JP3567612B2 - Power control device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子のスイッチング動作によって交流電源の交流出力を断続して負荷への供給電力の制御を行う電力制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、半導体素子のスイッチング動作によって交流電源の交流出力を断続して負荷への供給電力の制御を行う電力制御装置は、例えば照明負荷に供給する電力を調整することで調光を行う調光装置などに広く利用されている。
図12は電力制御装置を用いた調光装置A’の従来例を示しており、変圧器を有する受電端Uからの3相4線の配線W1 〜W4 と複数の照明負荷L1 〜L4 の間に挿入され、R,S,Tの各相毎あるいは各相を連動させて照明負荷L1 〜L4 への電力制御(調光制御)を行うものである。
【0003】
また、この調光装置A’は負荷端の短絡時に回路を保護するためのブレーカ(図示せず)、フィルタ用のチョークコイル(図示せず)、スイッチング動作を行う半導体素子たる双方向サイリスタ(トライアック)Q1 〜Q4 を備え、操作部2からの入力信号に基いて各ゲート制御回路501 〜504 がトライアックQ1〜Q4 のゲートに制御信号を与えてスイッチング動作させ、単位時間当たりのトライアックQ1 〜Q4 の導通時間を制御することで受電端Uから照明負荷L1 〜L4 に供給される電力を制御する、所謂位相制御方式のものである。ここで、サイリスタやトライアックなどの半導体素子は耐量が大きいため、負荷端の短絡事故発生時にはブレーカなどで回路を遮断すれば回路素子の保護が可能であり、また、サイリスタやトライアック等の半導体素子が受電端Uからの交流出力の半サイクルごとにしかオン・オフのスイッチング制御ができないため、電気的雑音の発生防止あるいはオン・オフ時の回路素子への負担を軽減する等の目的からフィルタ用のチョークコイルが必要とされる。
【0004】
調光装置A’には各相電圧のゼロクロスに同期した同期信号を出力する同期回路21 〜23 が設けてある。この同期回路21 …は各相の配線W1 〜W3 から取り込んだ相電圧を全波整流する整流回路4と、所定の基準電圧を発生する基準電圧源5と、整流後の脈流電圧を上記基準電圧と比較して相電圧のゼロクロスに同期した同期信号を出力する比較器6とを備え、出力される同期信号はそれぞれゲート制御回路501 〜504 に与えられる。
【0005】
ここで、調光装置A’の動作を図13の波形図を参照して説明すると、相電圧Viを全波整流した脈流電圧V1 と基準電圧Vrとが比較器6において比較され、相電圧Viのゼロクロス近傍の脈流電圧V1 が基準電圧Vrを下回る期間に比較器6からパルス状の同期信号Vtが出力される。ゲート制御回路501 …では、同期回路21 …から入力される同期信号Vtに基づくタイミングで、操作部3からの入力信号に応じた所定の期間だけトライアックQ1 …を導通させるようにゲートに制御信号を出力する。その結果、調光装置A’から照明負荷L1 …への出力電圧V0 は位相制御された波形となる。なお、トライアックQ1 …が導通している期間T0 は操作部3からの入力信号の大きさによって決定される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来例においては、電源周波数や電源電圧の変動に対して、整流回路4から出力される脈流電圧V1 を平滑した直流電圧のレベルに応じて基準電圧源5から出力される基準電圧Vrを調整し、電源電圧(相電圧Vi)が低い場合にはトライアックQ1 …の導通期間を長く、反対に高い場合には導通期間を短くすることにより、照明負荷L1 …に供給される出力電圧V0 に対する電源電圧変動の影響を相殺するように出力電圧V0 を補正している。但し、このような補正が可能となるのは、配線W1 …から取り込んだ電源電圧波形が正常な正弦波である場合だけである。
【0007】
すなわち、受電端Uの変圧器から調光装置A’までの配線W1 …の配線長が長い場合や、負荷の容量に対して変圧器の容量が十分でない場合などでは、受電端Uの2次側の相電圧が正常な正弦波であっても、調光装置A’に取り込まれた時には図14に示すように相電圧Viの波形に歪が生じて非対称になってしまうことがある。このような場合には、整流回路4から出力される脈流電圧V1 も歪んでしまうから、結局、同期回路21 …において相電圧Viのゼロクロスを正しく検出することができず、本来のゼロクロスから位相がずれた同期信号Vt’が出力されてトライアックQ1 …のスイッチングのタイミングが狂ったり、同期信号Vt’のパルス幅がずれることで所定の出力が得られなくなり、照明負荷L1 …の場合にはちらつきや立ち消えなどの現象が生じるという問題があった。
【0008】
本発明は上記問題点の解決を目的とするものであり、電源電圧や電源周波数の変動による負荷への供給電力の変動を防止した電力変換装置を提供しようとするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、上記目的を達成するために、交流電源から負荷への給電路に挿入されて給電路を断続するスイッチング動作を行う半導体素子と、入力信号に応じて半導体素子の導通期間を決定する制御信号を出力する制御手段とを備えた電力制御装置において、給電路の交流電源近傍から取り込んだ交流電源電圧のゼロクロスに同期した同期信号を発生する同期信号発生手段を具備し、半導体素子の導通期間における交流電源電圧の実効値を求める実効値演算部と、予め与えられる関数に基づいて入力信号と交流電源電圧の実効値とから所定の負荷供給電力が得られるような制御信号を求める関数部とを制御手段に備えて成る電力制御装置であって、負荷端の短絡時に回路を遮断して保護するブレーカと、少なくとも半導体素子と制御手段並びに同期信号発生手段を構成する回路部品が取り付けられるインペラ形状の放熱体と、回転軸を放熱体の軸に略一致させた冷却用ファンとを備え、ブレーカと放熱体の間に所定の空隙を設けて冷却用ファンを配設して成るものであり、交流電源電圧を交流電源近傍から取り込むことで交流電源からの配線長に起因する交流電源電圧の波形歪の影響を抑制することができ、また、このようにして取り込まれた交流電源電圧の実効値に基づいて予め与えられる関数により入力信号に応じた負荷供給電力が得られるような制御信号を求めることにより、交流電源電圧の変動があっても常に関数部の関数によって決まる電力、すなわち入力信号に応じた理想的な電力を負荷に供給することができ、その結果、電源電圧や電源周波数の変動による負荷への供給電力の変動を防止できる。さらに、ブレーカが具備する過電流検出用のバイメタルが回路部品からの放熱で動作し、回路が誤って遮断されるような誤動作の発生が防止できる。
【0010】
【発明の実施の形態】
(実施形態1)
図1は本発明の第1の実施形態を示す概略回路図である。本実施形態も照明負荷を調光する調光装置に関するものであり、基本的な構成は従来例と共通するので共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【0011】
本実施形態の調光装置Aは、受電端Uから各照明負荷L1 〜L4 への給電路(配線W1 〜W3 )に挿入された半導体素子たるトライアックQ1 〜Q4 と、各トライアックQ1 〜Q4 のゲートに制御信号を出力するゲート制御回路11 〜14と、ゲート制御回路11 〜14 に対して交流電源電圧のゼロクロスに同期した同期信号を出力する同期回路21 〜23 と、ゲート制御回路11 〜14 に対して照明負荷L1 〜L4 の調光量を指示する入力信号を与える操作部3とを備え、操作部3からの入力信号に基いて各ゲート制御回路11 〜14 がトライアックQ1 〜Q4 のゲートに制御信号を与えてスイッチング動作させ、単位時間当たりのトライアックQ1 〜Q4 の導通時間を制御することで受電端Uから照明負荷L1 〜L4 に供給される電力を制御して調光を行う、所謂位相制御方式の電力制御装置である。なお、操作部3は有線あるいは無線で入力信号をゲート制御回路11 …に与えるリモコン操作器のようなものでもよい。
【0012】
同期回路21 …は、受電端Uの近傍の各相の配線W1 〜W3 から取り込んだ相電圧を全波整流する整流回路4と、所定の基準電圧を発生する基準電圧源5と、整流後の脈流電圧を上記基準電圧と比較して相電圧のゼロクロスに同期した同期信号を出力する比較器6とを備えている。ここで、本実施形態では受電端Uの近傍から相電圧を取り込んでいるため、配線W1 〜W4 の配線長が長い場合であっても常に配線W1 〜W4 による影響を受ける前の波形歪の少ない状態の交流電源電圧を取り込むことができる。このため、配線W1 〜W4 による影響を受けた後の交流電源電圧を取り込んでいた従来例に比較して、同期信号に位相ずれが生じることがなくなるという利点がある。
【0013】
ゲート制御回路11 …は、同期回路21 …の整流回路4から出力された脈流電圧をオペアンプOP1 を用いて積分して交流電源電圧の実効値を求める実効値演算部たる積分器7と、トランジスタなどで構成されて脈流電圧の積分器7への入力を入切するスイッチSWと、同期回路21 …からの同期信号に応じたタイミングにて操作部3からの入力信号に応じたパルス幅のパルス信号を出力してスイッチSWをオン・オフさせるパルス信号発生回路8と、積分器7で求めた交流電源電圧の実効値と操作部3からの入力信号とから所定の負荷供給電力が得られるような制御信号を求めてトライアックQ1 …のゲートに出力する関数部9とを備えている。ここで、積分器7にはトライアックQ1 …の導通期間に対応した期間にのみスイッチSWを介して脈流電圧が入力されるため、積分器7から出力される実効値はトライアックQ1 …の導通期間における交流電源電圧の実効値となる。
【0014】
一方、関数部9は2つのオペアンプOP2 ,OP3 を具備し、図2に示すような交流電源電圧Viが正常な正弦波である場合の入力信号と交流電源電圧の実効値との関係を決める関数が予め設定されており、この関数から求められる入力信号に対応した交流電源電圧の実効値と、積分器7から入力される実際の交流電源電圧の実効値とを比較し、その結果から交流電源電圧が正常な正弦波である場合の実効値と実際の実効値とが略一致するような制御信号を作成してトライアックQ1 …の導通角を制御している。すなわち、図3(a)に示すように交流電源電圧Viに波形歪が生じた場合であっても、実際の交流電源電圧の実効値が上記関数により求められる正常時の実効値と略一致するように、ゲート制御回路11 …において制御信号のパルス幅が補正され、照明負荷L1 …には操作部3からの入力信号に応じた電圧V0 が常に安定して供給される(同図(c)参照)。そのため、施工や電源の仕様が原因で発生する非対称な電源歪に対し、ゲート制御回路11 …の誤動作を防止でき、且つ出力の安定化が図れる。
【0015】
ところで、本実施形態の調光装置Aは、図4(a)(b)に示すように1回路分のトライアックQ1 …等の回路部品が平板状の取付板10に取り付けられてキャビネットCBの内部に多数個が収納配置されるものであり、主に多数の照明負荷L1 …を調光するための大容量型のものである。なお、図1の概略回路図では図示を省略した回路保護用のブレーカBやフィルタ用のチョークコイルCHも取付板10に取り付けてある。このチョークコイルCHは、従来例でも説明したように、トライアックQ1 …が交流電源電圧の半サイクルごとにしかオン・オフできないことによる電気的雑音の発生防止あるいはオン・オフ時の回路素子への負担を軽減する等の目的で設けられているものである。チョークコイルCHは、トロイダル形状あるいは円筒形状のコアの周囲に断面形状が円形又は矩形の導体から成る巻線を巻回して構成されているが、トライアックQ1 …によって位相制御され急峻に変化する電流が巻線に流れるため、電磁的な力によって巻線自体が振動して唸り音を発生する。
【0016】
そこで、図5(b)に示すように導電性材料を圧延機によって帯板状に圧延して巻線を形成する際に、圧延機のローラの片側あるいは両側に巻線の長手方向に沿った溝を設けておき、巻線11の片側面(あるいは両側面)に凹凸を形成し巻線11の長手方向の厚みを部分的に厚くするようにすれば、巻線11の強度を上げて上記のような巻線の振動による唸り音の発生を抑制することができる。このように形成された巻線11は矩形枠状のコア13に取着されたボビン12の回りに巻回されてチョークコイルCHが形成される。
【0017】
また、巻線の振動を抑制する他の構造として、図6に示すように若干幅広の帯板状に形成された巻線14を円柱状のコア16の周囲に巻回してチョークコイルCHを形成する際に、ウレタンなどの絶縁性を有する防振材15を同時に巻回して巻線14の各層の間に防振材15を挟設してもよい。なお、この場合にはインダクタンスは巻線14の巻数を増やすことで大きくし、さらに巻線14の巻初めと巻終りの両端には電極17を接続する。このように、巻線14の間に防振材15を挟設することにより、巻線14の振動を防振材15によって抑制することができる。
【0018】
あるいは、他の振動抑制構造として、コア19に取着されるボビン18の外周面に多数の突起18aを突設し、この突起18aの上に巻線20を巻回してチョークコイルCHを形成するものもある。すなわち、巻線20をボビン18の外周面に突設された多数の突起18aにて多点で支持することにより、巻線20の振動を抑制して唸り音の発生が防止できるものである。
【0019】
ところで、一般に電力制御装置における回路部品からの発熱量は負荷の使用状況(電力制御装置からの出力電流)によって大幅に変化するが、従来は図4に示すように金属製の取付板10を放熱板に利用して放熱を促進させるとともに、キャビネットCBの上部に配設された冷却用のファン等を用いてキャビネットCB内の空気を循環させて回路部品を冷却するようになっていた。
【0020】
これに対して、図8に示すように1回路分のトライアックQ1 …やブレーカBあるいはチョークコイルCH等の回路部品が実装されたプリント基板PBを、複数枚が所定の間隙を設けて重ねられた取付板211 ,212 に取り付けるとともに、垂直方向の上下両端部22a,22bに吸排気用のファン231 ,232 が取着されたケース22の内部に取付板211 …を納装すれば、ファン231 ,232 を駆動することでケース22の内部において上方へ送風することにより、複数の取付板211 ,212 の間に設けられた間隙の間を通風して、放熱板を兼ねる取付板211 …から放射された熱が効率良くキャビネットCBの上部へ排出され、結果的に多数の回路部品の放熱を一括して効率よく行うことができる。
【0021】
また、ブレーカBには回路素子を確実に保護するために高速で動作する所謂高速遮断品を使用しているが、過電流の検出用に内部に設けられたバイメタルが上記回路部品から放射される熱によって誤動作してブレーカBの不要な遮断を招くことがあるが、図9に示すように金属製平板状の放熱板24a…をその一辺を軸として互いに連結することで断面羽根型のインペラ形状とした放熱体24の各放熱板24a…に、チョークコイルCHやトライアックQ1 …並びに各回路を構成する回路部品などを実装し、冷却用ファン25をその回転軸が放熱体24aの軸に略一致するように取り付けるとともに、図10に示すようにブレーカBと放熱体24の間に所定の空隙26を設け、この空隙26を冷却用ファン25の吸気口とすることにより、熱を発する回路部品とブレーカBとが上記空隙26によって隔離され、上述のようなブレーカBの誤動作が防止できる。なお、各放熱板24a…は放熱効果を高めるために多数のフィン24bが突設してある。
【0022】
ところで上記の各ファンは、電源投入と連動あるいは設置場所の温度検知と連動してオン・オフされることが多いが、回路部品からの発熱量が負荷の使用状況によって大幅に変化するので、負荷の稼働率によっては冷却が不要な場合であってもファンが駆動され、余計な電力が消費されたり騒音が生じるなどの不具合が生じている。
【0023】
そこで、冷却用ファン25を回転させるファンモータMを図11に示すような回路にて駆動し、不要な電力消費や騒音の発生を防止することができる。この回路は、直流電源Eの両端に互いに並列接続されたフォトトラジスタTr1 ,Tr2 と直列に直流モータから成るファンモータMと逆流阻止用のダイオードD1 の並列回路を接続するとともに、所定の温度を越えた場合にオンする温度検出素子TH1 ,TH2 と発光ダイオードLD1 ,LD2 の直列回路を互いに並列に直流電源Eの両端に接続して構成される。なお、フォトトラジスタTr1 と発光ダイオードLD1 及びフォトトランジスタTr2 と発光ダイオードLD2 にて各々フォトカプラが形成されている。また、温度検出素子TH1 ,TH2 は、例えば雰囲気温度によって変化するサーミスタの抵抗値が所定のしきい値になったときに接点が閉成されるものであって、それぞれ異なるしきい値が設定されている。すなわち、この回路構成においては、雰囲気温度に応じて各温度検出素子TH1 ,TH2 が順次オンとなり、ファンモータMに供給される電力を段階的に変化させることができ、このため、雰囲気温度に応じた冷却が可能となり、余計な電力が消費されたり騒音が生じるなどの不具合が防止できる。あるいは、サーミスタの抵抗値変化に応じた直流出力をアンプにて増幅し、それをファンモータの駆動用電源として用いるようにしてもよい。この場合には、雰囲気温度があまり上昇しておらずアンプからの出力電圧が出力が殆ど無いときにも、ファンを安定して回転させることが可能な最小の電圧が印加されるようにしておけばよい。
【0024】
【発明の効果】
請求項1の発明は、交流電源から負荷への給電路に挿入されて給電路を断続するスイッチング動作を行う半導体素子と、入力信号に応じて半導体素子の導通期間を決定する制御信号を出力する制御手段とを備えた電力制御装置において、給電路の交流電源近傍から取り込んだ交流電源電圧のゼロクロスに同期した同期信号を発生する同期信号発生手段を具備し、半導体素子の導通期間における交流電源電圧の実効値を求める実効値演算部と、予め与えられる関数に基づいて入力信号と交流電源電圧の実効値とから所定の負荷供給電力が得られるような制御信号を求める関数部とを制御手段に備えて成る電力制御装置であって、負荷端の短絡時に回路を遮断して保護するブレーカと、少なくとも半導体素子と制御手段並びに同期信号発生手段を構成する回路部品が取り付けられるインペラ形状の放熱体と、回転軸を放熱体の軸に略一致させた冷却用ファンとを備え、ブレーカと放熱体の間に所定の空隙を設けて冷却用ファンを配設して成るので、交流電源電圧を交流電源近傍から取り込むことで交流電源からの配線長に起因する交流電源電圧の波形歪の影響を抑制することができ、また、このようにして取り込まれた交流電源電圧の実効値に基づいて予め与えられる関数により入力信号に応じた負荷供給電力が得られるような制御信号を求めることにより、交流電源電圧の変動があっても常に関数部の関数によって決まる電力、すなわち入力信号に応じた理想的な電力を負荷に供給することができ、その結果、電源電圧や電源周波数の変動による負荷への供給電力の変動を防止でき、さらに、ブレーカが具備する過電流検出用のバイメタルが回路部品からの放熱で動作し、回路が誤って遮断されるような誤動作の発生が防止できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態1を示す概略回路図である。
【図2】同上の動作を説明するための波形図である。
【図3】同上の動作を説明するための波形図である。
【図4】(a)は同上の設置状態を説明する図、(b)は同上の構造を示す斜視図である。
【図5】同上におけるチョークコイルの構造を示し、(a)は平面図、(b)は巻線の斜視図である。
【図6】同上におけるチョークコイルの他の構造を示す斜視図である。
【図7】同上におけるチョークコイルのさらに別の構造を示す平面図である。
【図8】同上の他の構造を示す断面図である。
【図9】同上のさらに他の構造を示す斜視図である。
【図10】同上の構造を示す一部破断した側面図である。
【図11】同上における冷却用ファンの駆動回路を示す回路図である。
【図12】従来例を示す概略回路図である。
【図13】同上の動作を説明するための波形図である。
【図14】同上の動作を説明するための波形図である。
【符号の説明】
A 調光装置
L1 … 照明負荷
11 … ゲート制御回路
21 … 同期回路
3 操作部
7 積分器
8 パルス信号発生器
9 関数部
SW スイッチ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power control device that controls the power supplied to a load by intermittently switching an AC output of an AC power supply by a switching operation of a semiconductor element.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a power control device that controls power supplied to a load by intermittently switching an AC output of an AC power supply by switching operation of a semiconductor element has been used to perform dimming by, for example, adjusting power supplied to a lighting load. Widely used for equipment and the like.
Figure 12 shows a conventional example of light control device A 'using the power control unit, 3-phase 4-wire wiring W 1 to W-4 and a plurality of lighting loads L 1 ~ from the receiving end U having a transformer it is inserted between the L 4, and performs R, S, power control to the lighting load in conjunction with each phase or each phase of T L 1 ~L 4 a (light control).
[0003]
The dimmer A 'includes a breaker (not shown) for protecting a circuit when a load terminal is short-circuited, a choke coil (not shown) for a filter, and a bidirectional thyristor (triac) as a semiconductor element for performing a switching operation. ) comprising a Q 1 to Q 4, the operation unit 2 the gate control circuit based on the input signal from 50 1 to 50 4 causes a switching operation by applying a control signal to the gate of the triac Q 1 to Q 4, per unit time controlling the electric power supplied from the receiving end U to the lighting load L 1 ~L 4 by controlling the conduction time of the triac Q 1 to Q 4, it is of the so-called phase control method. Here, since semiconductor elements such as thyristors and triacs have a high withstand capability, circuit elements can be protected by breaking the circuit with a breaker or the like in the event of a short circuit at the load end, and semiconductor elements such as thyristors and triacs can be used. Since ON / OFF switching control can be performed only every half cycle of the AC output from the power receiving end U, the filter is used for the purpose of preventing generation of electric noise or reducing the load on circuit elements at the time of ON / OFF. A choke coil is required.
[0004]
The synchronization circuit 2 1 to 2 3 for outputting a synchronous signal synchronized with the zero crossing of the phase voltage is provided to the light control device A '. The synchronous circuit 2 1 ... and the rectifier circuit 4 for full-wave rectified phase voltages taken from each phase of the wire W 1 to W-3, a reference voltage source 5 for generating a predetermined reference voltage, pulsating rectified voltage the a
[0005]
Here, the operation of the light control device A ′ will be described with reference to the waveform diagram of FIG. 13. The pulsating voltage V 1 obtained by full-wave rectifying the phase voltage Vi is compared with the reference voltage Vr in the
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Incidentally, in the above-described conventional example, the criteria for variations in the power supply frequency and supply voltage, is output ripple voltage V 1 output from the rectifying circuit 4 from the reference voltage source 5 in accordance with the level of the smoothed DC voltage The voltage Vr is adjusted so that when the power supply voltage (phase voltage Vi) is low, the conduction period of the triacs Q 1 is longer, and when the power supply voltage (phase voltage Vi) is high, the conduction period is shorter, so that the power is supplied to the lighting loads L 1 . and corrects the output voltage V 0 so as to cancel the influence of fluctuations in the power source voltage to the output voltage V 0 that. However, such correction is possible only when the power supply voltage waveform taken in from the wires W 1 is a normal sine wave.
[0007]
That is, when the wiring length of the wiring W 1 from the transformer at the power receiving end U to the dimmer A ′ is long, or when the capacity of the transformer is not sufficient with respect to the load capacity, the 2nd of the power receiving end U is used. even following side phase voltages normal sine wave, when taken into the dimmer a 'may be distorted becomes asymmetrical occurs in the waveform of the phase voltage Vi as shown in FIG. 14. In such a case, the pulsating voltage V 1 output from the rectifier circuit 4 is also distorted, so that the synchronous circuit 2 1 ... Cannot correctly detect the zero cross of the phase voltage Vi. , The synchronization signal Vt 'out of phase is output, and the switching timing of the triacs Q 1 ... Shifts, or the pulse width of the synchronization signal Vt ′ shifts, so that a predetermined output cannot be obtained, and the illumination loads L 1 . In such a case, there is a problem that phenomena such as flickering and disappearing occur.
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a power conversion device that prevents a change in power supplied to a load due to a change in a power supply voltage or a power supply frequency.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device which is inserted into a power supply path from an AC power supply to a load and performs a switching operation for interrupting the power supply path, and a conduction period of the semiconductor element according to an input signal. A control means for outputting a control signal for determining the power supply voltage, wherein a synchronous signal generating means for generating a synchronous signal synchronized with a zero cross of an AC power supply voltage taken from near the AC power supply in the power supply path, An effective value calculating unit for obtaining an effective value of the AC power supply voltage during a conduction period of the element; and a control signal for obtaining a predetermined load supply power from the input signal and the effective value of the AC power supply voltage based on a function given in advance. a power control device comprising a function unit to the control means for determining, a breaker to protect blocking the circuit when the load end short, at least the semiconductor element and the control hand Also, an impeller-shaped radiator to which circuit components constituting the synchronization signal generating means are attached, and a cooling fan having a rotation axis substantially coincident with the axis of the radiator, and a predetermined gap is provided between the breaker and the radiator. The cooling fan is arranged and provided , and by taking in the AC power supply voltage from the vicinity of the AC power supply, it is possible to suppress the influence of the waveform distortion of the AC power supply voltage due to the wiring length from the AC power supply, Further, by obtaining a control signal that can obtain load supply power according to the input signal by a function given in advance based on the effective value of the AC power supply voltage thus taken in, the AC power supply voltage may vary. However, power that is always determined by the function of the function part, that is, ideal power according to the input signal, can be supplied to the load. The variation of the power supplied to be prevented. Further, the overcurrent detecting bimetal included in the breaker operates by radiating heat from the circuit components, and it is possible to prevent the occurrence of an erroneous operation in which the circuit is erroneously shut off.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic circuit diagram showing a first embodiment of the present invention. The present embodiment also relates to a dimming device for dimming an illumination load, and the basic configuration is common to the conventional example.
[0011]
Dimming device A of the present embodiment, the receiving end the illumination load from U L 1 ~L feedline to 4 (wire W 1 to W-3) to be inserted semiconductor element serving triac Q 1 to Q 4, each a gate control circuit 1 1 to 1 4 that outputs a control signal to the gate of the triac Q 1 to Q 4, the gate control circuit 1 1 to 1 4 synchronous circuit for outputting a synchronous signal synchronized with the zero crossing of the AC power source voltage to 2 and 21 to 3, and an
[0012]
Synchronous circuit 2 1 ... is the phase voltage taken from each phase of the wire W 1 to W-3 in the vicinity of the receiving end U and rectifying circuit 4 for full-wave rectification, the reference voltage source 5 for generating a predetermined reference voltage, A
[0013]
The gate control circuit 1 1 ... Integrates the pulsating voltage output from the rectifier circuit 4 of the synchronization circuit 2 1 ... By using the operational amplifier OP 1 to obtain an effective value of the AC power supply voltage. , A switch SW configured by a transistor or the like to turn on / off the input of the pulsating voltage to the integrator 7, and in response to an input signal from the
[0014]
On the other hand, the
[0015]
By the way, as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), the dimmer A of this embodiment has circuit components such as triacs Q 1 ... For one circuit mounted on a
[0016]
Therefore, as shown in FIG. 5 (b), when the conductive material is rolled into a strip by a rolling mill to form a winding, one or both sides of the rollers of the rolling mill extend along the longitudinal direction of the winding. If a groove is provided and irregularities are formed on one side (or both sides) of the winding 11 to partially increase the thickness of the winding 11 in the longitudinal direction, the strength of the winding 11 is increased and The generation of a growling sound due to the vibration of the winding as described above can be suppressed. The winding 11 formed in this manner is wound around a
[0017]
Further, as another structure for suppressing the vibration of the winding, as shown in FIG. 6, a winding 14 formed in a slightly wide band shape is wound around a
[0018]
Alternatively, as another vibration suppressing structure, a number of protrusions 18a are provided on the outer peripheral surface of the
[0019]
In general, the amount of heat generated from circuit components in a power control device greatly changes depending on the use condition of a load (output current from the power control device). However, conventionally, as shown in FIG. The board is used as a plate to promote heat dissipation, and the circuit components are cooled by circulating air in the cabinet CB using a cooling fan or the like disposed above the cabinet CB.
[0020]
On the other hand, as shown in FIG. 8, a plurality of printed circuit boards PB on which circuit components such as a triac Q 1 ... For one circuit, a breaker B or a choke coil CH are mounted are stacked with a predetermined gap therebetween. Are mounted on the mounting
[0021]
In addition, a so-called high-speed cutoff product that operates at high speed to reliably protect the circuit element is used for the breaker B, but a bimetal provided inside for detecting an overcurrent is radiated from the circuit component. A malfunction may occur due to heat and may cause unnecessary breakage of the breaker B. However, as shown in FIG. 9, by connecting metal flat
[0022]
By the way, each of the above fans is often turned on and off in conjunction with turning on the power or detecting the temperature of the installation location. However, since the amount of heat generated from circuit components greatly changes depending on the usage of the load, Depending on the operation rate, the fan is driven even when cooling is not required, causing problems such as unnecessary power consumption and noise.
[0023]
Thus, the fan motor M for rotating the cooling
[0024]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, a semiconductor element which is inserted into a power supply path from an AC power supply to a load and performs a switching operation for intermittently connecting the power supply path, and outputs a control signal for determining a conduction period of the semiconductor element according to an input signal. A power control device comprising: a control signal generating means for generating a synchronizing signal synchronized with a zero-cross of an AC power supply voltage taken from the vicinity of the AC power supply in a power supply path; An effective value calculating unit for obtaining an effective value of the control unit, and a function unit for obtaining a control signal for obtaining a predetermined load supply power from the input signal and the effective value of the AC power supply voltage based on a function given in advance. a power control device including a breaker that protects blocking the circuit when the load end short, the at least semiconductor element control means and synchronizing signal generating means It has an impeller-shaped radiator to which the circuit components to be mounted are attached, and a cooling fan whose rotation axis is substantially aligned with the axis of the radiator, and provides a predetermined gap between the breaker and the radiator to cool the cooling fan. since composed by disposing an AC power supply voltage can be suppressed the influence of the waveform distortion of the AC power supply voltage due to wiring from the AC power source by taking from the AC power source near the, also incorporated in this way By obtaining a control signal such that the load supply power according to the input signal is obtained by a function given in advance based on the effective value of the AC power supply voltage, the function of the function section is always used even if the AC power supply voltage fluctuates. determined power, i.e. it can supply the ideal power corresponding to the input signal to the load, as a result, it is possible to prevent variations in the supply power to the load due to variations in power supply voltage or the power frequency, Et to operate in the heat dissipation from the bimetal circuit components for overcurrent detection breaker comprising, there is an effect that occurrence of a malfunction such as blocked accidentally circuit can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic circuit diagram showing a first embodiment.
FIG. 2 is a waveform chart for explaining the above operation.
FIG. 3 is a waveform chart for explaining the operation of the above.
FIG. 4A is a view for explaining an installation state of the above, and FIG. 4B is a perspective view showing a structure of the same.
FIGS. 5A and 5B show the structure of the choke coil in the above embodiment, wherein FIG. 5A is a plan view and FIG. 5B is a perspective view of a winding.
FIG. 6 is a perspective view showing another structure of the choke coil of the above.
FIG. 7 is a plan view showing still another structure of the choke coil in the above.
FIG. 8 is a sectional view showing another structure of the above.
FIG. 9 is a perspective view showing still another structure of the above.
FIG. 10 is a partially broken side view showing the structure of the above.
FIG. 11 is a circuit diagram showing a drive circuit for a cooling fan in the above power supply system.
FIG. 12 is a schematic circuit diagram showing a conventional example.
FIG. 13 is a waveform chart for explaining the above operation.
FIG. 14 is a waveform chart for explaining the above operation.
[Explanation of symbols]
A dimmer L 1 … lighting load 1 1 … gate control circuit 2 1 …
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