JP4786244B2 - AC power controller - Google Patents
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Description
本発明は、電力用半導体素子による点弧角制御によって、電気炉用ヒータ等の負荷に供給する交流電力を位相制御する交流電力制御装置に関する。 The present invention relates to an AC power control device that performs phase control of AC power supplied to a load such as a heater for an electric furnace by firing angle control by a power semiconductor element.
この種の交流電力制御装置として、下記特許文献1に記載される構造の交流電力制御装置が知られている。この交流電力制御装置は、基本的には、電力供給線に直列に接続されるサイリスタ等の電力用半導体素子を有する電力制御部と、電力制御部にトリガ信号を出力するゲート駆動回路と、負荷に供給される電力の検出信号と目標信号との差信号或は手動スイッチ等から入力された指令信号に応じて、負荷に供給する電力に対応した点弧角制御信号を発生し、電源電圧の基準点(ゼロクロス点)からその点弧角制御信号に応じた制御角だけ遅れた時点でパルス信号を発生し、ゲート駆動回路に出力する主制御部と、から構成される。 As this type of AC power control apparatus, an AC power control apparatus having a structure described in Patent Document 1 below is known. This AC power control device basically includes a power control unit having a power semiconductor element such as a thyristor connected in series to a power supply line, a gate drive circuit that outputs a trigger signal to the power control unit, a load A firing angle control signal corresponding to the power supplied to the load is generated in accordance with a difference signal between the detection signal of the power supplied to the target signal and the target signal or a command signal input from a manual switch or the like. A main control unit that generates a pulse signal at a time delayed from a reference point (zero cross point) by a control angle corresponding to the firing angle control signal, and outputs the pulse signal to the gate drive circuit.
そして、主制御部は、例えば温度調節計から送られる指令信号に基づき、出力信号となる点弧角信号のタイマー値を演算し、電源電圧の基準点(ゼロクロス点)からそのタイマー値の示す制御角だけ遅れた時点でパルス信号を発生し、そのパルス信号をゲート駆動回路に出力し、これに応じてゲート駆動回路が電力制御部の電力用半導体素子にトリガ信号を出力して、負荷の電気炉用ヒータの電力を制御するように動作する。
このような交流電力の制御は、マイクロコンピュータ等のデジタル演算手段により演算して行なわれ、温度調節計から送られる指令信号は、例えば電流値4mA〜20mAのアナログ指令信号として印加され、通常、1000分割で入力データをサンプリングしてデジタルに変換するA/Dコンバータが使用される。そのアナログ指令信号をデジタル信号に変換して主制御部のデジタル演算手段に入力し、主制御部でPID演算などを行なってタイマー値(点弧角データ)を算出する。 Such control of AC power is performed by calculation using digital calculation means such as a microcomputer, and a command signal sent from the temperature controller is applied as an analog command signal having a current value of 4 mA to 20 mA, for example, and is usually 1000 An A / D converter that samples input data by division and converts it to digital is used. The analog command signal is converted into a digital signal and input to the digital calculation means of the main control unit, and the main control unit performs PID calculation and the like to calculate a timer value (ignition angle data).
制御用のA/Dコンバータには製造コストの観点から、例えば、1000分割で入力データをサンプリングしてデジタルに変換するA/Dコンバータが使用されるが、このようなA/Dコンバータを使用した場合、図6のグラフに示すように、温度調節計から入力される指令信号の電流値4mA〜20mAの指令値に対し、出力である点弧角制御信号が0%〜100%まで変化し、この間を1000分割の分解能で制御が行われることになる。 From the viewpoint of manufacturing cost, for example, an A / D converter that samples input data in 1000 divisions and converts it to digital is used for the control A / D converter. Such an A / D converter is used. In this case, as shown in the graph of FIG. 6, the firing angle control signal as an output changes from 0% to 100% with respect to the command value of 4 mA to 20 mA of the command signal input from the temperature controller, During this period, control is performed with a resolution of 1000 divisions.
つまり、この1000分割の分解能は、主制御部に使用されるA/Dコンバータの持つ分解能により上限として固定されるため、出力の点弧角制御信号(点弧角制御量)の0%〜100%の範囲が1000分割され、実際に制御される1回分の制御量の細かさ、つまり図6に示すように、出力される点弧角制御信号の最小単位の変化量Δdの値は0.1%に限定されてしまう。 That is, since the resolution of 1000 divisions is fixed as an upper limit by the resolution of the A / D converter used in the main control unit, 0% to 100% of the output ignition angle control signal (ignition angle control amount) % Range is divided into 1000, and the fineness of the control amount that is actually controlled, that is, as shown in FIG. 6, the change amount Δd of the minimum unit of the output firing angle control signal is 0. It will be limited to 1%.
このため、温度調節計から送られる指令値に0.1%未満の変化があった場合、その負荷の変化に対応した電力制御を行うことができず、負荷を高精度に制御することができないという課題があった。 For this reason, when there is a change of less than 0.1% in the command value sent from the temperature controller, the power control corresponding to the change in the load cannot be performed, and the load cannot be controlled with high accuracy. There was a problem.
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、電力制御の分解能が低く制限される場合でも、その分解能の範囲内で、より細かく交流電力の出力制御を行うことができる交流電力制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and even when the resolution of power control is limited to a low level, an AC power control apparatus capable of performing output control of AC power more finely within the range of the resolution. The purpose is to provide.
上記目的を達成するために、本発明の交流電力制御装置は、電力用半導体素子を電力供給線に直列に接続してなる電力制御部と、該電力制御部にトリガ信号を出力するゲート駆動回路と、外部から与えられる指令信号に基づき負荷に供給する電力に応じた点弧角制御量を算出し、点弧角に応じたパルス信号をゲート駆動回路に出力する主制御部と、を備えた交流電力制御装置において、
前記指令信号によって与えられる制御指令量と点弧角制御量の関係を示す出力グラフにおける、該点弧角制御量の下限値を、オフセット値として設定入力するオフセット値設定手段と、
該点弧角制御量の制御範囲及び該出力グラフの勾配を決める勾配値を設定入力する勾配値設定手段と、
該オフセット値と該勾配値の少なくとも何れか一方と該制御指令量から基本点弧角制御量を算出する基本点弧角制御量算出手段と、
該基本点弧角制御量についてPID演算を行なって点弧角制御量を算出する点弧角制御量算出手段と、
該点弧角制御量を点弧角データとしてのタイマー値に変換するタイマー値変換手段と、
該タイマー値に基づき点弧パルス信号をゲート駆動回路に出力する点弧パルス出力手段と、
を備え、
前記負荷が安定状態となったとき、前記出力グラフにおける点弧角制御量の下限値をオフセット値として前記オフセット設定手段から読み込み、または/及び該勾配値設定手段から該勾配値を読み込み、該オフセット値と該勾配値の少なくとも何れか一方と該制御指令量とを用いて該基本点弧角制御量を算出することにより、点弧角制御の出力分布の絞り込みを行なうことを特徴とする。
なお、ここで、上記勾配値とは、制御領域を絞り込むために設定され、点弧角制御量の制御範囲及び出力グラフの勾配を決める百分率の値である。
In order to achieve the above object, an AC power control apparatus according to the present invention includes a power control unit in which power semiconductor elements are connected in series to a power supply line, and a gate drive circuit that outputs a trigger signal to the power control unit. And a main controller that calculates a firing angle control amount corresponding to the power supplied to the load based on a command signal given from the outside, and outputs a pulse signal corresponding to the firing angle to the gate drive circuit. In the AC power control device,
An offset value setting means for setting and inputting a lower limit value of the firing angle control amount as an offset value in an output graph showing a relationship between the control command amount given by the command signal and the firing angle control amount;
A gradient value setting means for setting and inputting a gradient value for determining a control range of the firing angle control amount and a gradient of the output graph ;
Basic firing angle control amount calculating means for calculating a basic firing angle control amount from at least one of the offset value and the gradient value and the control command amount;
A firing angle control amount calculating means for calculating a firing angle control amount by performing a PID calculation on the basic firing angle control amount;
Timer value conversion means for converting the ignition angle control amount into a timer value as ignition angle data;
An ignition pulse output means for outputting an ignition pulse signal to the gate drive circuit based on the timer value;
With
When said load becomes a stable state, reads the gradient value lower limit value of the firing angle control amount read from the offset setting means as the offset value, or / from及beauty the gradient value setting means in the output graph, the by calculating the basic firing angle control amount using the at least one of the offset value and the gradient value and a control instruction value, and performing narrowing of the output distribution of the firing angle control.
Here, the gradient value is a percentage value that is set to narrow the control region and determines the control range of the firing angle control amount and the gradient of the output graph.
ここで、前記負荷は電気炉用ヒータであり、前記指令信号が該電気炉の温度調節計から出力され、該負荷の温度変動が減少して安定状態となったとき、温度調節計から安定運転を示す信号が主制御部に出力されるように構成することができる。 Here, the load is a heater for the electric furnace, and when the command signal is output from the temperature controller of the electric furnace and the temperature fluctuation of the load is reduced and becomes stable, the stable operation from the temperature controller is performed. Can be configured to be output to the main control unit.
上記構成の交流電力制御装置の主制御部は、負荷の変動が減少して安定状態となったとき、オフセット値設定手段から、指令信号によって与えられる制御指令量と点弧角制御量の関係を示す出力グラフの下限値を、オフセット値として読み込むと共に、その点弧角制御量の制御範囲及び該出力グラフの勾配を決める勾配値を勾配値設定手段から読み込む。そして、基本点弧角制御量算出手段が、そのオフセット値と勾配値の少なくとも一方と外部から与えられた指令信号の制御指令量とから基本点弧角制御量を算出する。 The main control unit of the AC power control apparatus having the above configuration, when the fluctuation of the load is reduced and becomes a stable state, determines the relationship between the control command amount given by the command signal and the firing angle control amount from the offset value setting means. The lower limit value of the output graph shown is read as an offset value, and the gradient value that determines the control range of the firing angle control amount and the gradient of the output graph is read from the gradient value setting means. Then, the basic firing angle control amount calculating means calculates the basic firing angle control amount from at least one of the offset value and the gradient value and the control command amount of the command signal given from the outside.
このとき、基本点弧角制御量手段が、指令信号の制御指令量から基本点弧角制御量を算出する際、制御指令量と点弧角制御量の関係を示す出力グラフの下限値を、例えば50%のオフセット値として設定し、点弧角制御量の制御範囲及び該出力グラフの勾配を決める勾配値を50%として設定して、基本点弧角制御量を演算した場合、制御指令量と点弧角制御量の関係を示す出力グラフにおいて、図5に示すように、制御指令量の全域に対し点弧角制御量の制御領域を下限値50%から上限値75%に絞り込むことができる。例えば、1000分割のA/Dコンバータを使用し、出力の点弧角制御量の領域を通常の下限値0%から上限値100%とする場合、図6に示すように、1000分割された単位当りの指令量は0.1%となるが、点弧角制御量の下限値50%から上限値75%に制御領域を絞り込むことにより、勾配値を50%とした図5に示すように、単位当りの指令量を0.025%にして細かく制御することができる。
At this time, when the basic firing angle control amount means calculates the basic firing angle control amount from the control command amount of the command signal, the lower limit value of the output graph showing the relationship between the control command amount and the firing angle control amount is For example, when the basic firing angle control amount is calculated by setting 50% as the offset value, setting the control range of the firing angle control amount and the gradient value that determines the gradient of the output graph as 50%, the control command amount As shown in FIG. 5, in the output graph showing the relationship between the ignition angle control amount and the ignition angle control amount, the control range of the ignition angle control amount can be narrowed from the
次に、点弧角制御量算出手段が、その基本点弧角制御量についてPID演算を行なって、より改善された点弧角制御量を算出する。そして、タイマー値変換手段が、その点弧角制御量を点弧角データとしてのタイマー値に変換し、点弧パルス出力手段が、そのタイマー値に基づき点弧パルス信号をゲート駆動回路に出力し、ゲート駆動回路により制御された点弧角で電力制御部の電力用半導体素子が導通され、負荷に交流電力が供給される。 Next, the ignition angle control amount calculation means performs a PID calculation on the basic ignition angle control amount to calculate a further improved ignition angle control amount. Then, the timer value conversion means converts the ignition angle control amount into a timer value as the ignition angle data, and the ignition pulse output means outputs an ignition pulse signal to the gate drive circuit based on the timer value. The power semiconductor element of the power control unit is turned on at the firing angle controlled by the gate drive circuit, and AC power is supplied to the load.
このように、制御出力領域を絞り込むことにより、例えば電気ヒータなどの負荷に供給する交流電力を、温度調節計などから送られる制御指令量に応じて、より細かく制御することができる。また、温度調節計などから送られる制御指令量をA/D変換するA/Dコンバータに、高分解能で高コストのものを使用せずに、通常の分解能を有した低コストのものを使用することができ、製造コストを抑制することができる。 Thus, by narrowing down the control output region, for example, AC power supplied to a load such as an electric heater can be more finely controlled according to a control command amount sent from a temperature controller or the like. Also, use an A / D converter that performs A / D conversion of a control command amount sent from a temperature controller or the like without using a high-resolution, high-cost one with a normal resolution. Manufacturing cost can be reduced.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は交流電力制御装置のブロック図である。図1において、1は負荷2として例えば電気炉用ヒータに単相交流電力を供給する電力供給線であり、電力供給線1にサイリスタ等の電力用半導体素子を逆並列接続した電力制御部3が直列に接続される。電力用半導体素子にはサージキラーとしてCRアブソーバが接続されている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of an AC power control apparatus. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a power supply line for supplying single-phase AC power to, for example, an electric furnace heater as a load 2, and a power control unit 3 in which a power semiconductor element such as a thyristor is connected in reverse parallel to the power supply line 1. Connected in series. A CR absorber is connected to the power semiconductor element as a surge killer.
電力制御部3にはトリガ信号を出力するゲート駆動回路4が接続され、ゲート駆動回路4は、制御盤などに内蔵された主制御部5によって制御され、主制御部5からは後述のように演算されたタイミングで点弧パルス信号をゲート駆動回路4に出力する。
A
主制御部5は、図1に示すように、マイクロコンピュータを主要部にして構成され、CPU、ROM、RAM、A/Dコンバータなどを含む入出力回路、及び電気的にデータ書き換え可能なEEPROMなどのメモリ13などを備えている。CPUは、予め記憶されたプログラムデータに基づき、後述のように、温度調節計10から入力された制御指令量Inに基づき、負荷2に供給すべき電力に対応して制御された点弧角のパルス信号を、ゲート駆動回路4に出力する処理などを行う。
As shown in FIG. 1, the main control unit 5 is configured with a microcomputer as a main part, and includes an input / output circuit including a CPU, a ROM, a RAM, an A / D converter, an electrically rewritable EEPROM, and the like. The
温度調節計10は、例えば負荷となる電気炉用ヒータの電気炉に設けられ、温度調節計10のコントローラからフィードバック制御信号が制御指令量信号として出力され、主制御部5に制御指令量Inとして入力される。制御指令量Inを示す信号、電流検出信号、及び電圧検出信号などは、主制御部5の入出力回路に内蔵されたA/Dコンバータを介して主制御部5のCPUに取り込まれる。また、電気炉内の温度が設定温度近傍に達して安定した運転状態となったとき、その安定運転を示す信号が温度調節計10から主制御部5に出力される。
The
さらに、主制御部5には、後述の点弧角制御量を演算するためのオフセット値Osを設定入力するためのオフセット設定器11が接続され、演算に使用する出力グラフの勾配を示す勾配値Gを設定入力するための勾配設定器12が接続される。このオフセット設定器11と勾配設定器12は、例えば可変抵抗器を使用して構成され、使用者がオフセット値Osまたは勾配値Gを任意の%値として設定可能である。また、温度調節計10の制御指令量に代えて手動により制御指令量を設定するための手動設定器19が主制御部5に接続され、さらに、制御装置の運転を、自動と手動で切り替える自動・手動切替器14が主制御部5に接続される。自動・手動切替器14が自動の場合は温度調節計10から制御指令量が主制御部5に送られ、自動・手動切替器14が手動に切り替えられた場合、手動設定器19から制御指令量を示す信号が主制御部5に送られる。
Further, the main control unit 5 is connected to an
さらに、主制御部5は、自動運転中に、負荷2が安定し温度調節計10からそれを示す信号を入力したとき、オフセット値Osを設定するオフセット設定器11から、指令信号によって与えられる制御指令量と点弧角制御量の関係を示す出力グラフの下限値を、オフセット値Osとして読み込むと共に、その出力グラフの勾配を示す勾配値Gを勾配設定器12から読み込むように動作する。
Further, when the load 2 is stabilized and a signal indicating it is input from the
そして、そのオフセット値Osと勾配値G及び温度調節計10から与えられた指令信号の制御指令量Inとから基本点弧角制御量Oxを、以下の式から算出する。
Then, the basic firing angle control amount Ox is calculated from the following equation from the offset value Os, the gradient value G, and the control command amount In of the command signal given from the
Ox=Os+(In×Δk×G/100)
ここで、Δkは出力グラフの傾きであり、例えば図3の出力グラフでは、0〜1000の制御指令量Inに対し、出力である点弧角制御量Oxは50%〜100%となって、出力グラフの傾きΔkは0.05となる。
Ox = Os + (In × Δk × G / 100)
Here, Δk is the slope of the output graph. For example, in the output graph of FIG. 3, the firing angle control amount Ox as an output is 50% to 100% with respect to the control command amount In of 0 to 1000, The slope Δk of the output graph is 0.05.
さらに、主制御部5は、その基本点弧角制御量OxについてPID演算を行なって、より改善された点弧角制御量Oxpidを算出する。PID演算は、比例演算、積分演算、及び微分演算を組み合わせて設定値に収束させる演算である。そして、その点弧角制御量Oxpidを点弧角データとしてのタイマー値に変換し、そのタイマー値に基づき点弧パルス信号をゲート駆動回路4に出力するように動作する。
Further, the main control unit 5 performs a PID operation on the basic firing angle control amount Ox to calculate a further improved firing angle control amount Oxpid. The PID calculation is a calculation that converges to a set value by combining proportional calculation, integration calculation, and differentiation calculation. Then, the ignition angle control amount Oxpid is converted into a timer value as the ignition angle data, and an operation is performed so as to output an ignition pulse signal to the
すなわち、主制御部5は、ゼロクロス点検出回路9からゼロクロス検出信号を入力し、電源電圧の基準点(ゼロクロス点)からそのタイマー値に応じた制御角だけ遅れて所定幅のパルス信号を発生し、ゲート駆動回路4に出力するように動作する。また、主制御部5のROMには、点弧角制御量Oxpidとタイマー値の関係を示すデータテーブルが予め記憶されており、そのテーブルデータを用いて点弧角制御量Oxpidをタイマー値に変換する。
That is, the main control unit 5 receives a zero cross detection signal from the zero cross
一方、電力供給線1には変流器を介して負荷2への給電電流を検出する電流検出器7が接続され、電流検出器7により検出された電流値は主制御部5に入力される。また、電力供給線1には電圧変成器を介して供給線の電圧を検出する電圧検出器8が接続され、電圧検出器8により検出された電圧値は主制御部5に入力される。また、電力供給線1には、その電位のゼロクロス点を検出するゼロクロス点検出回路9が接続され、ゼロクロス点検出回路9の出力側は主制御部5に接続される。
On the other hand, a
さらに、主制御部5には、ソフトスタート、ソフトダウン用の設定器(可変抵抗器)15、及び、ヒューズ18の断線時、電流検出器7の過電流検出時などに警報を出力する警報出力回路16が接続されている。また、上記のように検出された電力供給線1の電圧値、電流値、各種の設定値、運転モードなどを表示するための表示器17が主制御部5に接続されている。
Furthermore, the main control unit 5 outputs a soft start / soft down setting device (variable resistor) 15 and an alarm output that outputs an alarm when the
次に、上記構成の交流電力制御装置の動作を説明する。運転に先立ち、使用者はオフセット設定器11を操作してオフセット値Osをセットし、勾配設定器12を操作して勾配値Gをセットする。オフセット値Osと勾配値Gの設定は、絞り込む制御領域に応じて、少なくとも一方の設定値を設定し、或は両方を設定することもできる。
Next, the operation of the AC power control apparatus having the above configuration will be described. Prior to driving, the user operates the offset setting
このオフセット値Osと勾配値Gのセットは、電気炉の運転を行なった際、炉内の測定温度が目標温度に達して安定したとき、主制御部5から出力される点弧角制御量の値が、図3〜図5のような出力グラフの点弧角制御量Oxの範囲内に絞り込まれて、細かな制御ができるように、設定される。 The set of the offset value Os and the gradient value G indicates the firing angle control amount output from the main control unit 5 when the measured temperature in the furnace reaches the target temperature and stabilizes when the electric furnace is operated. The value is narrowed down to the range of the firing angle control amount Ox of the output graph as shown in FIGS. 3 to 5 so that fine control can be performed.
オフセット値Osは、出力グラフの下限値を示すもので、例えば図3に示す出力グラフにおいて、オフセット値Osは50%にセットされる。入力される制御指令量Inの分解能(指令信号をデジタル信号に変換するA/Dコンバータの分解能)が1000分割であるとき、出力グラフの傾きΔkは0.05であり、出力される点弧角制御量の最少変化量Δdは0.05%となる。よって、通常の最少変化量Δdが0.1%の場合より半分の範囲に絞り込まれ、入力される制御指令量Inの変動幅が0.05%まで細かく出力の制御ができることとなる。 The offset value Os indicates the lower limit value of the output graph. For example, in the output graph shown in FIG. 3, the offset value Os is set to 50%. When the resolution of the input control command amount In (resolution of the A / D converter that converts the command signal into a digital signal) is 1000 divisions, the slope Δk of the output graph is 0.05, and the output firing angle The minimum change amount Δd of the control amount is 0.05%. Therefore, it is narrowed down to a range that is half that of the case where the normal minimum change Δd is 0.1%, and the fluctuation range of the input control command amount In can be finely controlled to 0.05%.
また、勾配設定器12に勾配値Gを50%と設定した場合、図4の出力グラフに示すように、入力される制御指令量Inの分解能(指令信号をデジタル信号に変換するA/Dコンバータの分解能)が1000分割であるとき、出力グラフの傾きΔkは0.05であり、出力される点弧角制御量の最少変化量Δdは0.05%となる。よって、通常の最少変化量Δdが0.1%の場合より半分の範囲に絞り込まれ、入力される制御指令量Inの変動幅が0.05%まで細かく出力の制御ができることとなる。
Further, when the gradient value G is set to 50% in the
また、勾配設定器12に勾配値Gを50%と設定し、且つオフセット設定器11にオフセット値Osを50%と設定した場合、図5の出力グラフに示すように、入力される制御指令量Inの分解能(指令信号をデジタル信号に変換するA/Dコンバータの分解能)が1000分割であるとき、出力グラフの傾きΔkは0.025であり、出力される点弧角制御量の最少変化量Δdは0.025%となる。よって、通常の最少変化量Δdが0.1%の場合より1/4の範囲に絞り込まれ、入力される制御指令量Inの変動幅が0.025%まで細かく出力の制御ができることとなる。
Further, when the gradient value G is set to 50% in the
これを図2の出力処理のフローチャートを参照して説明すると、主制御部5のCPUは、先ず、ステップ100で、電気炉の温度が目標温度の近傍で安定しているか否かを判定し、例えば電気炉の温度調節計10から送られる測定温度情報に基づき、温度が安定したと判断すると、ステップ110に進む。このステップ110で、主制御部5は、温度調節計10から送られる制御指令量Inを取り込むと共に、図3の場合、予め設定されているオフセット値Os(50%)を取り込む。一方、図4の場合、勾配値G(50%)を取り込み、図5の場合、オフセット値Os(50%)と勾配値G(50%)を取り込む。さらに、電流検出器7と電圧検出器8を通して入力される電力供給線の電流、電圧の測定値データなどを取り込む。
This will be described with reference to the flowchart of the output process of FIG. 2. First, in
次に、ステップ120に進み、上記オフセット値Osと勾配値G及び温度調節計10からの指令信号の制御指令量Inとから、Ox=Os+(In×Δk×G/100)の式を用いて、基本点弧角制御量Oxを算出する。つまり、指令信号の制御指令量Inに傾きΔkと勾配値Gの百分率を乗算し、そこにオフセット値Osを加算して、基本点弧角制御量Ox(%)を算出する。ここで、図3の場合、勾配値Gは100%として基本点弧角制御量Oxを算出し、図4の場合、オフセット値Osは0%として基本点弧角制御量Oxを算出する。そして、この基本点弧角制御量OxをPID演算することにより、より改善された点弧角制御量Oxpidを算出する。
Next, the routine proceeds to step 120, where the offset value Os, the gradient value G, and the control command amount In of the command signal from the
次に、ステップ130にて、例えば点弧角制御量Oxpidとタイマー値の関係を示すデータテーブルを用いて、点弧角制御量Oxpidをタイマー値Toに変換し、次のステップ140にて、そのタイマー値Toをセットする。
Next, in
一方、主制御部5のCPUは、ゼロクロス点割込み処理において、先ず、ステップ200で、供給線の電位がゼロクロス点となったか否かを判定し、ゼロクロス検出器9による検出により、その電位がゼロクロス点となったと判定したとき、ステップ210にて、上記で算出したタイマー値Toをタイマーカウンタにセットし、カウントを開始する。
On the other hand, in the zero cross point interrupt process, the CPU of the main control unit 5 first determines in
そして、タイマー割込み処理において、ステップ300で、タイマーカウンタのカウント時間がセットしたタイマー値となったか否かを判定し、カウント時間がセットしたタイマー値となったとき、主制御部5は、点弧パルス信号をゲート駆動回路4に出力し、ゲート駆動回路4はその点弧角パルス信号により電力制御部3の電力用半導体素子を導通させる。つまり、ゲート駆動回路4は、そのパルス信号の立ち上りに同期してトリガ信号を発生し、電力制御部3の電力用半導体素子のゲートに出力する。電力供給線1の電力用半導体素子はトリガによって導通し、次のゼロクロス点まで導通するように動作し、このような点弧角制御(位相制御)によって、負荷2への供給電力が制御される。
Then, in the timer interruption process, it is determined in
このように、入力される制御指令量Inに対し点弧角制御量Oxを算出する際、出力グラフの下限値を上げるようにオフセット値Osをセットし、または出力グラフの勾配を変えるように勾配値をセットして、制御出力領域を絞り込むため、負荷2に供給する交流電力を、温度調節計10から送られる制御指令量に応じて、より細かく制御することができる。また、制御指令量をA/D変換するA/Dコンバータに、高分解能で高コストのものを使用せずに、通常の分解能を有した低コストのものを使用することができ、製造コストを抑制することができる。
Thus, when calculating the firing angle control amount Ox with respect to the input control command amount In, the offset value Os is set to increase the lower limit value of the output graph, or the gradient is changed to change the gradient of the output graph. In order to narrow the control output region by setting a value, the AC power supplied to the load 2 can be controlled more finely according to the control command amount sent from the
なお、上記実施形態では、負荷とし電気炉の電気炉用ヒータを使用する例について説明したが、その他の負荷について適用することもできる。また、自動運転中に温度調節計10からの信号に基づき、自動的に上記のような制御領域を絞り込んだ制御に移行したが、手動運転中に電気炉の温度が安定した時点で、自動運転に切り換え、制御領域を絞り込んだ制御に移行するように動作させることもできる。さらに、図1では単相交流の電力供給線について説明したが、三相交流の電力供給線についても同様に実施可能である。
In the above embodiment, the example in which the electric furnace heater of the electric furnace is used as the load has been described, but the present invention can be applied to other loads. In addition, the automatic control is shifted to the control range as described above based on the signal from the
1−電力供給線
2−負荷
3−電力制御部
4−ゲート駆動回路
5−主制御部
9−ゼロクロス検出器
10−温度調節計
11−オフセット設定器
12−勾配設定器
1-Power supply line 2-Load 3-Power control unit 4-Gate drive circuit 5-Main control unit 9-Zero cross detector 10-Temperature controller 11-Offset setter 12-Gradient setter
Claims (2)
前記指令信号によって与えられる制御指令量と点弧角制御量の関係を示す出力グラフにおける、該点弧角制御量の下限値を、オフセット値として設定入力するオフセット値設定手段と、
該点弧角制御量の制御範囲及び該出力グラフの勾配を決める勾配値を設定入力する勾配値設定手段と、
該オフセット値と該勾配値の少なくとも何れか一方と該制御指令量から基本点弧角制御量を算出する基本点弧角制御量算出手段と、
該基本点弧角制御量についてPID演算を行なって点弧角制御量を算出する点弧角制御量算出手段と、
該点弧角制御量を点弧角データとしてのタイマー値に変換するタイマー値変換手段と、
該タイマー値に基づき点弧パルス信号をゲート駆動回路に出力する点弧パルス出力手段と、
を備え、
前記負荷が安定状態となったとき、前記出力グラフにおける点弧角制御量の下限値をオフセット値として上記オフセット設定手段から読み込み、または/及び該勾配値設定手段から該勾配値を読み込み、該オフセット値と該勾配値の少なくとも何れか一方と該制御指令量とを用いて該基本点弧角制御量を算出することにより、点弧角制御の出力分布の絞り込みを行なうことを特徴とする交流電力制御装置。 A power control unit in which power semiconductor elements are connected in series to a power supply line, a gate drive circuit that outputs a trigger signal to the power control unit, and a power supplied to a load based on a command signal given from the outside A main control unit that calculates a starting angle control amount and outputs a pulse signal corresponding to the starting angle to the gate drive circuit,
An offset value setting means for setting and inputting a lower limit value of the firing angle control amount as an offset value in an output graph showing a relationship between the control command amount given by the command signal and the firing angle control amount;
A gradient value setting means for setting and inputting a gradient value for determining a control range of the firing angle control amount and a gradient of the output graph ;
Basic firing angle control amount calculating means for calculating a basic firing angle control amount from at least one of the offset value and the gradient value and the control command amount;
A firing angle control amount calculating means for calculating a firing angle control amount by performing a PID calculation on the basic firing angle control amount;
Timer value conversion means for converting the ignition angle control amount into a timer value as ignition angle data;
An ignition pulse output means for outputting an ignition pulse signal to the gate drive circuit based on the timer value;
With
When said load becomes a stable state, reads the gradient value lower limit value of the firing angle control amount read from the offset setting means as the offset value, or / from及beauty the gradient value setting means in the output graph, the by calculating the basic firing angle control amount using the at least one of the offset value and the gradient value and the control instruction values, AC and performing narrowing of the output distribution of the firing angle control Power control device.
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