JP3402067B2 - Three-phase power controller - Google Patents

Three-phase power controller

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JP3402067B2
JP3402067B2 JP14559496A JP14559496A JP3402067B2 JP 3402067 B2 JP3402067 B2 JP 3402067B2 JP 14559496 A JP14559496 A JP 14559496A JP 14559496 A JP14559496 A JP 14559496A JP 3402067 B2 JP3402067 B2 JP 3402067B2
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power
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信智 松永
和孝 吉田
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、ソフトスタート制
御装置といった負荷に供給する電力を位相制御により制
御する3相電力制御装置に関する。 【0002】 【従来の技術】一般に、電動機等の負荷において、ソフ
トスタート制御に用いられる3相電力制御装置は、交流
電源のゼロクロスポイントに同期して生成した三角波信
号と、時系列に沿って変化する指令信号とのレベル比較
に基づいて開閉パルスを生成したうえで、交流電源と負
荷との間に設けられたパワー素子を、開閉パルスにより
位相制御し、これによって交流電源の導通制御を行って
負荷に対してソフトスタートを行うようになっている。 【0003】このような3相電力制御装置においては、
パワー素子として、従来から、図9に示すものが用いら
れていた。 【0004】図9(a)に示すものは、トライアック方
式と呼ばれるものであって、ソフトスタート等の電力制
御を必要としない一般的な交流電源に用いられるACス
イッチ50をそのまま3相電力制御装置用のパワー素子
として用いたものである。ACスイッチ50はU,V,
Wの各相に対応したトライアック51A,51B,51
Cを一つの回路基板52上に実装して構成されている。 【0005】図9(b)に示すものは、サイリスタダブ
ルアーム方式と呼ばれるものであって、U,V,Wの各
相毎に一対のサイリスタ(逆阻止3端子サイリスタ)5
5A,55B,56A,56B,57A,57Bを計6
個設けるとともに、各相において、サイリスタ(55
A,55B),(56A,56B),(57A,57B)
を互いに逆並列に接続して構成されている。 【0006】図9(c)に示すものは、混合アーム方式
と呼ばれるものであって、各相毎にサイリスタ(逆阻止
3端子サイリスタ)60A〜60Cおよびダイオード6
1A〜61Cを設けるとともに、U,V,Wの各相にお
いて、サイリスタ60A〜60Cとダイオード61A〜
61Cとを互いに逆並列に接続して構成されている。 【0007】 【発明が解決しようとする課題】このようなパワー素子
を備えた従来の3相電力制御装置には次のような問題が
あった。 【0008】トライアック方式のパワー素子は、汎用さ
れているACスイッチ50を流用できるうえに、ACス
イッチ50そのものも比較的安価であるため、安価に構
成できる。また、汎用部品であって、ワンチップ化され
ているACスイッチ50をそのまま流用できるため、パ
ワー素子を別途作製する手間が要らないといった利点が
ある。 【0009】しかしながら、トライアック方式のパワー
素子には、位相角が狭い(0〜150度)という問題が
あった。また、トライアック方式のパワー素子には、三
角波信号を基にした一般的な位相制御方法でトライアッ
ク方式のパワー素子の導通制御を行うと、位相角が所定
の角度(90度)付近に達すると、図10,図11に示
すように、急激に出力が増大してしまうという不都合が
あった。すなわち、図10は位相角(90−α度)にお
ける出力の変動を示しており、図11は位相角(90+
α度)における出力の変動を示している。また、図10
(a),図11(a)において、横軸は位相角を示し、
縦軸は各相の電圧および各相どうしの電位差を示してい
る。そして、これらの図において、符号VUはU相の電
圧変化を示し、VVはV相の電圧変化を示し、VWはW相
の電圧変化を示している。また、符号VU-Vは電位差
(VU−VV)を示し、VV-Wは電位差(VV−VW)を示
し、VW-Uは電位差(VW-U)を示しており、さらに、符
号Pはこれら各相の電圧変化および相間の電位差に基づ
く出力の変化を示している。一方、図10(b),図1
1(b)は、U,V,W各相のパワー素子のオンオフタ
イミングを示しており、図中、斜線領域がオンタイミン
グの期間を示している。これらの図から明らかなよう
に、トライアック方式のパワー素子には、位相角90度
前後で、急激に出力が増大しているのが理解できる。 【0010】このような急激な出力変動はソフトスター
ト制御等において制御の根本的な欠陥となるので都合が
悪い。しかしながら、トライアック方式において、この
ような急激な出力変動を抑制しようとすると制御手段の
構成が複雑化してしまい、コストアップの要因になるう
え、回路設計が面倒なものになってしまう。 【0011】サイリスタダブルアーム方式のパワー素子
は位相制御角が(0〜180°)と広く高精度なスイッ
チング制御が行えるという利点がある。しかしながら、
サイリスタ55A,55B,56A,56B,57A,
57Bの各ゲートに対してそれぞれ制御信号を作製して
与えなければならず、制御手段の構成が複雑化しまい、
コストアップの要因になるうえ、回路設計が面倒なもの
になる。また、高価なサイリスタを計6個設ける必要が
あるうえ、ワンチップ化された汎用ACスイッチ50
(図9(a)参照)を流用することができず、専用のパ
ワー素子を別途作製する必要があり、このこともコスト
アップと製造の煩雑化を招く要因となっていた。 【0012】混合アーム方式のパワー素子は、位相制御
角が(0〜210°)と広く高精度なスイッチング制御
が行える。また、各相毎に設けた計3個のサイリスタ6
0A〜60Cのゲート制御によってスイッチング制御を
行うためには、スイッチング制御が比較的簡単になると
いう利点がある。しかしながら、ワンチップ化された汎
用ACスイッチ50(図9(a)参照)を流用すること
ができず、専用のパワー素子を作製する必要があり、こ
のことがコストアップと製造の煩雑化を招く要因となっ
ていた。 【0013】したがって、本発明においては、高性能の
3相電力制御装置を安価に提供することを課題としてい
る。 【0014】 【課題を解決するための手段】本発明は、次のような手
段によって、上述した課題の解決を達成している。 【0015】すなわち、本発明は、負荷と3相交流電源
の出力各相それぞれとの間に介装されたパワー素子と、
このパワー素子を位相制御に基づいて導通制御する制御
手段とを備えた3相電力制御装置であって、前記制御手
段は主として、本体回路とトリガー回路から構成され、
前記パワー素子をトライアックから構成するとともに、
前記パワー素子にトリガー用ダイオードと抵抗とを直列
接続したものを並列に接続し、かつ、パワー素子のゲー
トを前記トリガー用ダイオードと前記抵抗との接続中間
に接続したことに加え、さらに、前記トリガー用ダイ
オードを前記トリガー回路を構成するホトカプラの受光
素子に並列に接続した。 【0016】 【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面を参照して詳細に説明する。 【0017】図1は、本発明の一実施の形態であってソ
フトスタート制御に用いられる3相電力制御装置1の構
成を示すブロック図である。この3相電力制御装置1
は、U,V,Wの各相毎に設けられて3相モータMに対
して3相AC電源Nから電力を供給するパワー素子21
〜23と、パワー素子21〜23の導通制御を行う制御手
段3と、指令信号Sを生成する指令信号生成手段4とを
備えている。 【0018】制御手段3は、3相ACのゼロクロスポイ
ントを検出する相信号検出回路5と、相信号検出回路5
が検出したゼロクロスポイントに同期した三角波信号T
を生成する三角波生成回路61〜63と、三角波生成回路
1〜63が生成した三角波信号Tと指令信号生成手段4
が生成した指令信号Sとのレベルを比較する比較回路7
1〜73と、比較回路71〜73の比較結果Eおよび出力禁
止信号Dに基づいてパワー素子21〜23の導通制御信号
である開閉パルスPを生成するゲートドライブ回路81
〜83とを備えている。 【0019】次に、ゲートドライブ回路81〜83それぞ
れの具体的な回路構成を図2を参照して説明する。 【0020】ゲートドライブ回路81〜83は、本体回路
9とトリガー回路10とを有している。本体回路9は比
較回路71〜73の出力によって出力制御される第1トラ
ンジスタ12と、出力禁止信号(各相の出力禁止期間に
同期して制御手段3が出力している)Dによって出力制
御される第2トランジスタ13と、第1,第2トランジ
スタ12,13の出力により出力制御される第3トラン
ジスタ14と、第3トランジスタ14によって入切制御
される発光素子15とを備えている。 【0021】トリガー回路10は、発光ダイオード15
に光結合した受光素子16と、トリガー用ダイオード1
7とを備えている。受光素子16は前記した発光素子1
5と組み合わさってホトカプラを構成している。そし
て、ホトカプラはトライアックカプラやトランジスタカ
プラから構成されている。 【0022】受光素子16とトリガー用ダイオード17
とは互いに並列に接続されており、さらには、受光素子
16とトリガー用ダイオード17とから構成されたトリ
ガー回路17はパワー素子21〜23に対して並列に接続
されている。 【0023】一方、パワー素子21〜23はトライアック
から構成されており、そのゲートはトリガー用ダイオー
ド17のアノード側に接続されている。 【0024】3相電力制御装置1は、パワー素子21
3をトライアックから構成しているため、トライアッ
クからなりワンチップ化された汎用のACスイッチをそ
のまま、パワー素子21〜23として用いることができ
る。また、ワンチップ化されたACスイッチにトリガー
用ダイオード17を接続するだけで、パワー素子側回路
10を構成できるので、その製造も簡単になっている。 【0025】次に、この3相電力制御装置1による電力
制御操作を図3,図4を参照して説明する。 【0026】3相AC電源Nの各相の出力波形LU
V,LW(図4(a)参照)のゼロクロスポイントを相
信号検出回路5で検出し、検出したゼロクロスポイント
に同期した三角波信号T(図4(b)参照)を各三角波
生成回路61〜63で生成する。一方、指令信号生成手段
4により、時間とともに出力レベルが下降する指令信号
S(図4(b)参照)を生成する。そして、比較回路7
1〜73において、三角波信号Tと指令信号Sとの信号レ
ベルを比較し、指令信号S>三角波信号Tの場合のみH
IGHとなる比較結果E(図4(c)参照)をゲートド
ライブ回路81〜83に入力する。ゲートドライブ回路8
1〜83には比較結果Eとともに、出力禁止信号D(図4
(d)参照)も入力される。出力禁止信号Dは、ゲート
ドライブ回路81〜83にそれぞれ接続されたパワー素子
1〜23の出力禁止期間を指定する信号であって、各パ
ワー素子21〜23の出力を禁止する期間のみHIGHと
なる信号である。 【0027】次に、比較結果Eおよび出力禁止信号Dに
基づいたゲートドライブ回路81〜83の動作を説明す
る。まず、ゲートドライブ回路81〜83を構成する回路
本体8の動作を説明する。 【0028】出力禁止信号DがLOWである状態では、
第2トランジスタ13は非導通の状態を維持している。
この状態で、第1トランジスタ12のゲートに入力され
る比較結果EがHIGHになる(指令信号S>三角波信
号T)と、第1トランジスタ12は導通する。そのた
め、第1トランジスタ13の入力側に並列に接続されて
いる第3トランジスタ14のベース電圧BはLOWとな
る(図4(e)参照)。したがって、第3トランジスタ
14は導通せず、発光素子15は発光しない。 【0029】一方、第1トランジスタ12のゲートに入
力される比較結果EがLOWになる(指令信号S<三角
波信号T)と、第1トランジスタ12は非導通の状態に
なる。そのため、第1トランジスタ13の入力側に並列
に接続されている第3トランジスタ14のベース電圧B
はHIGHとなる(図4(e)参照)。したがって、第
3トランジスタ14は導通し、発光素子15は発光す
る。 【0030】これに対して、出力禁止信号DがHIGH
である状態では、第2トランジスタ13が導通状態を維
持するので、第3トランジスタ14のベースは、第1ト
ランジスタ12の導通・非導通にかかわりなくLOWに
なって、第3トランジスタ14は非導通となり、発光素
子15は発光しない。 【0031】次に、この3相電力制御装置1の特徴とな
るパワー素子側回路10の動作を図3に基づいて説明す
る。 【0032】3相AC電源Nの出力には、トリガー用ダ
イオードのアノード側がAC出力の−極性になる第1の
モード(図3(a)参照)と、トリガー用ダイオードの
アノード側がAC出力の+極性になる第2のモード(図
3(b)参照)とがある。パワー素子側回路10では、
これら第1,第2モードに応じて、パワー素子21〜23
の導通制御を変更している。 【0033】まず、第1のモードにおけるパワー素子側
回路10の導通制御動作を説明する。 第1のモードに
おいて、発光素子15が発光すると、受光素子16が導
通する。すると、受光素子16を流れる信号がトリガー
信号T1となって、トライアックからなるパワー素子2
1〜23が導通して、3相モータMに電力を供給する。こ
のとき、パワー素子21〜23の導通期間F1〜n(図4
(f)参照)は、第3トランジスタ14のベース電圧B
がLOWレベルからHIGHレベルになる点から各相の
出力波形LU,LV,LWのゼロクロスポイントまでの期
間となり、導通期間F1〜nは第1のモードの間中、徐々
に増加していく。したがって、3相モータMに供給され
る電力も徐々に増加していく。なお、第1のモードで
は、トリガー用ダイオード17は3相AC電源Nに対し
て逆極性になるため、電流は流れない。 【0034】次に、第2のモードにおけるパワー素子側
回路10の導通制御動作を説明する。第2のモードにお
いては、トリガー用ダイオード17が3相AC電源Nに
対して正の極性になる(アノードが+極性になる)た
め、トリガー用ダイオード17に電流が流れる。する
と、トリガー用ダイオード17を流れる信号がトリガー
信号T2となって、トライアックからなるパワー素子2
1〜23が導通して、3相モータMに電力を供給する。こ
のとき、パワー素子21〜23は、第3トランジスタ15
のベース電圧BのHIGHレベル期間に関係なく、第2
のモードの期間中常時導通する。すなわち、第2のモー
ドでのパワー素子21〜23の導通期間G(図4(f)参
照)は、ゼロクロスポイントから次のゼロクロスポイン
トまでとなって変動しない。 【0035】このようなパワー素子21〜23に対する導
通制御は、出力禁止信号Dが出力されるまで行われ、出
力禁止信号Dが出力されると、パワー素子21〜23に対
する導通制御は停止する。このとき、第2のモードの期
間では、トリガー用ダイオード17の働きによって3相
モータMに電流が流れようとする。しかしながら、3相
AC電源では、一つの相(例えばU相)において、トリ
ガー用ダイオード17の働きによって電流が流れようと
しても、他の相(例えば、V,W相)のトリガー用ダイ
オード17がその電流の流れを阻止するように機能す
る。したがって、出力禁止信号Dが出力されているにも
かかわらず、電流が漏れるといった不都合は起きない。 【0036】3相電力制御装置1では、上述したよう
に、第1のモードにおいて電力を徐々に増加させるよう
に導通制御する一方、第2のモードにおいて導通制御を
行わずそのまま出力する、という電力制御を行ってい
る。そのため、図5〜図7に示すような特性が得られ
る。すなわち、図5は位相角(90−α度)における出
力の変動を示しており、図6は位相角(90+α度)に
おける出力の変動を示している。また、図5(a),図
6(a)において、横軸は位相角を示し、縦軸は各相の
電圧および各相どうしの電位差を示している。そして、
これら図において、符号VUはU相の電圧変化を示し、
VはV相の電圧変化を示し、VWはW相の電圧変化を示
している。また、符号VU-Vは電位差(VU−VV)を示
し、VV-Wは電位差(VV−VW)を示し、VW-Uは電位差
(VW-U)を示しており、さらに、符号Pはこれら各相
の電圧変化および相間の電位差に基づく出力の変化を示
している。一方、図5(b),図6(b)は、U,V,
W各相のパワー素子のオンオフタイミングを示してお
り、図中、斜線領域がオンタイミングの期間を示してい
る。また、斜線領域内に記載された1ないし2の番号は
第1のモード、第2のモードを示している。 【0037】これらの図から明らかなように、この3相
電力制御装置1では、トライアックを用いた汎用のAC
スイッチをパワー素子21〜23として用いているのもか
かわらず、位相角90度前後での出力変化はほとんどな
い。したがって、その出力は、図7に示すように、位相
角の変動に正確に追随したものとなっている。 【0038】また、図8には、この3相電力制御装置1
の位相角175度における出力変動を示している。この
図については説明は第5,第6と同様であるので省略す
る。図8から明らかなように、この3相電力制御装置1
では、位相角175度という、従来のトライアック方式
のパワー素子(ACスイッチ)では位相制御が不可能で
あった位相角においても位相制御が可能になっているこ
とがわかる。 【0039】なお、上述した実施の形態では、トライア
ックからなるパワー素子21〜23のゲートをトリガー用
ダイオード17のアノード側に接続していたが、反対
に、パワー素子21〜23のゲートをトリガー用ダイオー
ド17のカソード側に接続する、言い換えれば、トリガ
ー用ダイオード17を上述した実施の形態の場合とは逆
方向に接続しても、同様の効果が得られる。この場合、
第2のモードにおいて電力を徐々に増加させるように導
通制御する一方、第1のモードにおいて導通制御を行わ
ずそのまま出力する、という電力制御になる。 【0040】 【発明の効果】以上のように本発明によれば、次のよう
な効果が得られる。 【0041】・汎用されているACスイッチをパワー素
子として用いることができ、コストダウンが図れる。 【0042】・汎用部品であって、ワンチップ化されて
いるACスイッチをそのままパワー素子として用いるた
め、パワー素子を別途作製する手間が要らなくなった。 【0043】・しかも、位相角の変動に正確に追随した
もとすることができ、精度の高い電力制御を行うことが
できる。 【0044】・さらには、ACスイッチを流用したトラ
イアック方式のパワー素子に比べて格段に位相制御角を
拡張することができる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-phase power control device for controlling power supplied to a load such as a soft start control device by phase control. 2. Description of the Related Art Generally, in a load such as an electric motor, a three-phase power control device used for soft start control changes a triangular wave signal generated in synchronization with a zero crossing point of an AC power supply in time series. After generating an open / close pulse based on the level comparison with the command signal to be performed, the phase of the power element provided between the AC power supply and the load is controlled by the open / close pulse, thereby controlling the conduction of the AC power supply. Soft start is performed for the load. [0003] In such a three-phase power control device,
Conventionally, a power element shown in FIG. 9 has been used. FIG. 9A shows a so-called triac system in which an AC switch 50 used for a general AC power supply that does not require power control such as soft start is directly used as a three-phase power control device. Used as a power device for the semiconductor device. AC switch 50 is U, V,
Triacs 51A, 51B, 51 corresponding to each phase of W
C is mounted on one circuit board 52. FIG. 9 (b) shows a so-called thyristor double arm system in which a pair of thyristors (reverse blocking three-terminal thyristors) 5 are provided for each of U, V and W phases.
5A, 55B, 56A, 56B, 57A, 57B are 6 in total
Thyristors (55
A, 55B), (56A, 56B), (57A, 57B)
Are connected in antiparallel to each other. FIG. 9C shows a so-called mixed arm system, in which thyristors (reverse blocking three-terminal thyristors) 60A to 60C and a diode 6 are provided for each phase.
1A to 61C, and thyristors 60A to 60C and diodes 61A to 61C in each of U, V, and W phases.
61C are connected in antiparallel to each other. [0007] The conventional three-phase power control device provided with such a power element has the following problems. [0008] The power device of the triac system can be diverted from the commonly used AC switch 50 and the AC switch 50 itself is relatively inexpensive, so that it can be constructed at a low cost. In addition, since the AC switch 50, which is a general-purpose component and made into one chip, can be used as it is, there is an advantage that it is not necessary to separately manufacture a power element. However, the power element of the triac type has a problem that the phase angle is narrow (0 to 150 degrees). Further, when the conduction control of the triac power element is performed by a general phase control method based on a triangular wave signal, when the phase angle reaches a predetermined angle (90 degrees), As shown in FIGS. 10 and 11, there is a disadvantage that the output increases rapidly. That is, FIG. 10 shows the variation of the output at the phase angle (90-α degrees), and FIG.
(α degrees). FIG.
11A and 11A, the horizontal axis represents the phase angle,
The vertical axis indicates the voltage of each phase and the potential difference between each phase. Then, in these figures, reference numeral V U represents the voltage change of the U-phase, V V denotes the voltage variation of the V-phase, V W represents a voltage change of the W-phase. Further, reference numeral V UV represents a potential difference (V U -V V), V VW represents a potential difference (V V -V W), V WU indicates a potential difference (V WU), further, reference numeral P these It shows a change in output based on a voltage change in each phase and a potential difference between the phases. On the other hand, FIG.
1 (b) shows the on / off timings of the power elements of the U, V, and W phases. In the drawing, the hatched area shows the on-timing period. As is clear from these figures, it can be understood that the output of the power device of the triac type sharply increases at around the phase angle of 90 degrees. [0010] Such a sudden output fluctuation is a fundamental defect of control in soft start control or the like, and is therefore inconvenient. However, in the triac method, if such an abrupt output fluctuation is to be suppressed, the configuration of the control means becomes complicated, which causes an increase in cost and also complicates the circuit design. The power element of the thyristor double arm system has an advantage that the phase control angle (0 to 180 °) enables wide and highly accurate switching control. However,
Thyristors 55A, 55B, 56A, 56B, 57A,
A control signal must be prepared and given to each of the gates of 57B, and the configuration of the control means becomes complicated,
In addition to increasing the cost, the circuit design becomes complicated. In addition, it is necessary to provide a total of six expensive thyristors, and a one-chip general-purpose AC switch 50.
(Refer to FIG. 9A) cannot be used, and it is necessary to separately manufacture a dedicated power element, which also causes a cost increase and complicated manufacturing. The mixed arm type power element has a phase control angle of (0 to 210 °) and can perform wide and highly accurate switching control. In addition, a total of three thyristors 6 provided for each phase are provided.
In order to perform the switching control by the gate control of 0A to 60C, there is an advantage that the switching control is relatively simple. However, the one-chip general-purpose AC switch 50 (see FIG. 9A) cannot be used, and a dedicated power element needs to be manufactured, which leads to an increase in cost and complexity of manufacturing. Was a factor. Accordingly, an object of the present invention is to provide a high-performance three-phase power control device at low cost. [0014] The present invention has achieved the above-mentioned object by the following means. That is, the present invention provides a power element interposed between a load and each output phase of a three-phase AC power supply,
A three-phase power control device comprising: a control unit that controls conduction of the power element based on phase control; wherein the control unit mainly includes a main body circuit and a trigger circuit;
While configuring the power element from a triac,
A trigger diode and a resistor are connected in series with the power element.
The connected elements are connected in parallel, and the gate of the power element is connected between the trigger diode and the resistor.
In addition to the connection to the point , the trigger diode was further connected in parallel to a light receiving element of a photocoupler constituting the trigger circuit. Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a three-phase power control device 1 according to an embodiment of the present invention, which is used for soft start control. This three-phase power control device 1
Is a power element 2 1 provided for each of U, V, and W phases to supply power from the three-phase AC power supply N to the three-phase motor M.
And to 2 3, and a control unit 3 for performing conduction control of the power element 2 1 to 2 3, and a command signal generating means 4 for generating a command signal S. The control means 3 includes a phase signal detection circuit 5 for detecting a zero-cross point of three-phase AC, and a phase signal detection circuit 5
Triangular wave signal T synchronized with the zero cross point detected by
Generating a triangular wave generation circuit 61 through 3, the triangular wave signal T and the command signal generating means 4 which is the triangular wave generating circuit 61 through 3 was produced
Circuit 7 for comparing the level with command signal S generated by
1-7 3, comparator circuit 7 1-7 3 comparison result the gate drive circuit 81 for generating an opening and closing pulses P in the conductive control signal of the power element 2 1 to 2 3 on the basis of the E and output disable signal D
And a 8 3. Next, it will be described with reference to FIG. 2 the gate drive circuit 8 1-8 3 each specific circuit configuration. The gate drive circuit 8 1-8 3, and a main body circuit 9 and the trigger circuit 10. Body circuit 9 and the first transistor 12 to be output controlled by the output of the comparison circuit 7 1-7 3, the output inhibit signal (in synchronism with the output inhibit period of each phase control means 3 outputs) output by the D It includes a controlled second transistor 13, a third transistor 14 whose output is controlled by the outputs of the first and second transistors 12 and 13, and a light emitting element 15 whose on / off control is performed by the third transistor 14. The trigger circuit 10 includes a light emitting diode 15
Light receiving element 16 optically coupled to
7 is provided. The light receiving element 16 is the light emitting element 1 described above.
5 to form a photocoupler. The photocoupler is composed of a triac coupler or a transistor coupler. Light receiving element 16 and trigger diode 17
They are connected in parallel to each other and, furthermore, the trigger circuit 17 is composed of a light-receiving element 16 for the trigger diode 17. are connected in parallel to the power element 2 1 to 2 3. On the other hand, the power element 2 1 to 2 3 is constituted by a triac, the gate of which is connected to the anode of the trigger diode 17. The three-phase power control device 1 includes power elements 2 1 to
Since constituting the 2 3 triacs, a generic AC switch that is one chip consists triac as it can be used as the power element 2 1 to 2 3. In addition, the power element side circuit 10 can be configured only by connecting the trigger diode 17 to the one-chip AC switch, so that the manufacturing thereof is also simplified. Next, the power control operation by the three-phase power control device 1 will be described with reference to FIGS. The output waveform L U of each phase of the three-phase AC power source N,
The zero cross points of L V and L W (see FIG. 4A) are detected by the phase signal detection circuit 5, and the triangular wave signals T (see FIG. 4B) synchronized with the detected zero cross points are output to the respective triangular wave generation circuits 6. generated by 1-6 3. On the other hand, the command signal generating means 4 generates a command signal S (see FIG. 4B) whose output level decreases with time. Then, the comparison circuit 7
In 1-7 3 compares the signal level of the triangular wave signal T and the command signal S, only the case of the command signal S> triangular wave signal T H
The IGH comparison result input E (see FIG. 4 (c)) to the gate drive circuit 8 1-8 3. Gate drive circuit 8
With comparison result E to 1-8 3, output disable signal D (FIG. 4
(D) is also input. Output disable signal D is a signal designating the output inhibit period of the power device 2 1 to 2 3 connected to the gate drive circuit 8 1-8 3, prohibits the output of each power element 2 1 to 2 3 This is a signal that becomes HIGH only during the period in which it is performed. Next, the operation of the gate drive circuit 8 1-8 3 based on the comparison result E and the output disable signal D. First, the operation of the circuit body 8 constituting the gate drive circuit 8 1-8 3. In the state where the output inhibition signal D is LOW,
The second transistor 13 maintains a non-conductive state.
In this state, when the comparison result E input to the gate of the first transistor 12 becomes HIGH (command signal S> triangle wave signal T), the first transistor 12 is turned on. Therefore, the base voltage B of the third transistor 14 connected in parallel to the input side of the first transistor 13 becomes LOW (see FIG. 4E). Therefore, the third transistor 14 does not conduct, and the light emitting element 15 does not emit light. On the other hand, when the comparison result E input to the gate of the first transistor 12 becomes LOW (command signal S <triangular wave signal T), the first transistor 12 is turned off. Therefore, the base voltage B of the third transistor 14 connected in parallel to the input side of the first transistor 13
Becomes HIGH (see FIG. 4E). Therefore, the third transistor 14 conducts, and the light emitting element 15 emits light. On the other hand, when the output inhibition signal D is HIGH
In the state of, the second transistor 13 maintains the conductive state, so that the base of the third transistor 14 becomes LOW regardless of whether the first transistor 12 is conductive or non-conductive, and the third transistor 14 becomes non-conductive. , The light emitting element 15 does not emit light. Next, the operation of the power element side circuit 10 which is a feature of the three-phase power control device 1 will be described with reference to FIG. In the output of the three-phase AC power source N, the first mode in which the anode side of the trigger diode is the negative polarity of the AC output (see FIG. 3A), and the anode side of the trigger diode is the positive side of the AC output. There is a second mode in which the polarity is set (see FIG. 3B). In the power element side circuit 10,
The first, in response to the second mode, the power element 2 1 to 2 3
Has been changed. First, the conduction control operation of the power element side circuit 10 in the first mode will be described. In the first mode, when the light emitting element 15 emits light, the light receiving element 16 becomes conductive. Then, the signal flowing through the light receiving element 16 becomes the trigger signal T1, and the power element 2 composed of a triac
21 to 3 becomes conductive to supply power to the three-phase motor M. At this time, conduction period F 1 to n of the power element 2 1 to 2 3 (4
(F)) is the base voltage B of the third transistor 14.
Is a period from the point when the signal goes from the LOW level to the HIGH level to the zero-cross point of the output waveforms L U , L V and L W of the respective phases, and the conduction periods F 1 to n gradually increase during the first mode. To go. Therefore, the power supplied to the three-phase motor M also gradually increases. In the first mode, no current flows because the trigger diode 17 has the opposite polarity to the three-phase AC power supply N. Next, the operation of controlling the conduction of the power element side circuit 10 in the second mode will be described. In the second mode, the trigger diode 17 has a positive polarity with respect to the three-phase AC power supply N (the anode has a positive polarity), so that a current flows through the trigger diode 17. Then, the signal flowing through the trigger diode 17 becomes the trigger signal T2, and the power element 2 composed of a triac
21 to 3 becomes conductive to supply power to the three-phase motor M. In this case, the power element 2 1 to 2 3, the third transistor 15
Irrespective of the HIGH level period of the base voltage B of
Is always on during the period of the mode. In other words, the power element 2 1 to 2 3 of the conduction period G (see FIG. 4 (f)) in the second mode does not vary with a zero cross point to the next zero-crossing point. The conduction control for such a power element 2 1 to 2 3 is performed until the output disable signal D is output, the output disable signal D is output, the conduction control to the power device 2 1 to 2 3 Stops. At this time, during the period of the second mode, the action of the trigger diode 17 causes a current to flow to the three-phase motor M. However, in the three-phase AC power supply, even if a current flows due to the action of the trigger diode 17 in one phase (for example, the U phase), the trigger diode 17 for the other phase (for example, the V and W phases) is used. It functions to block the flow of current. Therefore, even though the output prohibition signal D is output, a disadvantage such as current leakage does not occur. As described above, the three-phase power control device 1 controls the conduction so as to gradually increase the power in the first mode, and outputs the power without performing the conduction control in the second mode. Control. Therefore, characteristics as shown in FIGS. 5 to 7 are obtained. That is, FIG. 5 shows a change in output at a phase angle (90-α degrees), and FIG. 6 shows a change in output at a phase angle (90 + α degrees). 5A and 6A, the horizontal axis represents the phase angle, and the vertical axis represents the voltage of each phase and the potential difference between each phase. And
In these figures, the symbol V U indicates a voltage change in the U phase,
V V indicates a V-phase voltage change, and V W indicates a W-phase voltage change. Further, reference numeral V UV represents a potential difference (V U -V V), V VW represents a potential difference (V V -V W), V WU indicates a potential difference (V WU), further, reference numeral P these It shows a change in output based on a voltage change in each phase and a potential difference between the phases. On the other hand, FIGS. 5B and 6B show U, V,
The on / off timing of the power element of each phase W is shown. In the figure, the hatched area indicates the on-timing period. The numbers 1 and 2 described in the hatched area indicate the first mode and the second mode. As is apparent from these figures, in the three-phase power control device 1, a general-purpose AC using a triac is used.
Switch not even though the is used as the power element 2 1 to 2 3, the output variation of the phase angle around 90 degrees there is little. Therefore, as shown in FIG. 7, the output accurately follows the fluctuation of the phase angle. FIG. 8 shows this three-phase power control device 1.
Shows the output fluctuation at a phase angle of 175 degrees. The description of this figure is the same as that of the fifth and sixth parts, and will not be repeated. As is clear from FIG. 8, this three-phase power control device 1
It can be seen that phase control is possible even at a phase angle of 175 degrees, which was not possible with a conventional triac power element (AC switch). [0039] In the embodiment described above, but are connected to the gate of the power device 2 1 to 2 3 consisting of a triac to the anode of the trigger diode 17, on the contrary, the power element 2 1 to 2 3 The same effect can be obtained even if the gate is connected to the cathode side of the trigger diode 17, in other words, even if the trigger diode 17 is connected in a direction opposite to that of the above-described embodiment. in this case,
In the second mode, the power is controlled so as to gradually increase the power, while in the first mode, the power is output without performing the conductivity control. As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained. A general-purpose AC switch can be used as a power element, and cost can be reduced. Since the AC switch, which is a general-purpose component and is formed as a single chip, is used as the power element as it is, there is no need to separately manufacture the power element. Further, it is possible to accurately follow the fluctuation of the phase angle, and it is possible to perform highly accurate power control. Further, the phase control angle can be significantly extended as compared with a triac type power element using an AC switch.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の一実施の形態に係る3相電力制御装置
の全体構成を示すブロック図である。 【図2】実施の形態に係る3相電力制御装置の要部の構
成を示す回路図である。 【図3】実施の形態に係る3相電力制御装置の動作を説
明する回路図である。 【図4】実施の形態に係る3相電力制御装置の各出力の
関係を示すタイムチャートである。 【図5】実施の形態に係る3相電力制御装置の位相角
(90−α度)における出力の状態を示す図である。 【図6】実施の形態に係る3相電力制御装置の位相角
(90+α度)における出力の状態を示す図である。 【図7】実施の形態に係る3相電力制御装置における位
相角と出力と関係を示す図である。 【図8】実施の形態の係る3相電力制御装置の位相角1
75度における出力の状態を示す図である。 【図9】従来例の3相電力制御装置のパワー素子をそれ
ぞれ示す図である。 【図10】従来例の3相電力制御装置の位相角(90−
α度)における出力の状態を示す図である。 【図11】従来例の3相電力制御装置の位相角(90+
α度)における出力の状態を示す図である。 【符号の説明】 21〜23 パワー素子 3 制御手段 81〜83 ゲートドライブ回路 17 トリガー用ダイオード
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a three-phase power control device according to one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of a main part of the three-phase power control device according to the embodiment. FIG. 3 is a circuit diagram illustrating an operation of the three-phase power control device according to the embodiment. FIG. 4 is a time chart showing a relationship between respective outputs of the three-phase power control device according to the embodiment. FIG. 5 is a diagram showing an output state at a phase angle (90-α degrees) of the three-phase power control device according to the embodiment. FIG. 6 is a diagram illustrating an output state at a phase angle (90 + α degrees) of the three-phase power control device according to the embodiment; FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a phase angle and an output in the three-phase power control device according to the embodiment. FIG. 8 shows a phase angle 1 of the three-phase power control device according to the embodiment.
It is a figure showing the state of output at 75 degrees. FIG. 9 is a diagram illustrating power elements of a conventional three-phase power control device. FIG. 10 shows the phase angle (90-
It is a figure which shows the state of the output in (alpha degree). FIG. 11 shows a phase angle (90+
It is a figure which shows the state of the output in (alpha degree). [EXPLANATION OF SYMBOLS] 2 1 to 2 3 power element 3 control unit 8 1-8 3 gate drive circuit 17 for the trigger diode

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 1/08 Continuation of front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H02M 1/08

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 負荷と3相交流電源の出力各相それぞれ
との間に介装されたパワー素子と、このパワー素子を位
相制御に基づいて導通制御する制御手段とを備えた3相
電力制御装置であって、 前記制御手段は主として、本体回路とトリガー回路から
構成され、前記パワー素子をトライアックから構成する
とともに、前記パワー素子にトリガー用ダイオードと抵
抗とを直列接続したものを並列に接続し、かつ、パワー
素子のゲートを前記トリガー用ダイオードと前記抵抗と
の接続中間点に接続したことに加え、さらに、前記トリ
ガー用ダイオードを前記トリガー回路を構成するホトカ
プラの受光素子に並列に接続したことを特徴とする3相
電力制御装置。
(57) Claims 1. A power element interposed between a load and each output of a three-phase AC power supply, and control for controlling conduction of the power element based on phase control. And a control circuit mainly comprising a main body circuit and a trigger circuit, wherein the power element is formed of a triac, and the power element is formed of a trigger diode and a resistor.
A resistor and a resistor connected in series are connected in parallel, and the gate of the power element is connected to the trigger diode and the resistor.
And a trigger diode connected in parallel to a light receiving element of a photocoupler constituting the trigger circuit.
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