモニタする
電圧モニタ回路と、そのモニタ値でヒータ駆動パルスの
デューティ制御を行うパルス幅変調回路を設けたので、
電圧の変動にかかわらず安定したヒータ発熱量を供給す
ることができる。
【0027】また、対象物の温度が定格を外れないよう
にヒータ発熱量を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るヒータ制御装置の実施の形態1
を示した回路構成図である。
【図2】 実施の形態1において電圧の変動に伴う電力
の変化、電力変化を緩衝するための設定時間、および電
圧の変動を緩衝するパルス幅の関係を示した図である。
【図3】 実施の形態1において代表的な電源電圧値に
対するヒータ駆動パルスの波形を示した図である。
【図4】 本発明に係るヒータ制御装置の実施の形態2
を示した回路構成図である。
【図5】 実施の形態2において温度センサによる測定
温度の変化とヒータ電圧の変化を示した図である。
【図6】 従来のヒータ制御装置を示した回路構成図で
ある。
【図7】 従来のヒータ制御装置において、温度センサ
及びサーモスタット回路を組みあわせたときの回路構成
図である。
【図8】 従来において温度センサによる測定温度の変
化とヒータ電圧の変化を示した図である。
【符号の説明】
1 電源、2 ヒータ、4 温度センサ、5 サーモス
タット回路、6 スイッチ、7 電圧モニタ回路、8
パルス幅変調回路、9 ヒータ駆動パルス。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 出力電圧値が一定しない電源手段と、 前記電源手段から供給される電力により発熱した熱を対
    象物へ供給するヒータと、 を有し、前記対象物の温度調節を行うために前記ヒータ
    への給電を制御するヒータ制御装置において、 前記電源手段の出力電圧をモニタする電圧モニタ回路
    と、 前記ヒータへヒータ駆動パルスを出力するパルス幅変調
    回路と、 を有し、 前記パルス幅変調回路は、前記電圧モニタ回路がモニタ
    する電圧レベル値に基づきヒータ駆動パルス幅を調節す
    ることを特徴とするヒータ制御装置。
  2. 【請求項2】 前記パルス幅変調回路は、ヒータ駆動パ
    ルス幅と前記電源手段からの電力との積が一定になるよ
    うにヒータ駆動パルス幅を制御することを特徴とする請
    求項1記載のヒータ制御装置。
  3. 【請求項3】 前記対象物の温度を測定する温度センサ
    と、 前記温度センサの測定値に基づいて前記電源手段からの
    前記ヒータへの給電を制御するパルス供給制御スイッチ
    手段と、 を有することを特徴とする請求項1記載のヒータ制御装
    置。
JP2001253868A 2001-08-24 2001-08-24 ヒータ制御装置 Pending JP2003068424A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001253868A JP2003068424A (ja) 2001-08-24 2001-08-24 ヒータ制御装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001253868A JP2003068424A (ja) 2001-08-24 2001-08-24 ヒータ制御装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003068424A true JP2003068424A (ja) 2003-03-07

Family

ID=19082122

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001253868A Pending JP2003068424A (ja) 2001-08-24 2001-08-24 ヒータ制御装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003068424A (ja)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006230188A (ja) * 2005-01-18 2006-08-31 Beru Ag 電気消費機材を運転するための方法
US7760460B2 (en) 2007-06-19 2010-07-20 Toshiba Storage Device Corporation Head integrated circuit and storage apparatus including the same
US8159771B2 (en) * 2007-06-01 2012-04-17 Seagate Technology Llc Controlling a heat resistive element with a pulse modulated signal
JP2012098815A (ja) * 2010-10-29 2012-05-24 Canon Inc 電源装置
US8807830B2 (en) 2011-01-10 2014-08-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Bio material test device and controlling method thereof
JP2015042078A (ja) * 2013-08-22 2015-03-02 キヤノン株式会社 受電装置
JP2016516264A (ja) * 2013-03-12 2016-06-02 エイイーアイ パワー ゲーエムベーハーAEI Power GmbH 加熱装置
CN109951908A (zh) * 2017-12-21 2019-06-28 佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司 电磁加热系统及其igbt的驱动控制电路和驱动控制方法

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006230188A (ja) * 2005-01-18 2006-08-31 Beru Ag 電気消費機材を運転するための方法
US8159771B2 (en) * 2007-06-01 2012-04-17 Seagate Technology Llc Controlling a heat resistive element with a pulse modulated signal
US7760460B2 (en) 2007-06-19 2010-07-20 Toshiba Storage Device Corporation Head integrated circuit and storage apparatus including the same
JP2012098815A (ja) * 2010-10-29 2012-05-24 Canon Inc 電源装置
US8807830B2 (en) 2011-01-10 2014-08-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Bio material test device and controlling method thereof
JP2016516264A (ja) * 2013-03-12 2016-06-02 エイイーアイ パワー ゲーエムベーハーAEI Power GmbH 加熱装置
JP2015042078A (ja) * 2013-08-22 2015-03-02 キヤノン株式会社 受電装置
CN109951908A (zh) * 2017-12-21 2019-06-28 佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司 电磁加热系统及其igbt的驱动控制电路和驱动控制方法
CN109951908B (zh) * 2017-12-21 2021-04-20 佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司 电磁加热系统及其igbt的驱动控制电路和驱动控制方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2007028893A5 (ja)
JP2008301638A (ja) 充電回路
JP2003068424A (ja) ヒータ制御装置
JP5303825B2 (ja) 熱電変換装置、熱電モジュールの制御方法
JP2004044580A (ja) グロープラグの制御装置
JP5511350B2 (ja) 系統連系パワーコンディショナ
CN111585421B (zh) 一种变压输出和低开关损耗的轻型开关电源
JP2004240552A (ja) 太陽電池の最大電力点追尾方法及び装置
CN110609584A (zh) 一种稳压模块、稳压系统及电压调节方法
JP2017026258A (ja) 電池式燃焼装置
JPH09287881A (ja) 加熱炉の温度制御方法
KR100447437B1 (ko) 차량 열선 제어장치 및 그 제어방법
CN102970809B (zh) 光源装置
JPS62237226A (ja) 湯水混合装置
RU2006137512A (ru) Способ регулирования тока анода электрореактивного плазменного двигателя и устройство для его осуществления
KR102237402B1 (ko) 절전형 동파방지 시스템
US20220291703A1 (en) Power supply control apparatus
US20230029737A1 (en) Power management of electrolytic cells
JP2010232586A (ja) 太陽光発電システム
JP2000036328A (ja) 二次電池用温度制御装置
JP2007018429A (ja) 調節計
RU2249546C2 (ru) Способ регулирования мощности энергосиловой установки космического аппарата и устройство для его осуществления
JP2004055266A (ja) 金属板の通電加熱方法
JPH0574300A (ja) コイル励磁方法
KR200157526Y1 (ko) 엔진발전기의 전력제어장치