JP2004194477A - Apparatus and method for controlling electric power - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To freely switch between phase control and cycle control. <P>SOLUTION: A power controller comprises: a phase control pulse generating means 6 which generates a phase control pulse with a phase angle corresponding to a controlled variable every half cycle; a cycle control pulse generating means 8 which generates cycle control pulses whose on-off ratio in a certain period corresponds to the controlled variable; and a control pulse selecting means 9 which selects either control pulse, the phase control pulse or the cycle control pulse, according to a control switching command for instructing to switch to phase control or cycle control. Then, the controller controls turn-on/off of a power switching means 7, using the selected control pulse as a trigger signal. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交流電力を制御する電力制御装置および電力制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、例えば、ヒータなどの負荷に供給する電力を制御して温度制御を行う電力制御方法として、位相制御やサイクル制御などがある。
【0003】
位相制御は、交流電流が流れる位相角を制御して負荷への電力を調整するものであり、サイリスタやトライアックなどの電力開閉素子を点弧させる瞬間の電源電圧が高いと、急激に電流が立ち上がるために高調波ノイズが発生しやすいという欠点を有するものの、高精度であり、また、電流を流す位相角を小さくすると、電圧を低減できるという利点を有する。
【0004】
これに対して、サイクル制御は、交流電源のゼロクロスタイミングで電力開閉素子をオンオフさせて負荷への通電時間を制御して電力を調整するものであり、電圧を調整することができないという欠点を有するものの、ゼロクロスタイミングでスイッチングを行うので、高調波ノイズが小さいという利点を有する。
【0005】
ところで、ランプヒータなどは、ヒータの電気インピーダンスが、ヒータ温度によって大きく変化するものが多く、このような負荷に対する電力をサイクル制御で調整して温度制御しようとすると、特にランプヒータが冷えている時には、過大な突入電流が流れ、電力開閉素子が故障したり、電源ラインにフリッカを生じる場合がある。
【0006】
このため、例えば、ヒータへの通電開始時には、位相制御を行って突入電流を抑制し、定常状態では、サイクル制御を行って低ノイズで電力制御を行うようにしたものがある。(例えば、特許文献1参照)。
【0007】
【特許文献1】
特許第3313044号公報(第2―4頁、図2)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献1のような従来例では、ヒータの通電開始時に、小さな位相角から徐々に位相角を大きくしてサイクル制御に移行するものであり、例えば、任意の位相角の位相制御からサイクル制御へ、あるいは、サイクル制御から位相制御への切換えを自由に行うものではない。
【0009】
本発明は、上述の点に鑑みて為されたものであって、位相制御とサイクル制御とを自由に切換えることができる電力制御装置および電力制御方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上述の目的を達成するために、次のように構成している。
【0011】
すなわち、本発明の電力制御装置は、交流電源と負荷との間の電力開閉手段を制御して前記負荷に供給する電力を制御する装置であって、
制御量に応じた位相角で半サイクル毎に位相制御パルスを発生させる位相制御パルス発生手段と、位相制御またはサイクル制御への切換えを指令する制御切換指令に応じて、前記位相制御パルスまたは制御量に対応したサイクル制御パルスのいずれかの制御パルスを選択する制御パルス選択手段とを備え、選択された制御パルスに基づいて、前記電力開閉手段のオンオフを制御するものである。
【0012】
ここで、サイクル制御パルスは、交流電源のゼロクロスタイミングで電力開閉手段をオンオフさせて負荷への通電時間を制御するためのパルスをいう。
【0013】
本発明によると、制御切換指令によって、位相制御パルスまたは入力されるサイクル制御パルスのいずれかの制御パルスを選択し、選択された制御パルスに基づいて電力開閉手段のオンオフを制御するので、位相制御とサイクル制御とを自由に切換えることができ、通常時は、低ノイズのサイクル制御を行い、ランプヒータなどの負荷への通電開始時や制御量が小さいときには、位相制御を行ってピーク電圧を抑制するといったことが可能となる。また、サイクル制御パルスとして、例えば、外部の温度調節器などから入力されるサイクル制御パルスを用いることができる。
【0014】
また、本発明の電力制御装置は、交流電源と負荷との間の電力開閉手段を制御して前記負荷に供給する電力を制御する装置であって、制御量に応じた位相角で半サイクル毎に位相制御パルスを発生させる位相制御パルス発生手段と、制御量に対応したサイクル制御パルスを発生させるサイクル制御パルス発生手段と、位相制御またはサイクル制御への切換えを指令する制御切換指令に応じて、前記位相制御パルスまたは前記サイクル制御パルスのいずれかの制御パルスを選択する制御パルス選択手段とを備え、選択された制御パルスに基づいて、前記電力開閉手段のオンオフを制御するものである。
【0015】
本発明によると、制御切換指令によって、位相制御パルスまたはサイクル制御パルスのいずれかの制御パルスを選択し、それに基づいて電力開閉手段のオンオフを制御するので、位相制御とサイクル制御とを自由に切換えることができ、通常時は、低ノイズのサイクル制御を行い、ランプヒータなどの負荷への通電開始時や制御量が小さいときには、位相制御を行ってピーク電圧を抑制するといったことが可能となる。
【0016】
本発明の一実施態様においては、前記サイクル制御パルスは、一定周期におけるオンオフ比率が制御量に対応した制御パルスであり、前記交流電源のゼロクロスタイミングでゼロクロスパルスを発生させるゼロクロスパルス発生手段と、選択された前記制御パルスおよび前記ゼロクロスパルスに基づいて、前記電力開閉手段をオンさせるトリガ信号を発生させるトリガ信号発生手段とを設け、前記トリガ信号は、半サイクル毎の前記ゼロクロスパルスのタイミングではその発生が禁止されるものである。
【0017】
本発明によると、半サイクル毎のゼロクロスパルスのタイミングでは、トリガ信号の発生が禁止される、すなわち、トリガ信号が半サイクル毎にクリアされるので、例えば、制御切換指令の切換タイミングがゼロクロスタイミングからずれたような場合に、サイリスタなどの電力開閉手段が誤点弧するのが防止され、高精度の制御が可能となる。
【0018】
本発明の他の実施態様においては、前記制御切換指令は、前記負荷への通電開始時には、位相制御を指令するとともに、その後サイクル制御への切換えを指令するものであり、前記位相制御パルス発生手段は、前記通電開始時の前記位相制御が指令されている期間においては、前記位相角を一定、あるいは、徐々に増加させるものである。
【0019】
本発明によると、負荷への通電開始時の突入電流を抑制することができる。
【0020】
本発明の好ましい実施態様においては、前記負荷に流れる負荷電流を検出する負荷電流検出手段を備え、前記位相制御パルス発生手段は、前記通電開始時の前記位相制御の指令においては、検出した負荷電流が予め設定された設定電流値よりも小さいときには、前記位相角を増加させ、検出した負荷電流が前記設定電流値よりも大きい状態が一定時間継続したときには、位相角を増加させるものである。
【0021】
本発明によると、負荷電流が設定電流値よりも大きい状態が一定時間以上継続したときには、位相角が小さいために負荷のインピーダンスが大きくならないとして、強制的に位相角を増加させるので、通電開始時における位相制御からサイクル制御への円滑な移行が行える。
【0022】
本発明の他の実施態様においては、前記制御切換指令は、サイクル制御を指令している期間中において、前記制御量が予め定めた制御量よりも小さいときには、位相制御への切換えを指令するものである。
【0023】
本発明によると、制御量が小さく、ヒータなどの負荷のインピーダンスが小さく、このため、サイクル制御では、通電時のピーク電流が大きくなるような場合に、位相制御に切換えることで、ピーク電流を抑制することができる。
【0024】
本発明の電力制御方法は、交流電源と負荷との間の電力開閉手段を制御して前記負荷に供給する電力を制御する方法であって、制御量に応じた位相角で半サイクル毎に位相制御パルスを発生させるとともに、制御量に対応したサイクル制御パルスを発生させ、位相制御またはサイクル制御への切換えを指令する制御切換指令に応じて、前記位相制御パルスまたは前記サイクル制御パルスのいずれかの制御パルスを切換選択し、選択された制御パルスに基づいて、前記電力開閉手段のオンオフを制御するものである。
【0025】
本発明によると、制御切換指令によって、位相制御パルスまたはサイクル制御パルスのいずれかの制御パルスを選択し、それに基づいて電力開閉手段のオンオフを制御するので、位相制御とサイクル制御とを自由に切換えることができ、通常時は、低ノイズのサイクル制御を行い、ランプヒータなどの負荷への通電開始時や制御量が小さいときには、位相制御を行ってピーク電圧を抑制するといったことが可能となる。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、図面によって、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【0027】
(実施の形態1)
図1は、本発明の一つの実施の形態に係る電力制御装置を備える温度制御システムの概略構成を示す機能ブロック図である。
【0028】
この実施の形態の電力制御装置1は、例えば、温度調節器2からの制御量指令(操作量)に応じて、交流電源3に接続された負荷としてのヒータ4に供給する電力を制御するものであって、さらに、例えば、PLC(プログラマブルロジックコントローラ)5から与えられる制御切換え指令に応じて、位相制御とサイクル制御とを切換えて制御を行うものである。
【0029】
この電力制御装置1は、温度調節器2からの制御量指令に応じて、位相制御パルスを発生する位相制御パルス発生手段6と、同じく温度調節器2からの制御量指令に応じて、交流電源3とヒータ4との間に介装されたSSR(ソリッドステートリレー)やサイリスタ等の電力開閉手段7を少なくとも交流電源の半周期(半サイクル)以上の期間に亘ってオンさせるサイクル制御パルスを発生するサイクル制御パルス発生手段8と、PLC5から与えられる制御切換え指令に応じて、位相制御パルス発生手段6からの位相制御パルスまたはサイクル制御パルス発生手段8からのサイクル制御パルスのいずれかの制御パルスを切換選択する制御パルス選択手段9とを備えており、この制御パルス選択手段9によって選択された制御パルスをトリガ信号として電力開閉手段7のオンオフを制御している。
【0030】
図2は、図1の電力制御装置の詳細構成を示すブロック図であり、図1に対応する部分には、同一の参照符号を付す。
【0031】
位相制御パルス発生手段6は、温度調節器2からの制御量指令が与えられるマイクロコンピュータ10と、このマイクロコンピュータ10の出力に基づいて、交流電源3のゼロクロスを基準として制御量に応じた位相角において半サイクル毎に位相制御パルスを発生する位相制御パルス発生回路11とを備えている。この位相制御パルス発生回路11は、位相制御タイマデータ発生回路12と、タイマ13と、カウントアップクロック発生回路14とを備えており、位相角に対応したカウント値をタイマ13にセットするとともに、カウントアップクロックをカウントし、カウント値がセットされたカウント値に一致するとタイマ13のCP端子より位相制御パルスを出力するものである。
【0032】
サイクル制御パルス発生手段8は、温度調節器2から制御量指令が与えられる上述のマイクロコンピュータ10と、このマイクロコンピュータ10の出力に基づいて、一定周期におけるオンオフ比率が制御量に応じたサイクル制御パルスを発生するサイクル制御パルス発生回路15とを備えている。
【0033】
制御パルス選択手段9は、PLC5からの制御切換信号が入力されるインバータ16と、PLC5からの制御切換指令信号および位相制御パルスが入力される第1のアンドゲート17と、インバータ16の出力およびサイクル制御パルスが入力される第2のアンドゲート18と、両アンドゲート17,18の出力が与えられるオアゲート19とを備えており、このオアゲート19の出力が、電力開閉手段7を構成するSSR20をオンさせるトリガ信号となる。
【0034】
次に上記構成を有する電力制御装置1の動作を、図3のタイムチャートに基づいて説明する。この図3では、サイクル制御から位相制御への切換えの例を示している。
【0035】
同図において、(a)は位相制御パルス発生手段6から出力される位相制御パルス、(b)はサイクル制御パルス発生手段8から出力されるサイクル制御パルス、(c)は制御切換指令信号、(d)は制御パルス選択手段9の出力であるトリガ信号、(e)はSSR20の出力である。
【0036】
位相制御パルス発生手段6およびサイクル制御パルス発生手段8は、温度調節器2からの制御指令に応じて、(a)および(b)に示される位相制御パルスおよびサイクル制御パルスをそれぞれ出力する。
【0037】
(c)に示されるPLC5からの制御切換指令信号が、サイクル制御を指令するローレベルであるときには、(b)のサイクル制御パルスが、(d)に示されるようにトリガ信号としてSSR20に出力されて(e)に示されるように、サイクル制御が行われる。
【0038】
また、PLC5からの制御切換指令信号が、サイクル制御を指令するローレベルから位相制御を指令するハイレベルに切り換わると、(a)の位相制御パルスが(d)に示されるトリガ信号としてSSRに出力されて(e)に示されるように位相制御に切り換わる。
【0039】
ここで、PLC5からの制御切換指令信号は、ゼロクロスのタイミングで切換えることが好ましい。この場合には、交流電源3のゼロクロスを検出してゼロクロスパルスをPLC5に与え、PLC5でゼロクロスのタイミングで制御切換指令信号のレベルを変化させるようにすればよい。なお、制御切換指令信号は、ユーザの切換操作によって出力されるようにしてもよいのは勿論である。
【0040】
また、サイクル制御パルスも、ゼロクロスのタイミングでレベルが変化するのが好ましいが、中間のタイミングで切換えても差し支えない。
【0041】
なお、位相制御からサイクル制御への切換えも同様に行われる。
【0042】
このようにして、位相制御とサイクル制御とを自由に切換えることができるので、通常時は、低ノイズのサイクル制御を行い、ランプヒータなどの負荷への通電開始時や制御量が小さいときには、位相制御を行ってピーク電圧を抑制して負荷電流を小さくするといったことが可能となり、結果的に省エネを図ることができる。
【0043】
また、位相制御パルス発生手段6からの位相制御パルスおよびサイクル制御パルス発生手段8からのサイクル制御パルスは、いずれの制御が指令されているかに拘わらず、独立して制御量に応じた位相制御パルスおよびサイクル制御パルスを発生するので、これら制御パルスを他の制御に用いることもできる。
【0044】
この実施の形態では、電力開閉手段としてSSRを用いたけれども、サイリスタやトライアックなどの電力開閉素子を用いてもよく、また、自己消弧型、非自己消弧型のいずれを用いてもよい。
【0045】
(実施の形態2)
図4は、本発明の他の実施の形態に係る電力制御装置を備える温度制御システムの概略構成を示す機能ブロック図であり、上述の図1に対応する部分には、同一の参照符号を付す。
【0046】
この実施の形態の電力制御装置1−1では、上述の実施の形態ように、制御パルス選択手段9で選択された制御パルスをトリガ信号とするのではなく、交流電源3のゼロクロスタイミングでゼロクロスパルスを発生させるゼロクロスパルス発生手段21と、このゼロクロスパルス発生手段21からのゼロクロスパルスおよび制御パルス選択手段9で選択された制御パルスに基づいて、トリガ信号を発生するトリガ信号発生手段22とを設け、このトリガ信号発生手段22からのトリガ信号によって電力開閉手段7のオンオフを制御するようにしており、これによって、より高精度な制御の切換えを行えるようにしている。
【0047】
図5は、図4の電力制御装置1−1の詳細構成を示すブロック図であり、上述の図2に対応する部分には、同一の参照符号を付す。
【0048】
ゼロクロスパルス発生手段21は、フォトトライアックカプラ23を有し、交流電源3のゼロクロスを検出してゼロクロスパルスを出力する。
【0049】
トリガ信号発生手段22は、制御パルス選択手段9からの制御パルスがセット入力に与えられるとともに、ゼロクロスパルス発生手段からのゼロクロスパルスがリセット入力に与えられ、Q出力からトリガ信号を出力するRSフリップフロップ24を備えている。
【0050】
このRSフリップフロップ24は、レベル入力型であり、リセット(R)入力がローレベルのときは、セット(S)入力がハイレベルになったときにQ出力がハイレベルにセットされる。また、リセット入力がハイレベルのときは、セット入力のレベルに拘わらず、Q出力は、ローレベルにリセットされる。つまり、ゼロクロスパルスの立ち上がりで一旦クリアされるが、制御パルスがハイレベルであれば、ゼロクロスパルスが立ち下がるとすぐに、セット入力がハイレベルとなるので、半サイクル毎に立ち上がることになる。
【0051】
その他の構成は、上述の実施の形態1と同様である。
【0052】
図6は、この実施の形態の電力制御装置1−1の動作説明に供するタイムチートであり、上述の図3に対応する図である。
【0053】
同図において、(a)は位相制御パルス発生手段6から出力される位相制御パルス、(b)はサイクル制御パルス発生手段8から出力されるサイクル制御パルス、(c)は制御切換指令信号、(d)はゼロクロスパルス発生手段21から出力されるゼロクロスパルス、(e)はトリガ信号発生手段22の出力であるトリガ信号、(f)はSSR20の出力である。
【0054】
ゼロクロスパルス発生手段21は、交流電源3のゼロクロスを検出してそのタイミングで(d)に示されるゼロクロスパルスを発生する。
【0055】
トリガ信号発生手段22は、このゼロクロスパルスと制御パルス選択手段9からの制御パルスとに基づいて(e)に示されるように、ゼロクロスパルスが入力されている間はオフとなる制御パルスを、トリガ信号として出力するものである。
【0056】
すなわち、この実施の形態では、半サイクル毎のゼロクロスパルスによってトリガ信号をクリアするようにしている。
【0057】
ゼロクロスパルスとトリガ信号との関係を更に説明すると、ゼロクロスパルスがある間(ハイレベルの間)は、トリガ信号は出力されず、サイクル制御が選択され、かつ、サイクル制御パルスがハイレベルのときは、ゼロクロスパルスの立下りのタイミングでトリガ信号が出力され、また、位相制御が選択されたときは、位相制御パルスの立ち上がりのタイミングでトリガ信号が出力され、さらに、サイクル制御が選択され、かつ、サイクル制御パルスがローレベルのときは、トリガ信号は、出力されない。
【0058】
ここで、ゼロクロスパルスの好ましいパルス幅は、例えば、0.4ms程度であるのが好ましい。
【0059】
すなわち、SSRは、一般的に、定格負荷電圧実効値の10%程度の電圧になると、オンするので、例えば、200V用のSSRだと、20Vでオンすることになる。つまり、SSRの負荷側の電圧が20Vになるまでトリガ信号が入ると、誤点弧することになる。
【0060】
ここで、負荷側電圧が、ゼロクロスタイミングから20Vになるまでの時間tは、電源周期が、20ms(50Hz)の場合、次式により計算される。即ち、
負荷電源波高値×sin(2πt/電源周期)=20〔V〕より、
√2×200×sin(2πt/20)=20〔V〕
これより、t=0.23msとなるので、ゼロクロスパルスのパルス幅は、この2倍、即ち上述のように約0.4msとなる。
【0061】
なお、ゼロクロスパルスの幅を広くしすぎると、ゼロクロススイッチングとならず、ノイズが大きくなってしまう。
【0062】
(e)に示されるトリガ信号は、ゼロクロスパルスが出力されている期間は、上述のようにオフするのであるが、ゼロクロスパルスは、上述のようなパルス幅であるので、サイクル制御におけるSSR20の出力は、(f)に示されるように上述の実施の形態1と同様である。
【0063】
この実施の形態の電力制御装置1−1では、上述の実施の形態1に比べて、電力開閉手段7のSSR20の誤点弧を防止して高精度な制御の切換えを行える。
【0064】
以下、これについて詳細に説明する。
【0065】
図7および図8は、上述の実施の形態1とこの実施の形態のタイムチャートであり、これらの図は、サイクル制御から位相制御への切換え時において、サイクル制御パルスがハイレベル(SSRオン指令)であって、制御切換指令信号の立ち上がりがゼロクロスタイミングよりも遅れた場合を示している。なお、これらの図において、縦の破線は、ゼロクロスタイミングTzを示している。
【0066】
図7においては、ゼロクロスパルスによって(d)のトリガ信号を半サイクル毎にクリアしていないので、(c)に示されるように、制御切換指令信号が、サイクル制御の指令(ローレベル)から位相制御への指令(ハイレベル)に切り換わるタイミングが、ゼロクロスタイミングよりも遅れると、(b)のサイクル制御パルスが有効となって(d)に示されるように、一瞬トリガ信号が出力されることになり、これによって、(e)の矢符Aに示されるように、誤点弧することになる。
【0067】
これに対して、図8に示されるこの実施の形態では、(d)のゼロクロスパルスによって、(e)に示されるように、トリガ信号を半サイクル毎にクリアしている、すなわち、ゼロクロスタイミングでは、トリガ信号の出力を禁止しているので、(c)に示されるように、制御切換指令信号が、サイクル制御の指令(ローレベル)から位相制御への指令(ハイレベル)に切り換わるタイミングが、ゼロクロスタイミングよりも遅れても、ゼロクロスパルスの立ち下がりよりも早ければ、トリガ信号が出力されることはなく、(f)に示されるように、誤点弧することがない。
【0068】
図9および図10は、上述の実施の形態1とこの実施の形態のタイムチャートであり、これらの図は、サイクル制御において、サイクル制御パルスの立下りが、ゼロクロスタイミングよりも遅れた場合を示している。
【0069】
図9においては、サイクル制御時に、(b)のサイクル制御パルスの立下りのタイミングが、ゼロクロスタイミングよりも遅いために、(d)に示されるように、一瞬トリガ信号が出力されることになり、これによって、(e)の矢符Bに示されるように、誤点弧することになる。
【0070】
これに対して、図10に示されるこの実施の形態では、(d)のゼロクロスパルスによって、(e)に示されるように、トリガ信号を半サイクル毎にクリアしている、すなわち、ゼロクロスタイミングでは、トリガ信号の出力を禁止しているので、(c)に示されるように、サイクル制御パルスが立ち下がるタイミングが、ゼロクロスタイミングよりも遅れても、ゼロクロスパルスの立ち下がりよりも早ければ、トリガ信号が出力されることはなく、(f)に示されるように、誤点弧することがない。
【0071】
このように、この実施の形態では、半サイクルの切換えを高精度に行ってSSR20の誤点弧を防止し、精度の高い温度制御が可能となる。
【0072】
(実施の形態3)
図11は、本発明の他の実施の形態の機能ブロック図であり、上述の図4に対応する部分には、同一の参照符号を付す。
【0073】
この実施の形態では、制御出力としてサイクル制御パルスを出力する温度調節器が多いことから、上述の実施の形態のサイクル制御パルス発生手段8を温度調節器25に置き換えたものである。この実施の形態では、位相制御パルス発生手段6は、PLC5からの制御指令が与えられ、この制御指令に応じて、位相制御パルスを発生する。その他の構成は、図4の構成と同様である。
【0074】
この実施の形態では、温度調節器25と組み合わせ、定常時は、温度調節器25によってサイクル制御を行い、必要に応じて位相制御を行うことが可能となる。
【0075】
(実施の形態4)
図12は、本発明の更に他の実施の形態の機能ブロック図であり、図11に対応する部分には、同一の参照符号を付す。
【0076】
この実施の形態では、PLC5からスタート信号およびタイマ設定値が与えられ、これらに基づいて、制御切換指令信号を出力するソフトスタートタイマ回路26を設けている。
【0077】
このソフトスタートタイマ回路26は、PLC5からスタート信号が入力された後、予め設定された時間(タイマ設定値)は、位相制御を行い、その後サイクル制御を行うような制御切換指令信号を出力するものである。
【0078】
この実施の形態では、例えば、1日の運転開始時などヒータ4が冷えている場合は、図13に示されるように、一定時間は、電圧を低減させた位相制御を行うことで、ヒータ4の突入電流を小さくし、その後は、サイクル制御を行い、低ノイズの制御を行うものである。
【0079】
(その他の実施の形態)
なお、本発明の他の実施の形態として、図14のフローチャートに示されるソフトスタートを行うようにしてもよい。
【0080】
この実施の形態では、負荷に流れる負荷電流を検出する負荷電流検出手段(図示せず)を設け、負荷電流を検出しながら位相制御の制御量を調整するものである。
【0081】
すなわち、検出した電流が、予め設定した設定電流値より小さい時のみ位相角を一定ステップだけ大きくし、位相角(導通位相角)が90°となった時点でサイクル制御に切換えることで、突入電流を任意の値に抑制し、かつ位相制御の期間を短くするものである。
【0082】
位相制御の制御量が小さい時は、ヒータ4の温度がいつまでも高くならず、ヒータインピーダンスが大きくならないため、位相角がいつまでも大きくならないことがあり得る。したがって、検出した電流値が、一定時間以上同じ電流値を示す(同じ位相角でも電流が減少してこない)場合には、強制的に一定量だけ位相角を増加させることで、ヒータ4の立ち上がり時の不具合を防止するものである。
【0083】
図14のフローチャートに基づいて、詳細に説明すると、先ず、ユーザが設定した電流制限設定値を読み込む(ステップn1)。この電流制限設定値とは、ユーザが、突入電流を制限したい設定値であり、例えば、突入電流を、10A以内に設定したい場合には、10Aが設定されることになる。次に、上述の一定時間を計測するための導通位相角同一カウンタをクリアし(ステップn2)、導通位相角を、予め設定されている導通位相角初期値に設定し(ステップn3)、半波毎のピーク電流を検出し(ステップn4)、ピーク電流が電流制限設定値より小さいか否かを判断し(ステップn5)、小さいときには、導通位相角を一定ステップ増加し(ステップn6)、導通位相角同一カウンタをクリアし(ステップn7)、導通位相角が90°以上であるか否かを判断し(ステップn8)、90°以上でないときには、ステップn4に戻る。
【0084】
ステップn5において、ピーク電流が、電流制限設定値より小さくないときには、導通位相角同一カウンタをインクリメントし(ステップn9)、導通位相角同一カウンタのカウント値が、10以上になったか否か、すなわち、ピーク電流が電流制限設定値以上である状態が一定時間以上継続したか否かを判断し(ステップn10)、10以上になったときには、一定時間継続したとしてステップn6に移って、導通位相角を強制的に一定ステップ増加させ、10以上になっていないときには、ステップn8に移る。
【0085】
また、ステップn8において、導通位相角が90°以上であるときには、サイクル制御に移行する。
【0086】
また、本発明の更に他の実施の形態として、次のようにしてもよい。
すなわち、制御量が小さいときには、ヒータ4の発熱量が小さいためヒータインピーダンスが小さくなり、サイクル制御では、図15に示されるように、通電時のピーク電流が大きくなる。
【0087】
そこで、制御量が、予め定めた制御量、例えば、数%よりも小さいときには、図16に示されるように、位相制御に切換えることで、ピーク電流を抑制するようにしてもよい。
【0088】
上述の各実施の形態では、温度調節器およびPLCによって電力制御装置を制御したけれども、本発明の他の実施の形態として、単一の制御装置、例えば、PLCで電力制御装置を制御するようにしてもよい。
【0089】
また、サイクル制御は、ゼロクロス点で電力開閉手段をオンオフする交流の電力制御であり、本件出願人が、平成12年3月15日提出の「サイクル制御装置、電力調整装置、温度調節器および温度制御装置」(特願2000−71642号)において提案しているサイクル制御にも本発明は適用できるものである。
【0090】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、制御切換指令によって、位相制御パルスまたはサイクル制御パルスのいずれかの制御パルスを選択し、選択された制御パルスに基づいて電力開閉手段のオンオフを制御するので、位相制御とサイクル制御とを自由に切換えることができ、通常時は、低ノイズのサイクル制御を行い、ランプヒータなどの負荷への通電開始時や制御量が小さいときには、位相制御を行ってピーク電圧を抑制するといったことが可能となる。
【0091】
また、半サイクル毎のゼロクロスパルスのタイミングでは、トリガ信号の発生を禁止することで、誤点弧を防止して高精度の制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一つの実施の形態に係る電力制御装置を備える温度制御システムの機能ブロック図である。
【図2】図1の電力制御装置の詳細構成を示すブロック図である。
【図3】図1の実施の形態の動作説明に供するタイムチャートである。
【図4】本発明の他の実施の形態に係る電力制御装置を備える温度制御システムの機能ブロック図である。
【図5】図4の電力制御装置の詳細構成を示すブロック図である。
【図6】図4の実施の形態の動作説明に供するタイムチャートである。
【図7】図1の実施の形態の動作説明に供するタイムチャートである。
【図8】図4の実施の形態の図7に対応するタイムチャートである。
【図9】図1の実施の形態の動作説明に供するタイムチャートである。
【図10】図4の実施の形態の図9に対応するタイムチャートである。
【図11】本発明の更に他の実施の形態に係る電力制御装置を備える温度制御システムの機能ブロック図である。
【図12】本発明の他の実施の形態に係る電力制御装置を備える温度制御システムの機能ブロック図である。
【図13】図12の実施の形態の出力電圧の波形図である。
【図14】本発明の更に他の実施の形態の動作説明に供するフローチャートである。
【図15】制御量が小さい場合のサイクル制御の通電時のピーク電流を示す図である。
【図16】位相制御の場合の図15に対応する図である。
【符号の説明】
1,1−1〜3 電力制御装置
2,25 温度調節器
3 交流電源
4 ヒータ
6 位相制御パルス発生手段
7 電力開閉手段
8 サイクル制御パルス発生手段
9 制御パルス選択手段
5 PLC
20 SSR
21 ゼロクロスパルス発生手段
22 トリガ信号発生手段
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power control apparatus and a power control method for controlling AC power.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, there are phase control and cycle control as a power control method for controlling temperature by controlling power supplied to a load such as a heater.
[0003]
Phase control is to adjust the power to the load by controlling the phase angle through which the alternating current flows. If the power supply voltage at the moment when the power switching element such as a thyristor or triac is ignited is high, the current suddenly rises. Therefore, although it has a drawback that harmonic noise is likely to occur, it has high accuracy and has an advantage that the voltage can be reduced by reducing the phase angle through which the current flows.
[0004]
On the other hand, the cycle control has a drawback that the voltage cannot be adjusted by adjusting the power by controlling the energization time to the load by turning on and off the power switching element at the zero cross timing of the AC power supply. However, since switching is performed at zero-cross timing, there is an advantage that harmonic noise is small.
[0005]
By the way, in many lamp heaters, the electrical impedance of the heater largely changes depending on the heater temperature. When the temperature control is attempted by adjusting the power for such a load by cycle control, especially when the lamp heater is cold. In some cases, an excessive inrush current flows, the power switching element may break down, or flicker may occur in the power supply line.
[0006]
For this reason, for example, when energization to the heater is started, phase control is performed to suppress inrush current, and in steady state, cycle control is performed to perform power control with low noise. (For example, refer to Patent Document 1).
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3313044 (page 2-4, FIG. 2)
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional example such as Patent Document 1 described above, when energization of the heater is started, the phase angle is gradually increased from a small phase angle to shift to cycle control. For example, from phase control of an arbitrary phase angle. Switching to cycle control or switching from cycle control to phase control is not performed freely.
[0009]
The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a power control apparatus and a power control method capable of freely switching between phase control and cycle control.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is configured as follows in order to achieve the above-described object.
[0011]
That is, the power control device of the present invention is a device that controls the power switching means between the AC power supply and the load to control the power supplied to the load,
Phase control pulse generating means for generating a phase control pulse every half cycle at a phase angle corresponding to the control amount, and the phase control pulse or control amount in response to a control switching command for instructing switching to phase control or cycle control Control pulse selecting means for selecting any one of the cycle control pulses corresponding to the control pulse, and controlling on / off of the power switching means based on the selected control pulse.
[0012]
Here, the cycle control pulse refers to a pulse for controlling the energization time to the load by turning on / off the power switching means at the zero cross timing of the AC power supply.
[0013]
According to the present invention, either the phase control pulse or the input cycle control pulse is selected by the control switching command, and on / off of the power switching means is controlled based on the selected control pulse. And cycle control can be freely switched. In normal times, low-noise cycle control is performed. When energization to a load such as a lamp heater is started or when the control amount is small, phase control is performed to suppress peak voltage. It becomes possible to do. Further, as the cycle control pulse, for example, a cycle control pulse input from an external temperature controller or the like can be used.
[0014]
The power control device of the present invention is a device for controlling power supplied to the load by controlling a power switching means between the AC power source and the load, and is a half cycle at a phase angle corresponding to the control amount. In response to a phase control pulse generating means for generating a phase control pulse, a cycle control pulse generating means for generating a cycle control pulse corresponding to the control amount, and a control switching command for commanding switching to phase control or cycle control, Control pulse selecting means for selecting either the phase control pulse or the cycle control pulse, and controlling on / off of the power switching means based on the selected control pulse.
[0015]
According to the present invention, either a phase control pulse or a cycle control pulse is selected by a control switching command, and on / off of the power switching means is controlled based on the selected control pulse, so that phase control and cycle control can be switched freely. In normal times, low-noise cycle control is performed, and when energization to a load such as a lamp heater is started or the control amount is small, phase control can be performed to suppress the peak voltage.
[0016]
In one embodiment of the present invention, the cycle control pulse is a control pulse whose ON / OFF ratio in a fixed period corresponds to a control amount, and a zero-cross pulse generating unit that generates a zero-cross pulse at a zero-cross timing of the AC power supply, and a selection Trigger signal generating means for generating a trigger signal for turning on the power switching means on the basis of the control pulse and the zero cross pulse that are generated, and the trigger signal is generated at the timing of the zero cross pulse every half cycle. Is prohibited.
[0017]
According to the present invention, the generation of the trigger signal is prohibited at the timing of the zero cross pulse every half cycle, that is, the trigger signal is cleared every half cycle. In the case of deviation, power switching means such as a thyristor is prevented from being erroneously ignited, and high-precision control is possible.
[0018]
In another embodiment of the present invention, the control switching command instructs phase control at the start of energization of the load, and then commands switching to cycle control, and the phase control pulse generating means In the period in which the phase control at the start of energization is commanded, the phase angle is made constant or gradually increased.
[0019]
According to the present invention, the inrush current at the start of energization of the load can be suppressed.
[0020]
In a preferred embodiment of the present invention, load current detecting means for detecting a load current flowing through the load is provided, and the phase control pulse generating means detects the detected load current in the phase control command at the start of energization. Is smaller than a preset set current value, the phase angle is increased, and when the detected load current is larger than the set current value for a predetermined time, the phase angle is increased.
[0021]
According to the present invention, when the state in which the load current is larger than the set current value continues for a certain time or longer, the phase angle is forcibly increased because the phase angle is small and the load impedance does not increase. Smooth transition from phase control to cycle control can be performed.
[0022]
In another embodiment of the present invention, the control switching command instructs switching to phase control when the control amount is smaller than a predetermined control amount during a period in which cycle control is commanded. It is.
[0023]
According to the present invention, the control amount is small and the impedance of the load such as the heater is small. Therefore, in the cycle control, when the peak current during energization becomes large, the peak current is suppressed by switching to the phase control. can do.
[0024]
The power control method of the present invention is a method for controlling the power supplied to the load by controlling the power switching means between the AC power source and the load, and the phase is controlled every half cycle at a phase angle corresponding to the control amount. In addition to generating a control pulse, a cycle control pulse corresponding to a control amount is generated, and either the phase control pulse or the cycle control pulse is generated in response to a control switching command that instructs switching to phase control or cycle control. The control pulse is switched and selected, and on / off of the power switching means is controlled based on the selected control pulse.
[0025]
According to the present invention, either a phase control pulse or a cycle control pulse is selected by a control switching command, and on / off of the power switching means is controlled based on the selected control pulse, so that phase control and cycle control can be switched freely. In normal times, low-noise cycle control is performed, and when energization to a load such as a lamp heater is started or the control amount is small, phase control can be performed to suppress the peak voltage.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0027]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a functional block diagram showing a schematic configuration of a temperature control system including a power control device according to one embodiment of the present invention.
[0028]
The power control apparatus 1 of this embodiment controls the power supplied to the heater 4 as a load connected to the AC power source 3 in accordance with, for example, a control amount command (operation amount) from the temperature regulator 2. Further, for example, control is performed by switching between phase control and cycle control in accordance with a control switching command given from a PLC (programmable logic controller) 5.
[0029]
The power control device 1 includes a phase control pulse generator 6 that generates a phase control pulse in response to a control amount command from the temperature regulator 2, and an AC power source in response to a control amount command from the temperature regulator 2. A cycle control pulse is generated to turn on the power switching means 7 such as an SSR (solid state relay) or thyristor interposed between the heater 3 and the heater 4 for at least a half cycle (half cycle) of the AC power supply. In response to a control switching command given from the PLC 5 and the cycle control pulse generating means 8 that performs the control pulse, either a phase control pulse from the phase control pulse generating means 6 or a cycle control pulse from the cycle control pulse generating means 8 And a control pulse selection means 9 for switching and selecting, and triggering the control pulse selected by the control pulse selection means 9 And controls the on-off of the power switching means 7 as No..
[0030]
FIG. 2 is a block diagram showing a detailed configuration of the power control apparatus in FIG. 1, and parts corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
[0031]
The phase control pulse generator 6 includes a microcomputer 10 to which a control amount command from the temperature controller 2 is given, and a phase angle corresponding to the control amount based on the zero cross of the AC power supply 3 based on the output of the microcomputer 10. And a phase control pulse generating circuit 11 for generating a phase control pulse every half cycle. The phase control pulse generation circuit 11 includes a phase control timer data generation circuit 12, a timer 13, and a count-up clock generation circuit 14, and sets a count value corresponding to the phase angle in the timer 13 and counts it. The up clock is counted, and when the count value matches the set count value, a phase control pulse is output from the CP terminal of the timer 13.
[0032]
The cycle control pulse generation means 8 is a cycle control pulse in which the on / off ratio in a fixed period is based on the control amount based on the microcomputer 10 to which the control amount command is given from the temperature regulator 2 and the output of the microcomputer 10. And a cycle control pulse generating circuit 15 for generating.
[0033]
The control pulse selection means 9 includes an inverter 16 to which a control switching signal from the PLC 5 is input, a first AND gate 17 to which a control switching command signal and a phase control pulse from the PLC 5 are input, and an output and cycle of the inverter 16. A second AND gate 18 to which a control pulse is input and an OR gate 19 to which outputs of both AND gates 17 and 18 are provided are provided. The output of the OR gate 19 turns on the SSR 20 constituting the power switching means 7. Trigger signal to be generated.
[0034]
Next, the operation of the power control apparatus 1 having the above configuration will be described based on the time chart of FIG. FIG. 3 shows an example of switching from cycle control to phase control.
[0035]
In the figure, (a) is a phase control pulse output from the phase control pulse generating means 6, (b) is a cycle control pulse output from the cycle control pulse generating means 8, (c) is a control switching command signal, ( d) is a trigger signal which is an output of the control pulse selection means 9, and (e) is an output of the SSR 20.
[0036]
The phase control pulse generating means 6 and the cycle control pulse generating means 8 output the phase control pulse and the cycle control pulse shown in (a) and (b), respectively, in response to the control command from the temperature controller 2.
[0037]
When the control switching command signal from the PLC 5 shown in (c) is a low level commanding cycle control, the cycle control pulse shown in (b) is output to the SSR 20 as a trigger signal as shown in (d). As shown in (e), cycle control is performed.
[0038]
When the control switching command signal from the PLC 5 is switched from the low level commanding the cycle control to the high level commanding the phase control, the phase control pulse in (a) is sent to the SSR as the trigger signal shown in (d). The output is switched to the phase control as shown in (e).
[0039]
Here, the control switching command signal from the PLC 5 is preferably switched at the timing of zero crossing. In this case, the zero cross of the AC power supply 3 is detected and a zero cross pulse is given to the PLC 5 so that the level of the control switching command signal is changed at the zero cross timing in the PLC 5. Of course, the control switching command signal may be output by a switching operation of the user.
[0040]
The level of the cycle control pulse is preferably changed at the zero cross timing, but may be switched at an intermediate timing.
[0041]
Switching from phase control to cycle control is performed in the same way.
[0042]
Since phase control and cycle control can be freely switched in this way, low-noise cycle control is normally performed, and when energization to a load such as a lamp heater is started or when the control amount is small, the phase control is performed. It is possible to reduce the load current by controlling the peak voltage, resulting in energy saving.
[0043]
Further, the phase control pulse from the phase control pulse generating means 6 and the cycle control pulse from the cycle control pulse generating means 8 are independently phase control pulses corresponding to the control amount regardless of which control is commanded. Since cycle control pulses are generated, these control pulses can also be used for other controls.
[0044]
In this embodiment, although the SSR is used as the power switching means, a power switching element such as a thyristor or a triac may be used, and either a self-extinguishing type or a non-self-extinguishing type may be used.
[0045]
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a functional block diagram showing a schematic configuration of a temperature control system including a power control device according to another embodiment of the present invention, and parts corresponding to those in FIG. .
[0046]
In the power control device 1-1 of this embodiment, as in the above-described embodiment, the control pulse selected by the control pulse selection means 9 is not used as a trigger signal, but the zero cross pulse is generated at the zero cross timing of the AC power supply 3. And a trigger signal generating means 22 for generating a trigger signal based on the zero cross pulse from the zero cross pulse generating means 21 and the control pulse selected by the control pulse selecting means 9 are provided, The on / off state of the power switching means 7 is controlled by the trigger signal from the trigger signal generating means 22 so that more precise control switching can be performed.
[0047]
FIG. 5 is a block diagram showing a detailed configuration of the power control device 1-1 in FIG. 4, and parts corresponding to those in FIG. 2 are given the same reference numerals.
[0048]
The zero cross pulse generating means 21 has a phototriac coupler 23, detects a zero cross of the AC power supply 3, and outputs a zero cross pulse.
[0049]
The trigger signal generating means 22 is an RS flip-flop that outputs the trigger signal from the Q output, while the control pulse from the control pulse selecting means 9 is given to the set input and the zero cross pulse from the zero cross pulse generating means is given to the reset input. 24.
[0050]
The RS flip-flop 24 is a level input type. When the reset (R) input is at a low level, the Q output is set to a high level when the set (S) input is at a high level. When the reset input is at a high level, the Q output is reset to a low level regardless of the level of the set input. That is, it is once cleared at the rising edge of the zero cross pulse, but if the control pulse is at a high level, as soon as the zero cross pulse falls, the set input becomes a high level, so that it rises every half cycle.
[0051]
Other configurations are the same as those in the first embodiment.
[0052]
FIG. 6 is a time cheat for explaining the operation of the power control device 1-1 of this embodiment, and corresponds to FIG. 3 described above.
[0053]
In the figure, (a) is a phase control pulse output from the phase control pulse generating means 6, (b) is a cycle control pulse output from the cycle control pulse generating means 8, (c) is a control switching command signal, ( d) is a zero cross pulse output from the zero cross pulse generating means 21, (e) is a trigger signal which is an output of the trigger signal generating means 22, and (f) is an output of the SSR 20.
[0054]
The zero cross pulse generating means 21 detects the zero cross of the AC power source 3 and generates the zero cross pulse shown in (d) at that timing.
[0055]
Based on the zero cross pulse and the control pulse from the control pulse selecting means 9, the trigger signal generating means 22 triggers a control pulse that is off while the zero cross pulse is input, as shown in (e). It is output as a signal.
[0056]
That is, in this embodiment, the trigger signal is cleared by a zero cross pulse every half cycle.
[0057]
To further explain the relationship between the zero cross pulse and the trigger signal, the trigger signal is not output while the zero cross pulse is present (high level), cycle control is selected, and the cycle control pulse is high level. The trigger signal is output at the falling timing of the zero cross pulse, and when the phase control is selected, the trigger signal is output at the rising timing of the phase control pulse, the cycle control is selected, and When the cycle control pulse is at a low level, the trigger signal is not output.
[0058]
Here, the preferred pulse width of the zero cross pulse is preferably about 0.4 ms, for example.
[0059]
That is, the SSR is generally turned on when the voltage is about 10% of the effective value of the rated load voltage. For example, if the SSR is for 200V, the SSR is turned on at 20V. That is, if the trigger signal is input until the voltage on the load side of the SSR reaches 20V, false firing occurs.
[0060]
Here, the time t until the load side voltage becomes 20 V from the zero cross timing is calculated by the following equation when the power cycle is 20 ms (50 Hz). That is,
From load power peak value × sin (2πt / power cycle) = 20 [V],
√2 × 200 × sin (2πt / 20) = 20 [V]
As a result, t = 0.23 ms, and the pulse width of the zero cross pulse is twice this, that is, about 0.4 ms as described above.
[0061]
If the width of the zero cross pulse is too wide, the zero cross switching is not performed and noise increases.
[0062]
The trigger signal shown in (e) is turned off as described above during the period in which the zero cross pulse is output. However, since the zero cross pulse has the pulse width as described above, the output of the SSR 20 in the cycle control. Is the same as that of the first embodiment as shown in FIG.
[0063]
In the power control device 1-1 of this embodiment, compared to the above-described first embodiment, it is possible to prevent erroneous firing of the SSR 20 of the power switching means 7 and to switch control with high accuracy.
[0064]
This will be described in detail below.
[0065]
FIGS. 7 and 8 are time charts of the above-described first embodiment and this embodiment. These diagrams show that the cycle control pulse is at a high level (SSR ON command when switching from cycle control to phase control). ) And the rise of the control switching command signal is delayed from the zero cross timing. In these drawings, the vertical broken line indicates the zero cross timing Tz.
[0066]
In FIG. 7, since the trigger signal of (d) is not cleared every half cycle by the zero cross pulse, the control switching command signal is shifted from the cycle control command (low level) to the phase as shown in (c). When the timing for switching to the control command (high level) is delayed from the zero cross timing, the cycle control pulse in (b) is enabled and a trigger signal is output for a moment as shown in (d). As a result, as shown by the arrow A in (e), false firing occurs.
[0067]
On the other hand, in this embodiment shown in FIG. 8, the trigger signal is cleared every half cycle as shown in (e) by the zero cross pulse in (d), that is, in the zero cross timing. Since the output of the trigger signal is prohibited, the timing at which the control switching command signal is switched from the cycle control command (low level) to the phase control command (high level) as shown in (c). Even if it is later than the zero-cross timing, if it is earlier than the falling edge of the zero-cross pulse, the trigger signal is not output, and no false firing occurs as shown in (f).
[0068]
FIGS. 9 and 10 are the time charts of the above-described first embodiment and this embodiment, and these figures show a case where the falling edge of the cycle control pulse is delayed from the zero cross timing in the cycle control. ing.
[0069]
In FIG. 9, during the cycle control, the falling timing of the cycle control pulse in (b) is later than the zero cross timing, so that a trigger signal is output for a moment as shown in (d). As a result, as indicated by the arrow B in FIG.
[0070]
On the other hand, in this embodiment shown in FIG. 10, the trigger signal is cleared every half cycle as shown in (e) by the zero cross pulse in (d), that is, in the zero cross timing. Since the trigger signal output is prohibited, as shown in (c), if the timing at which the cycle control pulse falls is delayed from the zero cross timing but earlier than the falling of the zero cross pulse, the trigger signal Is not output, and no false firing occurs as shown in (f).
[0071]
As described above, in this embodiment, switching of half cycles is performed with high accuracy to prevent erroneous firing of the SSR 20, and highly accurate temperature control is possible.
[0072]
(Embodiment 3)
FIG. 11 is a functional block diagram of another embodiment of the present invention, and parts corresponding to those in FIG. 4 are given the same reference numerals.
[0073]
In this embodiment, since there are many temperature regulators that output a cycle control pulse as a control output, the cycle controller pulse generating means 8 of the above-described embodiment is replaced with a temperature regulator 25. In this embodiment, the phase control pulse generating means 6 is given a control command from the PLC 5 and generates a phase control pulse in accordance with this control command. Other configurations are the same as those in FIG.
[0074]
In this embodiment, in combination with the temperature regulator 25, cycle control can be performed by the temperature regulator 25 during steady state, and phase control can be performed as necessary.
[0075]
(Embodiment 4)
FIG. 12 is a functional block diagram of still another embodiment of the present invention, and portions corresponding to those in FIG.
[0076]
In this embodiment, a soft start timer circuit 26 is provided which outputs a start signal and a timer set value from the PLC 5 and outputs a control switching command signal based on them.
[0077]
This soft start timer circuit 26 outputs a control switching command signal that performs phase control for a preset time (timer set value) after the start signal is input from the PLC 5, and then performs cycle control. It is.
[0078]
In this embodiment, for example, when the heater 4 is cold, such as at the start of a day's operation, as shown in FIG. 13, by performing phase control with a reduced voltage for a certain period of time, the heater 4 The inrush current is reduced, and then cycle control is performed to control low noise.
[0079]
(Other embodiments)
As another embodiment of the present invention, the soft start shown in the flowchart of FIG. 14 may be performed.
[0080]
In this embodiment, load current detection means (not shown) for detecting the load current flowing through the load is provided, and the control amount of the phase control is adjusted while detecting the load current.
[0081]
That is, only when the detected current is smaller than the preset current value, the phase angle is increased by a fixed step, and when the phase angle (conduction phase angle) reaches 90 °, the inrush current is switched to cycle control. Is suppressed to an arbitrary value, and the phase control period is shortened.
[0082]
When the control amount of the phase control is small, the temperature of the heater 4 does not increase forever and the heater impedance does not increase, so the phase angle may not increase forever. Therefore, when the detected current value shows the same current value for a certain time or longer (the current does not decrease even at the same phase angle), the phase angle is forcibly increased by a certain amount, so that the heater 4 starts up. This is to prevent time trouble.
[0083]
A detailed description will be given based on the flowchart of FIG. 14. First, a current limit setting value set by the user is read (step n1). This current limit set value is a set value for which the user wants to limit the inrush current. For example, when the user wants to set the inrush current within 10 A, 10 A is set. Next, the same conduction phase angle counter for measuring the above-mentioned fixed time is cleared (step n2), the conduction phase angle is set to a preset conduction phase angle initial value (step n3), and half wave Each peak current is detected (step n4), and it is determined whether or not the peak current is smaller than the current limit set value (step n5). When the peak current is small, the conduction phase angle is increased by a certain step (step n6). The same angle counter is cleared (step n7), and it is determined whether or not the conduction phase angle is 90 ° or more (step n8). If not 90 ° or more, the process returns to step n4.
[0084]
In step n5, when the peak current is not smaller than the current limit set value, the conduction phase angle identical counter is incremented (step n9), and whether or not the count value of the conduction phase angle identical counter becomes 10 or more, It is determined whether or not the state in which the peak current is equal to or greater than the current limit set value has continued for a certain period of time (step n10). Forcibly increased by a certain step, and if not 10 or more, the process proceeds to step n8.
[0085]
In step n8, when the conduction phase angle is 90 ° or more, the process shifts to cycle control.
[0086]
Further, as another embodiment of the present invention, the following may be adopted.
That is, when the control amount is small, the heater 4 generates a small amount of heat because the amount of heat generated by the heater 4 is small. In cycle control, the peak current during energization increases as shown in FIG.
[0087]
Therefore, when the control amount is smaller than a predetermined control amount, for example, several percent, the peak current may be suppressed by switching to phase control as shown in FIG.
[0088]
In each of the embodiments described above, the power control device is controlled by the temperature controller and the PLC. However, as another embodiment of the present invention, the power control device is controlled by a single control device, for example, the PLC. May be.
[0089]
The cycle control is AC power control in which the power switching means is turned on and off at the zero crossing point. The applicant of the present application filed on March 15, 2000, “Cycle control device, power regulator, temperature regulator and temperature The present invention can also be applied to the cycle control proposed in “Control Device” (Japanese Patent Application No. 2000-71642).
[0090]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, either the phase control pulse or the cycle control pulse is selected by the control switching command, and on / off of the power switching means is controlled based on the selected control pulse. Phase control and cycle control can be switched freely. Normally, low-noise cycle control is performed, and when energization to a load such as a lamp heater is started or when the control amount is small, phase control is performed to obtain a peak voltage. Can be suppressed.
[0091]
In addition, at the timing of the zero cross pulse every half cycle, by preventing the generation of the trigger signal, erroneous firing can be prevented and high-precision control can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a functional block diagram of a temperature control system including a power control device according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram showing a detailed configuration of the power control apparatus of FIG. 1; FIG.
FIG. 3 is a time chart for explaining the operation of the embodiment of FIG. 1;
FIG. 4 is a functional block diagram of a temperature control system including a power control device according to another embodiment of the present invention.
5 is a block diagram showing a detailed configuration of the power control apparatus of FIG. 4;
6 is a time chart for explaining the operation of the embodiment of FIG. 4;
FIG. 7 is a time chart for explaining the operation of the embodiment of FIG. 1;
8 is a time chart corresponding to FIG. 7 of the embodiment of FIG.
FIG. 9 is a time chart for explaining the operation of the embodiment of FIG. 1;
10 is a time chart corresponding to FIG. 9 of the embodiment of FIG. 4;
FIG. 11 is a functional block diagram of a temperature control system including a power control device according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a functional block diagram of a temperature control system including a power control device according to another embodiment of the present invention.
13 is a waveform diagram of an output voltage of the embodiment of FIG.
FIG. 14 is a flowchart for explaining the operation of still another embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a diagram showing a peak current during energization of cycle control when the control amount is small.
FIG. 16 is a diagram corresponding to FIG. 15 in the case of phase control.
[Explanation of symbols]
1,1-1-3 power control device
2,25 Temperature controller
3 AC power supply
4 Heater
6 Phase control pulse generation means
7 Power switching means
8 Cycle control pulse generation means
9 Control pulse selection means
5 PLC
20 SSR
21 Zero cross pulse generation means
22 Trigger signal generation means

Claims (7)

交流電源と負荷との間の電力開閉手段を制御して前記負荷に供給する電力を制御する装置であって、
制御量に応じた位相角で半サイクル毎に位相制御パルスを発生させる位相制御パルス発生手段と、
位相制御またはサイクル制御への切換えを指令する制御切換指令に応じて、前記位相制御パルスまたは制御量に対応したサイクル制御パルスのいずれかの制御パルスを選択する制御パルス選択手段とを備え、
選択された制御パルスに基づいて、前記電力開閉手段のオンオフを制御することを特徴とする電力制御装置。
An apparatus for controlling power supplied to the load by controlling power switching means between the AC power source and the load,
Phase control pulse generating means for generating a phase control pulse every half cycle at a phase angle according to the control amount;
Control pulse selection means for selecting either one of the phase control pulse or the cycle control pulse corresponding to the control amount in response to a control switching command for commanding switching to phase control or cycle control;
A power control apparatus for controlling on / off of the power switching means based on a selected control pulse.
交流電源と負荷との間の電力開閉手段を制御して前記負荷に供給する電力を制御する装置であって、
制御量に応じた位相角で半サイクル毎に位相制御パルスを発生させる位相制御パルス発生手段と、
制御量に対応したサイクル制御パルスを発生させるサイクル制御パルス発生手段と、
位相制御またはサイクル制御への切換えを指令する制御切換指令に応じて、前記位相制御パルスまたは前記サイクル制御パルスのいずれかの制御パルスを選択する制御パルス選択手段とを備え、
選択された制御パルスに基づいて、前記電力開閉手段のオンオフを制御することを特徴とする電力制御装置。
An apparatus for controlling power supplied to the load by controlling power switching means between the AC power source and the load,
Phase control pulse generating means for generating a phase control pulse every half cycle at a phase angle according to the control amount;
Cycle control pulse generating means for generating a cycle control pulse corresponding to the controlled variable;
Control pulse selection means for selecting a control pulse of either the phase control pulse or the cycle control pulse in response to a control switching command for commanding switching to phase control or cycle control;
A power control apparatus for controlling on / off of the power switching means based on a selected control pulse.
前記サイクル制御パルスは、一定周期におけるオンオフ比率が制御量に対応した制御パルスであり、
前記交流電源のゼロクロスタイミングでゼロクロスパルスを発生させるゼロクロスパルス発生手段と、
選択された前記制御パルスおよび前記ゼロクロスパルスに基づいて、前記電力開閉手段をオンさせるトリガ信号を発生させるトリガ信号発生手段とを設け、
前記トリガ信号は、半サイクル毎の前記ゼロクロスパルスのタイミングではその発生が禁止される請求項1または2記載の電力制御装置。
The cycle control pulse is a control pulse in which an on / off ratio in a fixed period corresponds to a control amount,
A zero cross pulse generating means for generating a zero cross pulse at a zero cross timing of the AC power supply;
A trigger signal generating means for generating a trigger signal for turning on the power switching means based on the selected control pulse and the zero cross pulse; and
The power control device according to claim 1, wherein the trigger signal is prohibited from being generated at a timing of the zero cross pulse every half cycle.
前記制御切換指令は、前記負荷への通電開始時には、位相制御を指令するとともに、その後サイクル制御への切換えを指令するものであり、
前記位相制御パルス発生手段は、前記通電開始時の前記位相制御が指令されている期間においては、前記位相角を一定、あるいは、徐々に増加させるものである請求項1〜3のいずれかに記載の電力制御装置。
The control switching command is for instructing phase control at the start of energization to the load, and then for switching to cycle control,
4. The phase control pulse generation means is configured to increase or gradually increase the phase angle during a period in which the phase control at the start of energization is commanded. Power control device.
前記負荷に流れる負荷電流を検出する負荷電流検出手段を備え、
前記位相制御パルス発生手段は、前記通電開始時の前記位相制御の指令においては、検出した負荷電流が予め設定された設定電流値よりも小さいときには、前記位相角を増加させ、検出した負荷電流が前記設定電流値よりも大きい状態が一定時間継続したときには、位相角を増加させる請求項4記載の電力制御装置。
Load current detection means for detecting a load current flowing through the load,
In the phase control command at the start of energization, the phase control pulse generating means increases the phase angle when the detected load current is smaller than a preset set current value, and the detected load current is The power control apparatus according to claim 4, wherein the phase angle is increased when a state larger than the set current value continues for a predetermined time.
前記制御切換指令は、サイクル制御を指令している期間中において、前記制御量が予め定めた制御量よりも小さいときには、位相制御への切換えを指令するものである請求項1〜5のいずれかに記載の電力制御装置。6. The control switching command is a command for switching to phase control when the control amount is smaller than a predetermined control amount during a period in which cycle control is commanded. The power control apparatus described in 1. 交流電源と負荷との間の電力開閉手段を制御して前記負荷に供給する電力を制御する方法であって、
制御量に応じた位相角で半サイクル毎に位相制御パルスを発生させるとともに、制御量に対応したサイクル制御パルスを発生させ、
位相制御またはサイクル制御への切換えを指令する制御切換指令に応じて、前記位相制御パルスまたは前記サイクル制御パルスのいずれかの制御パルスを切換選択し、
選択された制御パルスに基づいて、前記電力開閉手段のオンオフを制御することを特徴とする電力制御方法。
A method for controlling power supplied to the load by controlling power switching means between an AC power source and the load,
A phase control pulse is generated every half cycle with a phase angle corresponding to the control amount, and a cycle control pulse corresponding to the control amount is generated,
In response to a control switching command that commands switching to phase control or cycle control, either the control pulse of the phase control pulse or the cycle control pulse is selected by switching,
A power control method comprising controlling on / off of the power switching means based on a selected control pulse.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006123684A1 (en) * 2005-05-18 2006-11-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Power control apparatus, power control method, power control program, and vacuum cleaner, electric washing machine and sanitary washing apparatus that have power control apparatus
JP2007042312A (en) * 2005-08-01 2007-02-15 Sharp Corp Ion generating device and electric apparatus having this
JP2008305226A (en) * 2007-06-08 2008-12-18 Omron Corp Power control method and power control device
JP2012037804A (en) * 2010-08-10 2012-02-23 Ricoh Co Ltd Heater controller, image-forming device, heater control method and program executable by computer
JP2014010394A (en) * 2012-07-02 2014-01-20 Konica Minolta Inc Image forming device
CN114078661A (en) * 2020-08-21 2022-02-22 深圳绿米联创科技有限公司 Zero-crossing on-off action time adjusting method and device, electronic equipment and storage medium
WO2023112410A1 (en) * 2021-12-15 2023-06-22 住友電気工業株式会社 Heater control device and power control method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63122818U (en) * 1987-02-03 1988-08-10
JPH0273413A (en) * 1988-09-09 1990-03-13 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Temperature control method for electric furnace
JPH07324756A (en) * 1994-05-31 1995-12-12 Toshiba Corp Heater
JP3313044B2 (en) * 1997-01-17 2002-08-12 株式会社三社電機製作所 Cycle control method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63122818U (en) * 1987-02-03 1988-08-10
JPH0273413A (en) * 1988-09-09 1990-03-13 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Temperature control method for electric furnace
JPH07324756A (en) * 1994-05-31 1995-12-12 Toshiba Corp Heater
JP3313044B2 (en) * 1997-01-17 2002-08-12 株式会社三社電機製作所 Cycle control method

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006123684A1 (en) * 2005-05-18 2006-11-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Power control apparatus, power control method, power control program, and vacuum cleaner, electric washing machine and sanitary washing apparatus that have power control apparatus
JP2007042312A (en) * 2005-08-01 2007-02-15 Sharp Corp Ion generating device and electric apparatus having this
JP4721804B2 (en) * 2005-08-01 2011-07-13 シャープ株式会社 Ion generator and electrical apparatus equipped with the same
JP2008305226A (en) * 2007-06-08 2008-12-18 Omron Corp Power control method and power control device
JP2012037804A (en) * 2010-08-10 2012-02-23 Ricoh Co Ltd Heater controller, image-forming device, heater control method and program executable by computer
JP2014010394A (en) * 2012-07-02 2014-01-20 Konica Minolta Inc Image forming device
US9207607B2 (en) 2012-07-02 2015-12-08 Konica Minolta, Inc. Image forming apparatus capable of accurately estimating power consumption level
CN114078661A (en) * 2020-08-21 2022-02-22 深圳绿米联创科技有限公司 Zero-crossing on-off action time adjusting method and device, electronic equipment and storage medium
WO2023112410A1 (en) * 2021-12-15 2023-06-22 住友電気工業株式会社 Heater control device and power control method
WO2023112233A1 (en) * 2021-12-15 2023-06-22 住友電気工業株式会社 Heater control device and power control method
JP7398062B2 (en) 2021-12-15 2023-12-14 住友電気工業株式会社 Heater control device and power control method

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