JPH0667738A - 電力を調整するための方法およびその方法を実現するための装置 - Google Patents

電力を調整するための方法およびその方法を実現するための装置

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JPH0667738A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 制御されたスイッチによって幹線に接続され
た負荷の電力を調整するための方法、およびその方法を
実現化するための装置を提供する。 【構成】 この方法は前の周期の固定された時間間隔内
で周期の開始を決定する幹線同期パルスを検出するステ
ップと、パルスが検出されるとすぐ、固定された間隔の
終りを待って、選択された時間間隔に実質的に対応する
第1の時間間隔をカウントダウンするステップと、第1
の時間間隔の終りに、スイッチをオンにトリガして、次
の同期パルスの公称到着より前に終わる第2の時間間隔
をカウントダウンするステップと、さらに第2の時間間
隔の終りに、その間に次の同期パルスが検出されなけれ
ばならない固定された時間間隔をカウントダウンするス
テップとを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の背景】
【0002】
【発明の分野】この発明は幹線に接続された負荷のため
の、トライアックのような制御可能なスイッチを含む電
力調整器に関し、より特定的に、電力変化が幹線の各半
周期の可変部分の間負荷を幹線にスイッチングすること
によって達成されるかかる調整器に関する。
【0003】
【関連技術の論議】図1は電力調整器の単純化された図
である。負荷LはトライアックSを介して幹線に接続さ
れる。トライアックSのトリガは、どちらも負荷Lに直
列に幹線に接続される、可変抵抗器Rおよびキャパシタ
Cを含む遅延回路のために幹線電圧の0交差に対して遅
延される。ダイアックDはトライアックSのゲートを抵
抗器RとキャパシタCとの間の共通接合に接続する。こ
のように、抵抗器Rの値に依存して、トライアックSは
幹線電圧の0交差に対して多少高い遅延で各半周期でト
リガされる。
【0004】この回路は単純でありかつ幹線電圧摂動に
比較的無感覚であるという点において有利である。実
際、抵抗器RとキャパシタCとの組合せは、むやみにト
ライアックSをトリガし得る寄生パルスを防ぐローパス
フィルタを形成する。この型の回路はしばしば家庭用照
明スイッチの代わりに使用される。しかしながら、この
回路は満足のいく態様で誘導電荷に耐性がない。
【0005】現在、より複雑な電力調整回路が利用可能
である。これらの回路は誘導電荷下でよりよく動作し、
たとえばそれが接触される時間期間に依存して、負荷の
電力を確立し、中断し、または変化させる敏感な制御キ
ーによる平滑なトリガのような数多くの改良点を提供し
ている。
【0006】これらの電力調整器は一般にアナログ技術
で与えられる特定の集積回路を使用し、寄生パルスを幹
線からフィルタリングするためのキャパシタ、平滑な起
動動作のために時間を一定に設定するためのキャパシタ
などのような非常に多くの数の大型サイズの外部構成要
素を必要とする。かかる調整器は製造するのに費用がか
かり、その大きなサイズのために従来の家庭用照明スイ
ッチの代用をすることは困難である。
【0007】かかる調整器のコストおよびサイズを低減
するために、その機能の大半がデジタル形式で与えられ
ることが可能である。しかしながら、デジタル回路は一
般に寄生パルスに非常に敏感である。
【0008】
【発明の概要】この発明の目的は幹線からの寄生パルス
に関連する問題を解消または低減し、少数の外部構成要
素を必要とするデジタル制御された電力調整器を提供す
ることである。
【0009】この発明のこの目的および他の目的は、幹
線同期パルスが与えられるときに対して選択された時間
間隔だけその制御が遅延される制御されたスイッチを介
して幹線に接続された負荷のための電力調整プロセスで
達成される。この発明に従って、このプロセスは以下の
ステップ、(a)前の周期の固定された時間間隔内で周
期の開始を決定する同期パルスを検出するステップと、
(b)同期パルスが検出されるとすぐ、この固定された
間隔の終りを待って、同期パルスの到着時間プラス選択
された時間間隔に対応する時間で事実上実質的に終わる
第1の時間間隔をカウントダウンするステップと、
(c)第1の時間間隔の終りに、スイッチをオンにトリ
ガして、次の同期パルスの正常な到着より前に終わる第
2の時間間隔をカウントダウンするステップと、さらに
(d)第2の時間間隔の終りに、次の同期パルスが検出
されなければならない固定された時間間隔をカウントダ
ウンするステップとを含む。
【0010】この発明の一実施例に従って、第2の時間
間隔は幹線の公称の半周期に等しい第3の時間間隔でス
タートし、その終りにスイッチもまたオンにトリガされ
る。
【0011】この発明の一実施例に従って、ステップ
(b)から、このプロセスは以下のステップを含み、そ
れは同期パルスの到着と前の周期の固定された時間間隔
の終りとの間で経過する残余時間を測定するステップ
と、残余時間と前の周期の予め定められた数(K)をも
とに計算された残余時間の平均値との間の差を計算する
ステップと、さらに次の周期(n+1)の間、上の差の
定められた分数で第1の時間間隔を修正して新しい平均
値を計算するステップとを含む。
【0012】この発明の一実施例に従って、定められた
分数はKによって分割された上の差に等しい。
【0013】この発明の一実施例に従って、スイッチの
制御はもし同期パルスが固定された時間間隔内に到着し
なければ中断される。
【0014】この発明はさらにこの発明に従うプロセス
を実現化するための装置を提供する。この装置は主にマ
イクロコントローラを含み、それは同期パルスを検出す
るための手段と、第1および第2の時間間隔、固定され
た時間間隔、残余時間、選択された時間間隔ならびに平
均値をストアするための手段と、外部制御手段の関数で
選択された時間間隔の値を調整し、残余時間、平均値お
よび第1ならびに第2の時間間隔を初期設定するための
手段と、第1および第2の時間間隔ならびに固定された
時間間隔が連続的にロードされ、かつ内部クロックの速
度でカウントダウンされるプログラマブルカウンタを含
み、カウンタの状態は残余時間を与えるために固定され
た時間間隔の間読出され、さらに選択された時間間隔お
よび平均値の関数で第1の時間間隔の値を調整し、選択
された時間間隔の関数で第2の時間間隔の値を調整する
ために、残余時間変化の関数で平均値を計算するための
計算手段を含む。
【0015】この発明の前述および他の目的、特徴、局
面および利点は添付の図面とともに読まれるこの発明の
以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【0016】
【詳細な説明】図2はこの発明に従う方法を実現化する
調整器を示す。負荷Lは幹線中点Nに接続され、かつト
ライアックSを介して幹線の位相Pに接続される。制御
回路は適切にプログラムされたマイクロコントローラ2
0、4つの抵抗器R1−R4を含む分割ブリッジ、抵抗
器R5、感度キー21および/またはポテンショメータ
22を含む。
【0017】制御回路は電圧VP である幹線の位相P、
およびVP よりたとえば5V低い電圧VOが供給され
る。電圧VOはキャパシタおよびツェナダイオードを含
む従来の回路(図示せず)を介して幹線から得られる。
【0018】分割ブリッジの第1(R1)および最後
(R4)の抵抗器はそれぞれ電圧VPおよび電圧VOに
接続される。抵抗器R5の一方端子はトライアックと負
荷Lとの接合に接続され、他方端子は分割ブリッジの抵
抗器R2とR3との接合Aに接続される。
【0019】マイクロコントローラ20は、やはり電圧
P およびVOによって供給され、感度キー21によっ
て与えられた信号と、オプションのポテンショメータ2
2によって与えられた信号と、抵抗器R1とR2との接
合で、および抵抗器R3とR4との接合でそれぞれ与え
られた信号V1およびV2とを受信する。マイクロコン
トローラは制御信号TrigをトライアックSに与え
る。
【0020】抵抗器R1−R5、より特定的に信号V1
およびV2の役割を以下に説明する。
【0021】図3はこの発明に従う調整器、より特定的
にマイクロコントローラ20(ワイヤード論理回路と置
換可能である)の、この発明に従うプロセスのステップ
の実現を可能にする動作を概略的に示す。図3は1つの
動作周期(n)に対して、幹線の電圧V、負荷を介する
電流IL 、トライアックSを横切る電圧VS 、マイクロ
コントローラ20で使用される同期パルスSync、お
よびマイクロコントローラを介してトライアックSのゲ
ートに与えられるトリガパルスTrigを示す。
【0022】始めに、幹線の周期はその公称値に等し
く、かつ同期パルスSyncは後に説明される態様で、
負荷Lの電流IL の負の値から0交差の時に幹線の各周
期で規則的に与えられると仮定する。各パルスSync
は周期の起動を決定する。
【0023】この初期周期の間、1周期に実質的に対応
する周期nを考慮して、この周期はこの発明に従って以
下の時間間隔、つまり − その終りに第1のトリガパルスTrigが与えられ
る時間間隔Rn およびT1n に分割され、時間間隔Rn
+T1n は感度キー21またはポテンショメータ22を
始動させるオペレータによって決定される値Tdに対応
するようにマイクロコントローラ20に与えられる制御
の関数で始めに選択されて、同期パルスとトリガパルス
との間の所望の移相を固定し、 − その終りに次の半周期の間の導通状態を決定するよ
うに意図された第2のトリガパルスが与えられる時間間
隔T2n に分割され、2つのトリガパルスを分離する時
間間隔T2n は幹線の公称半周期期間に対応するように
マイクロコントローラによって始めに固定され、 − その終りにその間次の同期パルスの存在が探し求め
られる固定された時間間隔T4n のカウントダウンが初
期設定される時間間隔T3n に分割される。時間間隔T
n は時間間隔Rn 、T1n 、T2n およびT3n の合
計が公称周期Tよりわずかに低い値を有するように選択
される。時間間隔T4n は時間間隔Rn、T1n 、T2
n 、T3n およびT4n の合計が公称周期Tよりわずか
に高い値を有するように選択される。
【0024】このように、時間間隔T3n は周期の公称
の終りより前に、つまり次の同期パルスの公称の到着よ
り前に終わる。同期パルスの存在は固定された時間間隔
T4 n の間サーチされ、通常もし幹線の変動が何も発生
しなければ時間間隔T4n −R0 の終りに到着し、R0
は間隔Rの初期値である。同期パルスの到着は次の周期
を初期設定する。
【0025】周期Tと比べると短い時間間隔T4の間の
同期パルスの検出はプロセスに幹線変動への低減された
または最小の感度を与える。実際、誤りの多い同期パル
スを引起こすかもしれない電流IL の寄生パルスは、そ
れが時間間隔T4の間に発生した場合にのみ影響を及ぼ
すが、かかる寄生パルスはもしそれが時間間隔T1、T
2またはT3の間に発生すれば何も影響を及ぼさない。
【0026】もし同期パルスが時間間隔T4n の間に与
えられなければ、これは誤りを生じ、トライアックのト
リガは中断される。もしシフトされたまたは寄生同期パ
ルスが時間間隔T4n-1 の間に発生すれば、間隔Rn
O とは異なり、それで初期条件はもはや満たされな
い。
【0027】公称条件ではない条件下での適切な動作を
確実にするために、この発明は同期パルス発生と予め定
められた時間間隔T4n-2 の終りとの間で経過する各時
間間隔Rn-1 を測定することと、幹線周波数の可能なゆ
っくりしたシフトにトリガを適合させるために時間間隔
n-1 の測定値の関数で時間間隔T1n の期間を調整す
ることを与える。この調整は時間間隔T4n-2 の間の同
期パルスの代わりに与えられた寄生パルスの影響を最小
限にするように行なわれる。この目的を達成するため
に、測定された時間間隔Rn-1 の関数での時間間隔T1
n の値の調整は、この時間間隔Rn の可能な急激な変化
の影響を平均化するために、時間間隔Rnの測定におい
て重み付けファクタを使用することによって行なわれ
る。
【0028】実際、同期およびトリガパルスの間の移相
は幹線周期のゆっくりした変化には従うが、寄生同期パ
ルスの発生によって生じる時間間隔Rn の急激な変化に
は従わないことが所望される。
【0029】同期信号上のかかる寄生パルスはたとえ
ば、昼/夜モードで動作する遠隔制御された電気カウン
タのための高周波数信号が幹線電圧に加えられた場合に
発生しやすい。
【0030】このように、この発明は値Rn (Rn-k
いしRn )のK周期に基づいて平均化された滑り平均値
(R′n と呼ばれる)を記憶および更新することを与え
る。各新しい周期で、Rn が測定され、修正率(Rn
R′n )/Kが決定される。この率は一方では値R′
n+1 を修正するために、他方では次の周期の時間間隔T
n+1 を修正するために使用される。
【0031】この循環修正は以下の等式によって表され
得る。 T1n+1 =T1n −(Rn −R′n )/K R′n+1 =R′n +(Rn −R′n )/K したがって、この発明に従う調整器は時折のまたはラン
ダムな寄生パルスには事実上無感覚であるが、幹線周波
数シフトに応答するように適合される。
【0032】例によって、50−Hz幹線周波数に対し
て、以下の初期値が選択され得る。 RO =0.5ms Td=オペレータによって固定された値 T2=10ms T3=9ms−Td T4=1.5ms、および K=16 もちろん、これらの値は特定の要求に合うように最適化
され、異なった幹線周波数に適合されることが可能であ
る。
【0033】この発明はまた同期パルスを得るための特
定動作モードを与える。以下の動作を確実にするために
計算される、上述の抵抗器R1−R5を介してトライア
ックSを横切る電圧VS が利用される。
【0034】もしトライアックSの電流IL が非0であ
れば、電圧VS は事実上0である。抵抗器R1とR2と
の間の信号V1は論理レベル1であり、抵抗器R3とR
4との間の信号V2は論理レベル0である。したがっ
て、信号V1は1であり、信号V2は0である。
【0035】もし電流IL が0であれば、幹線電圧はト
ライアックを横切って存在する。もし幹線電圧が正であ
れば、点Aは電圧V0より低い電圧であり、信号V1は
そのとき論理レベル0である。したがって、信号V1お
よびV2はどちらも0である。
【0036】幹線電圧の負の半周期の間、点Aは位相P
の電圧VP より高い電圧であり、信号V2はそのとき論
理レベル1である。したがって、信号V1およびV2は
どちらも1である。
【0037】負の値からの電流の0交差を検出するため
に、(V1=1、V2=0)から(V1=0、V2=
0)までの遷移時間を検出しなければならない。これは
同期パルスを与えるためにマイクロコントローラ20に
よって行われる。
【0038】図4はマイクロコントローラ20を概略的
に示す。この発明に従うプロセスはメモリ40、管理お
よび計算手段またはマイクロプロセッサ41、クロック
42および信号プログラマブルカウンタ43を含む小型
サイズのメモリを有する単純なマイクロコントローラで
実現可能である。様々な値T1、T2、T3、T4、R
およびR′は初期化され適切なメモリ場所にストアされ
る。値Tdはキー21またはポテンショメータ22から
信号を受信するインターフェース回路44によって得ら
れ、ロードされる。
【0039】この発明に従って、クロック42によって
順次カウントダウンされる時間間隔T1n 、T2n 、T
n およびT4n はプログラマブルカウンタ43に連続
的にロードされる。各時間間隔T1n およびT2n の終
りに、トリガパルスはトライアックSをターンオンす
る。時間間隔T3n の終りに、時間間隔T4n の間、同
期パルス検出がイネーブルされる。同期パルスの到着
後、時間間隔Rn+1 がストアされる。時間間隔Rn+1
時間間隔T4n マイナスカウンタ43の時間間隔T4n
のロードの起動から経過した時間に対応する。マイクロ
コントローラに含まれるマイクロプロセッサ41は、こ
れらの動作の順序付けおよびRn ならびにR′n の変化
に関連するT1n+1 の新しい値の計算を以下のように確
実にする。
【0040】同期パルスが検出されるとすぐ、値Rn-1
はメモリ場所で新しい値Rn と置換される。他のメモリ
場所において、値R′n は新しい値R′n+1 =R′n
(R n −R′n)/Kと置換される。最後に、別のメモ
リ場所において、値T1n は新しい値T1n+1 =Td−
R′n+1 と置換される。
【0041】この発明に従うプロセスを幹線周期に関連
して説明してきた。もちろん、このプロセスは正の値か
らの電流IL の0交差で同期パルスを与えることによっ
ても、かつ時間間隔T2を排除することによっても幹線
半周期の速度で動作するように適合され得る。
【0042】このようにこの発明の1つの特定の実施例
を説明してきたが、様々な変化、修正および改良が当業
者に容易に発生するであろう。この開示によって明らか
にされたような変化、修正および改良はここに明白に説
明されていないが、この開示の一部であることは意図さ
れ、かつこの発明の精神および範囲内にあることが意図
される。したがって、前述の説明は例示のみであり、制
限として意図されない。この発明は前述の特許請求の範
囲およびそれの均等物で規定されたものにのみ制限され
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】上述のように、先行技術に従う調整回路を概略
的に示す図である。
【図2】マイクロコントローラを使用するこの発明に従
う調整器の一実施例を示す図である。
【図3】図2の調整器の電力構成要素および調整器で使
用される同期ならびに制御信号に関連する電圧および電
流双方の波形を示す図である。
【図4】図2の回路で使用されるマイクロコントローラ
の主要構成要素を概略的に示す図である。
【符号の説明】
20 マイクロコントローラ 21 感度キー 22 ポテンショメータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ローラン・ペリエ フランス国、13100 エクス−アン−プロ バンス、アベニュ・フィリップ・ソラリ、 34

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 幹線同期パルスが与えられる時間に対し
    て選択された時間間隔(Td)だけその制御が遅延され
    る制御されたスイッチを介して幹線に接続される負荷の
    電力を調整するための方法であって、 (a) 周期(n)の開始を決定する同期パルスを前の
    周期(n−1)の固定された時間間隔(T4n-1 )内で
    検出するステップと、 (b) 前記同期パルスが検出されるとすぐ、前記固定
    された間隔(T4n-1)の終りを待って、前記同期パル
    スの到着時間プラス前記選択された時間間隔(Td)に
    対応する時間でほぼ終る第1の時間間隔(T1n )をカ
    ウントダウンするステップと、 (c) 前記第1の時間間隔(T1n )の終わりに、ス
    イッチ(S)をオンにトリガして、次の同期パルスの公
    称到着より前に終る第2の時間間隔(T2n +T3n
    をカウントダウンするステップと、さらに、 (d) 前記第2の時間間隔(T2n +T3n )の終り
    に、次の同期パルスが検出されなければならない固定さ
    れた時間間隔(T4n )をカウントダウンするステップ
    とを含む、方法。
  2. 【請求項2】 前記第2の時間間隔(T2n +T3n
    は幹線の公称半周期(T/2)の期間を有する第3の時
    間間隔(T2n )で始まり、その終りに前記スイッチの
    オン状態もまたトリガされる、請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 ステップ(b)から、 − 前記同期パルスの到着と前の周期(n−1)の前記
    固定された時間間隔(T4n-1 )の終りとの間で経過す
    る残余時間(Rn )を測定するステップと、 − 前記残余時間(Rn )と予め定められた数(K)の
    前記前の周期から計算された残余時間平均(R′n )と
    の間の差(Rn −R′n )を計算するステップと、さら
    に − 次の周期(n+1)の間、前記差の定められた分数
    で前記第1の時間間隔(T1n+1 )を修正して、新しい
    平均値(R′n+1 )を計算するステップとを含む、請求
    項1に記載の方法。
  4. 【請求項4】 前記定められた分数は定められた数
    (K)によって分割された前記差に等しい、請求項3に
    記載の方法。
  5. 【請求項5】 前記スイッチ(S)の制御はもし同期パ
    ルスが前記固定された時間間隔(T4n )内に到着しな
    ければ中断される、請求項1に記載の方法。
  6. 【請求項6】 請求項3の方法を実現化するための装置
    であって、マイクロコントローラを含み、前記マイクロ
    コントローラは、 同期パルス(V1、V2)を検出するための手段と、 第1および第2の時間間隔(T1、T2+T3)、前記
    固定された時間間隔(T4)、残余時間(R)、選択さ
    れた時間間隔(Td)および前記平均値(R′)をスト
    アするための手段(40)と、 外部制御手段(21、22)の関数で前記選択された時
    間間隔(Td)の値を調整し、かつ残余時間(R)、平
    均値(R′)および前記第1ならびに第2の時間間隔
    (T1、T2+T3)を初期化するための手段(44、
    41、40)と、 前記第1および第2の時間間隔(T1、T2+T3)な
    らびに前記固定された時間間隔(T4)が連続的にロー
    ドされ、かつ内部クロック(42)の速度でカウントダ
    ウンされるプログラマブルカウンタ(43)とを含み、
    カウンタの状態は残余時間を与えるために前記固定され
    た時間間隔(T4)の間に読出され、さらに前記選択さ
    れた時間間隔(Td)および平均値(R′)の関数で第
    1の時間間隔(T1)の値を調整するために、かつ前記
    選択された時間間隔(Td)の関数で前記第2の時間間
    隔(T2+T3)の値を調整するために、残余時間
    (R)の変化の関数で平均値(R′)を計算するための
    計算手段を含む、装置。
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