JPH03173357A - インバータの電力制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、例えば電子レンジ用等のインバータの電力
制御方法に関する。

（従来の技術） 一般に、電子レンジを用いた調理では、調理時間を例え
ば分単位等の一定の短時間に設定した上で電力を印加し
、所要の調理がなされる。このため、設定された一定の
調理時間内で電力の変動が生じると、加熱し過ぎ又は加
熱不足が生じるおそれがあるので、その調理時間内では
、入力電力は一定であることが求められる。

このようなインバータの入力電力を制御する従来の電力
制御方法としては、例えば、入力電流を一定に制御する
方法がある。また、より正確な電力制御方法としては、
掛算器を用いて入力端子と入力端子との積を一定に制御
する方法がある。

（発明が解決しようとする課題） 入力端子を一定に制御する従来の方法では、入力電圧が
変動すると、これに応じて人力電力が変動してしまうと
いう問題があった。また、掛算器を用いる従来の方法で
は、掛算器が高価であるため、コスト高になるという問
題があった。

そこで、この発明は、安価で且つ入力電圧の変動が生じ
ても設定人力電力に精度よく制御することのできるイン
バータの電力制御方法を提供することを目的とする。

［発明の構成〕 （課題を解決するための手段） 上記課題を解決するために、第１の発明は、インバータ
への入力電流Ｉを、入力電圧■に基づき次式 ％式％（） により制御することを要旨とする。

また、第２の発明は、インバータへの入力電圧を入力電
圧検出手段で検出し、前記入力端子に対応した電流を電
流検出手段で検出し、設定ディジタル値と基準電圧端に
より制御することを特徴とするインバータの積をアナロ
グ値として出力する掛算型Ｄ／Ａコンバータにより、当
該設定ディジタル値と前記電流検出手段の検出値とを掛
算し、該掛算型Ｄ／Ａコンバータの出力値と前記入力電
圧検出手段で検出された入力端子とを所定の基準電圧が
設定された加算手段で加算し、該加算手段の出力に基づ
いて制御した電流をインバータへの入力端子とすること
を要旨とする。

（作用） 第１の発明では、入力端子Ｉが、 １−ｂ＠（ａ−Ｖ） の式に基づいて制御されるので、人力電力Ｐは次式に従
う。

％式％（） この結果、電力可変定数すを適宜値に設定し、動作点設
定定数ａを動作中心電圧の例えば２倍程度の値に選ぶと
、入力電流は、入力電圧■に対し負の傾きをもつ直線特
性となり、また、人力電力Ｐは動作中心電圧近傍で最大
入力電圧値（設定入力電力）となる上に凸の２次曲線特
性となる。したがって、入力電圧Ｖが、動作中心電圧を
中心として変動しても、人力電力は、設定人力電力に対
し僅かな変動に抑えられ、精度のよい人力電力の制御が
可能となる。

また、第２の発明では、上述の入力端子制御式に対応し
た制御を、入力電圧検出手段、電流検出手段、掛算型Ｄ
／Ａコンバータ及び加算手段等を用いて実現し、高価な
掛算器を使用していないので、安価で且つ上述のように
入力電圧の変動が生じても設定人力電力に精度よく制御
することのできるインバータの電力制御方法が可能とな
る。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

まず、第１図を用いて、この実施例のインバータの電力
制御方法を説明する。

この実施例では、インバータへの入力電圧をＶとしたと
き、入力端子Ｉを次式により制御する。

１−ｂ　　・　（ａ−Ｖ）　　　　　　　　　　　　　
　　　・・・（１）ここで、ａ：動作点設定定数 す二電力可変定数 したがって、インバータへの入力電力Ｐは、次式に従っ
て求められる。

Ｐ−ｖφＩ −ｖ−ｂ　　　拳　　（ａ−Ｖ） ＝−ｂ−Ｖ２　＋ａ−ｂ−Ｖ　　　　　　＝−（２）こ
こで、動作中心電圧１００Ｖに対し、動作点設定定数を
、例えばその２倍のａ−２００に選び、電力可変定数を
す、とすると、（１）式で求められる入力電流１１は、
第１図中、１１で示すような負の傾きをもつ直線となる
。一方、（２）式で求められる入力電力Ｐ１は、動作中
心電圧で最大入力端子値（設定入力電力）となる上に凸
の２次曲線となる。そして、入力電流１１の直線と人力
電力Ｐ１の２次曲線とは、動作中心電圧の点て交わる。

したがって、入力電圧■が、例えば９０（Ｖ）から１１
０（Ｖ）の間で変動しても、入力電力Ｐ１は、設定入力
電力に対し十〇〜−１％の僅かな変動に抑えられ、精度
のよい人力電力の制御が行われる。

また、動作点設定定数ａの値は上記のままで、電力可変
定数を上記のｂｌよりも小さいｂｌに可変すると、入力
電流Ｉ２は、第１図中、Ｉ２で示すような直線となり、
人力電力Ｐ２は、Ｐ２で示すような２次曲線となる。そ
して、この場合においても、入力端子Ｖが、上記と同様
に９０（Ｖ）から１１０（Ｖ）の間で変動しても、人力
電力Ｐ２は、設定人力電力に対し＋Ｏ〜−１％の住かな
変動に抑えられる。

さらに、入力端子Ｖの変動範囲が８０　（Ｖ）から１２
０（Ｖ）の範囲に広がっても、両人力電力ｐ、　　　ｐ
２ともに、設定入力電力に対し＋０〜−４％の僅かな変
動に抑えられる。

なお、第１図中、ｃ、ｄの直線で示す特性は、比較例と
して示したもので、入力端子一定の場合の入力端子に対
する入力電力の関係を示している。

この比較例のものは、この実施例のものと比べると、入
力端子の変動に対する入力電力の変動が大きい。

次に、第２図ないし第４図を用いて、上述のインバータ
の電力制御方法を実現するためのインバータ制御回路の
回路例を述べる。

第２図中、１は、例えばＡＣｌｏｏＶの商用交流電源で
あり、その商用交流電源１から供給された交流が整流器
２で整流され、その整流されたＤＣ電圧がインバータ主
回路３に入力されている。

４はインバータ主回路３への入力電圧を検出する入力端
子検出手段としての入力電圧検出線であり、その検出さ
れた入力電圧は後述する加算回路に入力されている。ま
た、ＣＴはインバータ主回路３への入力端子に対応した
電流を検出する電流検出手段としてのカレントトランス
である。カレントトランスＣＴは、直流成分は検出する
ことができないため、入力電圧と相関のある整流器２へ
の交流入力電流を検出するようにしている。カレントト
ランスＣＴの検出電流は、整流器５で整流され、その検
出電流に対応した電圧が掛算型Ｄ／Ａコンバータ１０の
基準電圧端子（Ｖｒｅｆ端子）に人力されている。

掛算型Ｄ／Ａコンバータ１０は、設定ディジタル値と基
準電圧端子に与えられた電圧とを掛算し、その積をアナ
ログ値として出力する機能を有しており、前記（１）式
における電力可変定数すを実現するためのものである。

この掛算型Ｄ／Ａコンバータ１０の構成の詳細は後述す
る。掛算型Ｄ／Ａコンバータ１０の出力は、加算手段と
しての加算回路６に入力されている。加算回路６は、非
反転入ツノ端子（＋）に前記（１）式の動作点設定定数
ａに相当する基準電圧Ｖｒｅｆが設定されている。加算
回路６は、掛算型Ｄ／Ａコンバータ１０の出力値と入力
端子検出線４で検出された入力電圧とを加算し、その加
算値を基準電圧Ｖｒｅｆの値から減算する機能を有して
いる。そして、加算回路６の出力に基づいて制御回路７
により、インバータ主回路３への入力端子が制御され、
前記（１）式で示される入力端子制御式に対応した制御
が実現されている。

８は電子レンジ等の負荷である。

次いで、掛算型Ｄ／Ａコンバータ１０の具体例を述べる
。掛算型Ｄ／Ａコンバータ１０としては、加重電流加算
型、Ｒ−２Ｒ型、ＭＯＳ型又はデユーティ制御型等の一
般的な掛算型Ｄ／Ａコンバータの何れの種類のものも適
用することができる。

一般に、ｍ（ｂｉｔ）のバイナリ−型の掛算型Ｄ／Ａコ
ンバータのアナログ出力電圧Ｖｏｕｔは、基準電圧端子
に与えられる電圧をＶｉｎとすると、設定ディジタル値
ｎに対し次式のような動作により得られる。

Ｖｏｕｔ＝Ｖｉｎ・ｎ／２１　　　　　・・・（３）第
３図（ａ）に加重電流加算型Ｄ／Ａコンバータ２０の例
を示す。また、Ｒ−２Ｒ型の掛算型Ｄ／Ａコンバータ３
０の例を第３図（ｂ）に示す。同図（ｂ）中、１１はデ
ィジタル値レジスタ、１２はアナログスイッチである。

この図の例の掛算型Ｄ／Ａコンバータ３０は３（ｂｉｔ
）であるので、ディジタル値レジスタ１１に設定した設
定ディジタル値をｎとすると、そのアナログ出力電圧は
、前記（３）式より、 Ｖｏｕｔ−Ｖｉｎ−ｎ／８　　　　　　　　・・・（４
）と表される。第３図（ｂ）のアナログスイッチを０Ｍ
Ｏ８のバッファ１３で置換えた掛算型Ｄ／Ａコンバータ
４０の例を第３図（Ｃ）に示す。この掛算型Ｄ／Ａコン
バータ４０も、基本的には上述の各側と同じ動作をする
が、０ＭＯ８のバッファ１３の動作電圧の限界があるた
め、基準電圧端子に与える電圧Ｖｉｎの値には条件がつ
く。

そして、上述のような、−殻内な掛算型Ｄ／Ａコンバー
タを使用した場合、電力可変定数すは、設定ディジタル
値ｎに対し、 ｂ　−１／　ｎ となる。

また、掛算型Ｄ／Ａコンバータとして、デユーティ制御
型の一種であるデユ−ティを１　／　ｎとなるように制
御する割算型Ｄ／Ａコンバータを使用すると、この割算
型Ｄ／Ａコンバータの出力は、設定ディジタル値ｎに対
し次式のような動作により得られる。

Ｖ　ｏ　ｕ　ｔ　−Ｖ　ｉ　ｎ　／　ｎ　　　　　　　
　　−（５）この場合は、電力可変定数すはｂ−ｎとな
り入力電力と掛算型Ｄ／Ａコンバータに設定する設定デ
ィジタル値は比例するようになる。

デユーティを１　／　ｎとなるように制御する割算型Ｄ
／Ａコンバータ５０の例を第４図に示す。同図中、１４
はディジタルコンパレータ、１５はｎｂｉｔカウンタ、
１６は負論理のＡＮＤゲート、１７はアナログスイッチ
である。この例の割算型Ｄ／Ａコンバータ５０では、デ
ィジタル値レジスタ１１に（ｎ　−１）の値を設定する
とカウンタ１５はクロックのｎ周期でカウントを繰り返
し、そのうちカウンタ１５の値がゼロの時のみ負論理の
アンドゲート１６の出力が正論理の「１」となり、アナ
ログスイッチ１７のＯｎデユーティは１／ｎとなる。そ
のため、その出力Ｖｏｕｔの平均値は（５）式に従う。

上述のように構成されたインバータ制御回路において、
動作点設定定数ａの設定は、前述したように動作中心電
圧（ＡＣｌｏｏＶで使用する機器の場合は１００）の２
倍の値を選択した場合に、入力端子の変動に伴う入力電
力の変動は最も少なくなる。

一方、第１図に示したように、入力電流は、入力電圧に
対し負の傾きをもつ直線特性となるので、入力電圧が低
下した場合、の入力電流の増加を低減するために、動作
点設定定数ａを動作最高電圧の２倍の値に選択すること
もできる。この場合、動作中心電圧近傍における入力電
圧−人力電力特性は入力電圧に対し単調増加特性となる
。

そして、例えば、動作最高電圧を１１０（Ｖ）として動
作点設定定数ａを２２０と設定すると、１００（Ｖ）入
力端子時の入力電力を１６０として、９０（Ｖ）入力端
子時の人力電力は約０．９６．１１０（Ｖ）入力電圧時
の入力電力は約１゜０１となり、このような設定を行っ
ても、入力電圧の変動に対し入力電力は僅かな変動に抑
えることができる。また、このときの入力端子は、１０
０（Ｖ）入力電圧時の入力電流を１，０として、９０（
Ｖ）入力電圧時の入力電流は約１．０７．１１０（Ｖ）
入力端子時の入力電流は約０．９２となり、入力端子低
下時の入力端子の増加は、低く抑えられる。

［発明の効果］ 以上説明したように、第１の発明によれば、インバータ
への入力電流Ｉを、 １−ｂ−（ａ−Ｖ） の式に基づいて制御するようにしたため、人力電力Ｐは Ｐ−ＶＬＩＩ−Ｖ−ｂ　・（ａ−Ｖ） に従う。このため、電力可変定数すを適宜値に設定し、
動作点設定定数ａを動作中心電圧の例えば２倍程度の値
に選ぶと、人力電力Ｐは動作中心電圧近傍で最大人力電
力値（設定入力電力）となる上に凸の２次曲線特性とな
る。したがって、入力端子Ｖが動作中心電圧を中心とし
て変動しても、入力電力は設定人力電力に対し僅かな変
動に抑えられて精度のよい人力電力の制御を行うことが
できるという利点がある。

また、第２の発明によれば、入力電圧検出手段、電流検
出手段、掛算型Ｄ／Ａコンバータ、加算手段及びこの加
算手段の出力を制御する制御手段を用いて上述の入力電
流制御式に対応した制御を行うようにしたため、上記第
１の発明と同様の効果を、高価な掛算器を使用しない安
価なインバータ制御回路を用いて実現することができる
という利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図はこの発明に係るインバータの電力
制御方法の実施例を説明するための図で、第１図は入力
電圧−人力電力等の関係を比較例とともに示す特性図、
第２図はインバータ制御回路の一例を示すブ白ツク図、
第３図は上記インバータ制御回路に用いるＤ／Ａコンバ
ータの一例を示す回路図、第４図はＤ／Ａコンバータの
他の例を示す回路図である。 ３：インバータ主回路、 ４：入力電圧検出線（入力端子検出手段）、６：加算回
路（加算手段）、　　７：制御回路、１０：掛算型Ｄ／
Ａコンバータ、 ＣＴ；カレントトランス（電流検出手段）。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）インバータへの入力電流 I を、入力電圧Ｖに基
   づき次式 I ＝ｂ・（ａ−Ｖ） 但し、ａ：動作点設定定数、ｂ：電力可変定数により制
   御することを特徴とするインバータの電力制御方法。
2. （２）インバータへの入力電圧を入力電圧検出手段で検
   出し、前記入力電圧に対応した電流を電流検出手段で検
   出し、設定ディジタル値と基準電圧端子に与えられた電
   圧とを掛算しその積をアナログ値として出力する掛算型
   Ｄ／Ａコンバータにより、当該設定ディジタル値と前記
   電流検出手段の検出値とを掛算し、該掛算型Ｄ／Ａコン
   バータの出力値と前記入力電圧検出手段で検出された入
   力電圧とを所定の基準電圧が設定された加算手段で加算
   し、該加算手段の出力に基づいて制御した電流をインバ
   ータへの入力電流とすることを特徴とするインバータの
   電力制御方法。