JPH08179839A - 交流電力制御方法及び装置 - Google Patents

交流電力制御方法及び装置

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JPH08179839A
JPH08179839A JP33652294A JP33652294A JPH08179839A JP H08179839 A JPH08179839 A JP H08179839A JP 33652294 A JP33652294 A JP 33652294A JP 33652294 A JP33652294 A JP 33652294A JP H08179839 A JPH08179839 A JP H08179839A
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JP
Japan
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power
frequency
trigger pulse
voltage
load
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JP33652294A
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English (en)
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Naoya Murota
直哉 室田
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Suzuki Motor Corp
Original Assignee
Suzuki Motor Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 スイッチングノイズ及び脈動を抑制するとと
もに、細やかな制御も可能とする。 【構成】 交流電力制御装置10は、交流電力PACの周
波数f1 以下の周波数f2 を設定する周波数設定手段1
2と、周波数設定手段12で設定された周波数f2 でト
リガパルスtpを発生するトリガパルス発生手段14
と、トリガパルス発生手段14で発生したトリガパルス
tpに付勢されて交流電力PACの零電圧時から交流電力
ACの一周期分PAC1 を負荷Lへ供給する零電圧スイッ
チ回路16とを備えたものである。交流電力PACは交流
電源Uから供給される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、モータ,ランプ,ヒー
タ等の負荷へ、交流電力の電力量を制御して供給するた
めの、交流電力制御方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図6は、従来の交流電力制御方法を示す
タイミングチャートである。(イ)は交流電源から出力
された直後の交流電力の波形であり、(ロ),(ハ),
(ニ)は(イ)の交流電力を各方法で制御した場合の波
形である。
【0003】(ロ)零電圧スイッチングによるオン・オ
フ制御は、オン時間又はオフ時間を変化させることによ
り、電力量を制御するものである。(ハ)サイクル制御
は、一定のサイクル数X(s)のうちのオンにするサイ
クル数を変化させることにより、電力量を制御するもの
である。(ニ)位相制御は、半周期のうちのオンにする
位相角を変化させることにより、電力量を制御するもの
である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の交流電力制御方法には、以下のような問題が
あった。
【0005】(ロ)オン・オフ制御では、オン時間又は
オフ時間が大きくなるため、いわゆる「出力ムラ」が生
じる。そのため、モータの回転数,ヒータの温度,ラン
プの照度等に脈動が生じる。
【0006】(ハ)サイクル制御では、サイクル数X
(s)が大きいと、オン時間又はオフ時間が大きくなる
ため、サイクル数X(s)に対応した脈動が生じる。一
方、サイクル数X(s)が小さいと、選択可能なサイク
ル数が減少するため、細やかな制御ができなくなる。
【0007】(ニ)位相制御では、細やかな制御が可能
である一方、交流電力の零電圧以外の高電圧でオンする
ことにより、大きなスイッチングノイズが発生する。
【0008】そこで、本発明の目的は、スイッチングノ
イズ及び脈動を抑制できるとともに,細やかな制御も可
能とした、交流電力制御方法及び装置を提供することに
ある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明に係る交流電力制
御方法及び装置は、上記目的を達成するためになされた
ものであり、本発明に係る交流電力制御装置は、本発明
に係る交流電力制御方法を使用するための装置である。
【0010】本発明に係る交流電力制御方法は、まず、
トリガパルスの周波数を交流電力の周波数以下で変化さ
せる。続いて、このトリガパルスの一個について、前記
交流電力の零電圧時から当該交流電力の一周期分を、負
荷へ供給するものである。
【0011】本発明に係る交流電力制御装置は、交流電
力の周波数以下の周波数を設定する周波数設定手段と、
この周波数設定手段で設定された周波数でトリガパルス
を発生するトリガパルス発生手段と、このトリガパルス
発生手段で発生したトリガパルスに付勢されて前記交流
電力の零電圧時から当該交流電力の一周期分を負荷へ供
給する零電圧スイッチ回路とを備えたものである。
【0012】
【作用】交流電力の周波数f1 とトリガパルスの周波数
2 とは、f1 ≧f2 の関係にある。そして、トリガパ
ルスの一個について、交流電力の零電圧時から交流電力
の一周期分が負荷へ供給される。例えば、f1 =50[Hz]
である場合に、f2 =50[Hz]であれば交流電力の全周期
分が負荷へ供給され、f2 =25[Hz]であれば交流電力の
一周期おきに一周期分が負荷へ供給される。
【0013】
【実施例】図1は、本発明に係る交流電力制御装置の第
一実施例を示すブロック図である。以下、この図面に基
づき説明する。
【0014】交流電力制御装置10は、交流電力PAC
周波数f1 以下の周波数f2 を設定する周波数設定手段
12と、周波数設定手段12で設定された周波数f2
トリガパルスtpを発生するトリガパルス発生手段14
と、トリガパルス発生手段14で発生したトリガパルス
tpに付勢されて交流電力PACの零電圧時から交流電力
ACの一周期分PAC1 を負荷Lへ供給する零電圧スイッ
チ回路16とを備えたものである。交流電力PACは交流
電源Uから供給される。
【0015】図2は、図1の交流電力制御装置をより具
体的に示す回路図である。以下、図1及び図2に基づき
説明する。
【0016】本実施例では、トリガパルス発生手段14
が、IC20と、その外付けの可変抵抗器22及びコン
デンサ24とによって構成され、周波数設定手段12
が、IC20の外付けの可変抵抗器26及びコンデンサ
28によって構成されている。IC20は、再トリガ機
能付き単安定マルチバイブレータ「SN74123N」であり、
二個の単安定マルチバイブレータ201,202と、こ
れらに付設されたアンドゲート203,204及びイン
バータ205,206とを有している。単安定マルチバ
イブレータ201は、図示する配線によって無安定マル
チバイブレータとして動作し、可変抵抗器26の抵抗値
とコンデンサ28の容量値とによって決まる周波数f2
の基準パルスtp0を出力する。単安定マルチバイブレー
タ202は、図示する配線によって単安定マルチバイブ
レータとして動作し、基準パルスtp0に同期して、可変
抵抗器22の抵抗値とコンデンサ24の容量値とによっ
て決まるパルス幅Wpのトリガパルスtpを出力する。
ここで、可変抵抗器22とコンデンサ24とは、パルス
幅設定手段30として機能する。
【0017】零電圧スイッチ回路16は、いわゆるゼロ
クロス・ソリッドステートリレー(例えば〓東芝製「TS
S 2G41」)であり、トリガパルスtpにより発光するL
ED等からなる発光回路161と、フォトトランジスタ
等からなる受光回路162と、トライアックのゲート電
圧を制御する非零電圧時点弧抑制回路163と、トライ
アックを主要部品とするトライアック回路164と、抵
抗器165及びコンデンサ166からなるスナバ回路1
67とから構成されている。負荷Lは誘導モータMであ
り、交流電源Uは周波数f1 =50[Hz],実効値100[V]の
商用電源である。
【0018】図3は、図2の交流電力制御装置の動作を
示すタイミングチャートである。以下、図2及び図3に
基づき、図2の交流電力制御装置の動作を説明する。
【0019】電源電圧VACは、周波数f1 =50[Hz]で常
に出力されている(図3(イ))。一方、可変抵抗器2
6を調整することによって、単安定マルチバイブレータ
201から周波数f2 =25[Hz]の基準パルスtp0を出力
させている(図3(ロ))。基準パルスtp0のパルス幅
は短いので、単安定マルチバイブレータ202により電
源電圧VACの周期T(T=1/f1 )に等しいパルス幅
Wpに伸長したトリガパルスtpを出力させている(図
3(ハ))。
【0020】零電圧スイッチ回路16では、トリガパル
スtpが出力されている時の電源電圧VACの立ち上がり
零電圧時にトライアック回路164を導通させることに
より、交流電力PACの負荷Lへの供給を開始する。そし
て、トリガパルスtpが出力されなくなった直後の電源
電圧VACの立ち下がり零電圧時にトライアック回路16
4を遮断させることにより、交流電力PACの負荷Lへの
供給を終了する。したがって、負荷電圧VL は、図3
(ニ)に示すように、交流電圧VACが一周期おきに出力
された波形となる。
【0021】このように、負荷電圧VL は、電源電圧V
ACの零電圧でオン・オフすることによりスイッチングノ
イズが極めて小さい。また、負荷電圧VL は、従来のオ
ン・オフ制御やサイクル制御に比べて、オン時間又はオ
フ時間が小さくなるため、脈動を抑制できるとともに,
細やかな制御も可能である。
【0022】なお、日本国内の商用電源の周波数は、50
[Hz]又は60[Hz]である。したがって、可変抵抗器22の
代わりに、それぞれの周波数に対応する抵抗値の二個の
抵抗器と、これらの抵抗器を切り換えるスイッチとを用
いてもよい。また、IC20の代わりにタイマー用IC
「555 」を用いて、無安定マルチバイブレータや単安定
マルチバイブレータを構成してもよい。
【0023】図4は、本発明に係る交流電力制御装置の
第二実施例を示すブロック図である。以下、この図面に
基づき説明する。ただし、図1と同一部分は同一符号を
付して重複説明を省略する。
【0024】この交流電力制御装置30は、交流電力P
ACの周波数f1 以下の周波数f2 を設定する周波数設定
手段32と、周波数設定手段32で設定された周波数f
2 でトリガパルスtpを発生するトリガパルス発生手段
34と、トリガパルス発生手段34で発生したトリガパ
ルスtpに付勢されて交流電力PACの零電圧時から交流
電力PACの一周期分PAC1 を負荷Lへ供給する零電圧ス
イッチ回路16とを備えたものである。そして、負荷L
の制御対象の状態を検出するセンサ36を設けて、セン
サ36の検出信号Ssに基づき周波数f2 を設定してい
る。
【0025】センサ36は、例えば、負荷Lがモータの
場合はタコジェネレータ,負荷Lがランプの場合は光電
変換素子,負荷Lがヒータの場合はサーミスタである。
【0026】周波数設定手段32は、例えば減算回路
(図示せず)であり、別途設定された直流電圧と検出信
号Ss(直流電圧)との差を出力する。
【0027】図5は、図4におけるトリガパルス発生手
段34をより具体的に示す回路図である。以下、この図
面に基づき説明する。
【0028】トリガパルス発生手段34は、V−Fコン
バータ用のIC40(新日本無線(株)製「NJM4151
」)と、その外付け部品とによって実現している。I
C40において、ピン1が電流源,ピン2がスケールフ
ァクタ,ピン3がロジック出力,ピン4がGND,ピン
5がワンショットRC,ピン6がスレッシホールド,ピ
ン7が入力電圧,ピン8が電源電圧である。また、IC
40には、可変抵抗器401、抵抗器402,403,
404,405,406、コンデンサ407及び積分器
42が外付け部品として接続されている。積分器42
は、抵抗器421,422,423、コンデンサ42
4、ダイオード425及びオペアンプ426によって構
成されている。
【0029】入力電圧Vinは、周波数設定手段32から
出力された直流電圧であり、積分器42を介して0〜10
[V] の直流電圧となって、ピン7に印加される。ピン3
からは、入力電圧Vinに対応した周波数f2 と、電源電
圧VACの周期Tに等しいパルス幅Wpとから構成された
トリガパルスtpが出力される。また、パルス幅Wp
は、抵抗器405の抵抗値とコンデンサ407の容量値
とによって決まる。
【0030】なお、周波数設定手段32とトリガパルス
発生手段34との間に、ソフトオン・ソフトオフ用の積
分器を介挿してもよい。
【0031】
【発明の効果】本発明に係る交流電力制御方法及び装置
によれば、一個のトリガパルスについて、交流電力の零
電圧時から一周期分を負荷へ供給するようにした。その
ため、零電圧でオン・オフすることにより、スイッチン
グノイズを極めて小さくできる。しかも、従来のオン・
オフ制御やサイクル制御に比べて、オン時間又はオフ時
間が小さくなるため、脈動を抑制できるとともに、細や
かな制御も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る交流電力制御装置の第一実施例を
示すブロック図である。
【図2】図1の交流電力制御装置をより具体的に示す回
路図である。
【図3】図2の交流電力制御装置の動作を示すタイミン
グチャートである。
【図4】本発明に係る交流電力制御装置の第二実施例を
示すブロック図である。
【図5】図4におけるトリガパルス発生手段をより具体
的に示す回路図である。
【図6】従来の交流電力制御方法を示すタイミングチャ
ートである。
【符号の説明】
10,30 交流電力制御装置 12,32 周波数設定手段 14,34 トリガパルス発生手段 16 零電圧スイッチ回路 U 交流電源 L 負荷 tp トリガパルス

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トリガパルスの周波数を交流電力の周波
    数以下で変化させ、このトリガパルスの一個について,
    前記交流電力の零電圧時から当該交流電力の一周期分を
    負荷へ供給する交流電力制御方法。
  2. 【請求項2】 交流電力の周波数以下の周波数を設定す
    る周波数設定手段と、この周波数設定手段で設定された
    周波数でトリガパルスを発生するトリガパルス発生手段
    と、このトリガパルス発生手段で発生したトリガパルス
    に付勢されて前記交流電力の零電圧時から当該交流電力
    の一周期分を負荷へ供給する零電圧スイッチ回路とを備
    えた交流電力制御装置。
JP33652294A 1994-12-22 1994-12-22 交流電力制御方法及び装置 Withdrawn JPH08179839A (ja)

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Effective date: 20020305