JPS61183722A - 負荷電圧制御装置 - Google Patents

負荷電圧制御装置

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Publication number
JPS61183722A
JPS61183722A JP2354585A JP2354585A JPS61183722A JP S61183722 A JPS61183722 A JP S61183722A JP 2354585 A JP2354585 A JP 2354585A JP 2354585 A JP2354585 A JP 2354585A JP S61183722 A JPS61183722 A JP S61183722A
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JP
Japan
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voltage
load
effective value
circuit
control device
Prior art date
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Pending
Application number
JP2354585A
Other languages
English (en)
Inventor
Kiyoto Kozaiku
小細工 清人
Toshiro Bando
坂東 俊郎
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS61183722A publication Critical patent/JPS61183722A/ja
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10Regulating voltage or current
    • G05F1/12Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac
    • G05F1/40Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using discharge tubes or semiconductor devices as final control devices
    • G05F1/44Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using discharge tubes or semiconductor devices as final control devices semiconductor devices only
    • G05F1/45Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using discharge tubes or semiconductor devices as final control devices semiconductor devices only being controlled rectifiers in series with the load
    • G05F1/455Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using discharge tubes or semiconductor devices as final control devices semiconductor devices only being controlled rectifiers in series with the load with phase control

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

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】 (技術分野) 本発明はデジタル方式によるAC7[力制御装置に関し
、特に複写機の露光ランプ及び定着ヒータ制御装置に好
適な負荷電圧制御装置ntに係るものである。
(従来技術) 第2■に従来の交流安定化電源装装置の一例を示す。図
において、1は交流電源、2はトランス、3は整流回路
、4は鋸歯状波発生回路(CT)、5はパルス幅変調回
路(PWM)、6はトリガー回路、7はトランス、8は
整流回路、9は実効値演算回路、10は誤差増幅回路1
.11はランプ、12はトライアック、13bはリレー
接点である。
上記構成で、負荷であるランプ11の端子電圧はトラン
ス7を介して整流回路8で全波!l流され、実効値演算
回路9で実効値電圧Vbに変換される。
変換され九実効値電圧Vtは誤差増幅回路10で基準電
圧vrと比較され、その誤差電圧veはパルス幅変調回
路5に入力される。一方、交流電源1はトランス2を介
して!1流回路3で全波整流され、鋸歯状波発生回路4
で電源電圧に同期した鋸歯状波電圧V、 IC変換され
てパルス幅変調回路5に入力される。パルス幅変調回路
5ではこの鋸歯状波電圧vcと誤差電圧Vaを基にパル
ス幅が誤差電圧veに比例したパルスVtが生成され、
トリガー回路6に出力される。これにより、トライアッ
ク12がパルスVtに応じた位相角で点[制御され、ラ
ンプ11の電力即ち負荷電力が一定に制御される。
このように、従来の負荷′1圧制御装置においては、負
荷電力を一定に制御するため、その一部をフィードバッ
クする閉ループ制御方式を採用してい71tめ、トラン
ス7、整流回路8、実効値演算回路9から成るフィード
バック回路が必要となり、特にトランス7は重く実装画
積を多くとり、また、実効値演算回路9は複雑高価にな
ることから、負荷電圧制御装置の小型化、低廉化を阻害
していた。
(目的) 本発明はこの様な従来例の欠点を解消し、フィードバッ
ク回路を必要としない小賊で信頼性の高い負荷電圧制御
装置を提供することを目的とする。
(構成) そのために本発明は、A / L)変換を出力ONタイ
ミングから次のゼロクロスポイントまでとし、この瞬時
データの2乗、積分、平均、平方根の演算を行なりて出
力電圧の実効値を求めるようにしたことを特徴とするも
のである。
以下本発明の一実施例を図面に基づき説明する。
尚、従来例と同一個所は同一符号とする。
第1図において従来例と異なる個所を説明すると、15
はゼロクロス信号発生回路、16は負荷電圧の実効値を
求め、位相員タイマを設定したり、異常検出を行なうマ
イコン(MPU)である。ま九13はリレーである。
第1図における各ポイントの′電圧波形を第3図に示す
。第3図において、Eは商用電源電圧波形。
E′はEを絶縁・降圧し、全波!!流した波形、つまり
、BK相似な波形、Vzはゼロクロス信号(ハイ・アク
ティブ)、Vtはトリガー信号(ロー・アクティブ)で
ある。また、Vz(Eの斜N部分)  ゛は負荷に印加
される電圧、VL’(g’の斜線部分)は負荷に印加さ
れる電圧に相・似な成形である。
従って、第4図に示す如く、トリガーONの時点、つま
りt、からサンプリングを開始し、次のゼロクロスポイ
ントまで、つまりtaまでサンプリングし、そのサンプ
リング曲データD1 # Dt #・・・・・・D。
の2乗、積算、平均、ルートの一連の演算を行なうと、
V 、/の実効値几MSが求まる。この凡M8と出力電
圧の目標値8gTl(、MSの差がOになるように位相
角タイマを増減すれば負荷電圧の制御がなされる訳であ
る。
このように、トリガーt−ONした時点、つまり位相角
タイマの割込み発生時点からサンプリングを開始するこ
とにより、そのときの負荷電圧の実効値RMSを求める
ことができる。
ま九、商用電源は一般的に内部インピーダンス(平均的
には0.46Ω程度)″にもりており、負荷を持続して
電流を流すと、延源′電圧が降下する。
そこで、負荷ON時の*EEVt’の実効値RM8と負
荷OF F時の゛1王Vt“の実効値RM8’の差が一
定以上なかった場合、負荷或いは交流制御素子の故障(
異常)と見なし、リレー13を動作させ、リレー接点1
3bを開き、電源をしゃ断する。
さて、次に、ソフトウェアの動作について説明する。第
5図にフローチャートを示す。第5図において、サイク
ルO及びサイクル1は商用′#/L源゛亀圧の電圧に和
尚する。すなわち、商用電源電圧の1波おきに位相角タ
イマを更新することKなる。
本実施例で使用のマイコン(MPU)はμCOM781
1G(NWC製)で、これはA/Dコンバータ付キの1
チツプ・8ビツト・マイクロコンピュータで、8ビット
CPU、  ル0MC4にバイト)。
RAM(256バイト)、 A/Dコンバータ(8アナ
ログ入力)、多機能16ビツトタイマ/イベントφカウ
ンタ、8ビツトタイマ(2個)、汎用シリアル・インタ
ーフェース、工10ポート(40ビツト)1割込み機能
(外部3.内部8)などを1チツプに集積し友ものであ
る。動作説明に入る前に、本実施例で使用の機能につい
て説明する。
■ 外部割込み(INTI)・・・・・・これは、lN
T1に入力されるゼロクロス信号の立上りエツジ検出に
より割込みが発生し、割込みが許可されておれば割込み
ルーチンヘジャンプし、ゼロクロス割込み処理を行なう
■ タイマ機能・・・・・・2組の8ビツト・インター
バル・タイマ(TIMh、凡0.TIMERI )があ
り、各タイマはそれぞれ8ビツトのアップカウンタ。
8ビツトのコンパレータ、及び8ビツトのタイマ。レジ
スタ(TMO,TMI)から構成されている。
動作は、TMO或いはTMIにインターバル時間を設定
し、タイマ・モード・レジスタ(TMM)の指定により
アップカウンタを0からカウントアツプする。そして、
TMO或いはTMIの内容とアップカウンタの内容が一
致するとアップカウンタをクリアするとともに内部割込
みを発生する。
この時タイマ割込みフラグ(F T O或はFTIがセ
ットされる。割込みを受けつけるかフラグをチェックす
ることにより割込みフラグはリセットされる。本実施例
では、商用電源の周波数判別及び負向印加電圧の位相角
タイマに使用している。
前用電源の周阪数判別では、TMOに23Bをセットし
、ゼロクロスポイントを検出すると、TMMで指定し九
人カクロツク38.4μsec (クリスタル10MH
z使用時)でアップカウンタをOからカウントアツプす
る。そして、次のゼロクロスポイントを検出し九時点で
タイマ割込みフラグFTOをチェックし、FTOがセッ
トされていれば5oHz、  IJ上セツトままであれ
ば5QHzと判断する。というのは、TMOK238を
セットしたが、これは238X 38,4μ5ec=9
.14m5ecで。
FTOがセットされるのはゼロクロスポイント検出から
9.14m5ec後となる。従って、ゼロクロスポイン
ト間は50Hzで10m5ec、60Hzで8.3m5
ecである九め、50Hzのみセットされる。この場合
はタイマ割込みは禁止している。位相角タイマの場合は
、TIME几0のアップカウンタの入力クロックを1 
、2m5ecとし、TMOに25をセットする。TlM
gR1のアップカウンタの入力クロックにはTIMh3
B、0のアップカウンタとTMOの一致信号、つまり、
25 X 1.2μ5ec=30.Oμsecとする。
また、TMlには位相角タイマ更新ルーチンで求めた位
相角タイマデータ(PHANGL)をセットする。そし
て、ゼロクロスポイントでTIMFRO/1のアップカ
ウンタを0からカウントアツプし、T IMI、R1の
アップカウンタとTMIの内容が一致すると、タイマ割
込みフラグ(FTI)がセットされ、タイマ割込みルー
チンヘジャンプし、割込み処理を行なう。この場合、T
IMEROの割込みは禁止しておく。
■ アナログ/デジタル・コンバータ(A/DC)機能
・・・・・・8アナログ入力(ANO〜AN7)の内、
ANIに商用′電源電圧に相似な電圧E′を入力する。
ANIの入力波形t−A/D変換し、その結果は41固
のレジスタCRO−+CR1→C凡2→C凡3にj献次
ストアされ、4個のレジスタに変換値がそろうと、内部
割込みが発生するとともにA/DC割込みフラグ(FA
D)がセットされる。A/Di換は、割込みが受けつげ
られたか否かに関係なく、再びCROから順に繰り返す
。ただし、A/DCのスタートはA/Dチャネルモード
・レジスタ(ANM)で指定できる。割込みが父けりけ
られるとにAt)はリセットされる。
■ ポート機能・・・・・・全ボートとも、出力ラッチ
付き人出力ボートである。各ポートの入/出力指定ハ各
モード・レジスタにて設定する。
さて、第5図において、t#を投入すると、5TEPI
 :初期設定を行なう。つまり、各ボートのリセット、
全てのRAMのクリア、そして、電源電圧の周波数の検
出を行なう(を線電圧の周波数検出については前述した
ので省略する)。
5TEP2 :ゼロクロスポイントを検出するまで待つ
。これは5TEP2aのゼロクロス割込みルーチンにて
、ゼロクロスフラグ(ZCPFLG)tセットすること
により判別する。zCPfllLGがセットされていれ
ば、5TEP3へ進むとともにZ CP F L Gを
リセットする。
5TEP3 : 5TEP2と同様、ゼロクロスポイン
トを検出(ZCPFLGがセットされるまで)するまで
待つ。
5TEP2〜5TEP3までがサイク/I10であるが
、この間に5TEP2a−8TEP2cの割込み処理を
行なう。
5TEP2a :この割込みルーチンはゼロクロス信号
の立上りエッジヲ検出することkよりコールされる。こ
こでは、Z CP F L Gをセットし、トリガー信
号をOFF (ハイレベル)する。そして、TMIK位
相角タイマ・デーp (PHANGL)をセットし、T
IMWRO/1をスタートする。
5TEP2b :この割込みルーチンは、5TEP2a
でセットした位相角タイマによりコールされる。
ここでは、TIMgfLO/1をストップし、負荷印加
電圧ONであれば、トリガー信号をON(ローレベル)
する。また、負荷印加電圧OF Fであれば、トリガー
信号は01=’ Fのままとする。
そして、A/D変換管スタートするとともにA/D割込
みフラグ(PAD)をリセットし、A/DC割込みを許
可する( 5TEP2a−8TEP2b間ではA/DC
割込みは禁止状態である)。
5TEP2c :この割込みは、5TEP2bでA/D
変換をスタートしてから、230μsecととにコール
される。ここでは、レジスタCRI3の内容D1をサン
プリング・バッファ・レジスタSMPIKストアする。
この割込みは、次のゼロクロスポイントを検出するまで
、つまり、ゼロクロス割込みルーチア(5TEP3a 
)がコールされるまで% 230μSeCごとにコール
される。また、各側込みごとICCR3の内容Dt、D
、l・・・・・・Dttは各サンプリング・バッファ・
レジスタSMP2.SMP3゜・・・・・・、8MPN
Kそれぞれストアされる。
5TEP3a:この割込みルーチンは、5TEP2aと
同様で、ゼロクロス信号の立上りエツジでコールされ、
ZCPPLGのセット、トリガー信号のOFF、TIM
E几0/1のスタート及び、A/D割込みの禁止を行な
う。
5TEP3b :この割込みルーチンは、5TEP2b
と同様に位相角タイマ(TMI)によりコールされるが
、5TEP2bと異なるのは、A/DC割込みは禁止の
ままにしておく。従って、サイクル1ではA/D変換は
やらない。
5TEP4 :サイクル0 (5TEP2c )でサン
プリングしたデータの2乗積算値(8UMS(1)を求
める。
SUMSQkL=8MP1”+SMP2’+・・・・・
・+SMPN!・・・・・・・・・・・・(1) STEP5:(1)式から平均(1f(AVB)t−求
af>ル。
ココテ、8MPTIMは50Hzの場合、43で60H
zの場合、36である。
次に、(2)式の平方根(kLooT) t−求める。
RO(J’r = fiハ馬璽    ・曲間・・・(
3)このkLou’rが、負荷に印加される′14L土
の失効値である。ま九、この1LOO’l”がトリガー
信号時のものであればRMSにストアし、トリガ−0F
II′時であれば、l(、MSにストアする。
5TEP6 : 5TEP5で求めた14M8と負荷印
加′電圧の目標値(8WT几M8)の差E九MS=SL
uT九MS−fLMSf求め、このI!2凡M8を前回
の位相角タイマ・データ(PHANal、)から引き、
その結果をPh1ANGLにストアし、位相角タイマを
更新する。
5TEP7 : 5TEP5で求めた凡MS’ RMS
の差(i4MGRMs)t−求める。ただし、RMS’
と几MSの位相角タイマは等しい場合である。つまり、
5TEP6において、位相角タイマ・データを更新する
わけであるが、負荷OF )”の場合は、負  ゛荷O
N時の最後の位相角タイマ・データのままにしておく。
5TEP8 : WMGRMSが異常判別データI!2
M)t、0以上かどうかを判断する。EMGRA4S(
MM凡Gなら正常と見なし、5TEP2へ尿る。WMG
I(MS≧hsMルGなら異常と見なし5TEP9へジ
ャンプする。
5TEP9 :リレー13をONし、リレー接点13a
を開き、゛1源をしゃ断する。
以上説明したソフトウェアの動作音〜1PL116に行
なわせることにより、フィードバック回路を有すること
なく正確な閉ループ負荷電圧制−を行なうことが出来る
(効果) 不発明は以上述べた通りのものであり、本%明に係る負
荷1圧制御装置によれば、負荷印加電圧を検出する回路
が不要となるため、コンパクトでかつ経済的である。ま
た、種度の良い安定化電源装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係る負荷電圧制御装置の回
路ブロック図、第2図は従来例に係る負荷電圧制御装置
の回路ブロック図、第3図は本発明に係る回路ブロック
図の各部の波形を示す図、第4図は同、′1源゛電圧サ
ンプリング波形図、第5図は制御動作のフローチャート
である。 1・・・・・・父流電源、15・・・・・・ゼロクロス
信号発生ffQl、16・・・・・・マイクロコンピュ
ータ。 第1図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 商用電源電圧を入力し、該入力電圧の瞬時値をA/D変
    換して、該変換データから位相角を決定することにより
    、出力電圧を一定に保持するデジタル位相制御装置にお
    いて、該A/D変換を出力ONタイミングから開始し、
    次のゼロクロスポイントまでとすると共に、該A/D変
    換の瞬時データの2乗、積算、平均、平方根の演算を行
    ない、出力電圧の実効値を求め、この演算結果と、負荷
    に供給すべき予め記憶された実効値とを比較し、この比
    較結果に基づき制御する様にしたことを特徴とする負荷
    電圧制御装置。
JP2354585A 1985-02-12 1985-02-12 負荷電圧制御装置 Pending JPS61183722A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6393019A (ja) * 1986-10-07 1988-04-23 Sharp Corp 負荷供給電力制御装置
JPS63107420A (ja) * 1986-10-23 1988-05-12 松下電工株式会社 自動電圧切替回路
WO2004073148A3 (en) * 2002-11-06 2004-12-29 Crydom Ltd Ac voltage regulator apparatus and method
CN109313460A (zh) * 2016-09-09 2019-02-05 理化工业株式会社 交流电力调整器

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