JPH10268949A - 定電流電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】負荷短絡時にも過電流を抑制でき、したがっ
て、比較的構成簡単で安価な位相制御方式を採用でき、
また、出力部品を低減できる定電流電源装置を提供する
ことを目的とする。また、負荷の定常動作までの立上が
りを早められる定電流電源装置を提供することを目的と
する。 【解決手段】ある負荷９-xの電球１１-xが断線すると、
第１のリーケージインダクタンス７の作用により非導通
期間に比較的多くの電流を出力トランス２に流すことが
でき、可飽和形トランス１０-xは位相制御装置６の導通
角が小さい場合でも比較的早期に飽和する。したがっ
て、位相制御装置６が導通したときの電流の立ち上がり
によっても高電圧が発生することを抑制できる。また、
ある負荷９-xの電球１１-xが短絡されると、第２のリー
ケージインダクタンス８が電流を抑制して過電流が流れ
ようとするのを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、互いに直列的に設
けられた複数個の負荷に対して定電流を供給する定電流
電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】本願発明者は、先にこの種装置として特
公平３−６３０８８号公報のものを提案した。

【０００３】図６は従来技術を示す回路図である。６１
は交流電源、６２は出力トランスである。出力トランス
６２は、リーケージインダクタンスを介在させて直列接
続された第１の入力巻線部６３、第２の入力巻線部６４
および第２の入力巻線部６４に密結合された出力巻線６
５を有している。

【０００４】６６は位相制御装置で、第１の入力巻線部
６３および第２の入力巻線部６４の中間と、第１の入力
巻線部６３の入力端との間に、第１の入力巻線部６３お
よびリーケージインダクタンスとともに閉回路を形成す
るように設けられている。６７は電流検出装置、６８は
電流検出装置６７の検出値に応じて位相制御装置６６を
定電流化するように制御する定電流制御装置である。

【０００５】６９-1、…６９-nは可飽和トランス、７０
-1、…７０-nは負荷たとえば電球であり、出力トランス
６２の出力巻線６５の両端間に互いに直列的に設けられ
ている。

【０００６】従来技術は、位相制御方式を用いることに
より比較的構成簡単で安価に定電流電源装置を提供でき
る。

【０００７】また、交流電源電圧の各半サイクルにおけ
る位相制御装置の非導通期間には第１の入力巻線部６
３、リーケージインダクタンスおよび第２の入力巻線部
６４に電流が流れる。ついで、位相制御装置６６の導通
時には、位相制御装置６６および第２の入力巻線部６４
に電流が流れ、この期間リーケージインダクタンスに蓄
積されたエネルギは第２の入力巻線部６４の極性と逆に
なり、リーケージインダクタンスに蓄積されたエネルギ
は減少する。よって、次の非導通期間には、リーケージ
インダクタに比較的大きな電流を流すことができる。

【０００８】このように位相制御装置６６の非導通期間
に比較的大きな電流を流せるという作用により、負荷７
０-xが断線した場合、この負荷７０-xに対応した可飽和
トランス７０-xは早期に飽和することが可能になり、こ
の結果、位相制御装置６６の設定導通位相角が小さい場
合でも位相制御装置６６の導通時の急峻な電流の変化に
よる高電圧の発生を低減できる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来技術は、負荷の断
線に対しては上記作用を有するが、負荷の短絡に対して
は改善の余地があることが分かった。すなわち、たとえ
ば空港標識灯システムにおいては、負荷（たとえば各種
標識灯）を個別に制御することを要求されることがあ
る。この要求に対し、負荷に開閉装置を並列的に設け、
この開閉装置を遠隔制御して負荷を動作、停止させるこ
とが考えられている。この場合、開閉装置が閉成されて
いる負荷は出力トランスからみて短絡であり、このよう
な負荷短絡によって過電流が流れることが分かった。し
たがって、このような負荷短絡時の過電流を極力低減す
る必要がある。

【００１０】本発明は、負荷開放時の過電圧および負荷
短絡時の過電流を抑制でき、したがって、比較的構成簡
単で安価な位相制御方式を採用でき、また、出力部品を
低減できる定電流電源装置を提供することを目的とす
る。

【００１１】また、負荷の定常動作までの立上がりを早
められる定電流電源装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
第１のリーケージインダクタンスを介在させて互いに直
列接続された第１の巻線部および第２の巻線部からなる
入力巻線と、第２の巻線部に第２のリーケージインダク
タンスを介在させて磁気結合された出力巻線とを有し、
入力巻線の両端間に交流電源の出力を印加される出力ト
ランスと；第１の巻線部および第２の巻線部の中間と入
力巻線の一方の入力端との間に、第１の巻線部および第
１のリーケージインダクタンスとともに閉回路を形成す
るように設けられる位相制御装置と；互いに直列的に設
けられ、出力巻線の出力を第２のリーケージインダクタ
ンスを介して給電される可飽和形の複数個の負荷と；負
荷の電流値に応じて位相制御装置の導通位相角を制御す
る定電流制御装置と；を具備していることを特徴とす
る。

【００１３】本発明および以下の発明において、可飽和
形の負荷とは、単独のものからなる他、可飽和形トラン
スおよび電球（場合によっては照明器具をも含む）の組
合わせ、定電圧導通素子および電球の組合わせ等複数の
ものからなる場合も許容する。さらに、実負荷は電球以
外であってもよい。

【００１４】また、位相制御装置は、トライアック、逆
並列的に接続されたＳＣＲ、ダイオードブリッジおよび
ＳＣＲの組合わせ等種々のものを適宜使用できる。

【００１５】さらに、本請求項の発明において、第１お
よび第２のリーケージインダクタンスは、電気的等価回
路において所要の巻線の間に介在していればよく、これ
らインダクタンスを構成するための手段は設計事項であ
る。

【００１６】本請求項の定電流電源装置は、定電流制御
装置に位相制御装置が制御されて、負荷に定電流を供給
する。負荷の一部が断線した場合には、第１のリーケー
ジインダクタンスの作用により従来技術と同様にたとえ
ば可飽和形トランスが早めに飽和して発生しようとする
高電圧を抑制し、かつ、他の負荷への給電を可能にす
る。

【００１７】また、負荷の一部が短絡した場合には、第
２のリーケージインダクタンスの作用により過電流を抑
制し、また、電流の急峻な変化による高電圧の発生を抑
制する。

【００１８】さらに、第１および第２のリーケージイン
ダクタンスによって、上記作用を行うから、別部品とし
てのインダクタを用いるものに比して部品を低減でき、
低価格化を図れる。

【００１９】請求項２記載の発明は、出力トランスと；
出力トランスへの入力交流電圧を可制御な位相制御装置
と；互いに直列的に設けられ、出力トランスから給電さ
れる可飽和形の複数個の負荷と；位相制御装置の非導通
時期に負荷に暗電流を流すように出力トランスに交流電
圧を供給する補助給電手段と；暗電流供給時における負
荷のインピーダンスを検知し、負荷の始動所期には検知
した負荷のインピーダンスに応じて位相制御装置の導通
位相角を制御するとともに、負荷の通常動作時には負荷
の電流値に応じて位相制御装置の導通位相角を制御する
定電流制御装置と；を具備していることを特徴とする。

【００２０】本請求項において、暗電流とは負荷が定常
動作はし得ないが、負荷のインピーダンスを検出可能な
程度の電流を流すことを意味する。たとえば、負荷が電
球の場合、実質的に発光しない電流値である。なお、電
球の場合、フィラメントを発熱させてラッシュ電流を防
止できる電流値であることがより好ましい。また、使用
上容認されるのであれば、定常動作より小さい電流を供
給して実質的に実負荷を動作させるものであってもよ
い。さらに、位相制御装置の非導通時期とは、交流電圧
の各半サイクルにおける非導通期間とは異なり、負荷を
定常動作させないよう位相制御装置を実質的に導通させ
ていない時間帯を意味する。

【００２１】また、補助給電手段は、位相制御装置をわ
ずかの期間導通させるもの、位相制御装置に対しバイパ
ス回路を設ける等によって構成し得る。なお、単に暗電
流を流す目的で位相制御装置をわずかの期間導通させる
場合、上記非導通時期に含まれる。

【００２２】さらに、インピーダンスを検知すること
は、たとえばインピーダンス測定器を用いる、電流値お
よび電圧値を検出して演算する、こと等により達成可能
である。

【００２３】さらにまた、定電流制御装置は負荷の始動
時のみインピーダンスに応じて位相制御装置の導通位相
角を決定するようにしてもよいし、決定後定常動作に移
行するまでの間制御するようにしてもよい。定常動作時
は負荷の電流値に応じて制御する。

【００２４】本請求項の定電流電源装置は、負荷を定常
動作させない非導通時期に負荷に暗電流を流す。そし
て、この暗電流に基づいて負荷のインピーダンスを検知
する。負荷を始動する場合、所要の動作を得られるよう
に使用者は位相制御装置の導通位相角を指令する。定電
流制御装置は、検知しているインピーダンスに応じて、
所要の動作を得るための導通位相角を演算し、決定す
る。したがって、負荷には過電流が流れることがなく、
かつ、所要の動作を得るまでの時間を短縮でき、立上が
り特性が改善する。

【００２５】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の定電流電源装置が、さらに、前記の複数個の負荷
の作動、停止を個別に制御する手段を有していることを
特徴とする。

【００２６】本請求項の発明は、負荷がたとえば遠隔制
御により個別に制御され、きめ細かい動作状態を呈す
る。

【００２７】また、各負荷がどのように制御されていて
も、請求項１または２記載の発明の作用を行う。

【００２８】

【発明の実施の形態】つぎに、本発明の一実施形態を図
１および図２を参照して説明する。

【００２９】図１は本発明の一実施形態を示す回路図、
図２は同じく部分的等価回路図である。

【００３０】１は交流電源、２は出力トランスである。
出力トランス２は、第１の巻線部３、第２の巻線部４お
よび出力巻線５を有している。第１の巻線部３および第
２の巻線部４の間には電気回路的に第１のリーケージイ
ンダクタンスが介在している。第２の巻線部４および出
力巻線５の間には電気回路的に第２のリーケージインダ
クタンスが介在している。

【００３１】６は位相制御装置であり、一端を第１の巻
線部３および第２の巻線部４の中間に接続され、他端を
第１巻線部３の入力端に接続されている。そして、この
位相制御装置６は、図２に示すように、第１巻線部３お
よび第１のリーケージインダクタンス７とともに閉回路
を形成している。図２において、８は前記第２のリーケ
ージインダクタンスを示している。

【００３２】９-1、…９-nは負荷であり、本実施形態で
はそれぞれ可飽和形トランス１０-1、…１０-nおよび電
球１１-1、…１１-nから構成されている。

【００３３】１２は定電流制御装置で、負荷電流を検出
する電流検出装置１３と、この電流検出装置１３の検出
信号に応じて負荷電流が一定化するように位相制御装置
６の導通位相角を制御する導通角制御装置１４とを有し
ている。

【００３４】以下、本実施形態の作用を説明する。負荷
９-1、…９-nの定常動作時には、定電流制御装置１２が
負荷電流に応じて、設定された電流値になるように位相
制御装置６の導通位相角を制御する。

【００３５】ある負荷９-xの電球１１-xが断線すると、
可飽和形トランス１０-xは特公平3-63088号公報のもの
と同様に、第１のリーケージインダクタンス７の作用に
より比較的早期に飽和する。したがって、位相制御装置
６が導通したときの電流の立ち上がりによっても高電圧
が発生することを抑制できる。

【００３６】また、一方、ある負荷９-xの電球１１-xが
短絡されると、第２のリーケージインダクタンス８が電
流を抑制して過電流が流れようとするのを防止する。

【００３７】図３および図４を参照して他の実施形態を
説明する。

【００３８】図３は本発明の他の実施形態を示す回路
図、図４は同じく作用を示す電圧波形図である。なお、
図１と同じあるいは対応する部分には同じ符号を付して
説明を省略する。３０は出力トランスで、入力巻線３１
および出力巻線３２を有する。３３は位相制御装置６に
並列接続されたインダクタで、位相制御装置６の非導通
期間にも出力トランス３０の電圧を供給し、もって、負
荷９-xの電球１１-xが断線した場合に可飽和形トランス
１０-xを位相制御装置６が導通する以前に飽和させる作
用を行う。なお、本実施形態においても、出力トランス
３０を第１および第２のリーケージインダクタンスを有
する図１のものと同様のものとしてもよい。

【００３９】３４は定電流制御装置で、導通角制御装置
３５、電流検出装置３６、電圧検出装置３７およびイン
ピーダンス検知手段３８を有する。本実施形態の導通角
制御装置３５は補助給電手段を兼ねる。すなわち、負荷
９-1、…９-nを定常動作させない時期において、位相制
御装置６を小さい期間導通させる。これにより負荷９-
1、…９-nの電球１１-1、…１１-nに実質的に光出力を
得られない程度の電流を供給する。

【００４０】インピーダンス検知手段３８は、電流検出
装置３６および電圧検出装置３７の各検出信号から負荷
９-1、…９-nのインピーダンス値を演算する。そして、
負荷９-1、…９-nの作動指令があると、このインピーダ
ンス値に応じて電球１１-1、…１１-nが指令された光出
力となるような位相角信号を位相制御装置６に出力す
る。負荷９-1、…９-nが定常状態にまで立上がると、電
流検出装置３６の検出信号に応じて負荷９-1、…９-nの
電流が一定化するように位相角信号を位相制御装置６に
出力する。

【００４１】３９は負荷９-1、…９-nの動作、停止を個
別に制御する手段で、制御盤４０、各負荷に対応した端
末器４１、電球１１-1、…１１-nと並列に設けられ端末
器４１にて開閉される開閉装置４２、制御盤４０および
各端末器４１を接続する信号伝送線４３を有する。この
負荷９-1、…９-nの動作、停止を個別に制御する手段３
９は、制御盤４０からアドレス信号とともに負荷の動
作、停止信号を送出し、各端末器４１は自己のアドレス
に応じた動作、停止信号を受信して開閉装置４２を制御
する。開閉装置４２が開放されれば負荷９-1、…９-n
（電球１１-1、…１１-n）は点灯可能であり、開閉装置
４２が閉成されれば負荷９-1、…９-n（電球１１-1、…
１１-n）は消灯状態になる。なお、このような、負荷９
-1、…９-nの動作、停止を個別に制御する手段３９とし
ては、たとえば制御盤から各端末器に個別に伝送信号線
を配線する、無線伝送とする等各種の変形が可能であ
る。また、図示を省略したが、当然図１の実施形態にも
適用できる。

【００４２】以下、本実施形態の作用を説明する。負荷
９-1、…９-nの定常動作時における作用はこれまでの記
述から容易に理解されるので省略する。負荷９-1、…９
-nの動作指令が無い期間においては、定電流制御装置３
４の導通角制御装置３５からの信号により、位相制御装
置６はたとえば図４に示すように１６５°で導通してい
る。この時期、インピーダンス検知手段３８は負荷９-
1、…９-nのインピーダンスを検知する。

【００４３】一方、負荷９-1、…９-nは、負荷９-1、…
９-nの動作、停止を個別に制御する手段３９によりそれ
ぞれ動作、停止を制御されている。

【００４４】次に、負荷９-1、…９-nの動作指令がある
と、定電流制御装置３４の導通角制御装置３５は、指令
された光出力となる導通角の信号を位相制御装置６に出
力しようとする。しかしながら始動所期にあっては、イ
ンピーダンス検知手段３８が実際の負荷９-1、…９-nの
インピーダンス値に応じて、指令された光出力を得られ
る導通角制御信号を導通角制御装置３５に出力する。こ
の関係を図４を参照してさらに説明する。たとえば、導
通角９０°に対応した光出力の指令の場合、電球１１-
1、…１１-nのフィラメント抵抗が冷えていることおよ
び個別制御手段３９により負荷数が減少している可能性
があることから、実際の負荷インピーダンス値は全負荷
の定常動作時より小さく、この実際の負荷インピーダン
ス値に基づいてインピーダンス検知手段３８はたとえば
１２０°の位相角信号を出力する。

【００４５】負荷９-1、…９-nの定常動作時には、電流
検出装置３６の検出信号に応じて定電流化するように制
御する。

【００４６】図５は本発明のさらに他の実施形態を示す
回路図である。以下、本実施形態を説明する。なお、図
４と同じあるいは対応する部分には同じ符号を付してあ
る。本実施形態における定電流制御装置５０のインピー
ダンス検知手段５１は、位相整合手段５２、演算手段５
３および処理手段５４を有する。位相整合手段５２は、
電流検出装置３６および電圧検出装置３７の両検出信号
を入力して位相を調整する。演算手段５３は、位相整合
手段５２にて位相調整された両信号からインピーダンス
値を演算する。処理手段５４は、指令信号入力部５５か
らの指令信号を受けたとき、演算手段５４からのインピ
ーダンス値に基づき導通制御角を決定し導通角制御装置
３５に出力する。そして、処理手段５４はその後電流検
出手段３６の検出信号を整流、平滑等の所要の処理を行
い、導通角制御装置３５に出力する。その他の本実施形
態の作用は既述のことから容易に理解されるので説明を
省略する。

【００４７】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、出力トランスの
第１のリーケージインダクタンスの作用により、断線し
た負荷の可飽和形トランスを位相制御装置の導通以前に
飽和させて高電圧の発生を抑制でき、また、第２のリー
ケージインダクタンスの作用により負荷短絡時にも過電
流を抑制でき、しかも、部品数を低減できる。また、位
相制御方式の比較的構成簡単で安価な定電流電源装置を
提供できる。

【００４８】請求項２記載の発明は、実際の負荷のイン
ピーダンス値に基づいて位相制御装置を制御するから、
負荷に過電流を流すことなく、かつ、ソフトスタートす
るものに比較して負荷の立上がりを早くすることができ
る。

【００４９】請求項３記載の発明は、さらに、負荷を個
別に制御しても請求項１または２の発明と同様な効果を
奏する定電流電源装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す回路図

【図２】同じく等価回路図

【図３】本発明の他の実施形態を示す回路図

【図４】同じく作用を示す電圧波形図

【図５】本発明のさらに他の実施形態を示す回路図

【図６】従来技術を示す回路図 １…交流電源、２、３０…出力トランス、３…第１の巻
線部、４…第２の巻線部、５…出力巻線、６…位相制御
装置、７…第１のリーケージインダクタンス、８…第２
のリーケージインダクタンス、９-1、９1-n…負荷、１
２、３４、５０…定電流制御装置、３８、５１…インピ
ーダンス検知手段、３９…負荷を個別に動作、停止する
手段。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１のリーケージインダクタンスを介在さ
   せて互いに直列接続された第１の巻線部および第２の巻
   線部からなる入力巻線と、第２の巻線部に第２のリーケ
   ージインダクタンスを介在させて磁気結合された出力巻
   線とを有し、入力巻線の両端間に交流電源の出力を印加
   される出力トランスと；第１の巻線部および第２の巻線
   部の中間と入力巻線の一方の入力端との間に、第１の巻
   線部および第１のリーケージインダクタンスとともに閉
   回路を形成するように設けられた位相制御装置と；互い
   に直列的に設けられ、出力巻線の出力を第２のリーケー
   ジインダクタンスを介して給電される可飽和形の複数個
   の負荷と；負荷の電流値に応じて位相制御装置の導通位
   相角を制御する定電流制御装置と；を具備していること
   を特徴とする定電流電源装置。
2. 【請求項２】出力トランスと；出力トランスへの入力交
   流電圧を可制御な位相制御装置と；互いに直列的に設け
   られ、出力トランスから給電される可飽和形の複数個の
   負荷と；位相制御装置の非導通時期に負荷に暗電流を流
   すように出力トランスに交流電圧を供給する補助給電手
   段と；暗電流供給時における負荷のインピーダンスを検
   知し、負荷の始動所期には検知した負荷のインピーダン
   スに応じて位相制御装置の導通位相角を制御するととも
   に、負荷の通常動作時には負荷の電流値に応じて位相制
   御装置の導通位相角を制御する定電流制御装置と；を具
   備していることを特徴とする定電流電源装置。
3. 【請求項３】前記の複数個の負荷の作動、停止を個別に
   制御する手段を有していることを特徴とする請求項１ま
   たは２記載の定電流電源装置。