JP3128830B2 - 交流電圧のサイクル制御装置 - Google Patents
交流電圧のサイクル制御装置Info
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- JP3128830B2 JP3128830B2 JP03001272A JP127291A JP3128830B2 JP 3128830 B2 JP3128830 B2 JP 3128830B2 JP 03001272 A JP03001272 A JP 03001272A JP 127291 A JP127291 A JP 127291A JP 3128830 B2 JP3128830 B2 JP 3128830B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はサイリスタなどのスイッ
チング素子を介し交流電圧をサイクル制御して電力変換
を行う交流電力調整器において、マイクロコンピュータ
などを用いて交流電圧のＯＮサイクルの比率をディジタ
ル演算し、スイッチング素子の開閉を制御する交流電圧
のサイクル制御装置に関する。
チング素子を介し交流電圧をサイクル制御して電力変換
を行う交流電力調整器において、マイクロコンピュータ
などを用いて交流電圧のＯＮサイクルの比率をディジタ
ル演算し、スイッチング素子の開閉を制御する交流電圧
のサイクル制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図２は本発明および従来の交流電圧サイ
クル制御用のサイリスタ点弧制御装置の回路構成例を示
す。但し従来においては同図のマイコン３内のＯＮサイ
クル比率計算手段は３２であるものとする。この装置は
ワンチップマイクロコンピュータ（以下マイコンとも略
記する）を用いディジタル演算方式で交流電圧のＯＮサ
イクルの比率を決定するものである。即ち同図において
１は交流電源、２はこの交流電源を開閉するスイッチン
グ手段としての主サイリスタ、３はこの主サイリスタ２
に点弧信号３ａを与えてそのオン，オフを行わせるワン
チップマイクロコンピュータ（マイコン）、４は交流電
源１の電圧１ａのゼロクロス時点を検出してマイコン３
に伝える交流電圧ゼロクロス位置検出回路、５は出力電
圧設定信号５ａをマイコン３に与える出力電圧設定回路
である。またＡ／Ｄ変換手段３１，ＯＮサイクル比率計
算手段３２、０°タイミング作成手段３３はマイコン３
の機能を分担すると見倣した主要な部分機能部である。
クル制御用のサイリスタ点弧制御装置の回路構成例を示
す。但し従来においては同図のマイコン３内のＯＮサイ
クル比率計算手段は３２であるものとする。この装置は
ワンチップマイクロコンピュータ（以下マイコンとも略
記する）を用いディジタル演算方式で交流電圧のＯＮサ
イクルの比率を決定するものである。即ち同図において
１は交流電源、２はこの交流電源を開閉するスイッチン
グ手段としての主サイリスタ、３はこの主サイリスタ２
に点弧信号３ａを与えてそのオン，オフを行わせるワン
チップマイクロコンピュータ（マイコン）、４は交流電
源１の電圧１ａのゼロクロス時点を検出してマイコン３
に伝える交流電圧ゼロクロス位置検出回路、５は出力電
圧設定信号５ａをマイコン３に与える出力電圧設定回路
である。またＡ／Ｄ変換手段３１，ＯＮサイクル比率計
算手段３２、０°タイミング作成手段３３はマイコン３
の機能を分担すると見倣した主要な部分機能部である。
【０００３】図２の従来の動作を述べると、出力電圧設
定回路５より出力電圧設定信号５ａはマイコン３内のＡ
／Ｄ変換手段３１によってディジタル値に変換される。
この出力電圧設定値（横軸）とＯＮサイクルの比率（即
ち所定周期で主サイリスタ２を開閉する際の、この周期
内における主サイリスタ２のＯＮサイクル時間の占める
比率）（横軸）の関係を例えば単相抵抗負荷の場合は図
３のように、出力電圧設定値１００％に対してはＯＮサ
イクルの比率を１００％、出力電圧設定値０％に対して
はＯＮサイクルの比率を０％とし、この２つの点を直線
で結んだ特性となるようにマイコン３内のＯＮサイクル
比率計算手段３２にて演算処理を行い、そのＯＮサイク
ルの比率となるように０°点弧タイミング作成手段を介
し交流電圧のサイクルごとに位相角０°からの（つまり
ゼロクロス時点からの）点弧あるいは無点弧を行ってい
た。
定回路５より出力電圧設定信号５ａはマイコン３内のＡ
／Ｄ変換手段３１によってディジタル値に変換される。
この出力電圧設定値（横軸）とＯＮサイクルの比率（即
ち所定周期で主サイリスタ２を開閉する際の、この周期
内における主サイリスタ２のＯＮサイクル時間の占める
比率）（横軸）の関係を例えば単相抵抗負荷の場合は図
３のように、出力電圧設定値１００％に対してはＯＮサ
イクルの比率を１００％、出力電圧設定値０％に対して
はＯＮサイクルの比率を０％とし、この２つの点を直線
で結んだ特性となるようにマイコン３内のＯＮサイクル
比率計算手段３２にて演算処理を行い、そのＯＮサイク
ルの比率となるように０°点弧タイミング作成手段を介
し交流電圧のサイクルごとに位相角０°からの（つまり
ゼロクロス時点からの）点弧あるいは無点弧を行ってい
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のサイク
ル制御方式では出力電圧設定値（横軸）に対する出力電
圧実効値（縦軸）の特性は図４のように非線形の曲線特
性となり、例えば出力電圧設定入力が５０％のときには
出力実効電圧値はその値とはならず約７１％となるなど
両者は同値ではなかった。この原因は出力電圧設定入力
をそのままＯＮサイクル比率と見なし出力動作を行うた
めである。そこで本発明は図１のように出力電圧設定値
％に相当する出力実効電圧値％となる、つまり２つの値
が直線線形特性を持つようスイッチング素子の点弧制御
をする交流電圧のサイクル制御装置を提供することを課
題とする。
ル制御方式では出力電圧設定値（横軸）に対する出力電
圧実効値（縦軸）の特性は図４のように非線形の曲線特
性となり、例えば出力電圧設定入力が５０％のときには
出力実効電圧値はその値とはならず約７１％となるなど
両者は同値ではなかった。この原因は出力電圧設定入力
をそのままＯＮサイクル比率と見なし出力動作を行うた
めである。そこで本発明は図１のように出力電圧設定値
％に相当する出力実効電圧値％となる、つまり２つの値
が直線線形特性を持つようスイッチング素子の点弧制御
をする交流電圧のサイクル制御装置を提供することを課
題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、請求項１のサイクル制御装置は、『（交流電源１
などの）交流電圧をスイッチング手段（主サイリスタ２
など）を介し所定周期で（交流電圧ゼロクロス位置検出
回路４などを介し）ゼロクロス時点から開閉し、前記周
期内における前記交流電圧のオンサイクルの時間を可変
してなる出力交流電圧を得る交流電圧のサイクル制御装
置であって、
めに、請求項１のサイクル制御装置は、『（交流電源１
などの）交流電圧をスイッチング手段（主サイリスタ２
など）を介し所定周期で（交流電圧ゼロクロス位置検出
回路４などを介し）ゼロクロス時点から開閉し、前記周
期内における前記交流電圧のオンサイクルの時間を可変
してなる出力交流電圧を得る交流電圧のサイクル制御装
置であって、
【０００６】与えられた出力電圧設定値（出力電圧設定
信号５ａなど）（％）と前記出力交流電圧の実効値
（％）とが１：１の関係を持つようにサイクル制御の周
期（Ｔ）毎に前記オンサイクル時間の比率を求め（０°
点弧タイミング作成手段３３などを介し）、交流電圧の
ゼロクロス位置と同期させて前記オンサイクル時間の比
率にて前記スイッチング手段の開閉を制御する』ように
し、
信号５ａなど）（％）と前記出力交流電圧の実効値
（％）とが１：１の関係を持つようにサイクル制御の周
期（Ｔ）毎に前記オンサイクル時間の比率を求め（０°
点弧タイミング作成手段３３などを介し）、交流電圧の
ゼロクロス位置と同期させて前記オンサイクル時間の比
率にて前記スイッチング手段の開閉を制御する』ように
し、
【０００７】請求項２のサイクル制御装置は、前記請求
項１に記載のサイクル制御装置において、『前記オンサ
イクル時間の比率を（ＯＮサイクル比率計算手段３２Ａ
などを介し）前記周期ごとに所定の演算式（２）で求め
る手段を備えた』ものとし、また
項１に記載のサイクル制御装置において、『前記オンサ
イクル時間の比率を（ＯＮサイクル比率計算手段３２Ａ
などを介し）前記周期ごとに所定の演算式（２）で求め
る手段を備えた』ものとし、また
【０００８】請求項３のサイクル制御装置は前記請求項
１に記載のサイクル制御装置において、『前記出力電圧
設定値の種々の値に対する前記オンサイクル時間の比率
を予め記憶する手段と、与えられた前記出力電圧設定値
に対応する前記オンサイクル時間の比率を前記周期ごと
に前記記憶手段から読出す手段とを備えた』ものとす
る。
１に記載のサイクル制御装置において、『前記出力電圧
設定値の種々の値に対する前記オンサイクル時間の比率
を予め記憶する手段と、与えられた前記出力電圧設定値
に対応する前記オンサイクル時間の比率を前記周期ごと
に前記記憶手段から読出す手段とを備えた』ものとす
る。
【０００９】
【作 用】いまサイクル制御の周期，つまり（ＯＮサイ
クル時間）＋（ＯＦＦサイクル時間）をＴとして、その
内でＯＮサイクルの時間をＴＯＮとし、このＯＮサイク
ル時間内でのみの出力電圧実効値をＶＯＮとすると、サ
イクル制御周期Ｔの全期間の平均出力電圧実効値Ｖｅは
下記式（１）で与えられる。
クル時間）＋（ＯＦＦサイクル時間）をＴとして、その
内でＯＮサイクルの時間をＴＯＮとし、このＯＮサイク
ル時間内でのみの出力電圧実効値をＶＯＮとすると、サ
イクル制御周期Ｔの全期間の平均出力電圧実効値Ｖｅは
下記式（１）で与えられる。
【００１０】
【数１】
【００１１】ここでＴＯＮ／ＴはＯＮサイクルの比率で
あり、一方Ｖｅ／ＶＯＮは正規化された出力電圧設定値
に相当させることができる。従って正規化出力電圧設定
値＝Ｖｅ／ＶＯＮとすることにより目的の図１の特性を
得られることから、式（１）より ＴＯＮ／Ｔ＝（正規化出力電圧設定値）の二乗 （２） となり、この計算をマイコン３内にて行い、ＯＮサイク
ルを決め点弧制御動作を行うものである。
あり、一方Ｖｅ／ＶＯＮは正規化された出力電圧設定値
に相当させることができる。従って正規化出力電圧設定
値＝Ｖｅ／ＶＯＮとすることにより目的の図１の特性を
得られることから、式（１）より ＴＯＮ／Ｔ＝（正規化出力電圧設定値）の二乗 （２） となり、この計算をマイコン３内にて行い、ＯＮサイク
ルを決め点弧制御動作を行うものである。
【００１２】
【実施例】次に図１、図２を用いて本発明の実施例を説
明する。本発明においては図２においてＯＮサイクル比
率計算手段が新たな手段３２Ａに置換わるものとする。
本発明における図２の動作を述べると出力電圧設定回路
５から出力された出力電圧設定信号５ａはマイコン３内
のＡ／Ｄ変換手段３１によってディジタル値として読取
られる。マイコン３内の新たなＯＮサイクル比率計算手
段３２Ａは、図１のように出力電圧設定値％（つまり正
規化された出力電圧設定値を％で表したもの）と出力電
圧実行値％（即ち正規化された出力電圧実効値（Ｖｅ／
ＶＯＮ）を％で表したもの）とが１：１の関係を持つよ
うに、前記のＡ／Ｄ変換された出力電圧設定信号５ａを
正規化したうえ前記の式（２）を用いてＯＮサイクル比
率ＴＯＮ／Ｔを計算する。なおこの計算はサイクル制御
の周期Ｔごとに行われる。そしてこのＯＮサイクル比率
ＴＯＮ／Ｔに合わせ、マイコン３内の０°点弧タイミン
グ作成手段３３によって交流電圧１ａのサイクルごとの
ＯＮあるいはＯＦＦの時間的分配が決定される。さらに
この０°点弧タイミング作成手段３３は交流電圧ゼロク
ロス位置検出回路４のゼロクロス検出信号４ａをもとに
交流電圧１ａとの同期をとり、前記のＯＮ，ＯＦＦの時
間的分配に対応する点弧信号３ａを主サイリスタ２のゲ
ートへ出力し点弧制御動作を行う。
明する。本発明においては図２においてＯＮサイクル比
率計算手段が新たな手段３２Ａに置換わるものとする。
本発明における図２の動作を述べると出力電圧設定回路
５から出力された出力電圧設定信号５ａはマイコン３内
のＡ／Ｄ変換手段３１によってディジタル値として読取
られる。マイコン３内の新たなＯＮサイクル比率計算手
段３２Ａは、図１のように出力電圧設定値％（つまり正
規化された出力電圧設定値を％で表したもの）と出力電
圧実行値％（即ち正規化された出力電圧実効値（Ｖｅ／
ＶＯＮ）を％で表したもの）とが１：１の関係を持つよ
うに、前記のＡ／Ｄ変換された出力電圧設定信号５ａを
正規化したうえ前記の式（２）を用いてＯＮサイクル比
率ＴＯＮ／Ｔを計算する。なおこの計算はサイクル制御
の周期Ｔごとに行われる。そしてこのＯＮサイクル比率
ＴＯＮ／Ｔに合わせ、マイコン３内の０°点弧タイミン
グ作成手段３３によって交流電圧１ａのサイクルごとの
ＯＮあるいはＯＦＦの時間的分配が決定される。さらに
この０°点弧タイミング作成手段３３は交流電圧ゼロク
ロス位置検出回路４のゼロクロス検出信号４ａをもとに
交流電圧１ａとの同期をとり、前記のＯＮ，ＯＦＦの時
間的分配に対応する点弧信号３ａを主サイリスタ２のゲ
ートへ出力し点弧制御動作を行う。
【００１３】なお上記説明においては式（２）の演算を
周期Ｔごとに繰返すものとしたが、これに代わり各種の
出力電圧設定値％に対応するＯＮサイクル比率ＴＯＮ／
Ｔを予め計算してテーブルとして記憶して置き、与えら
れた出力電圧設定値（つまり出力電圧設定信号５ａ）に
対応するＯＮサイクル比率ＴＯＮ／Ｔを周期Ｔごとにこ
のテーブルから読出す方法をとってもよい。
周期Ｔごとに繰返すものとしたが、これに代わり各種の
出力電圧設定値％に対応するＯＮサイクル比率ＴＯＮ／
Ｔを予め計算してテーブルとして記憶して置き、与えら
れた出力電圧設定値（つまり出力電圧設定信号５ａ）に
対応するＯＮサイクル比率ＴＯＮ／Ｔを周期Ｔごとにこ
のテーブルから読出す方法をとってもよい。
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば交流電圧のサイクル制御
におてい、出力電圧設定値と出力電圧実効値との関係が
直線の線形特性となるようＯＮのサイクルの比率を計算
処理しスイッチング手段のＯＮ／ＯＦＦを制御すること
にしたので、出力設定の全域での操作の均等化をはかる
ことができ、また設定値入力％と出力電圧実効値％が
１：１のため設定入力値の指示がそのまま出力状態とし
て表わせることから制御を容易にすることができる。
におてい、出力電圧設定値と出力電圧実効値との関係が
直線の線形特性となるようＯＮのサイクルの比率を計算
処理しスイッチング手段のＯＮ／ＯＦＦを制御すること
にしたので、出力設定の全域での操作の均等化をはかる
ことができ、また設定値入力％と出力電圧実効値％が
１：１のため設定入力値の指示がそのまま出力状態とし
て表わせることから制御を容易にすることができる。
【図１】本発明に基づく出力電圧設定値と出力電圧実効
値との関係を示す線図
値との関係を示す線図
【図２】本発明および従来のスイッチング素子の点弧制
御装置の構成例を示すブロック回路図
御装置の構成例を示すブロック回路図
【図３】従来の出力電圧設定値とＯＮサイクル比率との
関係を示す線図
関係を示す線図
【図４】従来の出力電圧設定値と出力実効値電圧との関
係を示す線図
係を示す線図
１ 電源 １ａ 交流電圧 ２ 主サイリスタ ３ マイコン ３ａ 点弧信号 ４ 交流電圧ゼロクロス位置検出回路 ４ａ ゼロクロス位置検出信号 ５ 出力電圧設定値 ５ａ 出力電圧設定信号 ３１ Ａ／Ｄ変換手段 ３２Ａ ＯＮサイクル比率計算手段 ３３ ０°点弧タイミング作成手段 Ｔ サイクル制御周期 ＴＯＮ ＯＮサイクル時間 Ｖｅ サイクル制御周期内の平均出力電圧実効値 ＶＯＮ ＯＮサイクル時間内でのみの出力電圧実効値
Claims (3)
- 【請求項１】交流電圧をスイッチング手段を介し所定周
期でゼロクロス時点から開閉し、前記周期内における前
記交流電圧のオンサイクルの時間を可変してなる手段交
流電圧を得る交流電圧のサイクル制御装置であって、 与えられた出力電圧設定値（％）と前記出力交流電圧の
実効値（％）とが１：１の関係を持つようにサイクル制
御の周期（Ｔ）毎に前記オンサイクル時間の比率を求
め、交流電圧のゼロクロス位置と同期させて前記オンサ
イクル時間の比率にて前記スイッチング手段の開閉を制
御することを特徴とする交流電圧のサイクル制御装置。 - 【請求項２】請求項１に記載のサイクル制御装置におい
て、前記オンサイクル時間の比率を前記周期ごとに所定
の演算式で求める手段を備えたことを特徴とする交流電
圧のサイクル制御装置。 - 【請求項３】請求項１に記載のサイクル制御装置におい
て、前記出力電圧設定値の種々の値に対する前記オンサ
イクル時間の比率を予め記憶する手段と、与えられた前
記出力電圧設定値に対応する前記オンサイクル時間の比
率を前記周期ごとに前記記憶手段から読出す手段とを備
えたことを特徴とする交流電圧サイクル制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03001272A JP3128830B2 (ja) | 1991-01-10 | 1991-01-10 | 交流電圧のサイクル制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03001272A JP3128830B2 (ja) | 1991-01-10 | 1991-01-10 | 交流電圧のサイクル制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04235615A JPH04235615A (ja) | 1992-08-24 |
| JP3128830B2 true JP3128830B2 (ja) | 2001-01-29 |
Family
ID=11496826
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03001272A Expired - Lifetime JP3128830B2 (ja) | 1991-01-10 | 1991-01-10 | 交流電圧のサイクル制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3128830B2 (ja) |
-
1991
- 1991-01-10 JP JP03001272A patent/JP3128830B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04235615A (ja) | 1992-08-24 |
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