JPH09327169A - ３相電力制御装置 - Google Patents
３相電力制御装置Info
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- JPH09327169A JPH09327169A JP14559496A JP14559496A JPH09327169A JP H09327169 A JPH09327169 A JP H09327169A JP 14559496 A JP14559496 A JP 14559496A JP 14559496 A JP14559496 A JP 14559496A JP H09327169 A JPH09327169 A JP H09327169A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】安価でしかも性能の高い３相電力制御装置の提
供。 【解決手段】位相制御に基づいて制御手段３が導通制御
するパワー素子２1〜２3を安価なトライアックから構成
したうえで、パワー素子２1〜２3にトリガー用ダイオー
ド１７を並列に接続し、かつ、パワー素子２1〜２3のゲ
ードをトリガー用ダイオード１７の一端側に接続するこ
とで、位相角の変動に正確に追随できるようにした。
供。 【解決手段】位相制御に基づいて制御手段３が導通制御
するパワー素子２1〜２3を安価なトライアックから構成
したうえで、パワー素子２1〜２3にトリガー用ダイオー
ド１７を並列に接続し、かつ、パワー素子２1〜２3のゲ
ードをトリガー用ダイオード１７の一端側に接続するこ
とで、位相角の変動に正確に追随できるようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ソフトスタート制
御装置といった負荷に供給する電力を位相制御により制
御する３相電力制御装置に関する。
御装置といった負荷に供給する電力を位相制御により制
御する３相電力制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、電動機等の負荷において、ソフ
トスタート制御に用いられる３相電力制御装置は、交流
電源のゼロクロスポイントに同期して生成した三角波信
号と、時系列に沿って変化する指令信号とのレベル比較
に基づいて開閉パルスを生成したうえで、交流電源と負
荷との間に設けられたパワー素子を、開閉パルスにより
位相制御し、これによって交流電源の導通制御を行って
負荷に対してソフトスタートを行うようになっている。
トスタート制御に用いられる３相電力制御装置は、交流
電源のゼロクロスポイントに同期して生成した三角波信
号と、時系列に沿って変化する指令信号とのレベル比較
に基づいて開閉パルスを生成したうえで、交流電源と負
荷との間に設けられたパワー素子を、開閉パルスにより
位相制御し、これによって交流電源の導通制御を行って
負荷に対してソフトスタートを行うようになっている。
【０００３】このような３相電力制御装置においては、
パワー素子として、従来から、図９に示すものが用いら
れていた。
パワー素子として、従来から、図９に示すものが用いら
れていた。
【０００４】図９（ａ）に示すものは、トライアック方
式と呼ばれるものであって、ソフトスタート等の電力制
御を必要としない一般的な交流電源に用いられるＡＣス
イッチ５０をそのまま３相電力制御装置用のパワー素子
として用いたものである。ＡＣスイッチ５０はＵ，Ｖ，
Ｗの各相に対応したトライアック５１Ａ，５１Ｂ，５１
Ｃを一つの回路基板５２上に実装して構成されている。
式と呼ばれるものであって、ソフトスタート等の電力制
御を必要としない一般的な交流電源に用いられるＡＣス
イッチ５０をそのまま３相電力制御装置用のパワー素子
として用いたものである。ＡＣスイッチ５０はＵ，Ｖ，
Ｗの各相に対応したトライアック５１Ａ，５１Ｂ，５１
Ｃを一つの回路基板５２上に実装して構成されている。
【０００５】図９（ｂ）に示すものは、サイリスタダブ
ルアーム方式と呼ばれるものであって、Ｕ，Ｖ，Ｗの各
相毎に一対のサイリスタ（逆阻止３端子サイリスタ）５
５Ａ，５５Ｂ，５６Ａ，５６Ｂ，５７Ａ，５７Ｂを計６
個設けるとともに、各相において、サイリスタ（５５
Ａ，５５Ｂ）,（５６Ａ，５６Ｂ）,（５７Ａ，５７Ｂ）
を互いに逆並列に接続して構成されている。
ルアーム方式と呼ばれるものであって、Ｕ，Ｖ，Ｗの各
相毎に一対のサイリスタ（逆阻止３端子サイリスタ）５
５Ａ，５５Ｂ，５６Ａ，５６Ｂ，５７Ａ，５７Ｂを計６
個設けるとともに、各相において、サイリスタ（５５
Ａ，５５Ｂ）,（５６Ａ，５６Ｂ）,（５７Ａ，５７Ｂ）
を互いに逆並列に接続して構成されている。
【０００６】図９（ｃ）に示すものは、混合アーム方式
と呼ばれるものであって、各相毎にサイリスタ（逆阻止
３端子サイリスタ）６０Ａ〜６０Ｃおよびダイオード６
１Ａ〜６１Ｃを設けるとともに、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相にお
いて、サイリスタ６０Ａ〜６０Ｃとダイオード６１Ａ〜
６１Ｃとを互いに逆並列に接続して構成されている。
と呼ばれるものであって、各相毎にサイリスタ（逆阻止
３端子サイリスタ）６０Ａ〜６０Ｃおよびダイオード６
１Ａ〜６１Ｃを設けるとともに、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相にお
いて、サイリスタ６０Ａ〜６０Ｃとダイオード６１Ａ〜
６１Ｃとを互いに逆並列に接続して構成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このようなパワー素子
を備えた従来の３相電力制御装置には次のような問題が
あった。
を備えた従来の３相電力制御装置には次のような問題が
あった。
【０００８】トライアック方式のパワー素子は、汎用さ
れているＡＣスイッチ５０を流用できるうえに、ＡＣス
イッチ５０そのものも比較的安価であるため、安価に構
成できる。また、汎用部品であって、ワンチップ化され
ているＡＣスイッチ５０をそのまま流用できるため、パ
ワー素子を別途作製する手間が要らないといった利点が
ある。
れているＡＣスイッチ５０を流用できるうえに、ＡＣス
イッチ５０そのものも比較的安価であるため、安価に構
成できる。また、汎用部品であって、ワンチップ化され
ているＡＣスイッチ５０をそのまま流用できるため、パ
ワー素子を別途作製する手間が要らないといった利点が
ある。
【０００９】しかしながら、トライアック方式のパワー
素子には、位相角が狭い（０〜１５０度）という問題が
あった。また、トライアック方式のパワー素子には、三
角波信号を基にした一般的な位相制御方法でトライアッ
ク方式のパワー素子の導通制御を行うと、位相角が所定
の角度（９０度）付近に達すると、図１０，図１１に示
すように、急激に出力が増大してしまうという不都合が
あった。すなわち、図１０は位相角（９０−α度）にお
ける出力の変動を示しており、図１１は位相角（９０＋
α度）における出力の変動を示している。また、図１０
（ａ），図１１（ａ）において、横軸は位相角を示し、
縦軸は各相の電圧および各相どうしの電位差を示してい
る。そして、これらの図において、符号ＶUはＵ相の電
圧変化を示し、ＶVはＶ相の電圧変化を示し、ＶWはＷ相
の電圧変化を示している。また、符号ＶU-Vは電位差
（ＶU−ＶV）を示し、ＶV-Wは電位差（ＶV−ＶW）を示
し、ＶW-Uは電位差（ＶW-U）を示しており、さらに、符
号Ｐはこれら各相の電圧変化および相間の電位差に基づ
く出力の変化を示している。一方、図１０（ｂ），図１
１（ｂ）は、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相のパワー素子のオンオフタ
イミングを示しており、図中、斜線領域がオンタイミン
グの期間を示している。これらの図から明らかなよう
に、トライアック方式のパワー素子には、位相角９０度
前後で、急激に出力が増大しているのが理解できる。
素子には、位相角が狭い（０〜１５０度）という問題が
あった。また、トライアック方式のパワー素子には、三
角波信号を基にした一般的な位相制御方法でトライアッ
ク方式のパワー素子の導通制御を行うと、位相角が所定
の角度（９０度）付近に達すると、図１０，図１１に示
すように、急激に出力が増大してしまうという不都合が
あった。すなわち、図１０は位相角（９０−α度）にお
ける出力の変動を示しており、図１１は位相角（９０＋
α度）における出力の変動を示している。また、図１０
（ａ），図１１（ａ）において、横軸は位相角を示し、
縦軸は各相の電圧および各相どうしの電位差を示してい
る。そして、これらの図において、符号ＶUはＵ相の電
圧変化を示し、ＶVはＶ相の電圧変化を示し、ＶWはＷ相
の電圧変化を示している。また、符号ＶU-Vは電位差
（ＶU−ＶV）を示し、ＶV-Wは電位差（ＶV−ＶW）を示
し、ＶW-Uは電位差（ＶW-U）を示しており、さらに、符
号Ｐはこれら各相の電圧変化および相間の電位差に基づ
く出力の変化を示している。一方、図１０（ｂ），図１
１（ｂ）は、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相のパワー素子のオンオフタ
イミングを示しており、図中、斜線領域がオンタイミン
グの期間を示している。これらの図から明らかなよう
に、トライアック方式のパワー素子には、位相角９０度
前後で、急激に出力が増大しているのが理解できる。
【００１０】このような急激な出力変動はソフトスター
ト制御等において制御の根本的な欠陥となるので都合が
悪い。しかしながら、トライアック方式において、この
ような急激な出力変動を抑制しようとすると制御手段の
構成が複雑化してしまい、コストアップの要因になるう
え、回路設計が面倒なものになってしまう。
ト制御等において制御の根本的な欠陥となるので都合が
悪い。しかしながら、トライアック方式において、この
ような急激な出力変動を抑制しようとすると制御手段の
構成が複雑化してしまい、コストアップの要因になるう
え、回路設計が面倒なものになってしまう。
【００１１】サイリスタダブルアーム方式のパワー素子
は位相制御角が（０〜１８０°）と広く高精度なスイッ
チング制御が行えるという利点がある。しかしながら、
サイリスタ５５Ａ，５５Ｂ，５６Ａ，５６Ｂ，５７Ａ，
５７Ｂの各ゲートに対してそれぞれ制御信号を作製して
与えなければならず、制御手段の構成が複雑化しまい、
コストアップの要因になるうえ、回路設計が面倒なもの
になる。また、高価なサイリスタを計６個設ける必要が
あるうえ、ワンチップ化された汎用ＡＣスイッチ５０
（図９（ａ）参照）を流用することができず、専用のパ
ワー素子を別途作製する必要があり、このこともコスト
アップと製造の煩雑化を招く要因となっていた。
は位相制御角が（０〜１８０°）と広く高精度なスイッ
チング制御が行えるという利点がある。しかしながら、
サイリスタ５５Ａ，５５Ｂ，５６Ａ，５６Ｂ，５７Ａ，
５７Ｂの各ゲートに対してそれぞれ制御信号を作製して
与えなければならず、制御手段の構成が複雑化しまい、
コストアップの要因になるうえ、回路設計が面倒なもの
になる。また、高価なサイリスタを計６個設ける必要が
あるうえ、ワンチップ化された汎用ＡＣスイッチ５０
（図９（ａ）参照）を流用することができず、専用のパ
ワー素子を別途作製する必要があり、このこともコスト
アップと製造の煩雑化を招く要因となっていた。
【００１２】混合アーム方式のパワー素子は、位相制御
角が（０〜２１０°）と広く高精度なスイッチング制御
が行える。また、各相毎に設けた計３個のサイリスタ６
０Ａ〜６０Ｃのゲート制御によってスイッチング制御を
行うためには、スイッチング制御が比較的簡単になると
いう利点がある。しかしながら、ワンチップ化された汎
用ＡＣスイッチ５０（図９（ａ）参照）を流用すること
ができず、専用のパワー素子を作製する必要があり、こ
のことがコストアップと製造の煩雑化を招く要因となっ
ていた。
角が（０〜２１０°）と広く高精度なスイッチング制御
が行える。また、各相毎に設けた計３個のサイリスタ６
０Ａ〜６０Ｃのゲート制御によってスイッチング制御を
行うためには、スイッチング制御が比較的簡単になると
いう利点がある。しかしながら、ワンチップ化された汎
用ＡＣスイッチ５０（図９（ａ）参照）を流用すること
ができず、専用のパワー素子を作製する必要があり、こ
のことがコストアップと製造の煩雑化を招く要因となっ
ていた。
【００１３】したがって、本発明においては、高性能の
３相電力制御装置を安価に提供することを課題としてい
る。
３相電力制御装置を安価に提供することを課題としてい
る。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、次のような手
段によって、上述した課題の解決を達成している。
段によって、上述した課題の解決を達成している。
【００１５】すなわち、本発明は、負荷と３相交流電源
の出力各相それぞれとの間に介装されたパワー素子と、
このパワー素子を位相制御に基づいて導通制御する制御
手段とを備えた３相電力制御装置であって、前記パワー
素子をトライアックから構成するとともに、パワー素子
にトリガー用ダイオードを並列に接続し、かつ、パワー
素子のゲートを前記トリガー用ダイオードの一端側に接
続した。
の出力各相それぞれとの間に介装されたパワー素子と、
このパワー素子を位相制御に基づいて導通制御する制御
手段とを備えた３相電力制御装置であって、前記パワー
素子をトライアックから構成するとともに、パワー素子
にトリガー用ダイオードを並列に接続し、かつ、パワー
素子のゲートを前記トリガー用ダイオードの一端側に接
続した。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面を参照して詳細に説明する。
面を参照して詳細に説明する。
【００１７】図１は、本発明の一実施の形態であってソ
フトスタート制御に用いられる３相電力制御装置１の構
成を示すブロック図である。この３相電力制御装置１
は、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相毎に設けられて３相モータＭに対
して３相ＡＣ電源Ｎから電力を供給するパワー素子２1
〜２3と、パワー素子２1〜２3の導通制御を行う制御手
段３と、指令信号Ｓを生成する指令信号生成手段４とを
備えている。
フトスタート制御に用いられる３相電力制御装置１の構
成を示すブロック図である。この３相電力制御装置１
は、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相毎に設けられて３相モータＭに対
して３相ＡＣ電源Ｎから電力を供給するパワー素子２1
〜２3と、パワー素子２1〜２3の導通制御を行う制御手
段３と、指令信号Ｓを生成する指令信号生成手段４とを
備えている。
【００１８】制御手段３は、３相ＡＣのゼロクロスポイ
ントを検出する相信号検出回路５と、相信号検出回路５
が検出したゼロクロスポイントに同期した三角波信号Ｔ
を生成する三角波生成回路６1〜６3と、三角波生成回路
６1〜６3が生成した三角波信号Ｔと指令信号生成手段４
が生成した指令信号Ｓとのレベルを比較する比較回路７
1〜７3と、比較回路７1〜７3の比較結果Ｅおよび出力禁
止信号Ｄに基づいてパワー素子２1〜２3の導通制御信号
である開閉パルスＰを生成するゲートドライブ回路８1
〜８3とを備えている。
ントを検出する相信号検出回路５と、相信号検出回路５
が検出したゼロクロスポイントに同期した三角波信号Ｔ
を生成する三角波生成回路６1〜６3と、三角波生成回路
６1〜６3が生成した三角波信号Ｔと指令信号生成手段４
が生成した指令信号Ｓとのレベルを比較する比較回路７
1〜７3と、比較回路７1〜７3の比較結果Ｅおよび出力禁
止信号Ｄに基づいてパワー素子２1〜２3の導通制御信号
である開閉パルスＰを生成するゲートドライブ回路８1
〜８3とを備えている。
【００１９】次に、ゲートドライブ回路８1〜８3それぞ
れの具体的な回路構成を図２を参照して説明する。
れの具体的な回路構成を図２を参照して説明する。
【００２０】ゲートドライブ回路８1〜８3は、本体回路
９とトリガー回路１０とを有している。本体回路９は比
較回路７1〜７3の出力によって出力制御される第１トラ
ンジスタ１２と、出力禁止信号（各相の出力禁止期間に
同期して制御手段３が出力している）Ｄによって出力制
御される第２トランジスタ１３と、第１，第２トランジ
スタ１２，１３の出力により出力制御される第３トラン
ジスタ１４と、第３トランジスタ１４によって入切制御
される発光素子１５とを備えている。
９とトリガー回路１０とを有している。本体回路９は比
較回路７1〜７3の出力によって出力制御される第１トラ
ンジスタ１２と、出力禁止信号（各相の出力禁止期間に
同期して制御手段３が出力している）Ｄによって出力制
御される第２トランジスタ１３と、第１，第２トランジ
スタ１２，１３の出力により出力制御される第３トラン
ジスタ１４と、第３トランジスタ１４によって入切制御
される発光素子１５とを備えている。
【００２１】トリガー回路１０は、発光ダイオード１５
に光結合した受光素子１６と、トリガー用ダイオード１
７とを備えている。受光素子１６は前記した発光素子１
５と組み合わさってホトカプラを構成している。そし
て、ホトカプラはトライアックカプラやトランジスタカ
プラから構成されている。
に光結合した受光素子１６と、トリガー用ダイオード１
７とを備えている。受光素子１６は前記した発光素子１
５と組み合わさってホトカプラを構成している。そし
て、ホトカプラはトライアックカプラやトランジスタカ
プラから構成されている。
【００２２】受光素子１６とトリガー用ダイオード１７
とは互いに並列に接続されており、さらには、受光素子
１６とトリガー用ダイオード１７とから構成されたトリ
ガー回路１７はパワー素子２1〜２3に対して並列に接続
されている。
とは互いに並列に接続されており、さらには、受光素子
１６とトリガー用ダイオード１７とから構成されたトリ
ガー回路１７はパワー素子２1〜２3に対して並列に接続
されている。
【００２３】一方、パワー素子２1〜２3はトライアック
から構成されており、そのゲートはトリガー用ダイオー
ド１７のアノード側に接続されている。
から構成されており、そのゲートはトリガー用ダイオー
ド１７のアノード側に接続されている。
【００２４】３相電力制御装置１は、パワー素子２1〜
２3をトライアックから構成しているため、トライアッ
クからなりワンチップ化された汎用のＡＣスイッチをそ
のまま、パワー素子２1〜２3として用いることができ
る。また、ワンチップ化されたＡＣスイッチにトリガー
用ダイオード１７を接続するだけで、パワー素子側回路
１０を構成できるので、その製造も簡単になっている。
２3をトライアックから構成しているため、トライアッ
クからなりワンチップ化された汎用のＡＣスイッチをそ
のまま、パワー素子２1〜２3として用いることができ
る。また、ワンチップ化されたＡＣスイッチにトリガー
用ダイオード１７を接続するだけで、パワー素子側回路
１０を構成できるので、その製造も簡単になっている。
【００２５】次に、この３相電力制御装置１による電力
制御操作を図３，図４を参照して説明する。
制御操作を図３，図４を参照して説明する。
【００２６】３相ＡＣ電源Ｎの各相の出力波形ＬU，
ＬV，ＬW（図４（ａ）参照）のゼロクロスポイントを相
信号検出回路５で検出し、検出したゼロクロスポイント
に同期した三角波信号Ｔ（図４（ｂ）参照）を各三角波
生成回路６1〜６3で生成する。一方、指令信号生成手段
４により、時間とともに出力レベルが下降する指令信号
Ｓ（図４（ｂ）参照）を生成する。そして、比較回路７
1〜７3において、三角波信号Ｔと指令信号Ｓとの信号レ
ベルを比較し、指令信号Ｓ＞三角波信号Ｔの場合のみＨ
ＩＧＨとなる比較結果Ｅ（図４（ｃ）参照）をゲートド
ライブ回路８1〜８3に入力する。ゲートドライブ回路８
1〜８3には比較結果Ｅとともに、出力禁止信号Ｄ（図４
（ｄ）参照）も入力される。出力禁止信号Ｄは、ゲート
ドライブ回路８1〜８3にそれぞれ接続されたパワー素子
２1〜２3の出力禁止期間を指定する信号であって、各パ
ワー素子２1〜２3の出力を禁止する期間のみＨＩＧＨと
なる信号である。
ＬV，ＬW（図４（ａ）参照）のゼロクロスポイントを相
信号検出回路５で検出し、検出したゼロクロスポイント
に同期した三角波信号Ｔ（図４（ｂ）参照）を各三角波
生成回路６1〜６3で生成する。一方、指令信号生成手段
４により、時間とともに出力レベルが下降する指令信号
Ｓ（図４（ｂ）参照）を生成する。そして、比較回路７
1〜７3において、三角波信号Ｔと指令信号Ｓとの信号レ
ベルを比較し、指令信号Ｓ＞三角波信号Ｔの場合のみＨ
ＩＧＨとなる比較結果Ｅ（図４（ｃ）参照）をゲートド
ライブ回路８1〜８3に入力する。ゲートドライブ回路８
1〜８3には比較結果Ｅとともに、出力禁止信号Ｄ（図４
（ｄ）参照）も入力される。出力禁止信号Ｄは、ゲート
ドライブ回路８1〜８3にそれぞれ接続されたパワー素子
２1〜２3の出力禁止期間を指定する信号であって、各パ
ワー素子２1〜２3の出力を禁止する期間のみＨＩＧＨと
なる信号である。
【００２７】次に、比較結果Ｅおよび出力禁止信号Ｄに
基づいたゲートドライブ回路８1〜８3の動作を説明す
る。まず、ゲートドライブ回路８1〜８3を構成する回路
本体８の動作を説明する。
基づいたゲートドライブ回路８1〜８3の動作を説明す
る。まず、ゲートドライブ回路８1〜８3を構成する回路
本体８の動作を説明する。
【００２８】出力禁止信号ＤがＬＯＷである状態では、
第２トランジスタ１３は非導通の状態を維持している。
この状態で、第１トランジスタ１２のゲートに入力され
る比較結果ＥがＨＩＧＨになる（指令信号Ｓ＞三角波信
号Ｔ）と、第１トランジスタ１２は導通する。そのた
め、第１トランジスタ１３の入力側に並列に接続されて
いる第３トランジスタ１４のベース電圧ＢはＬＯＷとな
る（図４（ｅ）参照）。したがって、第３トランジスタ
１４は導通せず、発光素子１５は発光しない。
第２トランジスタ１３は非導通の状態を維持している。
この状態で、第１トランジスタ１２のゲートに入力され
る比較結果ＥがＨＩＧＨになる（指令信号Ｓ＞三角波信
号Ｔ）と、第１トランジスタ１２は導通する。そのた
め、第１トランジスタ１３の入力側に並列に接続されて
いる第３トランジスタ１４のベース電圧ＢはＬＯＷとな
る（図４（ｅ）参照）。したがって、第３トランジスタ
１４は導通せず、発光素子１５は発光しない。
【００２９】一方、第１トランジスタ１２のゲートに入
力される比較結果ＥがＬＯＷになる（指令信号Ｓ＜三角
波信号Ｔ）と、第１トランジスタ１２は非導通の状態に
なる。そのため、第１トランジスタ１３の入力側に並列
に接続されている第３トランジスタ１４のベース電圧Ｂ
はＨＩＧＨとなる（図４（ｅ）参照）。したがって、第
３トランジスタ１４は導通し、発光素子１５は発光す
る。
力される比較結果ＥがＬＯＷになる（指令信号Ｓ＜三角
波信号Ｔ）と、第１トランジスタ１２は非導通の状態に
なる。そのため、第１トランジスタ１３の入力側に並列
に接続されている第３トランジスタ１４のベース電圧Ｂ
はＨＩＧＨとなる（図４（ｅ）参照）。したがって、第
３トランジスタ１４は導通し、発光素子１５は発光す
る。
【００３０】これに対して、出力禁止信号ＤがＨＩＧＨ
である状態では、第２トランジスタ１３が導通状態を維
持するので、第３トランジスタ１４のベースは、第１ト
ランジスタ１２の導通・非導通にかかわりなくＬＯＷに
なって、第３トランジスタ１４は非導通となり、発光素
子１５は発光しない。
である状態では、第２トランジスタ１３が導通状態を維
持するので、第３トランジスタ１４のベースは、第１ト
ランジスタ１２の導通・非導通にかかわりなくＬＯＷに
なって、第３トランジスタ１４は非導通となり、発光素
子１５は発光しない。
【００３１】次に、この３相電力制御装置１の特徴とな
るパワー素子側回路１０の動作を図３に基づいて説明す
る。
るパワー素子側回路１０の動作を図３に基づいて説明す
る。
【００３２】３相ＡＣ電源Ｎの出力には、トリガー用ダ
イオードのアノード側がＡＣ出力の−極性になる第１の
モード（図３（ａ）参照）と、トリガー用ダイオードの
アノード側がＡＣ出力の＋極性になる第２のモード（図
３（ｂ）参照）とがある。パワー素子側回路１０では、
これら第１，第２モードに応じて、パワー素子２1〜２3
の導通制御を変更している。
イオードのアノード側がＡＣ出力の−極性になる第１の
モード（図３（ａ）参照）と、トリガー用ダイオードの
アノード側がＡＣ出力の＋極性になる第２のモード（図
３（ｂ）参照）とがある。パワー素子側回路１０では、
これら第１，第２モードに応じて、パワー素子２1〜２3
の導通制御を変更している。
【００３３】まず、第１のモードにおけるパワー素子側
回路１０の導通制御動作を説明する。 第１のモードに
おいて、発光素子１５が発光すると、受光素子１６が導
通する。すると、受光素子１６を流れる信号がトリガー
信号Ｔ１となって、トライアックからなるパワー素子２
1〜２3が導通して、３相モータＭに電力を供給する。こ
のとき、パワー素子２1〜２3の導通期間Ｆ1〜n（図４
（ｆ）参照）は、第３トランジスタ１４のベース電圧Ｂ
がＬＯＷレベルからＨＩＧＨレベルになる点から各相の
出力波形ＬU，ＬV，ＬWのゼロクロスポイントまでの期
間となり、導通期間Ｆ1〜nは第１のモードの間中、徐々
に増加していく。したがって、３相モータＭに供給され
る電力も徐々に増加していく。なお、第１のモードで
は、トリガー用ダイオード１７は３相ＡＣ電源Ｎに対し
て逆極性になるため、電流は流れない。
回路１０の導通制御動作を説明する。 第１のモードに
おいて、発光素子１５が発光すると、受光素子１６が導
通する。すると、受光素子１６を流れる信号がトリガー
信号Ｔ１となって、トライアックからなるパワー素子２
1〜２3が導通して、３相モータＭに電力を供給する。こ
のとき、パワー素子２1〜２3の導通期間Ｆ1〜n（図４
（ｆ）参照）は、第３トランジスタ１４のベース電圧Ｂ
がＬＯＷレベルからＨＩＧＨレベルになる点から各相の
出力波形ＬU，ＬV，ＬWのゼロクロスポイントまでの期
間となり、導通期間Ｆ1〜nは第１のモードの間中、徐々
に増加していく。したがって、３相モータＭに供給され
る電力も徐々に増加していく。なお、第１のモードで
は、トリガー用ダイオード１７は３相ＡＣ電源Ｎに対し
て逆極性になるため、電流は流れない。
【００３４】次に、第２のモードにおけるパワー素子側
回路１０の導通制御動作を説明する。第２のモードにお
いては、トリガー用ダイオード１７が３相ＡＣ電源Ｎに
対して正の極性になる（アノードが＋極性になる）た
め、トリガー用ダイオード１７に電流が流れる。する
と、トリガー用ダイオード１７を流れる信号がトリガー
信号Ｔ２となって、トライアックからなるパワー素子２
1〜２3が導通して、３相モータＭに電力を供給する。こ
のとき、パワー素子２1〜２3は、第３トランジスタ１５
のベース電圧ＢのＨＩＧＨレベル期間に関係なく、第２
のモードの期間中常時導通する。すなわち、第２のモー
ドでのパワー素子２1〜２3の導通期間Ｇ（図４（ｆ）参
照）は、ゼロクロスポイントから次のゼロクロスポイン
トまでとなって変動しない。
回路１０の導通制御動作を説明する。第２のモードにお
いては、トリガー用ダイオード１７が３相ＡＣ電源Ｎに
対して正の極性になる（アノードが＋極性になる）た
め、トリガー用ダイオード１７に電流が流れる。する
と、トリガー用ダイオード１７を流れる信号がトリガー
信号Ｔ２となって、トライアックからなるパワー素子２
1〜２3が導通して、３相モータＭに電力を供給する。こ
のとき、パワー素子２1〜２3は、第３トランジスタ１５
のベース電圧ＢのＨＩＧＨレベル期間に関係なく、第２
のモードの期間中常時導通する。すなわち、第２のモー
ドでのパワー素子２1〜２3の導通期間Ｇ（図４（ｆ）参
照）は、ゼロクロスポイントから次のゼロクロスポイン
トまでとなって変動しない。
【００３５】このようなパワー素子２1〜２3に対する導
通制御は、出力禁止信号Ｄが出力されるまで行われ、出
力禁止信号Ｄが出力されると、パワー素子２1〜２3に対
する導通制御は停止する。このとき、第２のモードの期
間では、トリガー用ダイオード１７の働きによって３相
モータＭに電流が流れようとする。しかしながら、３相
ＡＣ電源では、一つの相（例えばＵ相）において、トリ
ガー用ダイオード１７の働きによって電流が流れようと
しても、他の相（例えば、Ｖ，Ｗ相）のトリガー用ダイ
オード１７がその電流の流れを阻止するように機能す
る。したがって、出力禁止信号Ｄが出力されているにも
かかわらず、電流が漏れるといった不都合は起きない。
通制御は、出力禁止信号Ｄが出力されるまで行われ、出
力禁止信号Ｄが出力されると、パワー素子２1〜２3に対
する導通制御は停止する。このとき、第２のモードの期
間では、トリガー用ダイオード１７の働きによって３相
モータＭに電流が流れようとする。しかしながら、３相
ＡＣ電源では、一つの相（例えばＵ相）において、トリ
ガー用ダイオード１７の働きによって電流が流れようと
しても、他の相（例えば、Ｖ，Ｗ相）のトリガー用ダイ
オード１７がその電流の流れを阻止するように機能す
る。したがって、出力禁止信号Ｄが出力されているにも
かかわらず、電流が漏れるといった不都合は起きない。
【００３６】３相電力制御装置１では、上述したよう
に、第１のモードにおいて電力を徐々に増加させるよう
に導通制御する一方、第２のモードにおいて導通制御を
行わずそのまま出力する、という電力制御を行ってい
る。そのため、図５〜図７に示すような特性が得られ
る。すなわち、図５は位相角（９０−α度）における出
力の変動を示しており、図６は位相角（９０＋α度）に
おける出力の変動を示している。また、図５（ａ），図
６（ａ）において、横軸は位相角を示し、縦軸は各相の
電圧および各相どうしの電位差を示している。そして、
これら図において、符号ＶUはＵ相の電圧変化を示し、
ＶVはＶ相の電圧変化を示し、ＶWはＷ相の電圧変化を示
している。また、符号ＶU-Vは電位差（ＶU−ＶV）を示
し、ＶV-Wは電位差（ＶV−ＶW）を示し、ＶW-Uは電位差
（ＶW-U）を示しており、さらに、符号Ｐはこれら各相
の電圧変化および相間の電位差に基づく出力の変化を示
している。一方、図５（ｂ），図６（ｂ）は、Ｕ，Ｖ，
Ｗ各相のパワー素子のオンオフタイミングを示してお
り、図中、斜線領域がオンタイミングの期間を示してい
る。また、斜線領域内に記載された１ないし２の番号は
第１のモード、第２のモードを示している。
に、第１のモードにおいて電力を徐々に増加させるよう
に導通制御する一方、第２のモードにおいて導通制御を
行わずそのまま出力する、という電力制御を行ってい
る。そのため、図５〜図７に示すような特性が得られ
る。すなわち、図５は位相角（９０−α度）における出
力の変動を示しており、図６は位相角（９０＋α度）に
おける出力の変動を示している。また、図５（ａ），図
６（ａ）において、横軸は位相角を示し、縦軸は各相の
電圧および各相どうしの電位差を示している。そして、
これら図において、符号ＶUはＵ相の電圧変化を示し、
ＶVはＶ相の電圧変化を示し、ＶWはＷ相の電圧変化を示
している。また、符号ＶU-Vは電位差（ＶU−ＶV）を示
し、ＶV-Wは電位差（ＶV−ＶW）を示し、ＶW-Uは電位差
（ＶW-U）を示しており、さらに、符号Ｐはこれら各相
の電圧変化および相間の電位差に基づく出力の変化を示
している。一方、図５（ｂ），図６（ｂ）は、Ｕ，Ｖ，
Ｗ各相のパワー素子のオンオフタイミングを示してお
り、図中、斜線領域がオンタイミングの期間を示してい
る。また、斜線領域内に記載された１ないし２の番号は
第１のモード、第２のモードを示している。
【００３７】これらの図から明らかなように、この３相
電力制御装置１では、トライアックを用いた汎用のＡＣ
スイッチをパワー素子２1〜２3として用いているのもか
かわらず、位相角９０度前後での出力変化はほとんどな
い。したがって、その出力は、図７に示すように、位相
角の変動に正確に追随したものとなっている。
電力制御装置１では、トライアックを用いた汎用のＡＣ
スイッチをパワー素子２1〜２3として用いているのもか
かわらず、位相角９０度前後での出力変化はほとんどな
い。したがって、その出力は、図７に示すように、位相
角の変動に正確に追随したものとなっている。
【００３８】また、図８には、この３相電力制御装置１
の位相角１７５度における出力変動を示している。この
図については説明は第５，第６と同様であるので省略す
る。図８から明らかなように、この３相電力制御装置１
では、位相角１７５度という、従来のトライアック方式
のパワー素子（ＡＣスイッチ）では位相制御が不可能で
あった位相角においても位相制御が可能になっているこ
とがわかる。
の位相角１７５度における出力変動を示している。この
図については説明は第５，第６と同様であるので省略す
る。図８から明らかなように、この３相電力制御装置１
では、位相角１７５度という、従来のトライアック方式
のパワー素子（ＡＣスイッチ）では位相制御が不可能で
あった位相角においても位相制御が可能になっているこ
とがわかる。
【００３９】なお、上述した実施の形態では、トライア
ックからなるパワー素子２1〜２3のゲートをトリガー用
ダイオード１７のアノード側に接続していたが、反対
に、パワー素子２1〜２3のゲートをトリガー用ダイオー
ド１７のカソード側に接続する、言い換えれば、トリガ
ー用ダイオード１７を上述した実施の形態の場合とは逆
方向に接続しても、同様の効果が得られる。この場合、
第２のモードにおいて電力を徐々に増加させるように導
通制御する一方、第１のモードにおいて導通制御を行わ
ずそのまま出力する、という電力制御になる。
ックからなるパワー素子２1〜２3のゲートをトリガー用
ダイオード１７のアノード側に接続していたが、反対
に、パワー素子２1〜２3のゲートをトリガー用ダイオー
ド１７のカソード側に接続する、言い換えれば、トリガ
ー用ダイオード１７を上述した実施の形態の場合とは逆
方向に接続しても、同様の効果が得られる。この場合、
第２のモードにおいて電力を徐々に増加させるように導
通制御する一方、第１のモードにおいて導通制御を行わ
ずそのまま出力する、という電力制御になる。
【００４０】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、次のよう
な効果が得られる。
な効果が得られる。
【００４１】・汎用されているＡＣスイッチをパワー素
子として用いることができ、コストダウンが図れる。
子として用いることができ、コストダウンが図れる。
【００４２】・汎用部品であって、ワンチップ化されて
いるＡＣスイッチをそのままパワー素子として用いるた
め、パワー素子を別途作製する手間が要らなくなった。
いるＡＣスイッチをそのままパワー素子として用いるた
め、パワー素子を別途作製する手間が要らなくなった。
【００４３】・しかも、位相角の変動に正確に追随した
もとすることができ、精度の高い電力制御を行うことが
できる。
もとすることができ、精度の高い電力制御を行うことが
できる。
【００４４】・さらには、ＡＣスイッチを流用したトラ
イアック方式のパワー素子に比べて格段に位相制御角を
拡張することができる。
イアック方式のパワー素子に比べて格段に位相制御角を
拡張することができる。
【図１】本発明の一実施の形態に係る３相電力制御装置
の全体構成を示すブロック図である。
の全体構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態に係る３相電力制御装置の要部の構
成を示す回路図である。
成を示す回路図である。
【図３】実施の形態に係る３相電力制御装置の動作を説
明する回路図である。
明する回路図である。
【図４】実施の形態に係る３相電力制御装置の各出力の
関係を示すタイムチャートである。
関係を示すタイムチャートである。
【図５】実施の形態に係る３相電力制御装置の位相角
（９０−α度）における出力の状態を示す図である。
（９０−α度）における出力の状態を示す図である。
【図６】実施の形態に係る３相電力制御装置の位相角
（９０＋α度）における出力の状態を示す図である。
（９０＋α度）における出力の状態を示す図である。
【図７】実施の形態に係る３相電力制御装置における位
相角と出力と関係を示す図である。
相角と出力と関係を示す図である。
【図８】実施の形態の係る３相電力制御装置の位相角１
７５度における出力の状態を示す図である。
７５度における出力の状態を示す図である。
【図９】従来例の３相電力制御装置のパワー素子をそれ
ぞれ示す図である。
ぞれ示す図である。
【図１０】従来例の３相電力制御装置の位相角（９０−
α度）における出力の状態を示す図である。
α度）における出力の状態を示す図である。
【図１１】従来例の３相電力制御装置の位相角（９０＋
α度）における出力の状態を示す図である。
α度）における出力の状態を示す図である。
２1〜２3 パワー素子 ３ 制御手段 ８1〜８3 ゲートドライブ回路 １７ トリガー用ダイオード
Claims (1)
- 【請求項１】 負荷と３相交流電源の出力各相それぞれ
との間に介装されたパワー素子と、このパワー素子を位
相制御に基づいて導通制御する制御手段とを備えた３相
電力制御装置であって、 前記パワー素子をトライアックから構成するとともに、
パワー素子にトリガー用ダイオードを並列に接続し、か
つ、パワー素子のゲートを前記トリガー用ダイオードの
一端側に接続したことを特徴とする３相電力制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14559496A JP3402067B2 (ja) | 1996-06-07 | 1996-06-07 | ３相電力制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14559496A JP3402067B2 (ja) | 1996-06-07 | 1996-06-07 | ３相電力制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09327169A true JPH09327169A (ja) | 1997-12-16 |
| JP3402067B2 JP3402067B2 (ja) | 2003-04-28 |
Family
ID=15388694
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14559496A Expired - Lifetime JP3402067B2 (ja) | 1996-06-07 | 1996-06-07 | ３相電力制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3402067B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100324131B1 (ko) * | 1999-07-26 | 2002-02-20 | 장덕인 | 3상 보정기 |
| JP2008226002A (ja) * | 2007-03-14 | 2008-09-25 | Omron Corp | 電力調整装置 |
-
1996
- 1996-06-07 JP JP14559496A patent/JP3402067B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100324131B1 (ko) * | 1999-07-26 | 2002-02-20 | 장덕인 | 3상 보정기 |
| JP2008226002A (ja) * | 2007-03-14 | 2008-09-25 | Omron Corp | 電力調整装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3402067B2 (ja) | 2003-04-28 |
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