JP6521174B2 - AC power regulator and AC power control method - Google Patents

AC power regulator and AC power control method Download PDF

Info

Publication number
JP6521174B2
JP6521174B2 JP2018508477A JP2018508477A JP6521174B2 JP 6521174 B2 JP6521174 B2 JP 6521174B2 JP 2018508477 A JP2018508477 A JP 2018508477A JP 2018508477 A JP2018508477 A JP 2018508477A JP 6521174 B2 JP6521174 B2 JP 6521174B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power
value
load
output
load factor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018508477A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPWO2017169084A1 (en
Inventor
茂文 後藤
茂文 後藤
裕久 吉川
裕久 吉川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
RKC INSTRUMENT Inc
Original Assignee
RKC INSTRUMENT Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by RKC INSTRUMENT Inc filed Critical RKC INSTRUMENT Inc
Publication of JPWO2017169084A1 publication Critical patent/JPWO2017169084A1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6521174B2 publication Critical patent/JP6521174B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10Regulating voltage or current
    • G05F1/12Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac
    • G05F1/40Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using discharge tubes or semiconductor devices as final control devices
    • G05F1/44Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using discharge tubes or semiconductor devices as final control devices semiconductor devices only
    • G05F1/45Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using discharge tubes or semiconductor devices as final control devices semiconductor devices only being controlled rectifiers in series with the load

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)

Description

本発明は、負荷に対する交流電源からの電力供給の制御を位相制御によって行う交流電力調整器及び交流電力制御方法に関する。   The present invention relates to an AC power regulator and an AC power control method for performing control of power supply from an AC power supply to a load by phase control.

商用の交流電源の電圧(実効値)が所定の値(例えば200V)であるのに対し、種々の電気機器(負荷)では動作状態に応じて必要な電力が変化するものがあるため、商用の交流電源の電圧を調整して負荷に供給する交流電力調整器が利用されている。
このような電力調整器では、その制御方法として、位相制御方式や時分割制御方式、振幅制御方式などがある。また、これらの制御方法の種別とは別に、電源電圧変動や抵抗値変動(経年劣化や温度変化によるもの等)においても入力に比例した電力を出力するための制御(定電力制御)もある。
このような制御方式に関し、特許文献1に位相制御方式における定電力制御に関する技術が開示されている。
While the voltage (effective value) of a commercial AC power supply is a predetermined value (for example, 200 V), various electric devices (loads) may change the necessary power depending on the operating state, so that commercial AC An AC power regulator that regulates the voltage of an AC power supply and supplies it to a load is used.
In such a power regulator, there are a phase control method, a time division control method, an amplitude control method and the like as a control method thereof. In addition to these types of control methods, there is control (constant power control) for outputting power proportional to the input also in power supply voltage fluctuation and resistance value fluctuation (due to aging deterioration or temperature change).
Patent Document 1 discloses a technique related to constant power control in a phase control method for such a control method.

実開昭62−195814Japanese Utility Model Sho 62-195814

定電力制御を用いることにより、電源電圧変動や抵抗値変動が生じても、自動的にこれらに追従した制御が行われるため、例えば炭化ケイ素系のヒーター(経年劣化による抵抗値変動が大きい負荷)に対する電力制御等に好適なものである。
しかしながら、従来の定電力制御においては、負荷における電圧と電流を測定することが必須となるため、そのための回路が必要である。特に電圧測定に必要な部品(主に変圧器)は、コスト及び必要スペースの面で負担となるものであった。
By using the constant power control, even if the power supply voltage fluctuation and the resistance value fluctuation occur, the control that automatically follows them is performed. For example, a silicon carbide heater (a load with a large resistance value fluctuation due to aging) Is suitable for power control and the like.
However, in the conventional constant power control, since it is essential to measure the voltage and current at the load, a circuit therefor is necessary. In particular, components required for voltage measurement (mainly transformers) are burdensome in terms of cost and required space.

本発明は、上記の点に鑑み、位相制御方式を用いた交流電力調整器、交流電力制御方法において、経年劣化等により抵抗値変動がある負荷に対しても、これに追従して制御をすることが可能であり、コスト低減及び装置の小型化が可能な交流電力調整器及び交流電力制御方法を提供することを目的とする。   The present invention, in view of the above point, in an AC power regulator using a phase control method and an AC power control method, controls a load having a resistance value fluctuation due to aging deterioration etc. by following this. It is an object of the present invention to provide an AC power regulator and an AC power control method capable of reducing costs and downsizing the apparatus.

(構成1)
負荷に対する電力供給の制御を位相制御によって行う交流電力調整器であって、予め設定された前記負荷に接続される電源の電圧情報と、過去の位相制御サイクルにおける前記負荷に流れる電流の測定値と位相制御情報と、に基づいて、出力電力推定値を算出する出力電力推定部と、与えられた目標負荷率と、予め設定された目標負荷率が100%の時に負荷に供給する目標電力である最大目標電力値と、前記出力電力推定値と、に基づいて、前記目標負荷率を補正した出力電力負荷率を算出し、これに対応する点弧角を算出する出力電力負荷率・点弧角算出部と、を備えることにより、疑似的な定電力制御を行うことを特徴とする交流電力調整器。
(Configuration 1)
An AC power regulator that performs control of power supply to a load by phase control, wherein voltage information of a power supply connected to the preset load, and a measured value of current flowing to the load in a past phase control cycle An output power estimation unit that calculates an output power estimation value based on phase control information, a given target load factor, and a target power to be supplied to a load when the preset target load factor is 100% An output power load factor / ignition angle which calculates the output power load factor corrected the target load factor based on the maximum target power value and the output power estimated value, and calculates the ignition angle corresponding thereto An AC power regulator characterized by performing pseudo constant power control by including a calculation unit.

(構成2)
前記過去の位相制御サイクルにおける位相制御情報が、過去の位相制御サイクルにおける点弧角または過去の位相制御サイクルにおける出力電力負荷率であることを特徴とする構成1に記載の交流電力調整器。
(Configuration 2)
The AC power conditioner according to Configuration 1, wherein the phase control information in the past phase control cycle is an ignition angle in the past phase control cycle or an output power load factor in the past phase control cycle.

(構成3)
前記出力電力推定部が、前記負荷に流れる電流を測定する出力電流測定部、または、前記負荷に流れる電流値の入力を受ける入力部と、前記電源の電圧情報が設定される電源電圧記憶部と、前記過去の位相制御サイクルにおける出力電力負荷率または前記過去の位相制御サイクルにおける点弧角に対応する実効値の負荷率と、前記電源の電圧情報と、に基づいて、出力電圧推定値を算出する出力電圧推定部と、を備え、前記出力電圧推定値と、前記負荷に流れる電流値と、に基づいて、前記出力電力推定値を算出することを特徴とする構成2に記載の交流電力調整器。
(Configuration 3)
An output current measurement unit that measures the current flowing to the load, or an input unit that receives an input of a current value flowing to the load, and a power supply voltage storage unit to which voltage information of the power supply is set An output voltage estimation value is calculated based on the output power load factor in the past phase control cycle or the load factor of the effective value corresponding to the firing angle in the past phase control cycle, and the voltage information of the power supply. The AC power adjustment according to Configuration 2, further comprising: calculating the output power estimated value based on the output voltage estimated value and the current value flowing to the load. vessel.

(構成4)
前記目標負荷率と前記最大目標電力値とから算出される目標電力と、前記出力電力推定値と、の偏差に基づくフィードバック制御を行うフィードバック制御部を備えることを特徴とする構成1から構成3の何れか1つに記載の交流電力調整器。
(Configuration 4)
A feedback control unit for performing feedback control based on a deviation between a target power calculated from the target load factor and the maximum target power value, and the output power estimated value; AC power regulator as described in any one.

(構成5)
前記出力電力推定部が、前記負荷に流れる電流を測定する出力電流測定部、または、前記負荷に流れる電流値の入力を受ける入力部と、前記電源の電圧情報が設定される電源電圧記憶部と、前記過去の位相制御サイクルにおける出力電力負荷率または前記過去の位相制御サイクルにおける点弧角に対応する実効値の負荷率と、前記負荷に流れる電流値と、前記電源の電圧情報と、に基づいて、点弧角が最大の時の出力電力の推定値である最大点弧角時出力電力推定値を算出する最大点弧角時出力電力推定部と、を備えることを特徴とする構成2に記載の交流電力調整器。
(Configuration 5)
An output current measurement unit that measures the current flowing to the load, or an input unit that receives an input of a current value flowing to the load, and a power supply voltage storage unit to which voltage information of the power supply is set A load factor of an effective value corresponding to an output power load factor in the past phase control cycle or a firing angle in the past phase control cycle, a current value flowing to the load, and voltage information of the power supply And a maximum firing angle output power estimation unit that calculates a maximum firing angle output power estimation value that is an estimation value of the output power when the firing angle is maximum. AC power regulator as described.

(構成6)
前記目標負荷率に前記最大目標電力値を乗算した値を、前記最大点弧角時出力電力推定値で除算することで、前記出力電力負荷率を算出することを特徴とする構成5に記載の交流電力調整器。
(Configuration 6)
The output power load factor is calculated by dividing the value obtained by multiplying the target load factor by the maximum target power value by the maximum ignition angle output power estimate value. AC power regulator.

(構成7)
サイリスタと、前記点弧角に基づいて前記サイリスタを制御するサイリスタ点弧処理部と、を備えることを特徴とする構成1から構成6の何れか1つに記載の交流電力調整器。
(Configuration 7)
7. An AC power conditioner as described in any one of configurations 1 to 6, comprising: a thyristor; and a thyristor-firing processing unit that controls the thyristor based on the firing angle.

(構成8)
予め設定された電源ラインのインピーダンスと、前記過去の位相制御サイクルにおける前記負荷に流れる電流の測定値と、に基づいて、電源ラインにおける電圧降下値を算出し、当該電圧降下値を前記電源の電圧情報から減算することを特徴とする構成1から構成7の何れか1つに記載の交流電力調整器。
(Configuration 8)
The voltage drop value in the power supply line is calculated based on the preset power supply line impedance and the measured value of the current flowing to the load in the past phase control cycle, and the voltage drop value is used as the voltage of the power supply. Configuration according to any of the configurations 1 to 7, characterized in that it is subtracted from the information.

(構成9)
前記電源の電圧情報として、点弧角100%時に前記負荷に生じる負荷電圧が、予め設定されていることを特徴とする構成1から構成7の何れか1つに記載の交流電力調整器。
(Configuration 9)
7. The AC power conditioner as set forth in any one of the constitution 1 to the constitution 7, wherein a load voltage generated in the load at a firing angle of 100% is preset as voltage information of the power supply.

(構成10)
負荷に対する電力供給の制御を位相制御によって行う交流電力制御方法であって、予め設定された前記負荷に接続される電源の電圧情報と、過去の位相制御サイクルにおける前記負荷に流れる電流の測定値と位相制御情報と、に基づいて、出力電力推定値を算出する処理と、与えられた目標負荷率と、予め設定された目標負荷率が100%の時に負荷に供給する目標電力である最大目標電力値と、前記出力電力推定値と、に基づいて、前記目標負荷率を補正した出力電力負荷率を算出する処理と、前記出力電力負荷率に対応する点弧角を算出する処理と、を実行することにより、疑似的な定電力制御を行うことを特徴とする交流電力制御方法。
(Configuration 10)
An AC power control method for performing control of power supply to a load by phase control, comprising: voltage information of a power supply connected to a preset load, and a measured value of current flowing to the load in a past phase control cycle A process of calculating an output power estimated value based on phase control information, a given target load factor, and a maximum target power which is a target power to be supplied to a load when the preset target load factor is 100%. Executing a process of calculating an output power load factor with the target load factor corrected based on a value and the output power estimated value, and a process of calculating a firing angle corresponding to the output power load factor The alternating current power control method characterized by performing pseudo | simulated constant power control by carrying out.

(構成11)
前記過去の位相制御サイクルにおける位相制御情報が、過去の位相制御サイクルにおける点弧角または過去の位相制御サイクルにおける出力電力負荷率であることを特徴とする構成10に記載の交流電力制御方法。
(Configuration 11)
The AC power control method according to Configuration 10, wherein the phase control information in the past phase control cycle is a firing angle in the past phase control cycle or an output power load factor in the past phase control cycle.

(構成12)
前記過去の位相制御サイクルにおける出力電力負荷率または前記過去の位相制御サイクルにおける点弧角に対応する実効値の負荷率と、前記電源の電圧情報と、に基づいて、出力電圧推定値を算出する処理と、前記出力電圧推定値と、前記負荷に流れる電流を測定した電流値と、に基づいて、前記出力電力推定値を算出する処理と、を実行することを特徴とする構成11に記載の交流電力制御方法。
(Configuration 12)
An output voltage estimated value is calculated based on the output power load factor in the past phase control cycle or the load factor of the effective value corresponding to the firing angle in the past phase control cycle, and the voltage information of the power supply. The process according to Configuration 11, wherein the process of calculating the estimated output power value is performed based on the process, the estimated output voltage value, and a current value obtained by measuring the current flowing to the load. AC power control method.

(構成13)
前記目標負荷率と前記最大目標電力値とから算出される目標電力と、前記出力電力推定値と、の偏差に基づくフィードバック制御を行うことを特徴とする構成10から構成12の何れか1つに記載の交流電力制御方法。
(Configuration 13)
In any one of configurations 10 to 12, feedback control is performed based on a deviation between a target power calculated from the target load factor and the maximum target power value, and the output power estimated value. AC power control method as described.

(構成14)
前記過去の位相制御サイクルにおける出力電力負荷率または前記過去の位相制御サイクルにおける点弧角に対応する実効値の負荷率と、前記負荷に流れる電流を測定した電流値と、前記電源の電圧情報と、に基づいて、点弧角が最大の時の出力電力の推定値である最大点弧角時出力電力推定値を算出する処理を実行することを特徴とする構成11に記載の交流電力制御方法。
(Configuration 14)
A load factor of an effective value corresponding to an output power load factor in the past phase control cycle or a firing angle in the past phase control cycle, a current value obtained by measuring a current flowing to the load, and voltage information of the power supply The AC power control method according to Configuration 11, wherein a process of calculating an output power estimated value at maximum firing angle which is an estimated value of output power when the firing angle is maximum is executed based on. .

(構成15)
前記目標負荷率に前記最大目標電力値を乗算した値を、前記最大点弧角時出力電力推定値で除算することで、前記出力電力負荷率を算出する処理を実行することを特徴とする構成14に記載の交流電力制御方法。
(Configuration 15)
The processing for calculating the output power load factor is executed by dividing the value obtained by multiplying the target load factor by the maximum target power value by the estimated output power at the maximum firing angle. The alternating current power control method according to 14.

本発明の交流電力調整器及び交流電力制御方法によれば、予め設定された負荷に接続される電源の電圧情報と、負荷に流れる電流の測定値と、に基づいて、出力電力推定値を算出し、これと目標電力値(与えられる目標負荷率と予め設定された最大目標電力値の積)との相違に基づいて、疑似的な定電力制御を行うこと可能であるため、経年劣化等により抵抗値変動がある負荷に対しても、これに追従した制御をすることが可能である。且つ、電圧測定のための回路を不要とすることができるため、コストの低減及び装置の小型化を図ることができる。   According to the AC power regulator and the AC power control method of the present invention, the output power estimated value is calculated based on the voltage information of the power supply connected to the preset load and the measured value of the current flowing to the load. It is possible to perform pseudo constant power control based on the difference between this and the target power value (the product of the target load factor given and the preset maximum target power value). It is possible to control following a load having resistance value fluctuation. In addition, since a circuit for voltage measurement can be unnecessary, cost reduction and downsizing of the device can be achieved.

本発明に係る実施形態1の交流電力調整器の構成を示す概略ブロック図1 is a schematic block diagram showing the configuration of the AC power regulator of Embodiment 1 according to the present invention 実施形態1の交流電力調整器の本発明に関する処理動作の概略を示すフローチャートThe flowchart which shows the outline of the processing operation regarding the present invention of the exchange power regulator of Embodiment 1 (a)電力の平均値の負荷率から点弧角への変換の対応関係を示すグラフ、(b)点弧角から実効値の負荷率への変換の対応関係を示すグラフ(A) A graph showing the conversion of the average value of power from the load factor to the firing angle, (b) A graph showing the conversion from the firing angle to the load factor of the effective value 本発明に係る交流電力調整器の別の構成例を示す概略ブロック図Schematic block diagram showing another configuration example of the AC power regulator according to the present invention 本発明に係る実施形態2の交流電力調整器の構成を示す概略ブロック図The schematic block diagram which shows the structure of the alternating current power regulator of Embodiment 2 which concerns on this invention 実施形態2の交流電力調整器の本発明に関する処理動作の概略を示すフローチャートThe flowchart which shows the outline of the processing operation regarding the present invention of the exchange power regulator of Embodiment 2 本発明に係る交流電力調整器の別の構成例を示す概略ブロック図Schematic block diagram showing another configuration example of the AC power regulator according to the present invention 本発明に係る実施形態3の交流電力調整器の構成を示す概略ブロック図The schematic block diagram which shows the structure of the alternating current power regulator of Embodiment 3 which concerns on this invention 本発明に係る交流電力調整器の別の構成例を示す概略ブロック図Schematic block diagram showing another configuration example of the AC power regulator according to the present invention

以下、本発明の実施態様について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下の実施態様は、本発明を具体化する際の一形態であって、本発明をその範囲内に限定するものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. In addition, the following embodiment is one form at the time of embodying this invention, Comprising: This invention is not limited within the range.

<実施形態1>
図1は、本発明に係る実施形態1の交流電力調整器の構成の概略を示すブロック図である。本実施形態の交流電力調整器100は、負荷に対する電力供給の制御を位相制御によって行う交流電力調整器であり、外部装置である温度調節器(図示せず)から入力される目標負荷率(0〜100%)に基づいて、負荷2であるヒーターに対する交流電源3からの電力供給の制御を行うものである。
本実施形態の交流電力調整器100は、
予め設定された交流電源3の電圧情報と、過去の位相制御サイクルにおける負荷2に流れる電流の測定値と、過去の位相制御サイクルにおける位相制御情報(本実施形態では過去の位相制御サイクルの位相制御情報として、前の位相制御サイクルの点弧角を使用)と、に基づいて、出力電力推定値を算出する出力電力推定部120と、
温度調節器(図示せず)から与えられた目標負荷率と、予め設定された最大目標電力値(目標負荷率が100%の時に負荷に供給する目標電力)と、出力電力推定値と、に基づいて、目標負荷率を補正した出力電力負荷率θを算出し、当該出力電力負荷率θに対応する点弧角φを算出する出力電力負荷率・点弧角算出部110と、
点弧角φに基づいてサイリスタ140を制御するサイリスタ点弧処理部130と、
前記サイリスタ点弧処理部130が出力する点弧信号により交流電源3から負荷2への電力供給をスイッチングするサイリスタ140と、を備える。
なお、点弧角とは、サイリスタ等の交流電力を制御する半導体素子をオンするタイミングである点弧点から、当該素子がオフになる交流電圧の0V点までの区間の、交流電圧の半サイクルに対する比率の事である。
First Embodiment
FIG. 1 is a block diagram schematically showing the configuration of an AC power regulator according to a first embodiment of the present invention. The AC power regulator 100 according to the present embodiment is an AC power regulator that performs control of power supply to a load by phase control, and a target load factor (0) input from a temperature regulator (not shown) that is an external device. Control of the power supply from the AC power supply 3 to the heater which is the load 2 is performed on the basis of (100% to 100%).
The AC power regulator 100 of this embodiment is
The voltage information of the AC power supply 3 set in advance, the measured value of the current flowing to the load 2 in the past phase control cycle, and the phase control information in the past phase control cycle (in the present embodiment, phase control of the past phase control cycle An output power estimation unit 120 which calculates an output power estimation value based on the firing angle of the previous phase control cycle as information);
A target load factor given from a temperature controller (not shown), a preset maximum target power value (target power to be supplied to the load when the target load factor is 100%), and an output power estimated value An output power load factor / firing angle calculation unit 110 which calculates an output power load factor θ obtained by correcting the target load factor, and calculates a firing angle φ corresponding to the output power load factor θ,
A thyristor firing processing unit 130 that controls the thyristor 140 based on the firing angle φ;
And a thyristor 140 for switching power supply from the AC power supply 3 to the load 2 according to the ignition signal output from the thyristor ignition processing unit 130.
Note that the firing angle is the half cycle of the AC voltage in the section from the firing point, which is the timing to turn on the semiconductor element that controls AC power such as a thyristor, to the 0 V point of the AC voltage at which the element is turned off. The ratio to

出力電力推定部120は、
点弧角φに対応する実効値の負荷率と、交流電源3の電圧と、に基づいて、出力電圧推定値を算出する前サイクルの出力電圧推定部121と、
カレントトランス4(外部装置)からの信号を受けて、負荷2に流れる出力電流を測定する前サイクルの出力電流測定部122と、
出力電圧推定値と、出力電流測定値と、から、出力電力推定値を算出する、前サイクルの出力電力推定値算出部123と、を備える。
前サイクルの出力電圧推定部121は、
点弧角φに対応する実効値の負荷率を算出する、前サイクルの点弧角→実効値負荷率変換部1211と、
交流電源3の電圧情報(実効値)が設定される電源電圧記憶部1212と、
実効値の負荷率と、交流電源3の電圧と、に基づいて、出力電圧推定値を算出する、前サイクルの出力電圧推定値算出部1213と、を備える。
The output power estimation unit 120
An output voltage estimation unit 121 of a previous cycle that calculates an estimated output voltage value based on the load factor of the effective value corresponding to the firing angle φ and the voltage of the AC power supply 3;
An output current measurement unit 122 of a previous cycle that measures an output current flowing to the load 2 in response to a signal from the current transformer 4 (external device);
The output power estimated value calculation unit 123 of the previous cycle calculates an output power estimated value from the output voltage estimated value and the output current measured value.
The output voltage estimation unit 121 of the previous cycle is
The firing angle of the previous cycle → effective value load factor conversion unit 1211 that calculates the load factor of the effective value corresponding to the firing angle φ,
A power supply voltage storage unit 1212 in which voltage information (effective value) of the AC power supply 3 is set;
The output voltage estimated value calculation unit 1213 of the previous cycle calculates the output voltage estimated value based on the load factor of the effective value and the voltage of the AC power supply 3.

出力電力負荷率・点弧角算出部110は、
負荷2に与える最大目標電力値が記憶されている最大目標電力値記憶部112と、
外部装置である温度調節器から与えられた目標負荷率と最大目標電力値とに基づいて目標電力値を算出する目標電力算出部111と、
目標電力値と、出力電力推定部120から得られる出力電力推定値と、の間の偏差(出力値と目標値との偏差)に基づいて、PID制御(フィードバック制御)を行い、出力電力負荷率θ(補正された目標負荷率)を算出するPID制御演算部113と、
出力電力負荷率θを、点弧角φに変換する電力負荷率→点弧角変換部114と、を備える。
The output power load factor / firing angle calculation unit 110
A maximum target power value storage unit 112 in which the maximum target power value given to the load 2 is stored;
A target power calculation unit 111 that calculates a target power value based on the target load factor and the maximum target power value given from the temperature controller that is an external device;
PID control (feedback control) is performed based on the deviation between the target power value and the output power estimated value obtained from the output power estimation unit 120 (deviation between the output value and the target value), and the output power load factor a PID control calculation unit 113 that calculates θ (a corrected target load factor);
A power load factor → ignition angle converter 114 is provided to convert the output power load factor θ into the ignition angle φ.

なお、上記各構成は、それぞれ専用回路等でハード的に構成されるものであってもよいし、マイコン等の汎用的な回路上でソフトウェア的に実現されるものであってもよい。   Each of the above-described configurations may be configured as hardware with a dedicated circuit or the like, or may be implemented as software on a general-purpose circuit such as a microcomputer.

前サイクルの出力電流測定部122は、負荷2における出力電流の値を測定するものであるが、各制御サイクルにおいて出力される出力電流値を、その制御サイクル中にリアルタイムに取得することは基本的にはできないので、前サイクルの出力電流測定部122から得られる出力電流値は前の制御サイクルにおける出力電流値である。
“出力電流値を、その制御サイクル中にリアルタイムに取得することは基本的にはできない”とは、サンプリング周期に基づいて得られる瞬時値である電流測定値(AD変換瞬時値)を、一つの制御サイクル中にわたって取得し、これに基づいて出力電流値を算出するため、今回の制御サイクルが終了するタイミングでしか、今回の制御サイクル(リアルタイムの制御サイクル)の出力電流値が得られないからである。
本処理(位相制御)は今回の制御サイクルにおける点弧角φを算出するためのものであり、今回の制御サイクル(リアルタイムの制御サイクル)の出力電流値を用いることが原理的に難しいため前サイクルの値を使用するものである。
Although the output current measurement unit 122 of the previous cycle measures the value of the output current at the load 2, it is basic to acquire the output current value output in each control cycle in real time during the control cycle. The output current value obtained from the output current measurement unit 122 of the previous cycle is the output current value in the previous control cycle.
“It is basically impossible to obtain the output current value in real time during its control cycle” means that the current measurement value (the AD conversion instantaneous value), which is an instantaneous value obtained based on the sampling cycle, Since the output current value is obtained based on this during the control cycle, the output current value of the current control cycle (the real-time control cycle) can be obtained only at the timing when the current control cycle ends. is there.
The present process (phase control) is for calculating the firing angle φ in the current control cycle, and it is basically difficult to use the output current value of the current control cycle (the control cycle in real time), and thus the previous cycle Use the value of

上述のごとく、出力電力推定部120は、予め設定された交流電源3の電圧と、前の制御サイクルにおける負荷率と、出力電流の測定値(前の制御サイクルにおける出力電流値)と、に基づいて、出力電力推定値を算出するものである。
また、出力電力負荷率・点弧角算出部110は、与えられた目標負荷率と最大目標電力値と出力電力推定値と、に基づいて、出力電力負荷率θに対応する点弧角φを算出するものであり、具体的には、与えられた目標負荷率と最大目標電力値の積により目標電力値を算出し、当該目標電力値と前の制御サイクルにおける出力電力推定値との偏差に基づいてPID制御を行うことで出力電力負荷率θを算出し、さらにこれに対応する点呼角φを取得するものである。
なお、PID制御自体は従来から用いられている技術を使用するものであり、これに関しての説明は割愛する。
As described above, the output power estimation unit 120 is based on the voltage of the AC power supply 3 set in advance, the load factor in the previous control cycle, and the measured value of the output current (the output current value in the previous control cycle). To calculate an estimated output power value.
Further, output power load factor / firing angle calculation section 110 sets firing angle φ corresponding to output power load factor θ based on the given target load factor, maximum target power value, and output power estimated value. Specifically, the target power value is calculated from the product of the given target load factor and the maximum target power value, and the difference between the target power value and the estimated output power value in the previous control cycle is calculated. Based on the PID control, the output power load factor θ is calculated, and the call-calling angle φ corresponding to this is obtained.
In addition, PID control itself uses the technique conventionally used, and the description regarding this is omitted.

具体的に、SiCヒーターの劣化を例に、例えば、抵抗値が初期値の2倍になるまで使用する(抵抗値が2倍になったらヒーターの寿命とする)場合で説明すると以下となる。
負荷(ヒーター)の初期の抵抗値が20Ωで、経年劣化で40Ωになるまで使用し、電源電圧が200Vの場合を例として具体的な数値で説明する。
負荷の寿命と判断される抵抗値40Ωにおける最大点弧角時の負荷の消費電力1000W(200V÷40Ω×200V)を、最大目標電力値として設定し、且つ、目標負荷率が100%の場合を具体的数値で説明する。この場合、目標電力は1000W(1.0×(100%)1000W)だが、1回目の制御サイクルの時は前サイクルの情報がないため、目標負荷率(100%)を出力電力負荷率として点弧角を算出すると100%になるので、出力電力は2000Wに(200V÷20Ω×200V)なる。2回目のサイクルでは、前サイクルの点弧角が100%なので、実効値負荷率の算出値は100%になり、前サイクルの出力電圧推定値は200Vと算出される。また、前サイクルの点弧角は100%のため測定電流は10A(200V÷20Ω)になるので、前サイクルの出力電力推定値は2000W(200V×10A)と算出される。一方、目標電力は1000Wであるため、出力電力推定値との偏差は+1000Wになる。この偏差をPID演算すると、次のサイクルの出力電力負荷率は100%より小さな値になる。3回目以降も同様の動作を繰り返して、最終的には出力電力と目標電力が一致する出力電力負荷率50%(点弧角=50%)で安定する。
次に、上記例において負荷の抵抗値が40Ωに劣化した場合について説明する。20Ωの場合と同様に1回目の制御サイクルでは前制御サイクルの情報がないため出力電力負荷率を目標負荷率と同じ100%とすると、点弧角は100%となり、その結果出力電流は5A(200V÷40Ω)、出力電力は1000W(200V×5A)になる。このため、2回目以降のサイクルでは、電力負荷率100%、測定電流は5Aとなり、出力電力推定値は目標電力と同じ1000W(200V×5A)になるので両者の偏差は0Wになり、PID演算しても出力電力負荷率は100%から変化しないため、点弧角は100%のまま維持される。その結果、出力電力は1000Wの状態を継続する。
以上、目標負荷率が100%の場合で説明したが、目標負荷率が0〜100%の間の何れの値であっても、出力電力は目標負荷率×最大点弧角時出力電力値の値に制御される。また、負荷抵抗値が20Ωの時に制御開始時の電力値が大きな値になる問題は、従来技術であるソフトスタート(出力を徐々に大きくする機能)等により簡単に防止することが出来る。
Specifically, taking the deterioration of the SiC heater as an example, the case where it is used until the resistance value is twice the initial value (when the resistance value is twice the life of the heater) will be described below.
The initial resistance value of the load (heater) is 20Ω, and it is used until it becomes 40Ω by aging, and the case where the power supply voltage is 200V is described as a specific numerical value as an example.
Power consumption 1000 W (200 V ÷ 40 Ω × 200 V) of the load at the maximum firing angle at a resistance value of 40 Ω determined to be the life of the load is set as the maximum target power value, and the target load factor is 100%. It explains with a concrete numerical value. In this case, the target power is 1000 W (1.0 × (100%) 1000 W), but since there is no information of the previous cycle at the first control cycle, the target load factor (100%) is taken as the output power load factor. Since the arc angle is calculated to be 100%, the output power is 2000 W (200 V ÷ 20 Ω × 200 V). In the second cycle, since the firing angle of the previous cycle is 100%, the calculated value of the effective value load factor is 100%, and the output voltage estimated value of the previous cycle is calculated to be 200V. Further, since the firing angle of the previous cycle is 100% and the measured current is 10 A (200 V ÷ 20 Ω), the output power estimated value of the previous cycle is calculated as 2000 W (200 V × 10 A). On the other hand, since the target power is 1000 W, the deviation from the output power estimated value is +1000 W. When this deviation is subjected to PID calculation, the output power load factor of the next cycle becomes a value smaller than 100%. The same operation is repeated from the third time onwards, and finally, the output power and the target power are stabilized at an output power load ratio of 50% (ignition angle = 50%) at which the target power matches.
Next, the case where the resistance value of the load is degraded to 40 Ω in the above example will be described. As in the case of 20Ω, since the information on the previous control cycle is not available in the first control cycle, assuming that the output power load factor is 100%, which is the same as the target load factor, the firing angle is 100% and the output current is 5A The output power is 1000 W (200 V × 5 A). Therefore, in the second and subsequent cycles, the power load factor is 100%, the measured current is 5A, and the output power estimated value is the same as the target power of 1000W (200V x 5A), so the deviation between them is 0W. However, since the output power load factor does not change from 100%, the firing angle is maintained at 100%. As a result, the output power continues at 1000 W.
As mentioned above, although the case where the target load factor was 100% was explained, the output power is the target load factor × the output power value at the maximum firing angle regardless of the target load factor being any value between 0 and 100%. Controlled by value. Further, the problem that the power value at the start of control becomes large when the load resistance value is 20Ω can be easily prevented by the soft start (function to gradually increase the output) or the like which is the prior art.

なお、上記の、出力電力負荷率θを点呼角φに変換する処理のため、電力負荷率→点弧角変換部114は、計算の簡単化及び高速化のため各出力電力負荷率θに対応する点弧角φが定められたテーブルを有している。
図3(a)には、出力電力負荷率θ(電力(平均値)の負荷率)と点弧角φの対応関係のグラフを示した。当該グラフの対応関係に応じたテーブルが電力負荷率→点弧角変換部114に備えられるものである。
同様に、前の制御サイクルにおける実効値の負荷率を取得するために、前サイクルの点弧角→実効値負荷率変換部1211は、各点弧角φに対応する実効値の負荷率が定められたテーブルを有している。
図3(b)には、点弧角φと実効値の負荷率の対応関係のグラフを示した。当該グラフの対応関係に応じたテーブルが前サイクルの点弧角→実効値負荷率変換部1211に備えられるものである。
テーブルを保有するのではなく、図3のグラフに対応する数式に基づいて出力電力負荷率θから点弧角φを随時算出する(又は、点弧角φから実効値の負荷率を随時算出する)ものであってもよい。
なお、特にことわりが無い限り、実施形態における電圧や電流等の各値は実効値であり、上述した、点弧角φを変換した負荷率も、実効値の負荷率である。実効値の負荷率とは、電圧実効値、電流実効値の最大値(点弧角が100%の時に負荷に印加される電圧の実効値または、負荷に流れる電流の実効値)で、点弧角φの時の出力電圧の実効値または、出力電流の実効値を正規化した値である。
一方、目標負荷率は、温度調節器から送られてくる信号であり、定電力制御方式の位相制御では平均電力値としての負荷率である。即ち、目標負荷率と最大目標電力値の積は、負荷に供給する目標電力値(平均電力値)になる。目標負荷率を補正した出力電力負荷率も平均電力値としての負荷率である。
Since the process of converting the output power load factor θ into the call-off angle φ, the power load factor → firing angle converter 114 corresponds to each output power load factor θ for simplification and speeding up of the calculation. Has a table with a defined firing angle φ.
FIG. 3A shows a graph of the correspondence between the output power load factor θ (load factor of power (average value)) and the firing angle φ. A table corresponding to the correspondence relationship of the graphs is provided in the power load factor → firing angle conversion unit 114.
Similarly, in order to obtain the load factor of the effective value in the previous control cycle, the firing angle of the previous cycle → effective value load factor conversion unit 1211 determines the load factor of the effective value corresponding to each firing angle φ. Have a table.
FIG. 3B shows a graph of the correspondence between the firing angle φ and the load factor of the effective value. A table corresponding to the correspondence relationship of the graph is provided in the firing angle → effective value load factor conversion unit 1211 of the previous cycle.
Instead of holding the table, the firing angle φ is calculated from the output power load factor θ as needed based on the equation corresponding to the graph of FIG. 3 (or the load factor of the effective value is calculated as needed from the firing angle φ). ) May be.
In addition, unless there is particular notice, each value such as voltage and current in the embodiment is an effective value, and the load factor obtained by converting the firing angle φ described above is also a load factor of the effective value. The load factor of the effective value is the effective voltage value, the maximum value of the effective current value (the effective value of the voltage applied to the load when the firing angle is 100%, or the effective value of the current flowing to the load). The effective value of the output voltage at the angle φ or the normalized value of the effective value of the output current.
On the other hand, the target load factor is a signal sent from the temperature controller, and is a load factor as an average power value in the phase control of the constant power control method. That is, the product of the target load factor and the maximum target power value is the target power value (average power value) supplied to the load. The output power load factor corrected for the target load factor is also the load factor as the average power value.

サイリスタ点弧処理部130は、サイリスタ140を駆動するものであり、出力電力負荷率・点弧角算出部110から入力された点弧角φのタイミングにてサイリスタ140をONにする。サイリスタ140はゼロクロスのタイミングでOFFになり、これにより、交流電源3から負荷2へ供給される電力が制御される(定電力位相制御がなされる)。
なお、位相制御用のスイッチング素子としては、サイリスタやトライアックが一般的に使用されているが、その他各種のスイッチング素子を用いて位相制御を行わせるものであっても良い。
The thyristor-firing processing unit 130 drives the thyristor 140, and turns on the thyristor 140 at the timing of the firing angle φ input from the output power load factor and firing angle calculation unit 110. The thyristor 140 is turned off at the timing of zero crossing, whereby the power supplied from the AC power supply 3 to the load 2 is controlled (constant power phase control is performed).
In addition, although a thyristor or a triac is generally used as a switching element for phase control, phase control may be performed using various other switching elements.

上述から理解されるように、出力電圧推定値とは、負荷率と電源電圧(設定値)に基づいて出力電圧を算出(推定)したものであり、当該推定された出力電圧と、実測値である出力電流値によって、出力電力を推定したものが、出力電力推定値である。
電源電圧は、品質の非常に悪い電源を使用している場合等は別であるが、通常はその変動は大きくなく、あったとしても数%の範囲である。一方、例えば、炭化ケイ素系のヒーターにおいては、経年劣化によって抵抗値が初期値の3〜4倍にまで達する(3〜4倍に達した時点で寿命とされる)。即ち、“電源電圧変動や負荷変動に対しても入力に比例した電力を出力するための定電力制御”を考えた場合、実質的には、負荷変動対応の方が圧倒的に比重が大きく、電源電圧変動への対応の必要性は高くないといえる。本発明は、今まで特に意識されてこなかったこの点に着目し、出力電圧については測定値でなく、予めの設定値として記憶した電源電圧と、出力した点弧角から算出した推定値を用いることで、コストの低減及び装置の小型化を図るものである。
As understood from the above, the output voltage estimated value is the output voltage calculated (estimated) based on the load factor and the power supply voltage (set value), and the estimated output voltage and the measured value are used. An output power estimated value is an output power estimated by a certain output current value.
Although the power supply voltage is different if a very poor quality power supply is used, etc., the fluctuation is usually not large, and is in the range of several percent if any. On the other hand, for example, in the case of a silicon carbide-based heater, the resistance value reaches 3 to 4 times the initial value due to aging (the life is taken as 3 to 4 times the initial value). That is, when considering "constant power control to output power proportional to the input even for power supply voltage fluctuation and load fluctuation", the load fluctuation response is substantially greater in specific gravity substantially, It can be said that the need for coping with supply voltage fluctuations is not high. The present invention pays attention to this point which has not been particularly conscious until now, and uses not the measured value for the output voltage but the power supply voltage stored as a preset value and the estimated value calculated from the output firing angle Thus, the cost can be reduced and the device can be miniaturized.

次に、以上で説明した構成を有する実施形態1の交流電力調整器100の、本発明に関する処理動作について、図2を参照しつつ説明する。   Next, the processing operation regarding the present invention of the alternating current power regulator 100 of the embodiment 1 having the configuration described above will be described with reference to FIG.

ステップ201は、初期化処理であり、nに1を代入している。nは制御サイクルを示す整数値であり、n=1であれば1回目の制御サイクル、n=100であれば100回目の制御サイクルを示す。なお、位相制御の制御サイクルは、通常、交流電源電圧の半サイクルと同一であり、本実施形態においても交流電源電圧の半サイクルを制御サイクルとしている。
nは説明の便宜上のために使用している変数であり、実際の装置の制御処理では必ずしも必要ない。
Step 201 is an initialization process in which 1 is substituted for n. n is an integer value indicating a control cycle. When n = 1, the first control cycle is shown, and when n = 100, the 100th control cycle is shown. The control cycle of the phase control is usually the same as the half cycle of the AC power supply voltage, and the half cycle of the AC power supply voltage is the control cycle in this embodiment as well.
n is a variable used for the convenience of description and is not necessarily required in the control process of an actual device.

ステップ202では、制御サイクルnが1であるか否かを判別し、1であればステップ203へ、1以外であればステップ204へと移行する。
1回目の制御サイクルの場合には、与えられた目標負荷率を出力電力負荷率θとする(ステップ202:Yes→ステップ203)。
1回目の制御サイクルにおいては、“前の制御サイクル”が存在しないため、前の制御サイクルにおける結果を必要とする処理(フィードバック制御)をスキップしているものである。
In step 202, it is determined whether or not the control cycle n is one. If it is one, the process goes to step 203, and if it is other than one, the process goes to step 204.
In the case of the first control cycle, the given target load factor is taken as the output power load factor θ (step 202: Yes → step 203).
In the first control cycle, since there is no “previous control cycle”, processing (feedback control) that requires the result in the previous control cycle is skipped.

一方、2回目以降の制御サイクルである場合、ステップ204へと移行し、目標電力算出部111において、目標負荷率n(n回目の制御サイクルにおける目標負荷率。添字nはn回目の制御サイクルであることを示すものであり、以降の各添字も同義)に、最大目標電力値を乗算し、これを目標電力値nとする。   On the other hand, if it is the second and subsequent control cycles, the process proceeds to step 204, where the target power calculation unit 111 calculates the target load factor n (the target load factor in the nth control cycle. It indicates that there is a certain value, and each subsequent subscript is also synonymous), the maximum target power value is multiplied, and this is taken as the target power value n.

前サイクルの出力電圧推定部121では、前サイクルの点弧角→実効値負荷率変換部1211において点弧角φn−1(後に説明するステップ211の処理(前サイクルの処理)によって記憶されている)を実行値の負荷率n−1に変換し、前サイクルの出力電圧推定値算出部1213において、実効値の負荷率n−1に電源電圧記憶部1212から得られる電源電圧を乗算することにより、出力電圧推定値n−1を算出する(ステップ205〜206)。
また、前サイクルの出力電流測定部122によって、負荷2に流れる出力電流を測定し、出力電流測定値n−1を取得する(ステップ207)。
In the output voltage estimation unit 121 of the previous cycle, the firing angle? Effective value load factor conversion unit 1211 of the previous cycle is stored by the firing angle? N-1 (processing of step 211 described later (processing of the previous cycle) By converting the load factor n-1 of the effective value by the power supply voltage obtained from the power supply voltage storage unit 1212 in the output voltage estimated value calculation unit 1213 of the previous cycle. The output voltage estimated value n-1 is calculated (steps 205 to 206).
Further, the output current measurement unit 122 of the previous cycle measures the output current flowing to the load 2 and acquires the output current measurement value n-1 (step 207).

前サイクルの出力電力推定値算出部123では、ステップ205〜207によって得られた、出力電圧推定値n−1と、出力電流測定値n−1と、を乗算することにより、出力電力推定値n−1を算出する(ステップ208)。
なお、ステップ204〜208の処理は、次のステップ209の処理に必要な値(目標電力値nと出力電力推定値n−1)を算出しているものであり、ステップ209の前にこれらの値が算出されるものであれば、ステップ204〜208の各処理の順番の前後は問わない。
The output power estimated value calculating unit 123 in the previous cycle multiplies the output voltage estimated value n-1 obtained in steps 205 to 207 by the output current measured value n-1 to obtain the output power estimated value n. Calculate -1 (step 208).
Note that the processing of steps 204 to 208 is to calculate the values (target power value n and output power estimated value n-1) necessary for the processing of the next step 209, and these values are calculated before step 209. The order of the processes in steps 204 to 208 does not matter as long as the value is calculated.

ステップ209では、PID制御演算部113において、ステップ204で得られた目標電力値nと、ステップ208で得られた出力電力推定値n−1と、の偏差に基づいて、PID制御を行うことで、出力電力負荷率θnを算出する。
当該出力電力負荷率θnを点弧角φnに変換する処理を電力負荷率→点弧角変換部114において行い(ステップ210)、当該点弧角φnに基づいて、サイリスタ点弧処理部130がサイリスタ140を駆動する(ステップ212)。ステップ210で取得した点弧角φnは、次サイクルの処理で使用するため、これを一時記憶しておく(ステップ211)。
In step 209, the PID control calculation unit 113 performs PID control based on the deviation between the target power value n obtained in step 204 and the estimated output power value n-1 obtained in step 208. , Output power load factor θn.
A process of converting the output power load factor θn into the firing angle φn is performed in the power load factor → firing angle conversion unit 114 (step 210), and the thyristor-firing processing unit 130 generates a thyristor based on the firing angle φn. Drive 140 (step 212). The firing angle φ n acquired in step 210 is temporarily stored for use in the processing of the next cycle (step 211).

上記のステップ202〜ステップ212の一連の処理が、制御サイクル毎に繰り返される。即ち、制御サイクルに同期してnをインクリメント(ステップ213)してステップ202へと戻り、上記処理を繰り返すものである(なお、終了指示があった場合には処理を終了する(ステップ214:Yes→終了))。   The series of processes of step 202 to step 212 described above are repeated for each control cycle. That is, n is incremented in synchronization with the control cycle (step 213), and the process returns to step 202 to repeat the above process (if the end instruction is issued, the process is terminated (step 214: Yes) → Finish)).

以上の構成及び処理動作を備える本実施形態の交流電力調整器100によれば、予め設定された交流電源の電圧情報と、前サイクルの点弧角と、負荷2に流れる電流の測定値と、に基づいて、出力電力推定値を算出し、これと目標電力値(与えられる目標負荷率と予め設定された最大目標電力値の積)との相違に基づいて、負荷変動に追従した疑似的な定電力制御を行うことができる。これにより、経年劣化等により抵抗値変動がある負荷に対しても、これに追従した制御をすることが可能であり、且つ、コスト低減及び装置の小型化が図られた交流電力調整器を得ることができる(コスト及び必要スペースの面で負担となっていた、電圧測定のための変圧器を削除することができる)。
具体的な適用用途としては、炭化ケイ素系のヒーター等の経年劣化による抵抗値変動が大きい負荷において好適であるが、その他の要因で負荷変動があるもの(例えば温度変化に伴い抵抗値変動がある負荷等)に対しても有効である。
According to the AC power regulator 100 of the present embodiment having the above configuration and processing operation, the voltage information of the AC power source set in advance, the firing angle of the previous cycle, and the measured value of the current flowing through the load 2 Based on the above, the output power estimate value is calculated, and based on the difference between this and the target power value (the product of the given target load factor and the preset maximum target power value), the load fluctuation is followed in a pseudo manner Constant power control can be performed. Thereby, it is possible to perform control following to a load having a resistance value fluctuation due to aging deterioration etc., and obtain an AC power regulator in which cost reduction and downsizing of the device are achieved. (The transformer for voltage measurement can be eliminated, which has been a burden in terms of cost and space).
As a specific application, it is suitable for a load with large resistance fluctuation due to aging with silicon carbide heater etc., but there is load fluctuation due to other factors (eg resistance fluctuation with temperature change) It is also effective for load etc.).

なお、出力電力推定部120は、予め設定された交流電源の電圧情報と、点弧角(に対応する実効値の負荷率)と、負荷2に流れる電流の測定値と、に基づいて、出力電力推定値を算出できるものであればよい。図1の交流電力調整器100では、出力電圧推定値n−1と、出力電流測定値n−1と、を乗算することにより、出力電力推定値n−1を算出するものを例としているが、例えば図4に示したように、出力電圧推定値n−1と、出力電流測定値n−1とから、負荷抵抗推定値n−1を算出し(前サイクルの負荷抵抗推定部124を設け)、負荷抵抗推定値n−1と、出力電圧推定値n−1と、から出力電力推定値n−1を算出(出力電圧推定値n−1を2乗したものを負荷抵抗推定値n−1で除算)してもよい。(または、出力電流測定値n−1を2乗したものに、負荷抵抗推定値n−1を乗算してもよい。何れも概念としては同様である。)   The output power estimation unit 120 outputs based on the voltage information of the AC power supply set in advance, the firing angle (the load factor of the effective value corresponding to that), and the measured value of the current flowing through the load 2 It is sufficient that the power estimated value can be calculated. In the AC power regulator 100 of FIG. 1, the output power estimated value n-1 is calculated by multiplying the output voltage estimated value n-1 and the output current measured value n-1 by way of example. For example, as shown in FIG. 4, the load resistance estimated value n-1 is calculated from the output voltage estimated value n-1 and the output current measured value n-1 (a load resistance estimating unit 124 of the previous cycle is provided). The output power estimated value n-1 is calculated from the load resistance estimated value n-1 and the output voltage estimated value n-1 (the square of the output voltage estimated value n-1 is the load resistance estimated value n− It may be divided by 1. (Alternatively, the value obtained by squaring the output current measurement value n-1 may be multiplied by the load resistance estimated value n-1. Any one of them is similar in concept.)

本実施形態では、フィードバック制御の一例としてPID制御をするものを例としているが、その他のフィードバック制御(例えばPI制御等)を用いるものであってよい。   In the present embodiment, as an example of feedback control, one that performs PID control is taken as an example, but other feedback control (for example, PI control or the like) may be used.

<実施形態2>
図5は、本発明に係る実施形態2の交流電力調整器の構成の概略を示すブロック図である。実施形態1と同様の構成については、図1と同様の符号を使用し、ここでの説明を省略若しくは簡略化する。
Second Embodiment
FIG. 5 is a block diagram showing an outline of the configuration of an AC power regulator according to a second embodiment of the present invention. About the same composition as Embodiment 1, the same numerals as FIG. 1 are used, and explanation here is omitted or simplified.

実施形態1の交流電力調整器100では、出力電力推定値を算出して、これと目標電力値との偏差に基づいてフィードバック制御を行う事で、出力電力負荷率θを算出しているのに対し、本実施形態の交流電力調整器300では、点弧角が最大(100%)の時の出力電力の推定値である最大点弧角時出力電力推定値を算出し、この最大点弧角時出力電力推定値と、目標電力値とに基づいて、目標負荷率を補正した出力電力負荷率θを算出するものである。
交流電力調整器300は、最大点弧角時出力電力推定値を算出するために、出力電力推定部120において、前サイクルの最大点弧角時出力電流推定部125と、前サイクルの最大点弧角時出力電力推定部126と、を備えている。
また、最大点弧角時出力電力推定値を用いた補正処理を行うために、出力電力負荷率・点弧角算出部110において、PID制御演算部113に替えて出力電力負荷率算出部115を備えている。
In the AC power regulator 100 of the first embodiment, the output power estimated value is calculated, and feedback control is performed based on the deviation between this and the target power value to calculate the output power load factor θ. On the other hand, in the AC power regulator 300 of the present embodiment, the maximum firing angle output power estimated value, which is the estimated value of the output power when the firing angle is at the maximum (100%), is calculated. Based on the hourly output power estimated value and the target power value, the output power load ratio θ is calculated by correcting the target load ratio.
In order to calculate the maximum firing angle output power estimated value, AC power regulator 300 causes output power estimating unit 120 to calculate maximum firing angle output current estimation unit 125 for the previous cycle and maximum firing for the previous cycle. And an angular output power estimation unit 126.
Further, in order to perform correction processing using the estimated value of the maximum firing angle output power, the output power load factor / ignition angle calculator 110 replaces the PID control calculator 113 with the output power load factor calculator 115. Have.

交流電力調整器300における出力電力推定部120は、前の制御サイクルにおける点弧角に対応する実効値の負荷率と、前の制御サイクルにおける負荷2に流れる電流値と、電源の電圧情報と、に基づいて、最大点弧角時出力電力推定値を算出するものである。
そのために、前サイクルの最大点弧角時出力電流推定部125では、前サイクルの点弧角→実効値負荷率変換部1211から得られる前の制御サイクルにおける点弧角に対応する実効値の負荷率と、出力電流測定部122から得られる前の制御サイクルにおける出力電流測定値と、に基づいて、前の制御サイクルにおける最大点弧角(100%)の場合の出力電流が算出(推定)される。
前サイクルの最大点弧角時出力電力推定部126は、前サイクルの最大点弧角時出力電流推定部125から得られる前の制御サイクルにおける最大点弧角(100%)換算の出力電流推定値(最大点弧角時出力電流推定値)と、電源電圧記憶部1212から得られる電源電圧値に基づいて、最大点弧角時出力電力推定値を算出する。
具体的には、前の制御サイクルにおける出力電流測定値を、前の制御サイクルにおける点弧角に対応する実効値の負荷率で除算することにより、前の制御サイクルにおける最大点弧角(100%)換算の出力電流推定値(最大点弧角時出力電流推定値)を算出し、これに電源電圧値を乗算することで、前の制御サイクルにおける最大点弧角時出力電力推定値を算出する。
また、出力電力負荷率・点弧角算出部110における出力電力負荷率算出部115は、目標電力算出部111から得られる目標電力値と、出力電力推定部120から得られる最大点弧角時出力電力推定値と、に基づいて、目標負荷率を補正した出力電力負荷率θを算出する。
具体的には、目標電力値を、前の制御サイクルにおける最大点弧角時出力電力推定値で除算することにより、出力電力負荷率θを算出する。
Output power estimating section 120 in AC power regulator 300 has a load factor of an effective value corresponding to the firing angle in the previous control cycle, a current value flowing to load 2 in the previous control cycle, voltage information of the power supply, The maximum firing angle output power estimated value is calculated based on
Therefore, in the maximum firing angle output current estimation unit 125 of the previous cycle, the load of the effective value corresponding to the firing angle in the previous control cycle obtained from the firing angle → effective value load factor conversion unit 1211 of the previous cycle. The output current for the maximum firing angle (100%) in the previous control cycle is calculated (estimated) based on the ratio and the output current measurement value in the previous control cycle obtained from the output current measurement unit 122 Ru.
The maximum firing angle output power estimation unit 126 in the previous cycle estimates the maximum firing angle (100%) converted output current in the previous control cycle obtained from the maximum firing angle output current estimation unit 125 in the previous cycle. Based on (maximum ignition angle output current estimated value) and the power supply voltage value obtained from the power supply voltage storage unit 1212, the maximum ignition angle output power estimated value is calculated.
Specifically, the maximum firing angle (100%) in the previous control cycle is obtained by dividing the output current measurement value in the previous control cycle by the load factor of the effective value corresponding to the firing angle in the previous control cycle. ) Estimate the maximum firing angle output power estimated value in the previous control cycle by calculating the converted output current estimated value (maximum firing angle output current estimated value) and multiplying it by the power supply voltage value .
Further, the output power load factor calculation unit 115 in the output power load factor / firing angle calculation unit 110 outputs the target power value obtained from the target power calculation unit 111 and the maximum firing angle output obtained from the output power estimation unit 120. Based on the estimated power value, the output power load factor θ is calculated by correcting the target load factor.
Specifically, output power load ratio θ is calculated by dividing the target power value by the estimated value at maximum firing angle output power in the previous control cycle.

実施形態1と同様の例で具体的に説明をする。
実施形態1と同様に、負荷の寿命と判断される抵抗値が40Ωになった時の負荷の消費電力1000W(200V÷40Ω×200V)を、最大目標電力値に設定することにより、負荷の使用開始時から寿命までの間、目標負荷率と負荷の消費電力の関係が変化しないように出来ることを具体的数値で説明する。初めに、負荷の抵抗値が初期値の20Ωで且つ、目標負荷率が100%の場合を説明する。この場合の目標電力は1000W(1.0(100%)×1000W)となるが、1回目の制御サイクルでは前サイクルの情報がないため出力電力負荷率を目標負荷率と同じ100%として、その値を点弧角に変換した100%でサイリスタをオンすると、出力電流は10A(200V÷20Ω)になり、出力電力は2000W(200V×10A)になる。2回目のサイクルでは、1回目の制御サイクルの点弧角100%から算出した前サイクルの実効値負荷率100%と、1回目の制御サイクルの出力電流測定値10Aから、前制御サイクルの最大点弧角時出力電流推定値10Aを算出し、その値と電源電圧(200V)から前制御サイクルの最大点弧角時出力電力推定値を2000Wと算出する。また、目標電力は1回目の制御サイクルと同じ1000Wとすると、出力電力負荷率(目標電力÷最大点弧角時出力電力推定値)は0.5(50%)になり、この値を点弧角に変換した50%で、サイリスタをオンにする。その結果、出力電力は目標電力と同じ1000Wになる。3回目の制御サイクルでは、2回目の制御サイクルの点弧角50%から算出した前サイクルの実効値負荷率0.707(0.5(50%)の平方根)と、2回目の制御サイクルの出力電流測定値7.07A(実効値)から、前制御サイクルの最大点弧角時出力電流推定値10A(7.07A÷0.707(70.7%))を算出する。この値と電源電圧の積から算出した前サイクルの最大点弧角時出力電力推定値2000Wと目標電力1000W(1回目の制御サイクルと同じ)から、出力電力負荷率50%(1000W÷2000W=0.5)を算出する。この値を点弧角に変換した50%でサイリスタをオンにすると、出力電力は2回目の制御サイクルと同じ1000Wになる。4回目は3回目の制御サイクルと同じ数値処理になるので出力電力は目標電力と同じ値の1000Wになる。以上のように、負荷の抵抗値が20Ωの場合には、2回目以降の制御サイクルの出力電力は目標電力と同じ値になる。
次に、上記具体例において負荷の抵抗値が40Ωに劣化した場合について説明する。負荷抵抗が20Ωの時と同様に、1回目の制御サイクルでは前サイクルの情報がないため出力電力負荷率を目標負荷率と同じ100%として、その値を点弧角に変換すると100%なので、出力電流は5A(200V÷40Ω)になり、出力電力は1000W(200V×5A)になる。2回目のサイクルでは、前サイクルの点弧角100%から算出した実効値負荷率100%と前サイクルの出力電流測定値5Aから最大点弧角時出力電流推定値5A(5A÷1(100%))を算出し、その値と電源電圧から前サイクルの出力電力推定値1000W(200V×5A)を算出する。また、目標電力は1000Wなので、出力電力負荷率(目標電力÷最大点弧角時出力電力推定値)は1.0(100%)になり、この値を点弧角に変換すると100%になるため出力電力は目標電力と同じ1000Wになる。3回目以降も同様の結果になる。
以上、目標負荷率が100%の場合で説明したが、目標負荷率が0〜100%の間のどの様な値であっても、出力電力は目標負荷率×最大点弧角時出力電力の値に制御される。また、負荷抵抗値が20Ωの時に1回目の制御サイクルにおける電力が大きな値になる問題は、従来技術であるソフトスタート(出力を徐々に大きくする機能)等により簡単に防止することが出来る。
An example similar to that of Embodiment 1 will be specifically described.
As in the first embodiment, use of the load is achieved by setting the power consumption 1000 W (200 VΩ40 Ω × 200 V) of the load when the resistance value determined to be the life of the load is 40 Ω to the maximum target power value. A concrete numerical value demonstrates that it is possible to prevent the relationship between the target load factor and the power consumption of the load from changing from the start to the end of the life. First, the case where the resistance value of the load is 20 Ω which is the initial value and the target load factor is 100% will be described. The target power in this case is 1000 W (1.0 (100%) × 1000 W), but since there is no information of the previous cycle in the first control cycle, the output power load factor is 100% the same as the target load factor. When the thyristor is turned on at 100% where the value is converted to the firing angle, the output current is 10 A (200 V ÷ 20 Ω) and the output power is 2000 W (200 V × 10 A). In the second cycle, the maximum load point of the previous control cycle is calculated from the actual load ratio 100% of the previous cycle calculated from the firing angle 100% of the first control cycle and the output current measurement value 10A of the first control cycle. The arc angle output current estimated value 10A is calculated, and the maximum firing angle output power estimated value of the previous control cycle is calculated as 2000 W from the value and the power supply voltage (200 V). Assuming that the target power is 1000 W as in the first control cycle, the output power load factor (target power 電力 maximum firing angle output power estimated value) is 0.5 (50%), and this value is fired. At 50% converted to corners, turn on the thyristor. As a result, the output power is 1000 W, which is the same as the target power. In the third control cycle, the effective load factor of the previous cycle 0.707 (square root of 0.5 (50%)) calculated from the firing angle of 50% of the second control cycle, and the second control cycle From the measured value of the output current 7.07 A (effective value), the output current estimated value 10 A at the maximum firing angle of the previous control cycle (7.07 A ÷ 0.707 (70.7%)) is calculated. Based on the product of this value and the power supply voltage, the output power load factor is 50% (1000 W ÷ 2000 W = 0) from the maximum firing angle output power estimate 2000 W for the previous cycle and the target power 1000 W .5) Calculate. When the thyristor is turned on at 50% after converting this value to the firing angle, the output power becomes 1000 W as in the second control cycle. Since the fourth time is the same numerical processing as the third control cycle, the output power is 1000 W, which is the same value as the target power. As described above, when the resistance value of the load is 20Ω, the output power of the second and subsequent control cycles has the same value as the target power.
Next, the case where the resistance value of the load is degraded to 40 Ω in the above specific example will be described. As in the case where the load resistance is 20Ω, the output power load factor is 100%, which is the same as the target load factor, since there is no information on the previous cycle in the first control cycle. The output current is 5 A (200 V ÷ 40 Ω), and the output power is 1000 W (200 V × 5 A). In the second cycle, the maximum load angle output current estimated value 5A (5A ÷ 1 (100%) from the effective load ratio 100% calculated from the firing angle 100% in the previous cycle and the measured output current 5A in the previous cycle )), And the output power estimated value 1000 W (200 V × 5 A) of the previous cycle is calculated from the value and the power supply voltage. Also, since the target power is 1000 W, the output power load factor (target power / maximum firing angle output power estimated value) is 1.0 (100%), and this value is 100% when converted to the firing angle. Therefore, the output power is 1000 W, which is the same as the target power. The same results are obtained for the third and subsequent times.
As mentioned above, although the case where the target load factor was 100% was explained, the output power is the target load factor × the output power at the maximum firing angle when the target load factor is any value between 0 and 100%. Controlled by value. Further, the problem that the power in the first control cycle becomes large when the load resistance value is 20Ω can be easily prevented by the soft start (function of gradually increasing the output) or the like which is the prior art.

次に、実施形態2の交流電力調整器300の、本発明に関する制御サイクル毎の処理動作について、図6を参照しつつ説明する。実施形態1(図2)と同様の処理概念となるものについては同一の符号を使用し、ここでの説明を省略若しくは簡略化する。   Next, the processing operation of the AC power regulator 300 of the second embodiment in each control cycle according to the present invention will be described with reference to FIG. The same processing concept as in the first embodiment (FIG. 2) is denoted by the same reference numeral, and the description thereof is omitted or simplified.

ステップ201〜207までの処理は、基本的に実施形態1と同様であるが、本実施形態では、実施形態1における出力電圧推定値n−1の算出処理(ステップ206)の替わりに、最大点弧角(100%)時出力電流推定値n−1の算出処理(ステップ601)が実行される。当該処理は、上記のごとく、前サイクルの最大点弧角時出力電流推定部125において、出力電流測定値n−1を実行値の負荷率n−1で除算することで行われる。   The processes in steps 201 to 207 are basically the same as in the first embodiment, but in the present embodiment, the maximum point instead of the calculation process (step 206) of the output voltage estimated value n-1 in the first embodiment A calculation process (step 601) of the output current estimated value n-1 at the arc angle (100%) is executed. The process is performed by dividing the output current measurement value n-1 by the load factor n-1 of the execution value in the maximum firing angle output current estimation unit 125 of the previous cycle as described above.

ステップ601に続くステップ602では、前サイクルの最大点弧角時出力電力推定部126において、最大点弧角時出力電流推定値n−1に電源電圧記憶部1212から得られる電源電圧値を乗算することで、最大点弧角時出力電力推定値n−1を算出する。
続くステップ603では、出力電力負荷率算出部115において、目標電力算出部111から得られる目標電力値nを、ステップ602で算出された最大点弧角時出力電力推定値n−1で除算することで、出力電力負荷率θnを算出する。
In step 602 following step 601, the maximum firing angle output power estimation unit 126 in the previous cycle multiplies the maximum firing angle output current estimated value n-1 by the power supply voltage value obtained from the power supply voltage storage unit 1212. Thus, the maximum firing angle output power estimated value n-1 is calculated.
In the following step 603, the output power load factor calculating unit 115 divides the target power value n obtained from the target power calculating unit 111 by the maximum firing angle output power estimated value n-1 calculated in step 602. Then, the output power load factor θn is calculated.

出力電力負荷率θnが算出された後の処理は、実施形態1と同様である。   The process after the output power load factor θn is calculated is the same as that of the first embodiment.

以上の構成及び処理動作を備える本実施形態の交流電力調整器300によれば、実施形態1と同様に、電圧測定のための回路(特に変圧器)を削除することができるため、コスト低減及び装置の小型化が図られた交流電力調整器を得ることができる。
また、実施形態1におけるPID制御等のフィードバック制御に比べて、高速な応答を得ることが可能となる。
According to the AC power regulator 300 of the present embodiment having the above-described configuration and processing operation, as in the first embodiment, the circuit for voltage measurement (in particular, the transformer) can be eliminated, thereby reducing cost and It is possible to obtain an AC power regulator whose device has been miniaturized.
Further, compared to feedback control such as PID control in the first embodiment, it is possible to obtain a high-speed response.

なお、出力電力推定部120は、予め設定された電源の電圧情報と、点弧角(に対応する実効値の負荷率)と、負荷2に流れる電流の測定値と、に基づいて、最大点弧角時出力電力推定値を算出できるものであればよい。図5の交流電力調整器300では、最大点弧角出力電流推定値n−1を算出した上で、これと電源電圧とを乗算することにより、最大点弧角時出力電力推定値n−1を算出するものを例としているが、例えば図7に示したように、出力電圧推定値n−1と、出力電流測定値n−1とから、負荷抵抗推定値n−1を算出し(前サイクルの負荷抵抗推定部124を設け)、電源電圧を2乗したものを負荷抵抗推定値n−1で除算することにより、最大点弧角時出力電力推定値n−1を算出してもよい。(または、最大点弧角時出力電流推定値n−1を算出してこれを2乗したものに、負荷抵抗推定値n−1を乗算してもよい。何れも概念としては同様である。)   Note that the output power estimation unit 120 determines the maximum point based on the voltage information of the power supply set in advance, the firing angle (the load factor of the effective value corresponding to that), and the measured value of the current flowing through the load 2 It is sufficient that the arc angle output power estimated value can be calculated. In AC power regulator 300 of FIG. 5, after calculating the maximum firing angle output current estimated value n-1, by multiplying this by the power supply voltage, the maximum firing angle output power estimated value n-1 For example, as shown in FIG. 7, the load resistance estimated value n-1 is calculated from the output voltage estimated value n-1 and the output current measured value n-1 as shown in FIG. The maximum firing angle output power estimate value n-1 may be calculated by dividing the power supply voltage squared by the load resistance estimate value n-1 by providing the load resistance estimation unit 124 of the cycle). . (Alternatively, the value obtained by squaring the maximum firing angle output current estimate value n-1 may be multiplied by the load resistance estimate value n-1. The concept is the same. )

<実施形態3>
図8は、本発明に係る実施形態3の交流電力調整器の構成の概略を示すブロック図である。実施形態1や2と同様の構成については、図1や図5と同様の符号を使用し、ここでの説明を省略若しくは簡略化する。
Embodiment 3
FIG. 8 is a block diagram showing an outline of a configuration of an AC power regulator according to a third embodiment of the present invention. About the structure similar to Embodiment 1 or 2, the code | symbol similar to FIG.1 and FIG.5 is used, and description here is abbreviate | omitted or simplified.

実施形態1や2は、電源電圧記憶部1212に予め設定されている交流電源3の電源電圧(実効値)をそのまま用いて、出力電力推定値を算出するものである。これに対し、本実施形態の交流電力調整器は、交流電源3の電源電圧(実効値)に対して、電源ラインにおける電圧降下分を補正(減算)するものである。より具体的には、本実施形態の交流電力調整器は、予め設定された電源ラインのインピーダンスと、過去の位相制御サイクルにおける負荷に流れる電流の測定値と、に基づいて、電源ラインにおける電圧降下値を算出し、当該電圧降下値を電源の電圧情報から減算する処理を行う。
図8の交流電力調整器500は、電源電圧から電源ラインにおける電圧降下分を減算した出力電圧を算出するための出力電圧算出部150を備える。
出力電圧算出部150は、
電源ラインのインピーダンス値が予め設定される電源ライン抵抗値記憶部153と、
前サイクルの最大点弧角時出力電流推定部125(実施形態2と同様)から得られる前サイクルの点弧角100%時の出力電流推定値と、電源ラインのインピーダンス値と、を乗算することで、前サイクルの点弧角100%時の電源ラインにおける電圧降下値を算出(推定)する前サイクルの最大点弧角時出力電圧降下算出部152と、
電源電圧記憶部1212に予め設定されている交流電源3の電源電圧から、前サイクルの最大点弧角時出力電圧降下算出部152によって算出された電源ラインにおける電圧降下分を減算する処理を行う前サイクルの最大点弧角時出力電圧算出部151と、
を備える。
なお、ここでは、前サイクルの点弧角→実効値負荷率変換部1211として、前サイクルの点弧角を一時記憶しておく前サイクルの点弧角記憶部と、図3(b)の点弧角φと負荷率(実効値)との対応関係から、各点弧角φを負荷率(実効値)に変換する点弧角→負荷率変換部と、を備えるものとして図示しているが、概念としては実施形態1や2における前サイクルの点弧角→実効値負荷率変換部1211と同様である。
また、最大目標電力値記憶部112として、負荷2に流れる定格電流が予め設定されている定格電流記憶部と、当該設定されている定格電流と電源電圧記憶部1212に予め設定されている電源電圧とを乗算して定格電力(最大目量電力)を算出する定格電力算出部と、を備えるものとして図示しているが、概念としては実施形態1や2における最大目標電力値記憶部112と同様である。
In the first and second embodiments, the output power estimated value is calculated by using the power supply voltage (effective value) of the AC power supply 3 preset in the power supply voltage storage unit 1212 as it is. On the other hand, the AC power regulator of the present embodiment corrects (subtracts) the voltage drop in the power supply line with respect to the power supply voltage (effective value) of the AC power supply 3. More specifically, the AC power regulator according to the present embodiment determines the voltage drop in the power supply line based on the preset power supply line impedance and the measured value of the current flowing to the load in the past phase control cycle. A value is calculated, and the voltage drop value is subtracted from the voltage information of the power supply.
The AC power regulator 500 of FIG. 8 includes an output voltage calculation unit 150 for calculating an output voltage obtained by subtracting a voltage drop in a power supply line from a power supply voltage.
The output voltage calculation unit 150
A power supply line resistance value storage unit 153 in which the impedance value of the power supply line is preset;
Multiplying the output current estimated value at the firing angle 100% of the previous cycle obtained from the maximum firing angle output current estimation unit 125 of the previous cycle (similar to the second embodiment) by the impedance value of the power supply line And the maximum firing angle output voltage drop calculation unit 152 in the previous cycle that calculates (estimates) the voltage drop value in the power supply line when the firing angle is 100% in the previous cycle;
Before performing processing of subtracting the voltage drop in the power supply line calculated by the maximum firing angle output voltage drop calculation unit 152 of the previous cycle from the power supply voltage of the AC power supply 3 preset in the power supply voltage storage unit 1212 A maximum firing angle output voltage calculation unit 151 of the cycle,
Equipped with
Here, as the firing angle of the previous cycle → effective value load factor conversion unit 1211, the firing angle storage unit of the previous cycle for temporarily storing the firing angle of the previous cycle, and the point of FIG. Although it is illustrated as having a firing angle → load factor conversion unit for converting each firing angle φ into a load factor (effective value) from the correspondence relationship between the arc angle φ and the load factor (effective value) The concept is similar to that of the firing angle of the previous cycle → effective value load factor conversion unit 1211 in the first and second embodiments.
Further, as maximum target power value storage unit 112, a rated current storage unit in which a rated current flowing through load 2 is preset, and a power supply voltage preset in the set rated current and power supply voltage storage unit 1212 And a rated power calculation unit that calculates a rated power (maximum power) by multiplying the powers by the same as the maximum target power value storage unit 112 in the first and second embodiments as a concept. It is.

本実施形態の交流電力調整器500は、上記構成によって算出される“電源電圧から電源ラインにおける電圧降下分を減算した前サイクルの点弧角100%時の出力電圧”と、前サイクルの負荷率(実効値)を乗算することによって、前サイクルの出力電圧を算出(推定)する処理を行う(図2のステップ206にてこの処理を行う)。なお、これ以外については実施形態1と同様であるため、ここでの説明を省略する。   The AC power regulator 500 according to the present embodiment calculates “the output voltage at the firing angle 100% of the previous cycle obtained by subtracting the voltage drop in the power supply line from the power supply voltage” calculated by the above configuration, and the load factor of the previous cycle. A process of calculating (estimating) the output voltage of the previous cycle is performed by multiplying (effective value) (this process is performed in step 206 of FIG. 2). In addition, since it is the same as that of Embodiment 1 except this, explanation here is omitted.

以上のごとく、本実施形態の交流電力調整器500によれば、電源ラインにおける電圧降下分を考慮した処理となるため、処理精度をより高くすることができる。工場に設置される各機器は、その配置の都合上、電源ラインが長くならざるを得ない場合も多く、従って電源ケーブルにおける抵抗値が無視できない大きさになる場合がある。また、電源ライン上にはトランス等が設けられ、これらによる電源ラインにおけるインピーダンスが無視できない大きさとなる場合がある。本実施形態の交流電力調整器500によれば、このような場合にも、電源ラインのインピーダンスによる電圧降下分が補正されるため、高い精度で処理することが可能であり、好適である。   As described above, according to the AC power regulator 500 of the present embodiment, processing is performed in consideration of the voltage drop in the power supply line, so that the processing accuracy can be further enhanced. The equipment installed in the factory often requires the power supply line to be long due to the arrangement, and therefore, the resistance value of the power supply cable may become a non-negligible size. In addition, a transformer or the like is provided on the power supply line, and the impedance in the power supply line due to these may be a size that can not be ignored. According to the AC power regulator 500 of the present embodiment, even in such a case, the voltage drop due to the impedance of the power supply line is corrected, so that processing can be performed with high accuracy, which is preferable.

図8の交流電力調整器500は、実施形態1に対して“電源ラインにおける電圧降下分を補正”の概念を適用する例としているが、本実施形態における“電源ラインにおける電圧降下分を補正”の概念は、実施形態2に対しても当然適用することができる。図9には、実施形態2に対して“電源ラインにおける電圧降下分を補正”の概念を適用した交流電力調整器600を示した。各構成やその処理概念は同様であるため、交流電力調整器600に関する説明は省略する。
同様に、図4や図7で例示したものに対しても、本実施形態における“電源ラインにおける電圧降下分を補正”の概念を適用することができるのは勿論である。
The AC power regulator 500 of FIG. 8 is an example in which the concept of “compensate for the voltage drop in the power supply line” is applied to the first embodiment, but “compensate for the voltage drop in the power supply line” in this embodiment. The concept of can be naturally applied to the second embodiment. FIG. 9 shows an AC power regulator 600 to which the concept of “correcting the voltage drop in the power supply line” is applied to the second embodiment. Since each configuration and the processing concept thereof are the same, the description regarding the AC power regulator 600 is omitted.
Similarly, the concept of “correcting the voltage drop in the power supply line” in the present embodiment can, of course, be applied to those illustrated in FIGS. 4 and 7.

なお、電源ライン抵抗値記憶部153に予め設定する“電源ラインのインピーダンス”は、各種の周知の方法によって、実際の対象装置の該当箇所のインピーダンスを測定しておけばよい(若しくは対象装置に使用されている各部材の仕様等からインピーダンスを計算するもの等であってもよい)。   The “impedance of the power supply line” set in advance in the power supply line resistance storage unit 153 may be determined by measuring the impedance of the corresponding portion of the actual target device by various known methods (or used for the target device The impedance may be calculated from the specifications of each member being processed, etc.).

本実施形態では、“電源ラインにおける電圧降下分を補正”するために、予め電源ラインのインピーダンスを設定しておき、これと過去の位相制御サイクルにおける負荷に流れる電流の測定値とに基づいて、電源ラインにおける過去の位相制御サイクルにおける電圧降下値を算出し、当該電圧降下値を電源の電圧情報から減算するものとしたが、点弧角100%時に負荷2に生じる負荷電圧を予め取得(測定等)して、当該点弧角100%時に負荷2に生じる負荷電圧を、電源電圧記憶部1212に予め設定しておくものであってもよい。
即ち、交流電力調整器の構成としては、実施形態1(若しくは実施形態2)と同一の構成とし、実際の対象装置を設置した状態にて点弧角100%の出力とした上で負荷2に生じる負荷電圧を測定して、これを電源電圧記憶部1212に予め設定しておくもの(処理自体は実施形態1(図2)や実施形態2(図6)と同一)であってもよい。
“点弧角100%時に負荷2に生じる負荷電圧”を用いることで、“電源ライン(負荷2以外の部分)における電圧降下分を補正”が既に行われた状態と同義となるため、構成や処理自体は実施形態1や実施形態2と同一のままにて、同様の効果を得ることができる。
In the present embodiment, in order to “correct the voltage drop in the power supply line”, the impedance of the power supply line is set in advance, and based on this and the measured value of the current flowing to the load in the past phase control cycle, Although the voltage drop value in the past phase control cycle in the power supply line is calculated, and the voltage drop value is subtracted from the voltage information of the power supply, the load voltage generated in the load 2 at the firing angle 100% is obtained in advance And the like, and the load voltage generated in the load 2 when the firing angle is 100% may be set in advance in the power supply voltage storage unit 1212.
That is, the configuration of the AC power regulator is the same as that of the first embodiment (or the second embodiment), and the output of the firing angle is 100% in the state where the actual target device is installed. The generated load voltage may be measured and preset in the power supply voltage storage unit 1212 (the process itself may be the same as in the first embodiment (FIG. 2) or the second embodiment (FIG. 6)).
By using “the load voltage generated at load 2 when the firing angle is 100%”, “compensating for the voltage drop in the power supply line (portion other than load 2)” is equivalent to the state in which the correction has already been performed. While the processing itself is the same as Embodiment 1 or Embodiment 2, similar effects can be obtained.

上記各実施形態では、前サイクルの点弧角→実効値負荷率変換部1211によって、前の制御サイクルの点弧角を、“過去の位相制御サイクルにおける位相制御情報”として用い、実効値の負荷率に変換するものを例としているが、PID制御演算部113や出力電力負荷率算出部115によって算出された、前の制御サイクルの出力電力負荷率θの平方根(実効値の負荷率)を求めて、これを“過去の位相制御サイクルにおける位相制御情報”として用いるものであってもよい。ただし、例えばソフトスタート等の他の機能によって点弧角が補正されるような場合には、単純に前の制御サイクルの出力電力負荷率θの平方根を用いるだけであると、正しい結果が得られない。従って、この場合には、実施形態で説明した方法を用いるか、ソフトスタート等の他の機能の影響も考慮した処理とする必要がある。なお、出力電力負荷率θの平方根(実効値の負荷率)の算出処理は、計算の負荷が大きくなるため、予めテーブル(出力電力負荷率θを、実効値の負荷率に変換するテーブル)を備えるようにしてもよい。   In the above embodiments, the firing angle of the previous cycle → effective value load factor conversion unit 1211 uses the firing angle of the previous control cycle as “phase control information in the past phase control cycle”, and loads the effective value. In this example, the rate conversion is used, but the square root (load rate of the effective value) of the output power load factor θ of the previous control cycle calculated by the PID control calculation unit 113 or the output power load factor calculation unit 115 is obtained. This may be used as "phase control information in the past phase control cycle". However, when the firing angle is corrected by another function such as soft start, for example, the square root of the output power load factor θ of the previous control cycle is simply used to obtain the correct result. Absent. Therefore, in this case, it is necessary to use the method described in the embodiment or to consider the influence of other functions such as soft start. The calculation process of the square root of the output power load factor θ (load factor of effective value) increases the calculation load, so a table (table for converting the output power load factor θ into a load factor of effective value) is previously It may be provided.

各実施形態では、カレントトランス4(外部装置)からの信号を受けて出力電流値を取得する前サイクルの出力電流測定部122を例としているが、カレントトランス4が交流電力調整器に含まれるものであっても良い。若しくは、交流電力調整器としては、出力電流値の入力を受ける入力部のみを備えるもの(前サイクルの出力電流測定部122が無いもの)等であってもよい。   In each embodiment, the output current measurement unit 122 of the previous cycle that receives the signal from the current transformer 4 (external device) and obtains the output current value is taken as an example, but the current transformer 4 is included in the AC power regulator It may be Alternatively, the AC power regulator may be provided with only an input unit for receiving an input of the output current value (without the output current measurement unit 122 of the previous cycle) or the like.

各実施形態では“前の制御サイクル(過去の位相制御サイクル)”が、直近の(1つ前の)サイクルであるものとして説明しているが、本発明における“前の制御サイクル(過去の位相制御サイクル)”をこれに限るものではなく、例えば、数サイクル前を“前の制御サイクル(過去の位相制御サイクル)”とするものであってもよい。
直近の(1つ前の)サイクルの測定値等に基づいて“今回の制御サイクル”の各動作を定めるもの(各実施形態)の方がより好適ではあるが、例えば、2サイクル前の制御サイクルを、“前の制御サイクル(過去の位相制御サイクル)”として、2サイクル前の制御サイクルにおける測定値等に基づいて“今回の制御サイクル”の各動作を定めるものであっても動作として問題はない。
In each embodiment, the “previous control cycle (past phase control cycle)” is described as the closest (previous cycle) cycle, but the “previous control cycle (past phase)” in the present invention is described. The “control cycle)” is not limited to this, and, for example, several cycles before may be “previous control cycle (past phase control cycle)”.
What defines each operation of the “current control cycle” (each embodiment) is more preferable based on the measurement value of the last (one previous) cycle, etc., but, for example, a control cycle two cycles before As “preceding control cycle (past phase control cycle)”, the problem is as an operation even if each operation of “this control cycle” is determined based on the measured value etc. in the control cycle two cycles before. Absent.

また、各実施形態では、制御サイクル毎に、出力電力推定値(または最大点弧角時出力電力推定値)、若しくはこれを算出するための各値を算出するものを例としているが、本発明をこれに限るものではない。例えば、抵抗値の経年劣化に対する追従処理を主な目的とするのであれば、制御サイクル毎に抵抗値の変化の影響を検知する必要は必ずしもない。このような場合には、例えば、日単位や月単位等のサイクルで実施形態2において説明した最大点弧角時出力電力推定値を算出してこれを記憶(日単位や月単位等のサイクルで更新)しておき、目標電力算出部111における目標電力値の算出を、当該記憶している最大点弧角時出力電力推定値に、目標負荷率を乗算することによって行うもの等であってもよい。   In each embodiment, an example is described in which the output power estimated value (or the maximum firing angle output power estimated value) or each value for calculating this is calculated for each control cycle, but the present invention Is not limited to this. For example, if the main purpose is to follow the aging of the resistance value, it is not always necessary to detect the influence of the change in the resistance value every control cycle. In such a case, for example, the maximum firing angle output power estimated value described in the second embodiment is calculated in cycles of daily units, monthly units, etc., and stored (stored in cycles of daily units, monthly units, etc.). Even if the target power calculation unit 111 calculates the target power value by multiplying the target load rate by the stored maximum firing angle output power estimated value, etc. Good.

100,200,300,400,500,600...交流電力調整器
110...出力電力負荷率・点弧角算出部
111...目標電力算出部
112...最大目標電力値記憶部
113...PID制御演算部(フィードバック制御部)
114...電力負荷率→点弧角変換部
115...出力電力負荷率算出部
120...出力電力推定部
121...前サイクルの出力電圧推定部
1211...前サイクルの点弧角→実効値負荷率変換部
1212...電源電圧記憶部
1213...出力電圧推定値算出部
122...前サイクルの出力電流測定部
123...前サイクルの出力電力推定値算出部
124...前サイクルの負荷抵抗推定部
125...前サイクルの最大点弧角時出力電流推定部
126...前サイクルの最大点弧角時出力電力推定部
130...サイリスタ点弧処理部
140...サイリスタ
150...出力電圧算出部
151...最大点弧角時出力電圧算出部
152...前サイクルの最大点弧角時出力電圧降下算出部
153...電源ライン抵抗値記憶部
100, 200, 300, 400, 500, 600. . . AC power regulator 110. . . Output power load factor / firing angle calculation unit 111. . . Target power calculation unit 112. . . Maximum target power value storage unit 113. . . PID control operation unit (feedback control unit)
114. . . Power load factor → ignition angle converter 115. . . Output power load factor calculation unit 120. . . Output power estimation unit 121. . . Output voltage estimation unit of previous cycle 1211. . . Firing angle of previous cycle → effective load factor conversion unit 1212. . . Power supply voltage storage unit 1213. . . Output voltage estimated value calculation unit 122. . . Output current measurement unit of previous cycle 123. . . Output power estimated value calculation unit of previous cycle 124. . . Load resistance estimation unit of previous cycle 125. . . 126. Maximum firing angle output current estimation unit in previous cycle 126. . . Maximum firing angle output power estimation unit of previous cycle 130. . . Thyristor firing unit 140. . . Thyristor 150. . . Output voltage calculation unit 151. . . Maximum firing angle output voltage calculation unit 152. . . Output voltage drop calculation unit at maximum firing angle of previous cycle 153. . . Power supply line resistance storage unit

Claims (9)

負荷に対する電力供給の制御を位相制御によって行う交流電力調整器であって、
予め設定された前記負荷に接続される電源の電圧情報と、過去の位相制御サイクルにおける前記負荷に流れる電流の測定値と位相制御情報と、に基づいて、出力電力推定値を算出する出力電力推定部と、
与えられた目標負荷率と、予め設定された目標負荷率が100%の時に負荷に供給する目標電力である最大目標電力値と、前記出力電力推定値と、に基づいて、前記目標負荷率を補正した出力電力負荷率を算出し、これに対応する点弧角を算出する出力電力負荷率・点弧角算出部と、
を備えることにより、疑似的な定電力制御を行うことを特徴とする交流電力調整器。
An AC power regulator that performs control of power supply to a load by phase control, comprising:
Output power estimation for calculating an output power estimated value based on voltage information of a power supply connected to the load set in advance, and a measured value of current flowing to the load in the past phase control cycle and phase control information Department,
The target load factor is determined based on the given target load factor, the maximum target power value which is the target power supplied to the load when the preset target load factor is 100%, and the output power estimated value. An output power load factor / firing angle calculation unit that calculates a corrected output power load factor and calculates a firing angle corresponding to the calculated output power load factor;
An AC power regulator characterized by performing pseudo constant power control by providing
前記過去の位相制御サイクルにおける位相制御情報が、過去の位相制御サイクルにおける点弧角または過去の位相制御サイクルにおける出力電力負荷率であることを特徴とする請求項1に記載の交流電力調整器。   The AC power regulator according to claim 1, wherein the phase control information in the past phase control cycle is a firing angle in the past phase control cycle or an output power load factor in the past phase control cycle. 前記出力電力推定部が、
前記負荷に流れる電流を測定する出力電流測定部、または、前記負荷に流れる電流値の入力を受ける入力部と、
前記電源の電圧情報が設定される電源電圧記憶部と、
前記過去の位相制御サイクルにおける出力電力負荷率または前記過去の位相制御サイクルにおける点弧角に対応する実効値の負荷率と、前記電源の電圧情報と、に基づいて、出力電圧推定値を算出する出力電圧推定部と、
を備え、
前記出力電圧推定値と、前記負荷に流れる電流値と、に基づいて、前記出力電力推定値を算出することを特徴とする請求項2に記載の交流電力調整器。
The output power estimation unit
An output current measurement unit that measures a current flowing to the load, or an input unit that receives an input of a current value flowing to the load;
A power supply voltage storage unit in which voltage information of the power supply is set;
An output voltage estimated value is calculated based on the output power load factor in the past phase control cycle or the load factor of the effective value corresponding to the firing angle in the past phase control cycle, and the voltage information of the power supply. An output voltage estimation unit,
Equipped with
The AC power regulator according to claim 2, wherein the output power estimated value is calculated based on the output voltage estimated value and a current value flowing to the load.
前記目標負荷率と前記最大目標電力値とから算出される目標電力と、前記出力電力推定値と、の偏差に基づくフィードバック制御を行うフィードバック制御部を備えることを特徴とする請求項1から請求項3の何れか1つに記載の交流電力調整器。   A feedback control unit for performing feedback control based on a deviation between a target power calculated from the target load factor and the maximum target power value and the estimated output power value is provided. The alternating current power regulator according to any one of 3. 前記出力電力推定部が、
前記負荷に流れる電流を測定する出力電流測定部、または、前記負荷に流れる電流値の入力を受ける入力部と、
前記電源の電圧情報が設定される電源電圧記憶部と、
前記過去の位相制御サイクルにおける出力電力負荷率または前記過去の位相制御サイクルにおける点弧角に対応する実効値の負荷率と、前記負荷に流れる電流値と、前記電源の電圧情報と、に基づいて、点弧角が最大の時の出力電力の推定値である最大点弧角時出力電力推定値を算出する最大点弧角時出力電力推定部と、
を備えることを特徴とする請求項2に記載の交流電力調整器。
The output power estimation unit
An output current measurement unit that measures a current flowing to the load, or an input unit that receives an input of a current value flowing to the load;
A power supply voltage storage unit in which voltage information of the power supply is set;
Based on the output power load factor in the past phase control cycle or the load factor of the effective value corresponding to the firing angle in the past phase control cycle, the current value flowing to the load, and the voltage information of the power supply A maximum firing angle output power estimation unit that calculates a maximum firing angle output power estimated value that is an estimated value of output power when the firing angle is maximum;
The AC power regulator according to claim 2, comprising:
前記目標負荷率に前記最大目標電力値を乗算した値を、前記最大点弧角時出力電力推定値で除算することで、前記出力電力負荷率を算出することを特徴とする請求項5に記載の交流電力調整器。   The output power load factor is calculated by dividing the value obtained by multiplying the target load factor by the maximum target power value by the estimated output power at the maximum firing angle. AC power regulator. サイリスタと、
前記点弧角に基づいて前記サイリスタを制御するサイリスタ点弧処理部と、
を備えることを特徴とする請求項1から請求項6の何れか1つに記載の交流電力調整器。
With a thyristor,
A thyristor firing unit that controls the thyristor based on the firing angle;
The AC power regulator according to any one of claims 1 to 6, comprising:
予め設定された電源ラインのインピーダンスと、前記過去の位相制御サイクルにおける前記負荷に流れる電流の測定値と、に基づいて、電源ラインにおける電圧降下値を算出し、当該電圧降下値を前記電源の電圧情報から減算することを特徴とする請求項1から請求項7の何れか1つに記載の交流電力調整器。   The voltage drop value in the power supply line is calculated based on the preset power supply line impedance and the measured value of the current flowing to the load in the past phase control cycle, and the voltage drop value is used as the voltage of the power supply. The AC power regulator according to any one of claims 1 to 7, which subtracts from information. 前記電源の電圧情報として、点弧角100%時に前記負荷に生じる負荷電圧が、予め設定されていることを特徴とする請求項1から請求項7の何れか1つに記載の交流電力調整器。   The AC power regulator according to any one of claims 1 to 7, wherein a load voltage generated in the load at a firing angle of 100% is preset as voltage information of the power supply. .
JP2018508477A 2016-03-31 2017-02-02 AC power regulator and AC power control method Active JP6521174B2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2016/060668 WO2017168680A1 (en) 2016-03-31 2016-03-31 Ac power regulator and ac power control method
JPPCT/JP2016/060668 2016-03-31
PCT/JP2017/003708 WO2017169084A1 (en) 2016-03-31 2017-02-02 Ac power regulator and ac power control method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2017169084A1 JPWO2017169084A1 (en) 2018-09-06
JP6521174B2 true JP6521174B2 (en) 2019-05-29

Family

ID=59962787

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018508477A Active JP6521174B2 (en) 2016-03-31 2017-02-02 AC power regulator and AC power control method

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP6521174B2 (en)
CN (1) CN108604104B (en)
WO (2) WO2017168680A1 (en)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6039218A (en) * 1983-08-12 1985-03-01 Matsushita Electric Works Ltd Load controller
JPS62195814U (en) * 1986-05-30 1987-12-12
JPS63307513A (en) * 1987-06-09 1988-12-15 Anelva Corp Power detector for ac phase control power
JP5352936B2 (en) * 2010-07-06 2013-11-27 理化工業株式会社 Power regulator
JP5446053B2 (en) * 2011-02-25 2014-03-19 理化工業株式会社 Power regulator
JP2014155232A (en) * 2013-02-05 2014-08-25 Hitachi Automotive Systems Hanshin Ltd Phase controller
KR101666768B1 (en) * 2013-07-19 2016-10-14 리카고교가부시키가이샤 Power controller and power controlling method

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017168680A1 (en) 2017-10-05
CN108604104B (en) 2020-05-12
CN108604104A (en) 2018-09-28
JPWO2017169084A1 (en) 2018-09-06
WO2017169084A1 (en) 2017-10-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
MX2011012968A (en) Welding power supply with digital control of duty cycle.
US20150212533A1 (en) Power control device and power control method
EP2897284A1 (en) Motor controller and method for controlling motor
JP6521174B2 (en) AC power regulator and AC power control method
US7218074B2 (en) Method and system for limiting the current output by a speed controller operating according to a U/F control law
JP6504268B2 (en) AC power regulator and AC power control method
JP3899773B2 (en) Power regulator
JPH08223920A (en) Method and apparatus for control of comparator, and correction method of converter ac current used for them
KR20160028232A (en) image forming apparatus and phase control method
JP4300998B2 (en) Power control method and power control apparatus
JP4970011B2 (en) Power factor correction type DC power supply
JP6666575B2 (en) AC power regulator
Anuchin Structures of a digital PI controller for an electric drive
WO2016143114A1 (en) Ac power regulator and output control method
JP2018085827A (en) Voltage controller
JP3969579B2 (en) Electromagnetic flow meter
JP5352936B2 (en) Power regulator
JP6900848B2 (en) Inverter device adjustment method, inverter device adjustment device, and inverter device
JP5018236B2 (en) PWM inverter device
JP2008187795A (en) Power conversion device
JP7301611B2 (en) POWER SUPPLY DEVICE AND CONTROL METHOD OF POWER SUPPLY DEVICE
JP4300829B2 (en) Power control method and power control apparatus
CN106877770B (en) Torque control device and torque control system for electric motor
US10790745B2 (en) Control device and method for controlling a DC-to-DC converter having input interference
JP5020010B2 (en) Generator power factor control device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180518

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190402

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6521174

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190415

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250