JP5565670B2 - 交流電力調整装置 - Google Patents
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Description
この問題に対して、電力制御指令値と実際のゼロクロススイッチへのスイッチ信号との誤差を積分して、その誤差を積分した信号をスイッチ信号に反映させる手法が用いられることがある。この技術は、ΔΣ変調によるパルス密度変調の応用と考えることができる。すなわち、連続値もしくは高分解能の信号を2値のオン/オフパルスに変換する手法であり、スーパーオーディオCDへの音声信号記録などにも用いられている技術である。誤差を積分した信号を用いる場合、ΔΣ変調におけるノイズシェーピングフィルタは1次の積分要素であると解釈される。このノイズシェーピングフィルタの次数を上げることにより、目標値信号と出力の2値信号の誤差のパワースペクトルの低周波成分をよく抑制できることが一般に知られているが、3次以上のノイズシェーピングフィルタを用いた場合、最大変調率が限られてしまうことが知られている。すなわち、電力制御の場合、電力指令値が0に近い状態や最大値に近い状態では、ノイズシェーピングフィルタが正常に動作しないといった問題を持っている。
解決しようとする課題は、ゼロクロススイッチによる電力制御において、制御周期をあまり長くすることなく、高い制御分解能を実現し、高い最大変調率を確保する手段を提供することである。
本発明第1の実施の形態における交流電力調整装置のブロック図は図1に示す通りである。指令値信号u[k]は、この交流電力調整装置において負荷3に供給する電圧のrms値の目標値を指定する信号であり、スイッチ素子4が常にオンとなっている状態において負荷3に掛かる電圧のrms値に対する相対値として指定するものである。したがって、指令値信号u[k]は0から1までの値をとることになる。また、指令値信号u[k]はサンプリング周期Tcごとに与えられるものである。交流電源2は商用電源であり、周波数60Hzで電圧の実効値が100Vの交流電圧源である。
11・・・オンオフパターンテーブル
12・・・パターン選択器
121・・・量子化器
122・・・ルックアップテーブル
123・・・スカラーゲイン
124・・・ベクトルゲイン
13・・・フィードバックテーブル
14・・・入力ベクトル
15・・・遅延要素
16・・・システム行列
17・・・ゼロ次ホールド
18a,18b・・・サンプラ
19・・・積分要素
2・・・交流電源
3・・・負荷
4・・・スイッチ素子
5・・・ゼロクロス検出器
Claims (7)
- 交流電源に対してスイッチ素子を介して負荷に電力を供給し、前記交流電源の電圧のゼロクロスを検出するゼロクロス検出手段を持ち、前記スイッチ素子は前記ゼロクロス検出手段の出力信号に従って前記交流電源の電圧の半周期ごとにオンまたはオフするものであり、前記スイッチ素子を前記交流電源の電圧の半周期の整数倍であるスイッチング周期ごとにオンまたはオフさせる制御装置を持ち、前記制御装置は2以上の整数であるnに対してスイッチング周期のn倍の制御周期を持ち、前記制御装置は制御周期の間にスイッチング周期ごとにスイッチ素子をオンにするかオフにするかを決定するm種類のオンオフパターンを記憶し、電力調整指令値を入力し、電力調整指令値と前記スイッチ素子へのオンまたはオフの指令信号を入力として前記オンオフパターンを選択するパターン選択演算装置を持ち、mの値がnの値よりも2以上大きいことを特徴とする交流電力調整装置。
- 前記スイッチング周期が前記交流電源の電圧の1周期に等しいことを特徴とする請求項1に記載の交流電力調整装置。
- 前記スイッチング周期が前記交流電源の電圧の半周期に等しいことを特徴とする請求項1に記載の交流電力調整装置。
- nの値が偶数であり、前記オンオフパターンはすべて前記交流電源の電圧が正である半周期におけるオンの数と電圧が負である半周期におけるオンの数が等しく、前記交流電源の電圧が正である半周期におけるオンと電圧が負である半周期におけるオンが交互に現れるものであることを特徴とする請求項3に記載の交流電力調整装置。
- nの値が偶数であり、前記オンオフパターンはすべて前記交流電源の電圧が正である半周期におけるオンと電圧が負である半周期におけるオンが交互に現れるものであり、前記オンオフパターンは最初のオンが前記交流電源の電圧が正である半周期に該当する第1のパターン群と最初のオンが前記交流電源の電圧が負である半周期に該当する第2のパターン群に分けられ、直前の制御周期において選択されたオンオフパターンにおいて、前記交流電源の電圧が正である半周期に最後にオンとなった場合は当該制御周期においては第2のパターン群からオンオフパターンが選択され、前記交流電源の電圧が負である半周期に最後にオンとなった場合は当該制御周期においては第1のパターン群からオンオフパターンが選択されることを特徴とする請求項3に記載の交流電力調整装置。
- nの値が偶数であり、前記オンオフパターンはすべて前記交流電源の電圧が正である半周期におけるオンの数と電圧が負である半周期におけるオンの数が等しく、各オンオフパターンにおいて任意のスイッチング周期におけるそれ以前の前記交流電源の電圧が正である半周期におけるオンの数と電圧が負である半周期におけるオンの数の差の絶対値が1を超えないことを特徴とする請求項3に記載の交流電力調整装置。
- 前記オンオフパターンはすべて任意のスイッチング周期におけるそれ以前の前記交流電源の電圧が正である半周期におけるオンの数と電圧が負である半周期におけるオンの数の差の絶対値が1を超えないものであり、前記オンオフパターンは任意のスイッチング周期におけるそれ以前の前記交流電源の電圧が正である半周期におけるオンの数と電圧が負である半周期におけるオンの数の差が負とならない第3のパターン群と、前記差が正とならない第4のパターン群と、第3のパターン群にも第4のパターン群のどちらにも属さない第5のパターン群に分けられ、前記スイッチ素子がそれまでにオンとした前記交流電源の電圧が正である半周期の数と前記交流電源の電圧が負である半周期の数の累積差を算出する手段を持ち、直前の制御周期の終了時における前記累積差が正である場合は第4のパターン群からオンオフパターンを選択し、負である場合は第3のパターン群からオンオフパターンを選択し、0である場合は第3または第4または第5のパターン群からオンオフパターンを選択することを特徴とする請求項3に記載の交流電力調整装置。
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