JP3015320B2 - Electric furnace power control method and apparatus - Google Patents
Electric furnace power control method and apparatusInfo
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- JP3015320B2 JP3015320B2 JP9092254A JP9225497A JP3015320B2 JP 3015320 B2 JP3015320 B2 JP 3015320B2 JP 9092254 A JP9092254 A JP 9092254A JP 9225497 A JP9225497 A JP 9225497A JP 3015320 B2 JP3015320 B2 JP 3015320B2
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、一つまたはそれ
以上の電気炉内にある複数の抵抗発熱体が電源の同相に
並列に接続されている場合の電気炉設備の電力を制御す
る方法およびこの方法を実施する装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for controlling electric power of electric furnace equipment when a plurality of resistance heating elements in one or more electric furnaces are connected in parallel to the same phase of a power supply. An apparatus for performing the method is provided.
【0002】[0002]
【従来の技術】周知のように、上記のような電気炉で発
生する熱量は、電源から半導体スイッチング素子を介し
て抵抗発熱体に供給される電力の値に応じて調整され
る。その場合、供給電力は半導体スイッチング素子の導
通・非導通の割合に応じて定まる。この半導体スイッチ
ング素子としては通常サイリスタが使用されている。サ
イリスタの制御には、通電位相角を制御する位相制御法
と、電源の1サイクル毎に通電・非通電を行うサイクル
制御法の二種がある。前者の方法では、通電位相角を可
変して発熱量を調節するので、微細な発熱調整をするの
適している。しかし、抵抗発熱体に加わる電圧が相当大
きい位相角でスイッチング素子の導通が行われることが
多いため、電源線路に対して望ましくない高い周波数の
擾乱電圧やそれに伴う擾乱電流を発生したり、電気炉や
電源線路の周囲にある電子機器に対して望ましくない擾
乱電波を発生する。後者の方法では、スイッチング素子
の導通および遮断が電源電位の零クロス点で行われるた
め、発生する外乱要因は極めて弱く、周囲の電子機器に
対して望ましい。しかしながら、発熱量を微細に調整す
るには、前者の位相制御法に比べて、後者のサイクル制
御法は簡単ではない。2. Description of the Related Art As is well known, the amount of heat generated in an electric furnace as described above is adjusted according to the value of power supplied from a power supply to a resistance heating element via a semiconductor switching element. In that case, the supplied power is determined according to the ratio of conduction / non-conduction of the semiconductor switching element. A thyristor is usually used as this semiconductor switching element. There are two types of thyristor control: a phase control method for controlling the energization phase angle, and a cycle control method for energizing / de-energizing each power supply cycle. In the former method, since the amount of heat generation is adjusted by varying the energization phase angle, it is suitable for fine heat generation adjustment. However, the switching element is often conducted at a phase angle where the voltage applied to the resistance heating element is considerably large, so that an undesirably high frequency disturbance voltage and an associated disturbance current are generated in the power supply line, And undesired disturbing radio waves to electronic devices around the power supply line. In the latter method, since the conduction and interruption of the switching element are performed at the zero cross point of the power supply potential, the generated disturbance factor is extremely weak, which is desirable for surrounding electronic devices. However, in order to finely adjust the calorific value, the latter cycle control method is not as simple as the former phase control method.
【0003】このような観点から、本出願人は外乱の発
生を少なくできるサイクル制御法に基づき電気炉の電力
を制御することを特開昭63−44214号公報に提示
した。この場合、商用電源の電圧が正と負となる互いに
隣接した半波の一対を一サイクルとして、抵抗発熱体に
通電するサイクルと非通電するサイクルが時間軸にわた
って見てできる限り均等に配分される状態で電気炉の発
熱量を制御することを提案した。[0003] From such a viewpoint, the present applicant has disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-44214 that the electric power of an electric furnace is controlled based on a cycle control method capable of reducing the occurrence of disturbance. In this case, a pair of half-waves adjacent to each other in which the voltage of the commercial power supply is positive and negative is defined as one cycle, and a cycle in which the resistance heating element is energized and a cycle in which the resistance heating element is not energized are distributed as uniformly as possible over a time axis. It is proposed to control the heating value of the electric furnace in the state.
【0004】大型の電気炉では多数の抵抗発熱体が使用
され、これ等の抵抗発熱体が3相のうちの各三つの単相
の間にほぼ均等な負荷分布となるように配分して接続さ
れている。そのため、通常各相には2個あるいはそれ以
上の個数の抵抗発熱体が互いに並列に接続されている。
このような抵抗発熱体へ全く無関係に均等に配分された
導通サイクルで通電するだけでは、共通の入力電源から
見て、できる限り均等な電流強度の通電が必ずしも達成
できない。何故なら、例えば二つの抵抗発熱体への通電
出力レートが 50 %である、つまり1サイクルの間、電
圧が印加され、それに続く次のサイクルの間には電圧が
印加されない繰り返しが継続する場合には、印加電圧の
波形が同一、つまり両方の発熱体に同じ位相の同じ波形
の電圧が印加する場合と、両者への印加電圧が互いに一
サイクルずれて通電される場合がある。前者の場合、共
通の電源から見て、共通電源に流れる電流は単一負荷の
場合の電流の二倍が最初のサイクルに流れ、次のサイク
ルには電流が流れない(この場合、説明を容易にするた
め回路のインダクタンス成分がないと仮定し、印加電圧
に対して発生する電流の遅れがないとする)。これに反
して、後者の場合には単一負荷に流れる電流が全てのサ
イクルにわたり連続して流れる。それ故、同じ消費電力
であっても、通電サイクルの相互位相位置を適切に選択
すれば、通電時の不平衡を防止できる。In a large electric furnace, a large number of resistance heating elements are used, and these resistance heating elements are distributed and connected so as to have a substantially uniform load distribution among three single phases among three phases. Have been. Therefore, usually two or more resistance heating elements are connected in parallel to each phase.
It is not always possible to achieve as uniform a current intensity as possible from the viewpoint of a common input power supply by simply energizing such a resistance heating element in an evenly distributed conduction cycle. This is because, for example, if the energization output rate to the two resistance heating elements is 50%, that is, the voltage is applied for one cycle, and the repetition without voltage is continued during the next cycle. There are cases where the waveforms of the applied voltages are the same, that is, when the voltages having the same waveform having the same phase are applied to both the heating elements, and there are cases where the applied voltages to both are energized with a shift of one cycle from each other. In the former case, when viewed from the common power supply, the current flowing to the common power supply is twice as large as the current for a single load in the first cycle, and no current flows in the next cycle. Assuming that there is no inductance component of the circuit, there is no delay in the current generated with respect to the applied voltage.) On the other hand, in the latter case, the current flowing through a single load flows continuously over all cycles. Therefore, even if the power consumption is the same, the imbalance at the time of energization can be prevented by appropriately selecting the mutual phase position of the energization cycle.
【0005】このように共通電源から見て等しく配分さ
れた負荷電流が流れると、当該線路を流れる電流のアン
バランスを防止でき、負荷電力の力率の改善できる。[0005] When a load current equally distributed as seen from the common power supply flows, imbalance of the current flowing through the line can be prevented, and the power factor of the load power can be improved.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】それ故、この発明の課
題は、同相に接続された複数の負荷に通電する場合、共
通の電源から見てできる限り均等な電流が流れ、同時に
個別の抵抗発熱体へ通電するサイクルと通電しないサイ
クルが時間軸にわたってみて一様となるように、個々の
負荷に流れる電流を制御して、この共通電源に対する力
率を改善できる、電気炉設備へ供給する電力をサイクル
制御する方法、およびこの方法を実施する装置を提供す
ることにある。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to supply a plurality of loads connected in the same phase with a current as uniform as possible when viewed from a common power supply, and to simultaneously generate individual resistance heating. The power supplied to the electric furnace equipment can be controlled by controlling the current flowing to each load so that the power factor to this common power source can be improved so that the cycle of energizing the body and the cycle of not energizing are uniform over the time axis. It is an object of the present invention to provide a method for controlling a cycle and an apparatus for performing the method.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記の課題は、この発明
により、定格発熱量RPh を持つ複数個の抵抗発熱体R
h (h=1 〜 H) を交流電源の同相に並列に接続し、各抵
抗発熱体Rh に対して所定期間での希望発熱率Sh を与
え、各抵抗発熱体Rh の発熱量が希望発熱量RPh・S
h を満たすように、一サイクルずつ通電・非通電を行う
サイクル制御による電力制御方法にあって、各抵抗発熱
体Rh の基本制御周期としてNh 個のサイクルを選び、
基本制御周期内の始めからIh 番目のサイクル迄に通電
を行うサイクル数を累積通電サイクル数Jh(Ih) と
し、1基本制御周期前の終了時点の目標通電サイクル数
STh とその時点の累積通電サイクル数Jh(Ih) との
差を偏差サイクル数ΔSh として、次の基本制御周期の
目標通電サイクル数STh をSTh =Sh×Nh +ΔS
h とし、横軸にIh,縦軸にJh(Ih) を記入した平面A
PL上の原点0(0,0) と点(Nh,STh) を結ぶ直線を
希望発熱曲線SCVh とし、前記希望発熱曲線SCVh
をAh サイクルほど上方に平行移動した上限発熱曲線U
CVh およびBh サイクルほど下方に平行移動した下限
発熱曲線LCVh を定め、 Jh(Ih−1) +1≧UCVh (a) であれば、Ih 番目のサイクルでの当該抵抗発熱体Rh
を非通電とし、 Jh(Ih−1) <LCVh (b) であれば、Ih 番目のサイクルでの当該抵抗発熱体Rh
を通電とし、式 (a)と (b)の何れも満たされない場合、
不定の中間状態と見なし、現時点での全ての抵抗発熱体
に対する希望発熱量の総和から、各抵抗発熱体Rh のそ
れぞれのIh に対する判定が式 (b)により通電と判定さ
れた抵抗発熱体の定格発熱量の総和を引いた偏差を中間
状態にある抵抗発熱体全体の目標発熱量とし、通電すべ
き中間状態の抵抗発熱体の単位サイクル出力の総和が前
記目標発熱量に最も近くなるように、中間状態で通電・
非通電される抵抗発熱体の組み合わせを決定し、前記組
み合わせの決定に際し、複数の組み合わせが存在する場
合、希望発熱曲線SCVh に対して累積通電サイクル数
Jh(Ih) の遅れの大きい抵抗発熱体Rh が多く含まれ
る組み合わせを採用し、全ての抵抗発熱体の通電・非通
電を当該サイクルの一つ前のサイクル中で判定し、当該
サイクルの間に実行する、ことによって解決されてい
る。SUMMARY OF THE INVENTION The above problem is by the invention, a plurality of resistance heating element having a rated heat generation amount RP h R
h a (h = 1 ~ H) connected in parallel to the phase of the AC power source, gives hope heat rate S h at predetermined periods for each resistance heating element R h, the heating value of each resistance heating element R h Desired calorific value RP h・ S
In the power control method by cycle control of energizing / de-energizing one cycle at a time so as to satisfy h , N h cycles are selected as the basic control cycle of each resistance heating element R h ,
The number of cycles to be energized from the beginning of the basic control cycle to the Ih- th cycle is defined as the cumulative energization cycle number J h (I h ), and the target energization cycle number ST h at the end of one basic control cycle and its time The difference from the cumulative energizing cycle number J h (I h ) is set as the deviation cycle number ΔS h , and the target energizing cycle number ST h for the next basic control cycle is expressed as ST h = S h × N h + ΔS
h , the plane A with Ih on the horizontal axis and Jh ( Ih ) on the vertical axis
Origin 0 (0,0) and the point on the PL (N h, ST h) a straight line connecting the desired heating curve SCV h, the desired heating curve SCV h
Upper heating curve U, which were translated upwardly as A h cycle
A lower limit heat generation curve LCV h which is shifted downward by CV h and B h cycles is determined. If J h (I h −1) + 1 ≧ UCV h (a), the resistance heating element in the I h- th cycle is determined. R h
Is de-energized, and if J h (I h −1) <LCV h (b), the resistance heating element R h in the I h- th cycle
And if neither equation (a) nor (b) is satisfied,
Regarded as an intermediate state of indeterminate, from the sum of the desired calorific value with respect to all the resistance heating element at this time, the resistance heating element is determined for each of I h is determined as energized by the formula (b) of the resistance heating element R h The deviation obtained by subtracting the sum of the rated heating values of the above is taken as the target heating value of the entire resistance heating element in the intermediate state, and the sum of the unit cycle outputs of the resistance heating elements in the intermediate state to be energized is closest to the target heating value. In the middle state,
A combination of the resistance heating elements to be de-energized is determined. When a plurality of combinations are present in the determination of the combination, the resistance having a large delay of the cumulative energization cycle number J h (I h ) with respect to the desired heating curve SCV h . a combination heating element R h are included many adopted, the energization and non-energization of all of the resistance heating element is determined in the previous cycle of the cycle is executed during the cycle, been solved by I have.
【0008】更に、上記の課題は、この発明により、交
流電源の同相に並列にスイッチング・ユニットSWh を
介して抵抗発熱体Rh を接続し、加熱目的物に対応した
感熱素子TCh と、感熱素子TCh の温度検出信号と、
加熱目的物の目標温度とからPID演算により抵抗発熱
体Rh の希望発熱量信号を形成する温度調節器TRhと
を備えた電気炉設備で、温度調整器TRh から供給され
る希望発熱量信号に応じてスイッチング・ユニットSW
h の通電・非通電を決定するトリガ信号を出力する共通
制御装置CTRにあって、前記共通制御装置CTRが、
電源の正・負の零クロス点t+,t- を指定するトリガ信
号を発生する零クロス点発生回路ZC,温度調整器TR
h の希望発熱量信号を受入れ、デジタル信号として出力
するアナログ・デジタル変換器A/D,記憶器ROM,
RAM,インターフェース,割込管理ユニットおよび中
央演算処理部を含むマイクロプロセッサ・ユニットMP
およびこのマイクロプロセッサ・ユニットからの出力制
御信号を電気絶縁して一定幅のパルス信号にして各スイ
ッチング・ユニットSWh へ個々に開閉制御信号を出力
する個別絶縁回路ISOで構成されていて、前記マイク
ロプロセッサ・ユニットMPの記憶器ROMには上記の
電力制御方法により各抵抗発熱体の通電・非通電を決定
するプログラムおよび零クロス点の割込信号に応じて、
各スイッチング・ユニットSWh へ開閉制御信号を送信
するプログラムが格納されていることによって解決され
ている。Furthermore, the above problem is by the invention, the heat sensitive element TC h via a switching unit SW h in parallel to the phase of the AC power supply connected to the resistive heating element R h, corresponding to a heating target product, a temperature detection signal of the thermal element TC h,
In an electric furnace installation comprising a temperature regulator TR h of the PID calculation from the target temperature to form a desired heating value signal of the resistance heating element R h of the heating target product, desired amount of heat supplied from the temperature controller TR h Switching unit SW according to signal
h is a common control device CTR that outputs a trigger signal for determining the energization / de-energization of h , wherein the common control device CTR includes:
Positive and negative zero cross point of the power t +, t - zero cross point generation circuit for generating a trigger signal to specify a ZC, temperature controller TR
The analog-to-digital converter A / D which receives the desired heating value signal of h and outputs it as a digital signal, a storage ROM,
Microprocessor unit MP including RAM, interface, interrupt management unit and central processing unit
And an output control signal from the microprocessor unit be composed of an electrically insulating and individually insulated circuit outputs individually switching control signals to the respective switching unit SW h in the pulse signal of predetermined width ISO, the micro The storage ROM of the processor unit MP stores the program for determining the energization / de-energization of each resistance heating element according to the above-described power control method and the interrupt signal of the zero cross point,
Program that sends switching control signals to the switching unit SW h is solved by stored.
【0009】この発明による他の有利な構成は、特許請
求の範囲の従属請求項に記載されている。Further advantageous configurations according to the invention are set out in the dependent claims.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して好適実施例
に基づきこの発明をより詳しく説明する。図1には、こ
の発明による電気炉設備の配置が示してある。この電気
炉設備は、例えば熱処理すべき品物を抵抗発熱体R1 〜
R4 から成る一定に調整された種々の温度の電気炉F1
〜F4 の中を通すためのものである。このような電気炉
は三相電源の各相R,S,Tの間に適当に配分されてい
る。図1の場合では、ST相の間に電気炉F1 〜F4 の
抵抗発熱体R1 〜R4 が並列に接続されている。これ等
の抵抗発熱体R1 〜R4 には対応するスイッチング・ユ
ニットSW1 〜SW 4 を介してST相から電力が導入さ
れる。各電気炉F1 〜F4 内の温度は感熱素子TC1 〜
TC4 により検出され、検出された温度信号はそれぞれ
温度調節器TR1 〜TR4 に導入され、その中に保管さ
れている他のパラメータ、例えば目標温度、温度勾配、
持続時間等および実測された温度信号から、プログラム
されている計算式に基づき計算された設定温度を与える
ため温度制御信号を発生し、この温度制御信号をそれぞ
れ導線LS1 〜LS4 を介して一つの共通の制御装置C
TRに送る。この発明によれば、この共通の制御装置C
TRは、後で詳しく説明するように、受け取った温度制
御信号に基づき各負荷R1 〜R4 の通電・非通電を適当
なサイクルで行うため、導線LC1 〜LC4 を介して対
応するスイッチング・ユニットSW1 〜SW4 に対して
それぞれ一つの開閉制御信号を送る。各負荷回路には、
通常変圧器がスイッチング・ユニットSW1 〜SW4 の
前または後に設けてあるが、この発明に直接関係がない
のでそれ等は省略し、ただ電圧と電流を検知する電圧計
(PT)V1 〜V4 と電流計(CT)A1 〜A4 のみを
暗示的に示す。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
The present invention will be described in more detail with reference to FIG. In FIG.
The arrangement of the electric furnace equipment according to the invention of the invention is shown. This electricity
The furnace equipment is provided, for example, by using a resistance heating element R1~
RFourConstant temperature electric furnace F consisting of1
~ FFourIt is for passing through. Such an electric furnace
Are properly distributed among the three phases R, S, T of the three-phase power supply.
You. In the case of FIG. 1, the electric furnace F1~ FFourof
Resistance heating element R1~ RFourAre connected in parallel. These
Resistance heating element R1~ RFourThe corresponding switching unit
Knit SW1~ SW FourPower is introduced from the ST phase via
It is. Each electric furnace F1~ FFourThe temperature inside is TC1~
TCFourAnd the detected temperature signals are respectively
Temperature controller TR1~ TRFourIntroduced and stored in it
Other parameters such as target temperature, temperature gradient,
Program from duration and measured temperature signals
Gives the set temperature calculated based on the calculation formula
Therefore, a temperature control signal is generated.
Lead wire LS1~ LSFourThrough one common control device C
Send to TR. According to the present invention, this common control device C
TR, as will be explained in detail later,
Each load R based on the control signal1~ RFourSuitable for energizing and de-energizing
Conductor LC1~ LCFourVs through
Corresponding switching unit SW1~ SWFourAgainst
One open / close control signal is sent for each. Each load circuit has
Normal transformer is switching unit SW1~ SWFourof
Provided before or after, but not directly related to this invention
So we omit them, just a voltmeter that detects voltage and current
(PT) V1~ VFourAnd ammeter (CT) A1~ AFourOnly
It is implied.
【0011】スイッチング・ユニットSWは、図2a に
示すように、入力端子TI1と出力端子TO1の間に逆並列
に接続された2つのスイッチング素子TH1,TH2 およ
び入力端子TI2と出力端子TO2の間を直通する導線とで
構成されている。この場合、スイッチング素子TH1,T
H2 は通常サイリスタ素子で構成されている。各サイリ
スタTH1,TH2 のカソードと対応するゲートG1,G2
との間に所定のゲート信号SG1,SG2 が図2b の上部
に示すように通電されると、サイリスタTH1,TH2 が
導通して図2b の下部に示すようにそれぞれ正と負の半
波が流れる。即ち、ゲート信号SG1 は正の半波の零ク
ロス点t+ の時点に導通信号を一方のサイリスタ、例え
ばTH1 のゲート・カソード間に与え、このサイリスタ
TH1 を導通させる。また、ゲート信号SG2 は負の半
波の零クロス点t- の時点に導通信号をサイリスタTH
2 のゲート・カソード間に与え、このサイリスタTH2
を導通させる。この発明では正の半波と次に続く負の半
波の一対を1サイクルとしてを必ず導通させ、時間当た
りにサイリスタを導通させるサイクル(図2b の中央に
示すC1 とC3 のサイクル)と、サイリスタを遮断、つ
まり休止させるサイクル(図2b の中央に示すC2 のサ
イクル)の割合を調節して発熱体に投入する電力を決定
している。このような制御がこの発明で採用するサイク
ル制御である。なお、図2b に示したゲート信号SG1,
SG2 が比較的長い時間間隔ts を保有するのは、回路
中のイダクタンス成分によるサイリスタ電流の遅れに追
従できるように半サイクルの時間の 60 %程度にされて
いる。As shown in FIG. 2A, the switching unit SW comprises two switching elements TH 1 and TH 2 connected in anti-parallel between an input terminal T I1 and an output terminal T O1 , and an input terminal T I2 and an output terminal T I2. And a conducting wire directly passing between the terminals T O2 . In this case, the switching elements TH 1 , T
H 2 is usually composed of a thyristor element. Gate G 1, G 2 and the corresponding cathode of the thyristors TH 1, TH 2
Predetermined gate signals SG 1 between, the SG 2 is energized, as shown in the upper part of FIG. 2b, thyristors TH 1, TH 2 is respectively positive and negative as shown in the lower part of Figure 2b conductive Half waves flow. That is, the gate signal SG 1 supplies a conduction signal at the time of the positive half-wave zero crossing point t + between one gate and the cathode of one thyristor, for example, TH 1 to make this thyristor TH 1 conductive. Further, the gate signal SG 2 outputs the conduction signal at the time of the zero cross point t − of the negative half wave to the thyristor TH.
2 thyristor TH 2
Is made conductive. According to the present invention, a pair of a positive half wave and a succeeding negative half wave is always conducted as one cycle, and a cycle in which the thyristor is conducted per time (cycles of C 1 and C 3 shown in the center of FIG. 2B). , and it determines the power for making and breaking the thyristors, i.e. the heating element by controlling the percentage of the cycle to be paused (cycle C 2 shown in the middle of FIG. 2b). Such control is the cycle control employed in the present invention. Note that the gate signals SG1 , SG1, shown in FIG.
The reason why SG 2 has a relatively long time interval t s is set to about 60% of the half cycle time so as to follow the delay of the thyristor current due to the inductance component in the circuit.
【0012】この発明の核心を説明するため、図3を参
照して、同じ相間に並列に接続された抵抗値が等しい二
つの負荷R1,R2 に流れる電流を考察する。この場合、
負荷R1 が 2/3の割合で通電され、負荷R2 が 1/3の割
合で通電されているとする。図3Bのような通電状態で
は負荷R1 がサイクルC1,C2 で通電され、負荷R2が
サイクルC1 で通電され、サイクルC3 では何れの負荷
R1,R2 にも通電されない。従って、共通の電源から見
ると、サイクルC1 ではサイクルC2 の電流の2倍の電
流が流れる。これに反して、負荷R2 に流れる電流の位
相が図3Bの場合より2サイクルずれている図3Aの場
合では、共通電源から見た電流は全てのサイクルC1,C
2,C3 で同一電流が流れるので、スムーズな通電が行わ
れる。従って、図3Bのような通電状態では、明らかに
力率が悪い。この発明では各負荷に所定の電力を投入し
ながら、共通電源から見た場合にできる限り平滑な電流
が流れるように、各負荷の通電サイクルを配分すること
にある。平均的な運転状態では各負荷に投入すべき電力
が全電力の 25 〜 75 %となるように、電気炉設備を運
転するのが普通である。従って、各負荷の通電サイクル
をできる限り均等に配分して、平滑な共通電流を与える
ことは、電源の力率に対して極めて効果的である。[0012] To explain the core of the present invention, with reference to FIG. 3, consider the current flowing two load R 1, R 2 equal resistors connected values in parallel between the same phases. in this case,
Load R 1 is energized at a rate of 2/3, a load R 2 is energized at a ratio of 1/3. In the energized state as shown in FIG. 3B load R 1 is energized in cycles C 1, C 2, the load R 2 is energized in cycles C 1, are neither energized cycle C 3 either the load R 1, R 2. Therefore, when viewed from a common power source, through 2 times the current in the current cycle C 1 in cycle C 2 is. Contrary to this, the load in the case where the phase of R 2 to a current flows in Figure 3A are shifted two cycles from the case of FIG. 3B, all the cycle C 1 has current seen by the common power supply, C
Flows through the same current in 2, C 3, smooth energization is performed. Therefore, in the energized state as shown in FIG. 3B, the power factor is clearly poor. An object of the present invention is to distribute an energizing cycle of each load so that a predetermined electric power is supplied to each load and a current as smooth as possible when viewed from a common power supply flows. Under normal operating conditions, electric furnace equipment is usually operated so that the power to be supplied to each load is 25 to 75% of the total power. Therefore, providing a smooth common current by distributing the energizing cycles of each load as evenly as possible is extremely effective for the power factor of the power supply.
【0013】図1の電気炉設備を更に拡張して、同じ相
に互いに並列に接続された総数がH個の抵抗発熱体h
(h=1〜H)に付いてこの発明による電力制御方法を
説明する。先ず、各抵抗発熱体hに対して基本制御周期
あるいは基本制御サイクル数N h を定める。これを制御
時間th に換算すると、 th =t0・Nh (1) となる。ここでt0 は1サイクルの間の時間であり、電
源周波数が例えば 50 Hzの場合、20 msec である。The electric furnace equipment of FIG.
H resistance heating elements h connected in parallel to each other
(H = 1 to H), the power control method according to the present invention
explain. First, the basic control cycle for each resistance heating element h
Or the basic control cycle number N hIs determined. Control this
Time thWhen converted toh= T0・ Nh (1) Where t0Is the time between one cycle,
If the source frequency is 50 Hz, for example, it is 20 msec.
【0014】更に、各抵抗発熱体hが1サイクルの間の
通電によって発生する発熱量をその抵抗発熱体hの定格
容量PRh とする。そして、この抵抗発熱体hが発生す
べき熱量の定格容量PRh に対する割合を希望発熱率S
h (0≦Sh ≦1.0)と表現する。基本周期の初めからIh
番目のサイクル位置で通電されたサイクル数をJh(Ih)
と表す。この場合、簡単にJh(I) と表すこともある。Furthermore, the amount of heat generated by the energization between the resistance heating element h is 1 cycle with rated capacity PR h of the resistance heating element h. The desired heating rate ratio of the rated capacity PR h of heat to be generated the resistance heating element h is S
h (0 ≦ S h ≦ 1.0). I h from the beginning of the basic cycle
Th number of cycles that have been energized by the cycle position J h (I h)
It expresses. In this case, it may be simply expressed as J h (I).
【0015】次に、基本制御周期Nh の間に通電すべき
サイクル数STh を目標通電サイクル数とする。この発
明による電力制御方法では、当該基本周期で一つ前の基
本周期の最後の時点(つまり当該基本周期の最初の時
点)で目標とした通電サイクル数STh と実際に通電し
たサイクル数Jh(N) の差をとり、これを偏差サイクル
数ΔSh と表す。つまり、 ΔSh =STh −Jh(N) (2) となる。更に、目標通電サイクル数STh は当該基本周
期の一つ前の偏差サイクル数ΔSh と当該基本周期の希
望通電サイクル数Nh・Sh から、 STh =Nh・Sh +ΔSh (3) と表せる。なお、上の式でNh,Jh(N) は整数である
が、STh およびΔShは実数である。Next, the number of cycles ST h should energized during the base control cycle N h a target energization cycles. In the power control method according to the present invention, the target energization cycle number ST h and the actually energized cycle number J h at the last time point of the previous basic cycle in the basic cycle (that is, the first time point of the basic cycle). taking the difference between the (N), which represents the deviation cycles [Delta] S h. That is, ΔS h = ST h −J h (N) (2) Furthermore, target energization cycles ST h from the fundamental period of the previous deviation cycles [Delta] S h and the fundamental period of the desired current cycle number N h · S h, ST h = N h · S h + ΔS h (3 ). In the above equation N h, J h (N) is an integer, ST h and [Delta] S h are real numbers.
【0016】この発明による制御方法をグラフ表示する
なら、図4を用いると理解し易い。即ち、横軸に時間経
過に伴うサイクル数Ihをとり、縦軸に実際に通電した
累積サイクル数Jhを記入すると、全出力(Sh=1.
0)の場合、つまり全てのサイクルを通電する場合に
は、累積サイクル数はFLhの直線上を移動する。希望
発熱率Shが1より小さい場合には、原点0からその時
の目標通電サイクル数SThと基本制御周期のサイクル
数Nhにより定まる点Psへ向かう直線SCVhが決定
される。この直線を希望発熱線と呼ぶことにする。即
ち、希望発熱線SCVhは、 SCVh=STh/
Nh・Ih (4) となる。If the control method according to the present invention is graphically displayed, it is easy to understand using FIG. That is, taking the number of cycles I h over time on the horizontal axis, when actually fill in the energized cumulative cycles J h on the vertical axis, the total output (S h = 1.
0), that is, when energized all cycles, the cumulative number of cycles is moved on a straight line FL h. If desired heat rate S h is smaller than 1, linear SCV h extending from the origin 0 to the determined point P s by the number of cycles N h of target energization cycles ST h and the basic control cycle at this time is determined. This straight line is called a desired heating line. That is, the desired heating line SCV h is expressed as: SCV h = ST h /
Nh · Ih (4).
【0017】更に、この希望発熱線SCVh からそれぞ
れ値Ah およびBh ほど上および下に移動させた上限発
熱線UCVh および下限発熱線LCVh を定める。つま
り、 UCVh =STh/Nh・Ih+Ah (5) LCVh =STh/Nh・Ih−Bh (6)
である。Furthermore, defining the desired heating wire SCV each value from h A h and B h as above and upper heating wire UCV h and lower heating wire LCV h moved down. That, UCV h = ST h / N h · I h + A h (5) LCV h = ST h / N h · I h -B h (6)
It is.
【0018】この発明の電力制御方法では、累積通電サ
イクル数Jh(Ih)が全ての時点(サイクルIh)で
上限発熱線UCVhと下限発熱線LCVhの間の中間領
域に存在するように制御する。制御を更に詳しく説明す
るため図5を用いる。制御により実際に許容される状態
は上限発熱線UCVと下限発熱線LCVの間にある点で
ある(この場合、簡単のため抵抗発熱体hの添字を省
く)。即ち、i−1の時点ではP01,P02,P03
が、またiの時点ではP12,P13が、そしてi+1
の時点ではP22,P23,P23が許される。そして
サイクルi−1からサイクルiに移行する際には、P
01の状態で通電を行わないとP11に移行するが、こ
の状態は許されない。P01の状態で通電を行うとP
12の状態に移行し、これは許される。更に、P02の
状態から非通電でP12へ移行し、通電でP13へ移行
する。これ等の状態はいずれも許される。P03の状態
から非通電でP13へ移行するが、通電するとP14と
なるのでこの遷移は許されない。iからi+1への遷移
も同様な考察から通電・非通電の遷移を決定できる。According to the power control method of the present invention, the cumulative energization cycle number J h (I h ) exists in the intermediate region between the upper limit heating line UCV h and the lower limit heating line LCV h at all times (cycle I h ). Control. FIG. 5 is used to explain the control in more detail. The state actually allowed by the control is a point between the upper limit heating line UCV and the lower limit heating line LCV (in this case, the subscript of the resistance heating element h is omitted for simplicity). That is, at the time of i-1, P 01 , P 02 , P 03
, And at time i, P 12 and P 13 , and i + 1
At the time of it is allowed P 22, P 23, P 23 . When shifting from cycle i-1 to cycle i, P
When 01 of the state does not perform power shifts to P 11, this state is not allowed. P and to energize in the state of P 01
A transition is made to state 12 , which is allowed. Additionally, the process proceeds to P 12 in a non-energized from the state of P 02, the process proceeds to P 13 in conduction. All of these states are allowed. The process proceeds to P 13 in a non-energized from the state of P 03, this transition is not allowed because the P 14 is energized. For the transition from i to i + 1, the transition between energized and de-energized can be determined from similar considerations.
【0019】この状況を数学的に表現すれば、全ての負
荷に対して共通の時点tが各抵抗発熱体hでIh とし
て、当該抵抗発熱体hのIh −1 のサイクル時点で累積
サイクル数Jh が以下の条件 Jh(Ih−1)+1 ≧UCVh (7) を満たせば、Ih 番目のサイクルでの当該抵抗発熱体R
h を非通電とする。この状態は、図5の場合、P03→P
14が許されず、P03→P13しか許されないことを意味す
る。式(7) を満たしていないのであれば、次に以下の条
件 Jh(Ih−1)<LCVh (8) を調べ、式(8) を満たせば、Ih 番目のサイクルでの当
該抵抗発熱体Rh を通電とする。この状態は、図5の場
合、P01→P11が許されず、P01→P12でなければなら
ないことを意味する。[0019] By mathematically express this situation, as I h a common time t is in the resistance heating element h for all loads, cumulative cycles in the cycle time of I h -1 of the resistance heating element h If the number J h satisfies the following condition J h (I h −1) + 1 ≧ UCV h (7), the resistance heating element R in the I h- th cycle
h is de-energized. This state corresponds to P 03 → P in FIG.
14 is not allowed, meaning only P 03 → P 13 is allowed. If you do not meet the equation (7), then examine the following condition J h (I h -1) < LCV h (8), satisfies the equation (8), said at I h-th cycle The resistance heating element Rh is energized. This condition, in the case of FIG. 5 is not permitted P 01 → P 11, means that it must be P 01 → P 12.
【0020】式(7) も式(8) も満たしていない、つまり
両式 (7, 8) からは不定であると決定された遷移状態と
しては、図5の場合、P02→P12か、P02→P13が可能
である。このような抵抗発熱体h' を通電にする(P02
→P13)か、あるいは非通電にする(P02→P12)かは
更に次の判定条件により決定する。各抵抗発熱体hの希
望発熱率がSh であるので、同相に並列接続されている
全ての抵抗発熱体が1サイクルの間に発生すべき本来の
全発熱量P0 は抵抗発熱体hの定格容量RPh を用い
て、 P0 =Σh=1,H RPh・Sh (9) である必要がある。[0020] Equation (7) is also the formula (8) is not satisfied, that is, as the transition state was determined to be indefinite from both equations (7, 8), the case of FIG. 5, or P 02 → P 12 , P 02 → P 13 are possible. Such a resistance heating element h ′ is energized (P 02
→ P 13) or, or de-energized (P 02 → P 12) or is further determined by the following determination conditions. Since desired heating rates of the resistance heating element h is a S h, the original total heating value P all of the resistance heating elements connected in parallel to the phase to be generated during one cycle 0 of the resistance heating element h with rated capacity RP h, is required to be P 0 = Σ h = 1, H RP h · S h (9).
【0021】他方、二つの式 (7, 8) で決定された遷移
状態の抵抗発熱体から生じる発熱量P1 は P1 =Σh'' RP(h'') (10) である。ここで、h''は式(8) を満たす抵抗発熱体を意
味し、Σh'' はそのような抵抗発熱体の全てに対して総
和をとることを意味する。そこで、この発明の電力制御
方法によれば、上で述べた不定の遷移状態の抵抗発熱体
h' が通電されるか非通電にされるかを示す指数として
δ(h') を導入し、 δ(h') = 1, 通電時 δ(h') = 0, 非通電時 とし、更に ΔP=P0 −P1 (11) とすれば、 |ΔP−Σh'RPh'・δ(h')| (12) を最小するδ(h') の組を見つけること相当する。先
ず、 h' の総数がKであるとする。そうすると、通電す
る状態が一つもない場合、一つだけある場合、二つある
場合、・・・K個ある場合があり、その状態の組み合わ
せ数は 2K になる。これ等の組み合わせの各組に付いて
式 (12) を計算し最小値を与える組を見つける。On the other hand, the calorific value P 1 generated from the resistance heating element in the transition state determined by the two equations (7, 8) is P 1 = Σh ″ RP (h ″ ) (10). Here, h ″ denotes a resistance heating element that satisfies Expression (8), and Σh ″ denotes that the sum of all such resistance heating elements is obtained. Therefore, according to the power control method of the present invention, δ (h ′ ) is introduced as an index indicating whether the above-mentioned indeterminate transitional resistance heating element h ′ is energized or deenergized, δ (h ′ ) = 1, energized δ (h ′ ) = 0, non-energized, and ΔP = P 0 −P 1 (11), then | ΔP−Σ h ′ RP h ′ · δ ( h ′ ) | is equivalent to finding a set of δ (h ′ ) that minimizes (12). First, it is assumed that the total number of h ′ is K. Then, there are no energized states, only one energized state, two energized states,... K cases, and the number of combinations of the states is 2 K. For each of these combinations, calculate Eq. (12) and find the one that gives the minimum value.
【0022】この具体的な方法として下記の二つの方法
が考えられる。 A.式(12)を全ての組に付いて計算し、最小値を与
える組がただ一つしかないならその組で不定の遷移状態
の通電・非通電を決定できたことになる。しかし、複数
個の組が存在したら、希望発熱線SCVと前記の移行後
の状態との累積サイクル数の差DEVh′をとる。即
ち、 DEVh′=SCVh′−(Jh(Ih′)+1) (13) この差DEVh′が大きいほど通電が遅れていると見な
す。つまり、図5で、例えばiサイクル時点での不定遷
移状態はP12とP13である。P12の状態が通電す
るとP23に移行し、P13の状態が通電するとP24
に移行する。P12→P23とP13→P24を比較し
た場合、希望発熱線SCV上のβ点からP24の差は負
であり、進んでいると言える。他方、P23ではβ点と
の差は正であり、遅れていると言える。このような考え
を踏まえて、前記複数の組のうち、一番大きいDEV
h′を含む組を選ぶ。その場合、複数の組が存在するな
ら、二番目に大きい差が含まれている組を選ぶ。更に、
同じ組が複数あれば以下同じ手順でその組を決定する。 B.先ず、式(13)の差DEVh′を全ての不定の遷
移状態の抵抗発熱体h′に付いて計算し、この差DEV
h′の大きい順に並べ替える。この順番に番号k(k=
1〜K)を新たに付け、順番号の若いものが初めに現れ
るように予め作成して通電・非通電の全ての可能な組み
合わせを表にする。例えば図6にK=4の場合の表を示
す。この表では記号eが組み合わせの通し番号(1〜2
4=16)であり、記号D0が通電となる抵抗発熱体の
数である。記号d1〜d4は通電されるk番目の抵抗発
熱体を示す。例えば、e=4の場合、通電される負荷の
数は3個であり、k=1,2,3が通電され、k=4は
非通電である。また、e=12では通電される負荷の数
は3個であり、k=2,3,4が通電され、k=1は非
通電である。この組み合わせ表に従って抵抗発熱体の定
格発熱量の合計値を2k個計算し、前記目標発熱量に最
も近く、しかも最も早く組み合わせ表に現れた組み合わ
せで全ての不定状態の通電・非通電を決定する。このよ
うな表はK=1,2,・・H(負荷の総数)に対して予
め用意しておくと合理的である。As the specific method, the following two methods can be considered. A. Equation (12) is calculated for all the sets, and if there is only one set that gives the minimum value, it means that the energization / de-energization of the indeterminate transition state has been determined in that set. However, if there are a plurality of sets, the difference DEV h ' between the number of accumulated cycles between the desired heating line SCV and the state after the transition is calculated. That, DEV h '= SCV h' - (J h (I h ') +1) (13) This difference DEV h' deemed energization larger the delayed. That is, in FIG. 5, for example, undefined transition state at i cycle time is the P 12 and P 13. Proceeds to P 23 the state of the P 12 is energized, the state of the P 13 is energized P 24
Move to When P 12 → P 23 and P 13 → P 24 are compared, the difference between P 24 and β from the desired heating line SCV is negative, and it can be said that the lead is advanced. On the other hand, the difference between the β point in P 23 is positive, it can be said that delayed. Based on such an idea, the largest DEV among the plurality of sets is described.
Select the set containing h ' . In that case, if there are a plurality of pairs, the pair containing the second largest difference is selected. Furthermore,
If there are a plurality of the same sets, the set is determined by the same procedure. B. First, the difference DEV h ′ in the equation (13) is calculated for all the undefined transitional resistance heating elements h ′, and the difference DEV h ′ is calculated.
Rearrange in ascending order of h ' . In this order, the number k (k =
1 to K) are newly added, and all possible combinations of energized and de-energized are prepared in a table so that the one with the smallest sequential number appears first. For example, FIG. 6 shows a table when K = 4. In this table, the symbol e is the serial number of the combination (1-2
4 = 16), and the symbol D 0 is the number of resistance heating elements that are energized. Symbols d 1 to d 4 indicate a k-th resistance heating element to be energized. For example, when e = 4, the number of energized loads is three, k = 1, 2, and 3 are energized, and k = 4 is non-energized. When e = 12, the number of energized loads is three, k = 2, 3, and 4 are energized, and k = 1 is non-energized. The total value of the rated heating value of the resistance heating element in accordance with the combination table 2 k number calculated, closest, moreover determines the energization and non-energization of all undefined state in combination appeared earliest combination table to the target heating value I do. It is reasonable to prepare such a table in advance for K = 1, 2,... H (total number of loads).
【0023】以上、要約すれば、この発明による電力制
御方法では、各サイクルでの抵抗発熱体hの通電・非通
電は、式 (7)と (8)を満たすか否かの第一判定条件と、
満たさなかった不定状態に付いて式 (12) を最小する第
二判定条件とで決定する。次に、上で説明した方法で使
用するパラメータに付いて若干の説明を加える。 (a) 移動量A,Bと通電サイクル分布の自由度との関係 式 (5)と (6)の移動量A,Bに関して、m ≦A+B≦ m
+1 (m; 整数) であれば、上限発熱線UCVh と下限発
熱線LCVh の間には m個または m+1 個の整数が存在
する。但し、実現された発熱曲線をRCVとした時、0
≦RCV(I) ≦Iであるので、基本制御周期の最初の部
分で、図7a の破線の部分は意味がないため、その分だ
け存在する整数の数が減少する。前後の基本周期でのΔ
Sを0とすると、希望発熱率Sを用いて(以下、抵抗発
熱体の指数hを必要でない限り省く), SCVはJ=S・I UCVはJ=S・I+A LCVはJ=S・I−B である。In summary, in the power control method according to the present invention, the energization / de-energization of the resistance heating element h in each cycle is determined by the first condition for determining whether or not the equations (7) and (8) are satisfied. When,
For the unsettled state that is not satisfied, it is determined by the second judgment condition that minimizes the equation (12). Next, a few explanations will be given for the parameters used in the method described above. (a) Relationship between the movement amounts A and B and the degree of freedom of the energization cycle distribution Regarding the movement amounts A and B in Expressions (5) and (6), m ≦ A + B ≦ m
+1; if (m an integer), between the upper heating wire UCV h and the lower limit heating wire LCV h there are m or m + 1 integers. However, when the realized heating curve is RCV, 0
Since .ltoreq.RCV (I) .ltoreq.I, at the beginning of the basic control cycle, the dashed line in FIG. 7a is meaningless, and the number of existing integers is reduced accordingly. Δ in the basic cycle before and after
Assuming that S is 0, the desired heating rate S is used (hereinafter, the index h of the resistance heating element is omitted unless it is necessary), SCV is J = S ・ I UCV is J = S ・ I + A LCV is J = S ・ I −B.
【0024】連続して非通電となり得るサイクル数N
off は任意の累積サイクル数J0 と下限発熱線LCVと
の交点の横座標I2 からJ0 と上限発熱線UCVとの交
点の横座標I1 を引いた値である。 J0 =S・I2 −B J0 =S・I1 +A から、 Noff =I2 −I1 =(A+B)/S となる。Number of cycles N that can be continuously de-energized
off is a value obtained by subtracting the horizontal coordinate I 1 of the intersection of the J 0 and the upper limit heating wire UCV from the abscissa I 2 at the intersection of any cumulative cycles J 0 and lower heating wire LCV. From J 0 = S · I 2 -B J 0 = S · I 1 + A, N off = I 2 −I 1 = (A + B) / S
【0025】同様に連続して通電となり得るサイクル数
NonはAPL面上で 45 °の勾配を持つサイクル数の直
線J=I−αと上限発熱線UVCとの交点の横座標I2
からサイクル数J=I−αと下限発熱線LCVとの交点
の横座標I1 を引いた値である。つまり、 I2 −α=S・I2 +A I1 −α=S・I1 −B から、 Non=I2 −I1 =(A+B)/(1−S) となる。Similarly, the number of cycles N on that can be continuously energized is the abscissa I 2 of the intersection of the straight line J = I-α of the number of cycles having a 45 ° gradient on the APL surface and the upper limit heating line UVC.
From a value obtained by subtracting the horizontal coordinate I 1 of the intersection of the cycle number J = I-alpha and lower heating wire LCV. That is, from I 2 −α = S · I 2 + A I 1 −α = S · I 1 -B, N on = I 2 −I 1 = (A + B) / (1−S).
【0026】電気炉の温度制御では定常状態でS= 0.2
5 〜 0.75 で運転されることが多いので、S=0.25, 0.
50, 0.75に付いてNoff とNonを求めると、 S= 0.25 でNoff = 4(A+B), Non= 4(A+
B)/3 S= 0.50 でNoff = 2(A+B), Non= 2(A+
B) S= 0.75 でNoff = 4(A+B)/3, Non= 4(A+
B) となる。In the temperature control of the electric furnace, S = 0.2 in a steady state.
Since it is often operated at 5 to 0.75, S = 0.25, 0.
When N off and N on are obtained for 50 and 0.75, N off = 4 (A + B) and N on = 4 (A +
B) / 3 S = 0.50 and N off = 2 (A + B), N on = 2 (A +
B) When S = 0.75, N off = 4 (A + B) / 3, N on = 4 (A +
B).
【0027】一般に、S<0.5 では通電されるサイクル
より非通電のサイクルの方が多いので、通電・非通電に
対する理想的な配分ではNon=1 であり、S>0.5 では
非通電サイクルより通電サイクルの方が多いので、理想
的な配分ではNoff =1 である。通電サイクル位置に自
由度をもたせることにより、偏りが生じるが、偏り率を
γとしてS=0.5 の時の最大通電サイクル数(最大連続
非通電サイクル数)をとりγ=2(A+B)と定義すれ
ば、実際の通電サイクルの分布は下記の通のようにな
る。In general, when S <0.5, there are more non-energized cycles than energized cycles, so N on = 1 in an ideal distribution for energized and de-energized, and when S> 0.5, energized from non-energized cycles. Since there are more cycles, N off = 1 in an ideal distribution. By giving the degree of freedom to the energizing cycle position, deviation occurs. However, when the deviation rate is γ, the maximum energizing cycle number (maximum continuous non-energizing cycle number) when S = 0.5 is defined as γ = 2 (A + B). For example, the distribution of the actual energization cycle is as follows.
【0028】(i) S=0.5 で理想的には通電サイクルと
非通電サイクルが1サイクルずつ交互に実現されるが、
最悪の場合γサイクル連続通電し、γサイクル連続非通
電となることがあり得る。 (ii) S=0.25で理想的には1サイクルの通電と3サイ
クルの非通電が交互に実現されるが、最悪の場合 2γ/3
サイクルの連続通電と 2γサイクルの連続非通電となる
ことがあり得る。 (iii) S=0.75で理想的には3サイクルの通電と1サイ
クルの非通電が交互に実現されるが、最悪の場合 2γサ
イクルの連続通電と 2γ/3サイクルの連続非通電となる
ことがあり得る。(I) When S = 0.5, the energizing cycle and the non-energizing cycle are ideally realized alternately one by one.
In the worst case, it is possible that the γ-cycle is continuously energized and the γ-cycle is continuously de-energized. (ii) Ideally, one cycle of energization and three cycles of non-energization are alternately realized when S = 0.25. In the worst case, 2γ / 3
It is possible that continuous energization for 2 cycles and continuous non-energization for 2γ cycles may occur. (iii) When S = 0.75, ideally, three cycles of energization and one cycle of non-energization are alternately realized, but in the worst case, continuous energization of 2γ cycles and continuous energization of 2γ / 3 cycles may occur. possible.
【0029】(b) 偏り率γの許容度 抵抗発熱体はそこで発生する熱量と抵抗発熱体の温度お
よび被加熱物の温度との関係はそれぞれ熱容量および熱
伝導特性により大きく異なる。電気炉の温度制御ではγ
を 25 サイクル(50 Hz の商用周波数の場合 0.5秒)以
上にできることが多い。但し、抵抗発熱体の発生電力、
電圧、電流を計測する場合、その平均値(または実効
値)を直流信号として取り出すのにγが大きい程、計測
の遅れが大きくなり、計測精度も低下するので、γは小
さい程良いが、γは最大 10 程度が現実的である。(B) Tolerance of the bias rate γ The relationship between the amount of heat generated in the resistance heating element, the temperature of the resistance heating element, and the temperature of the object to be heated greatly differs depending on the heat capacity and the heat conduction characteristics, respectively. Γ for temperature control of electric furnace
Over 25 cycles (0.5 seconds at 50 Hz commercial frequency). However, the generated power of the resistance heating element,
In measuring the voltage and current, the larger the value of γ, the greater the delay in measurement and the lower the measurement accuracy when extracting the average value (or the effective value) as a DC signal. The smaller the value of γ, the better. Is practically up to 10 or so.
【0030】対象となる抵抗発熱体の総数Hと偏り率γ
との関係は、この発明の目的の電源電流の均一化から見
れば、Hが大きい程効果が向上するが、H個の抵抗発熱
体のうち「中間状態」(式 (5)と(6) を満たさない状
態)となる抵抗発熱体の数が大きくなれば効果は大きく
ならない。γ=H以上あれば理想的であるが、平均のS
が 0.5と考えた時、Hが大きければγ=H/2程度でかな
りの効果がある。The total number H of the target resistance heating elements and the bias ratio γ
From the viewpoint of the uniformity of the power supply current for the purpose of the present invention, the effect increases as H increases, but the "intermediate state" of the H resistance heating elements (Equations (5) and (6) The effect does not increase if the number of resistive heating elements that are not satisfied) is increased. Ideally, if γ = H or more, the average S
When H is large, when か な り is large, there is a considerable effect at about γ = H / 2.
【0031】上記の事情を総合すると、H=6 として
時、γ=3 〜 6で A+B=1.5 〜 3 程度が、各抵抗発熱体のA,Bの値の平均と成っている
と現実的である。 (c) AとBの値について これまでの説明でA+Bの値が定まった時、それをA,
Bに配分することに付いて説明する。希望発熱線SCV
に近い実績発熱曲線を実現するためにはA=Bである。
APL面の縦軸は累積量で減少させることができないの
で、上に往き過ぎることは問題である。例えばA≧1.0
であればS= 0でも通電されてしまう。このような問題
点を解決する方法として、 (i) A= 0.99 として残りをBとする (ii) A=BとするがA≧1.0 の時、上限発熱線UCV
の最大値を図7b に示すように、 [ST] +1 にする
( [ST] はSTの少数点以下の数を削除した整数値を
意味する)のいずれかを採用する。なお、下限発熱線L
CVに付いてもB≧1.0 の時に基本制御周期N内でなる
べく希望値STに近づけるため、図7c に示すような補
正を加える(破線に代わる勾配の大きい直線部分は図4
の最大出力の直線FLと同じ傾斜である)と効果的であ
る。In consideration of the above circumstances, when H = 6, it is realistic that γ = 3 to 6 and A + B = 1.5 to 3 are the average of the values of A and B of each resistance heating element. is there. (c) About the values of A and B When the value of A + B is determined in the above description,
The distribution to B will be described. Desired heating line SCV
A = B in order to realize an actual heat generation curve close to.
Since the vertical axis of the APL plane cannot be reduced by the cumulative amount, going too far upward is a problem. For example, A ≧ 1.0
In this case, even if S = 0, power is supplied. As a method for solving such a problem, (i) A = 0.99 and the rest are B. (ii) A = B, but when A ≧ 1.0, the upper limit heating line UCV
Is set to [ST] +1 as shown in FIG. 7B ([ST] means an integer value obtained by removing the number below the decimal point of ST). In addition, the lower limit heating line L
For CV, correction is made as shown in FIG. 7c in order to approach the desired value ST as much as possible within the basic control cycle N when B ≧ 1.0 (the straight line portion having a large gradient instead of the broken line is shown in FIG. 4).
Is the same slope as the maximum output straight line FL).
【0032】(d) 制御周期の相互間隔Z 使用する抵抗発熱体は通常その抵抗値および対応する電
気炉の熱特性が異なるため、基本制御周期Nh は抵抗発
熱体h毎に異なる。しかし、複数個のものが互いに同じ
抵抗値で、同時に周囲の熱特性がほぼ等しい場合には、
基本制御周期N h を等しく選ぶが、図7b および図7c
のような補正を行うと、基本制御周期の最終段階でA+
Bが実質上小さくなるため、自由度が少なくなり、電源
電流の均一化が実現できない可能性が大きい。H個の抵
抗発熱体のうち、同一の基本制御周期Nh を持つ抵抗発
熱体に付いては、基本制御周期がZサイクル(Z≒2(A
+B))ほど互いにずれていることが望ましい。(D) The mutual interval Z of the control cycle The resistance heating element to be used usually has its resistance value and corresponding electric current.
Since the thermal characteristics of the furnace differ, the basic control cycle NhIs resistance
It differs for each heating element h. But several things are the same as each other
When the resistance value and the thermal characteristics of the surroundings are almost the same,
Basic control cycle N h7b, and FIGS. 7b and 7c
Is corrected, A + at the final stage of the basic control cycle
Since B is substantially smaller, the degree of freedom is reduced and the power supply
There is a high possibility that uniformity of current cannot be achieved. H resistors
Among the anti-heating elements, the same basic control cycle NhWith resistance
For the heating element, the basic control cycle is Z cycle (Z ≒ 2 (A
+ B)) are desirably shifted from each other.
【0033】(e) 基本制御周期Nh とAh , Bh の関係 上記の考察事項 (a)〜(d) はNがA+Bより十分大きい
時にのみ有効である。Nが十分大きい時、A<N/4, B
<N/4でなければ意味がなく、実際にはA<N/20,B<
N/20 である必要がある。但しA+B>1.0 である必要
があるので、1≦N≦ 10 ではA=B≒1.0 を使うのが
適当である(最小値はA=B≒0.5)。(E) Relationship between basic control period Nh and Ah , Bh The above considerations (a) to (d) are valid only when N is sufficiently larger than A + B. When N is large enough, A <N / 4, B
It is meaningless if it is not <N / 4, and in fact, A <N / 20, B <
It must be N / 20. However, since it is necessary that A + B> 1.0, it is appropriate to use A = B ≒ 1.0 when 1 ≦ N ≦ 10 (the minimum value is A = B ≒ 0.5).
【0034】図8は図1に使用されている制御装置CT
Rの内容を示す。温度調節器TR1〜TR4 から供給さ
れた温度制御信号LS1 〜LS4 は先ず対応するアナロ
グ・デジタル変換器A/D1 〜A/D4 に供給され、そ
こで温度制御信号に相当するデジタル制御信号が形成さ
れる。これ等の制御信号をマイクロプロセッサ・ユニッ
トMPに導入する。また、使用している負荷R1 〜R4
の電源、図1の場合ST間の交流電源の電圧信号を零ク
ロス点発生回路ZSに導入して、正および負の零クロス
点に対応する割込信号SZ+,SZ-を形成し、これ等の割
込信号もマイクロプロセッサ・ユニットMPに導入す
る。マイクロプロセッサ・ユニットMPはROM,RA
M,インターフェース、同期制御部、割込管理ユニッ
ト、演算処理部等を含む大規模集積回路、例えば日立製
の HD 643180である。マイクロプロセッサ・ユニットM
Pには使用するパラメータ、既に説明した負荷である抵
抗発熱体hの基本制御周期Nh , 各負荷の定格容量RP
h および演算処理に必要なプログラムが予め対応する記
憶器ROMに格納されている。この演算処理は上に説明
した第一判定条件と第二判定条件を調べ、負荷つまり抵
抗発熱体へ最適なサイクル通電させる。即ち、各サイク
ルIh −1 の期間中に次のサイクルIh で通電させるべ
き負荷とさせない負荷を決定し、これに応じて正負一対
のサイクルの初めの零クロス点t+,t- で適当な時間幅
ts を持った開閉制御信号SG1,SG2 (図2参照)を
発生し、各負荷R1 〜R4 に対応する絶縁回路ISO1
〜ISO4へこれ等の開閉制御信号SG1,SG2 を供給
する。前記絶縁回路は、例えば発光ダイオードとフォト
トランジスタおよび交流電源と整流回路で構成され、一
次側に発光ダイオードが、また二次側にフォトトランジ
スタがある。絶縁回路ISO 1 〜ISO4 の二次側から
各負荷R1 〜R4 に対するスイッチング・ユニットSW
1 〜SW4 へ点弧用の開閉制御信号が出力される。この
制御信号に応じて各負荷hが通電・非通電にされる。FIG. 8 shows the control device CT used in FIG.
Indicates the contents of R. Temperature controller TR1~ TRFourSupplied by
Temperature control signal LS1~ LSFourIs the corresponding analog first
Digital converter A / D1~ A / DFourSupplied to
Here, a digital control signal corresponding to the temperature control signal is formed.
It is. These control signals are sent to the microprocessor unit.
To MP. Also, the load R used1~ RFour
1 and the voltage signal of the AC power supply between ST in FIG.
Positive and negative zero crosses are introduced to the loss point generation circuit ZS.
Interrupt signal S corresponding to pointZ +, SZ-To form
Signal to the microprocessor unit MP
You. Microprocessor unit MP is ROM, RA
M, interface, synchronization control unit, interrupt management unit
Large-scale integrated circuits that include
HD 643180. Microprocessor unit M
P is the parameter to be used,
Basic control period N of anti-heating element hh, Rated capacity RP of each load
hAnd the programs that are necessary for
It is stored in the memory ROM. This operation is explained above
The first judgment condition and the second judgment condition are checked, and the load,
Apply the optimal cycle current to the anti-heating element. That is, each cycle
Le Ih-1 during the next cycle IhShould be energized with
Load that is not to be changed
Zero cross point t at the beginning of the cycle+,t-Suitable time width
tsSwitching control signal SG with1,SGTwo(See Figure 2)
Generated, each load R1~ RFourInsulation circuit ISO corresponding to1
~ ISOFourOpen / close control signals SG of these1,SGTwoSupply
I do. The insulation circuit includes, for example, a light emitting diode and a photo
It is composed of a transistor, an AC power supply, and a rectifier circuit.
LED on the secondary side and phototransistor on the secondary side
There is a star. Isolation circuit ISO 1~ ISOFourFrom the secondary side of
Each load R1~ RFourSwitching unit SW for
1~ SWFourAn open / close control signal for firing is output. this
Each load h is turned on / off in response to the control signal.
【0035】図9,10と11は、上に説明した第一判
定条件と第二判定条件を含めた処理プログラムのフロー
チャートを示す。このプログラの内容は上で主要な構成
に付いて詳しく説明したので、ここでは簡単に触れるだ
けに留める。先ず、準備段階として所要のパラメータ
H,RPh,Nh,Ah,Bh を所定の記憶器に入れ、所要演
算プログラムをROM記憶器に収納しておく。更に、第
二判定条件で使用する全ての表もROM記憶器に保管し
ておく。FIGS. 9, 10 and 11 show flowcharts of a processing program including the above-described first determination condition and second determination condition. The content of this program has been described in detail for the main components above, so it is only briefly mentioned here. First, the required parameters H in preparation, RP h, N h, A h, put a B h in a predetermined storage device, previously housed a required calculation program in the ROM memory device. Further, all tables used in the second determination condition are also stored in the ROM storage.
【0036】次に、処理過程FAで初期設定として全て
の循環パラメータΔSh,Ih,JH(Ih),OUTh,ROU
Th を零にする。そして、零クロス点信号の割込禁止を
解除する。ここで、OUTh は判定条件で最終的に通電
にするか非通電にするかを表す。OUT=0 は非通電、
OUT=1 は通電状態を意味する。ROUTh は割込信
号によりトリガ信号(SG1,SG2 )を絶縁回路ISO
へ出力するためのメモリーで、OUTh のコピーであ
る。Next, in the process FA, all the circulation parameters ΔS h, I h, J H (I h ), OUT h, and ROU are initialized.
Set Th to zero. Then, the interruption prohibition of the zero cross point signal is released. Here, OUT h represents either de-energized or the final energization in the determination condition. OUT = 0 is not energized,
OUT = 1 means an energized state. ROUT h the trigger signal an interrupt signal (SG 1, SG 2) the isolation circuit ISO
In memory to output to, it is a copy of the OUT h.
【0037】処理過程FBで零クロス点を見て、次のサ
イクルの通電・非通電の計算を行うための待ち合わせを
行う。次に、処理過程FCで第一判定条件(式 (5)と
(6))が満たされているか否かを調べる。この段階で非
通電と判定されたものはOUT=0 で、通電と判定され
たものはOUT=1 とされる。また、不定ものは、取り
合えずOUT=0 として次の第二判定条件の処理過程F
Dへ送られる。In the processing step FB, the zero cross point is observed, and a wait is performed for calculating the energization / non-energization of the next cycle. Next, the first determination condition (Equation (5) and
Check whether (6)) is satisfied. At this stage, the one determined to be non-energized has OUT = 0, and the one determined to be energized has OUT = 1. In the case of an undetermined one, OUT = 0 is set and the process F of the next second determination condition is performed.
Sent to D.
【0038】第二判定条件の処理過程FDでは、式 (1
2) の値を最小にする不定状態の抵抗発熱体の組を見つ
けることで、このフローチャートでは先に説明したBの
方法が採用されている。この処理過程FDで全ての抵抗
発熱体の通電・非通電を決定する。つまり非通電でOU
T=0 に、また通電でOUT=1 とされる。処理過程F
FはFB処理中に正の零クロス点の割込により開始し、
前のサイクルで計算された結果OUTh をROUTh へ
写すと共にSG1 を絶縁回路へ出力し、サイリスタスイ
ッチにより正の半波を通電する。FFの終了後、次のサ
イクルの計算FC〜FEを行う。In the process FD of the second determination condition, the following equation (1)
By finding a set of undefined resistance heating elements that minimizes the value of 2), the method B described above is employed in this flowchart. In this processing step FD, energization / non-energization of all the resistance heating elements is determined. In other words, OU without electricity
T = 0 and OUT = 1 when energized. Process F
F starts by interrupting a positive zero crossing point during FB processing,
Outputs the previous result OUT h calculated in the cycle to SG1 insulating circuit with copy to ROUT h, passing a positive half-wave by a thyristor switch. After the end of the FF, calculations FC to FE in the next cycle are performed.
【0039】処理過程FGは負の零クロス点の割込によ
り動作し、次のサイクルの計算中(FC〜FE)または
計算完了後(FB)に発生し、サイリスタスイッチによ
り負の半波を通電する。先のROUTh によりSG2 を
絶縁回路へ出力する。この処理過程を図12のタイムチ
ャートに示す。図中の記号FA,FB,FC,FD,F
Eは図9,10図に示す処理を示し、記号FF,FGは
図11に示す割込処理を示す。この処理のタイムシーケ
ンスは一つ前のサイクルで全ての負荷の通電・非通電を
決定し、次のサイクルで零クロス点発生回路で検知した
正および負の零クロス点t+,t- で印加時間を所定の期
間延長し負荷に対応する状態(通電・非通電)に応じて
1サイクルほど通電または非通電させる。The process FG operates by interruption of a negative zero crossing point, which occurs during the calculation of the next cycle (FC to FE) or after the calculation is completed (FB), and energizes the negative half wave by the thyristor switch. I do. The SG2 to output the insulating circuit by the preceding ROUT h. This process is shown in the time chart of FIG. Symbols FA, FB, FC, FD, F in the figure
E indicates the processing shown in FIGS. 9 and 10, and symbols FF and FG indicate the interrupt processing shown in FIG. Time sequence of the process determines the energization and non-energization of all the loads in the previous cycle, positive and negative zero cross point detected by the zero cross point generating circuit in the next cycle t +, t - in applying The time is extended for a predetermined period, and energization or non-energization is performed for about one cycle depending on the state (energization / non-energization) corresponding to the load.
【0040】このタイムチャートでFAブロックはマイ
クロプロセッサへの電源投入時に一回動作するのみで、
次にFBブロックの初期処理、所要パラメータの初期設
定と割込禁止の解除を行い、この初期処理完了後の割込
を受け付けるようにする。FBブロックは次のサイクル
の通電・非通電の計算を行うための待ち合わせを行う。
FCブロックは先に説明したようにFC1 〜 10 の第一
判定条件による通電・非通電を決定し、この条件で不定
のものを次のFDブロックの処理に送るための準備を行
う。FDブロックは第一判定条件で不定であった通電・
非通電の状態を第二判定条件で最終的に決定する。FE
1 〜6 は次のサイクルの計算を行うための準備である。In this time chart, the FA block operates only once when power is supplied to the microprocessor.
Next, initial processing of the FB block, initial setting of required parameters and release of interrupt prohibition are performed, and an interrupt after completion of the initial processing is accepted. The FB block waits for calculation of energization / non-energization in the next cycle.
As described above, the FC block determines energization / non-energization according to the first determination conditions of FC1 to FC10, and prepares to send an undefined one under the conditions to the processing of the next FD block. For the FD block, the energization
The non-energized state is finally determined based on the second determination condition. FE
1 to 6 are preparations for performing calculations in the next cycle.
【0041】FC,FD,FEのブロックの処理は1サ
イクル時間( 50 Hzで 20 msec)以内で完了する必要が
ある。FFブロックはFBブロックの処理中に割込1
(t+割込)により開始し、前のサイクルで計算された
結果OUTh をMOUTh にコピーすると共にSG1 と
して出力する。FFブロックの終了後、次のサイクルの
計算(FC〜FEブロック)を開始させる。FGブロッ
クは割込2(t- 割込)により動作し、次のサイクルの
計算(FC〜FEブロック)中または計算完了後(F
B)に発生し、MOUTh によりSG2 として出力す
る。Processing of the FC, FD, and FE blocks must be completed within one cycle time (20 msec at 50 Hz). FF block interrupt 1 during processing of FB block
(T + interrupt) initiated by outputs a result OUT h calculated in the previous cycle as SG1 with copies to MOUT h. After the end of the FF block, the calculation of the next cycle (FC to FE block) is started. The FG block is operated by the interrupt 2 (t - interrupt), during the calculation of the next cycle (FC-FE block) or after the completion of the calculation (F
Occurs B), and outputs it as SG2 by MOUT h.
【0042】なお、割込2(t- 割込)の発生タイミン
グはFDブロックの処理中とは限らず、FC〜FEブロ
ックの処理中あるいはFBブロック中のこともある。上
に説明した制御方法では、或るサイクルi中に次のサイ
クルi+1に付いて全ての抵抗発熱体の通電または非通
電を決定しておき、そのサイクルi+1の正と負零クロ
ス点t+,t- を検知し、対応する半波ずつ通電・非通電
を行い、この1サイクルの通電・非通電を行う。Note that the timing of occurrence of the interrupt 2 (t - interrupt) is not always during the processing of the FD block, but may be during the processing of the FC to FE blocks or during the FB block. In the control method described above, energization or non-energization of all the resistance heating elements is determined for the next cycle i + 1 during a certain cycle i, and the positive and negative zero cross points t +, When t - is detected, energization / de-energization is performed for each corresponding half-wave, and energization / de-energization for one cycle is performed.
【0043】最後に先に示した図3に基づき、定格容量
が同じであって、共通の電源の同相に並列接続された二
つの抵抗発熱体R1 とR2 に対して、それぞれ希望発熱
率S(1) = 2/3, S(2) = 1/3の時の電流の状況をこの
発明によるサイクル制御方法(A),従来のサイクル制
御方法(B)および位相角制御による制御方法(C)に
付いて比較して説明する。Finally, based on FIG. 3 shown above, the desired heating rates are given to two resistance heating elements R 1 and R 2 having the same rated capacity and connected in parallel to the common power supply in the same phase. The current situation when S (1) = 2/3 and S (2) = 1/3 is determined by the cycle control method (A) according to the present invention, the conventional cycle control method (B), and the control method using the phase angle control ( C) will be described in comparison.
【0044】抵抗発熱体R1 とR2 の個別の実効電流値
I1 とI2 は何れの制御方法でも I1 =√(S(1))=√(0.667) ≒ 0.82 A I2 =√(S(2))=√(0.333) ≒ 0.58 A である。しかし、この発明の制御方法の場合には図Aに
示すように合成電流I1+I2 の波形は連続した同一振
幅の正弦波となる。それ故、合成電流I1 +I2の実効
値は 1.0Aである。The effective current values I 1 and I 2 of the resistance heating elements R 1 and R 2 can be calculated as follows: I 1 = √ (S (1)) = √ (0.667) ≒ 0.82 A I 2 = √ (S (2)) = √ (0.333) ≒ 0.58 A However, in the case of the control method of the present invention, the waveform of the combined current I 1 + I 2 is a continuous sine wave having the same amplitude as shown in FIG. Therefore, the effective value of the combined current I 1 + I 2 is 1.0 A.
【0045】これに反して、位相角制御による制御方法
(C)では、合成電流I1 +I2 の実効値は実効値の計
算から 1.29 Aとなる。また、従来のサイクル制御方法
(B)では、図3Bの状況と図3Aの状況が2対1の割
合の確率で生じる。何故なら、抵抗発熱体R1 に流れる
電流の位相関係がどの場合でも同じとすると、R2 に流
れる電流の期間がそれぞれC1,C2 あるいはC3 のみで
ある場合が同じ頻度で生じるからである(最初の場合が
図3Bに相当し、最後の場合がこの発明による図3Aに
一致し、中間の場合は図示していない)。そして、R2
がC1 またはC2 の期間のみ通電する場合には、位相角
制御方法と同じ合成電流の実効値となるので従来のサイ
クル制御方法(B)の合成電流I1 +I2 の実効値は √((2 ×1.292 + 1.02)/3) = 1.2A である。On the other hand, in the control method (C) using the phase angle control, the effective value of the combined current I 1 + I 2 is 1.29 A from the calculation of the effective value. Further, in the conventional cycle control method (B), the situation of FIG. 3B and the situation of FIG. 3A occur with a probability of 2: 1. Because it is because, if the phase relationship between the current flowing through the resistance heating element R 1 is any case the same, if the period of the current flowing in R 2 is only C 1, C 2 or C 3, respectively occurs at the same frequency There is (the first case corresponds to FIG. 3B, the last case corresponds to FIG. 3A according to the invention, and the middle case is not shown). And R 2
There when energized only during the period C 1 or C 2, the effective value of the composite current I 1 + I 2 of the conventional cycle control method since the effective value of the same synthetic current and phase angle control method (B) is √ ( (2 × 1.29 2 +1.0 2 ) / 3) = 1.2A.
【0046】結局、この発明の方法(A)による共通電
源側で見た実効電流値は、位相角制御方法(C)または
従来の方法(B)の実効電流値に比べて、それぞれ 1/
1.29または 1/1.2に減少する。図3の説明では抵抗発熱
体が2個で、希望発熱率が 2/3と 1/3である特別な場合
の例を扱ったが、更に多数の抵抗発熱体を用い、種々の
希望発熱率に付いてもこの発明は一般的に当てはまり有
効である。それ故、実際の連続炉あるいはバッチ炉であ
っても実効電流値を効果的に低減できる。As a result, the effective current value seen on the common power supply side by the method (A) of the present invention is 1/1/50 of the effective current value of the phase angle control method (C) or the conventional method (B).
Reduce to 1.29 or 1 / 1.2. In the description of FIG. 3, a special case in which the number of resistance heating elements is two and the desired heating rates are 2/3 and 1/3 is used. The present invention is also generally applicable and effective. Therefore, the effective current value can be effectively reduced even in an actual continuous furnace or batch furnace.
【0047】このような実効電流値の低減は無効電流を
低減できることを意味し、力率を著しく改善できる。従
って、電力をより有効に利用していることになる。特
に、電気炉で消費される電力は通常非常に大きいことを
考慮すると、僅かな無効電流の低減率でも電力の利用度
を著しく向上する。同相の並列に接続された抵抗発熱体
の総数が増加すると、それに応じて共通の電源側から見
て均一な電流が流れるので、力率の改善に有利である。
抵抗発熱体の中に特別に大きな負荷(抵抗値の小さなも
の)がある場合、その負荷を複数に分割して、それぞれ
一つのスイッチング・ユニットを介して同相に並列に接
続して制御することもできる。この場合、温度調節器と
感熱素子は共通に利用する。このような配置では、接続
導線とその端末処理が増加するためコストが上昇する
が、スイッチング・ユニットのサイリスタ素子の価格が
低減するので、製造コストは個別負荷の場合に比べて全
体として低減またはほぼ同等にすることができる。この
ような抵抗発熱体の分割は力率の改善に特に有利であ
る。Such a reduction in the effective current value means that the reactive current can be reduced, and the power factor can be significantly improved. Therefore, the electric power is used more effectively. In particular, considering that the electric power consumed in an electric furnace is usually very large, even a small reduction rate of the reactive current significantly improves the power utilization. When the total number of resistance heating elements connected in parallel in the same phase increases, a uniform current flows from the common power supply side, which is advantageous for improving the power factor.
If there is a particularly large load (small resistance) in the resistance heating element, the load can be divided into a plurality of parts and connected in parallel in the same phase via one switching unit for control. it can. In this case, the temperature controller and the thermal element are commonly used. Such an arrangement increases costs due to the increased number of connecting wires and their terminations, but reduces the cost of the thyristor elements of the switching unit, so that the manufacturing costs are reduced overall or almost as compared to the case of individual loads. Can be equivalent. Such division of the resistance heating element is particularly advantageous for improving the power factor.
【0048】この発明による電力制御方法およびこの方
法を実施する装置には、上に説明した方式以外に種々の
改良、変形等が可能である。しかし、特許請求の範囲に
規定する構成は全てこの発明の範疇に属することは言う
までもない。The power control method according to the present invention and the apparatus for implementing the method can be variously modified and modified in addition to the method described above. However, it goes without saying that all the structures defined in the claims belong to the category of the present invention.
【0049】[0049]
【発明の効果】以上説明したように、この発明による電
力サイクル制御方法およびこの制御方法を実施する装置
により、同相に並列に接続された複数の抵抗発熱体に対
する共通の電源から見てできる限り均等な電流を流すこ
とができる。従って、個々の負荷に流れる電流を最適に
制御して共通の電源に対する力率を改善できる。As described above, the power cycle control method according to the present invention and the apparatus for executing the control method according to the present invention make the power sources as uniform as possible from a common power supply for a plurality of resistance heating elements connected in parallel in the same phase. High current can flow. Therefore, the power factor for the common power supply can be improved by optimally controlling the current flowing through each load.
【図1】 電気炉設備のブロック回路図、FIG. 1 is a block circuit diagram of an electric furnace facility,
【図2】 スイッチング・ユニットの結線(a)および
通電される一対のサイクルと対応するスイッチング素子
のトリガー信号 (bの上) と実際に流れる電流波形 (b
の下) ,FIG. 2 shows the connection of the switching unit (a), the trigger signal of the switching element corresponding to a pair of energized cycles (above), and the actual flowing current waveform (b)
Below),
【図3】 種々の制御方法により得られる合成電流の波
形:この発明によるサイクル方法(a),従来のサイク
ル制御方法(b)および位相角制御方法(c)、FIG. 3 shows waveforms of a combined current obtained by various control methods: a cycle method (a) according to the present invention, a conventional cycle control method (b) and a phase angle control method (c),
【図4】 サイクル制御に対するこの発明による可能な
通電状態を示すダイヤグラム、FIG. 4 is a diagram showing possible energization states according to the invention for cycle control,
【図5】 通電・非通電の判定条件を説明するためのダ
イヤグラム、FIG. 5 is a diagram for explaining a determination condition of energization / non-energization,
【図6】 種々の通電状態の組を指定する表、FIG. 6 is a table for specifying various sets of energized states;
【図7】 発熱線の種々の変形を示すダイヤグラム、FIG. 7 is a diagram showing various deformations of the heating wire;
【図8】 制御装置の内部回路のブロック図、FIG. 8 is a block diagram of an internal circuit of the control device;
【図9】 通電・非通電を決定する演算処理のフローチ
ャート、FIG. 9 is a flowchart of a calculation process for determining energization / non-energization,
【図10】 図9に続くフローチャート、FIG. 10 is a flowchart following FIG. 9;
【図11】 零クロス点の割込処理のフローチャート、FIG. 11 is a flowchart of a zero crossing point interrupt process;
【図12】 通電・非通電を決定する演算処理のタイム
チャート。FIG. 12 is a time chart of a calculation process for determining energization / non-energization.
F 電気炉 R 抵抗発熱体(負荷) h 個々の抵抗発熱体を指定する指数 TR 温度調節器 TC 感熱素子(熱電対) SW スイッチング・ユニット TH1,TH2 サイリスタ素子 CTR 制御装置 MP マイクロプロセッサ・ユニット ZC 零クロス点信号発生器 A/D アナログ・デジタル変換器 ISO 絶縁回路F electric furnace R resistance heating elements (load) h individual index TR temperature specifying the resistance heating element controller TC thermal element (thermocouple) SW switching unit TH 1, TH 2 SCR CTR controller MP microprocessor unit ZC Zero cross point signal generator A / D analog / digital converter ISO isolation circuit
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−335234(JP,A) 特開 平4−235613(JP,A) 特開 平2−23036(JP,A) 特開 昭64−9510(JP,A) 特開 昭62−233814(JP,A) 実開 昭63−122818(JP,U) 特公 平8−3762(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G05F 1/45 Continuation of front page (56) References JP-A-6-335234 (JP, A) JP-A-4-235613 (JP, A) JP-A-2-23036 (JP, A) JP-A 64-9510 (JP) JP-A-62-233814 (JP, A) JP-A-63-122818 (JP, U) JP-B 8-3762 (JP, B2) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB Name) G05F 1/45
Claims (5)
熱体(Rh ; h =1〜 H) を交流電源の同相に並列に接
続し、 各抵抗発熱体(Rh )に対して所定期間での希望発熱率
Sh を与え、 各抵抗発熱体(Rh )の発熱量が希望発熱量RPh・S
h を満たすように、一サイクルずつ通電・非通電を行う
サイクル制御による電力制御方法において、 各抵抗発熱体 (Rh) の基本制御周期としてNh 個のサ
イクルを選び、 基本制御周期内の始めからIh 番目のサイクル迄に通電
を行うサイクル数を累積通電サイクル数Jh(Ih) と
し、 1基本制御周期前の終了時点の目標通電サイクル数ST
h とその時点の累積通電サイクル数Jh(Ih) との差を
偏差サイクル数ΔSh として、次の基本制御周期の目標
通電サイクル数STh をSTh =Sh×Nh +ΔSh と
し、 横軸にIh,縦軸にJh(Ih) を記入した平面APL上の
原点0(0, 0)と点(Nh,STh ) を結ぶ直線を希望発熱
曲線SCVh とし、 前記希望発熱曲線SCVh をAh サイクルほど上方に平
行移動した上限発熱曲線UCVh およびBh サイクルほ
ど下方に平行移動した下限発熱曲線LCVh を定め、 Jh(Ih−1) +1≧UCVh (a) であれば、Ih 番目のサイクルでの当該抵抗発熱体(R
h )を非通電とし、 Jh(Ih−1) <LCVh (b) であれば、Ih 番目のサイクルでの当該抵抗発熱体(R
h )を通電とし、 式 (a)と (b)の何れも満たされない場合、不定の中間状
態と見なし、現時点での全ての抵抗発熱体に対する希望
発熱量の総和から、各抵抗発熱体(Rh )のそれぞれの
Ih に対する判定が式 (b)により通電と判定された抵抗
発熱体の定格発熱量の総和を引いた偏差を中間状態にあ
る抵抗発熱体全体の目標発熱量とし、 通電すべき中間状態の抵抗発熱体の単位サイクル出力の
総和が前記目標発熱量に最も近くなるように、中間状態
で通電・非通電される抵抗発熱体の組み合わせを決定
し、 前記組み合わせの決定に際し、複数の組み合わせが存在
する場合、希望発熱曲線SCVh に対して累積通電サイ
クル数Jh(Ih) の遅れの大きい抵抗発熱体Rh が多く
含まれる組み合わせを採用し、 全ての抵抗発熱体の通電・非通電を当該サイクルの一つ
前のサイクル中で判定し、当該サイクルの間に実行す
る、ことを特徴とする電力制御方法。1. A plurality of resistance heating element having a rated heat generation amount RP h; connected in parallel with (R h h = 1~ H) in phase of the AC power supply, for each resistance heating element (R h) gives hope heat rate S h in a given time period, the amount of heat generated desired heating value RP h · S of each resistance heating element (R h)
In the power control method by cycle control of energizing / de-energizing one cycle at a time so as to satisfy h , N h cycles are selected as the basic control cycle of each resistance heating element (R h ), and the start of the basic control cycle is selected. I h-th the number of cycles until the performing energization cycle and cumulative energization cycles J h (I h), 1 basic control cycle before target energization cycles ST of the end from
As h the difference the speed deviation cycles [Delta] S h between the cumulative energization cycles J h (I h) at that time, and the target energization cycles ST h of the next basic control cycle and ST h = S h × N h + ΔS h A straight line connecting the origin 0 (0, 0) and the point (N h, ST h ) on the plane APL in which I h is plotted on the horizontal axis and J h (I h ) is plotted on the vertical axis is a desired heat generation curve SCV h . defines the lower limit of heating curve LCV h moved parallel downward to the desired heating curve SCV h as upper heating curve UCV h and B h cycles were translated upwardly as a h cycle, J h (I h -1) + 1 ≧ UCV if h (a), the resistance heating element in the I h-th cycle (R
The h) a non-energized, if J h (I h -1) < LCV h (b), the resistive heating element in the I h-th cycle (R
h ) is energized, and if neither of equations (a) and (b) is satisfied, it is regarded as an indeterminate intermediate state, and each resistance heating element (R h ) The difference obtained by subtracting the sum of the rated heating values of the resistance heating elements determined to be energized by equation (b) for each I h in the determination is the target heating value of the entire resistance heating element in the intermediate state, and energized. The combination of the resistance heating elements to be energized and de-energized in the intermediate state is determined so that the sum of the unit cycle outputs of the resistance heating elements in the intermediate state should be closest to the target heating value. If the combination is present, employing a combination that contains many large resistance heating element R h delay cumulative energization cycles J h (I h) with respect to desired heating curve SCV h, energization of all of the resistance heating element・ De-energize Power control method determined in the previous cycle of Le, run during that cycle, characterized in that.
の時、UCVh の上限値を [STh] +1とし、ここで
[STh] はSTh の少数点以下の数を削除した整数を意
味することを特徴とする請求項1に記載の電力制御方
法。Wherein A h ≧ 1.0 in the upper heating curve UCV h
, The upper limit value of UCV h is set to [ST h ] +1.
2. The power control method according to claim 1, wherein [ST h ] denotes an integer obtained by removing a number of decimal places of ST h or less.
の時、APL面上で点(Nh, [STh])を通り勾配が1
の直線と、LCVh とで上方にあるものを使用すること
を特徴とする請求項1または2に記載の電力制御方法。Wherein B h ≧ 1.0 at the lower heating curve LCV h
, The gradient is 1 through the point (N h, [ST h ]) on the APL plane.
The power control method according to claim 1, wherein a straight line above and the LCV h are used.
(h)に対し、周期の始まりの時点を互いに2(A+B)
サイクルほどずらすことを特徴とする請求項1または2
に記載の電力制御方法。4. For a resistance heating element (h) having the same basic control cycle N h , the start of the cycle is set to 2 (A + B)
3. The method according to claim 1, wherein the phase is shifted by about one cycle.
3. The power control method according to 1.
ユニット(SWh )を介して抵抗発熱体(Rh )を接続
し、加熱目的物に対応した感熱素子(TCh)と、感熱
素子(TCh )の温度検出信号と、加熱目的物の目標温
度とからPID演算により抵抗発熱体(Rh )の希望発
熱量信号を形成する温度調節器(TR h )とを備えた電
気炉設備で、温度調整器(TRh )から供給される希望
発熱量信号に応じてスイッチング・ユニット(SWh )
の通電・非通電を決定するトリガ信号を出力する共通制
御装置(CTR)において、 前記共通制御装置(CTR)が、電源の正・負の零クロ
ス点(t+,t- )を指定するトリガ信号を発生する零ク
ロス点発生回路(ZC),温度調整器(TRh)の希望
発熱量信号を受入れ、デジタル信号として出力するアナ
ログ・デジタル変換器(A/D),記憶器ROM,RA
M,インターフェース,割込管理ユニットおよび中央演
算処理部を含むマイクロプロセッサ・ユニット(M
P),およびこのマイクロプロセッサ・ユニットからの
出力制御信号を電気絶縁して一定幅のパルス信号にして
各スイッチング・ユニット(SWh )へ個々に開閉制御
信号を出力する個別絶縁回路(ISO)で構成されてい
て、 前記マイクロプロセッサ・ユニット(MP)の記憶器R
OMには請求項1〜4の何れか1項の電力制御方法によ
り各抵抗発熱体の通電・非通電を決定するプログラムお
よび零クロス点の割込信号に応じて、各スイッチング・
ユニット(SW h )へ開閉制御信号を送信するプログラ
ムが格納されていることを特徴とする共通制御装置。5. Switching in parallel with an AC power supply in phase.
Unit (SWh) Through the resistance heating element (Rh) Connect
And a heat-sensitive element (TCh) And heat
Element (TCh) And the target temperature of the object to be heated
The resistance heating element (Rh) Hope
Temperature controller (TR h)
In the furnace, the temperature controller (TRhHope) supplied by
Switching unit (SW) according to heat generation signalh)
Common system that outputs a trigger signal to determine whether to energize
In the control device (CTR), the common control device (CTR) includes a positive / negative zero clock of a power supply.
Point (t+,t-) To generate a trigger signal
Loss point generation circuit (ZC), temperature controller (TRh) Hope
An analyzer that accepts the calorific value signal and outputs it as a digital signal
Log / digital converter (A / D), storage ROM, RA
M, interface, interrupt management unit and central performance
A microprocessor unit (M
P), and from this microprocessor unit
Output control signals are electrically insulated and pulse signals of a certain width
Each switching unit (SWhOpening and closing control individually
It consists of an individual insulation circuit (ISO) that outputs signals.
And a memory R of the microprocessor unit (MP)
The OM has the power control method according to any one of claims 1 to 4.
Program to determine the energization / de-energization of each resistance heating element
And each switching signal according to the interrupt signal of
Unit (SW h) Program that sends an open / close control signal to
A common control device characterized by storing a program.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9092254A JP3015320B2 (en) | 1997-04-10 | 1997-04-10 | Electric furnace power control method and apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9092254A JP3015320B2 (en) | 1997-04-10 | 1997-04-10 | Electric furnace power control method and apparatus |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10283042A JPH10283042A (en) | 1998-10-23 |
JP3015320B2 true JP3015320B2 (en) | 2000-03-06 |
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JP (1) | JP3015320B2 (en) |
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---|---|---|---|---|
JP5614188B2 (en) * | 2009-09-15 | 2014-10-29 | 株式会社リコー | HEATER CONTROL DEVICE, IMAGE FORMING DEVICE, AND PROGRAM |
-
1997
- 1997-04-10 JP JP9092254A patent/JP3015320B2/en not_active Expired - Fee Related
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JPH10283042A (en) | 1998-10-23 |
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