JPS62202213A

JPS62202213A - 交流負荷制御方式

Info

Publication number: JPS62202213A
Application number: JP4494886A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ikehara; 池原　隆志; Tsukasa Bougauchi; 坊ケ内　司
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1986-02-28
Filing date: 1986-02-28
Publication date: 1987-09-05

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】〈産業−Ｌの利用分野〉本発明は、交流負荷の制御を通電率を変化させて行なう
ようにした交流負荷制御方式の改良に関する。

〈従来の技術とその問題点〉従来、例えばモータの回転数を制御する方式としては、
半導体スイッチング素子を用いた位相制御方式やインバ
ータ制御方式が知られているが、これらは交流の半サイ
クルの途中から通電させるため、−殻にノイズが多く、
また回路構成が複雑で部品点数も多く、コスト高になり
やすいという問題点が有る。

本発明はこのような問題点に着目し、ノイズが少なく、
また比較的低コストな交流負荷制御方式を得ることを目
的としてなされたものである。

く問題点を解決するための手段とその作用〉通電率の調
整を半導体スイッチング素子で行なう場合には、交流の
各半サイクルごとにその通電率を制御することが一般的
である。しかし各半サイクルを最小の単位とし、半サイ
クルの全期間を導通または非導通とするようにして、導
通の半サイクルと非導通の半サイクルとの割合を変えて
も通電率はｊｌ！ｌ整できる。この場合には、交流のゼ
ロクロス時を基準として制御できるため制御が比較的容
易となり、波形に急激な立上がりが無くなるためノイズ
も少なくなる。本発明はこの点に着目し、導通及び非導
通の単位を半サイクルとしてい一方、例えば８０％の通
電率という場合、４０／１０でも２０１５でも４／１で
もいずれも同じ８０％ととなる。しかし半サイクルを１
．１４位とする方式では、周期が長くなると、モータ負
荷の場合にはスラスト音や電磁音等の運転時の騒音が大
きくなり、更にそのモータが７アンモータであれば風切
り音が大きくなり、また照明負荷の場合にはちらつ外が
大きくなる等の諸問題が生じて米る。

そこで、本発明では許容できる周期について検討を加え
、周期が半サイクル１０個以内であれば実用上支障なく
負荷を動作させ得ることを見出だし、連続する１０個以
内の半サイクルを周期として通電率を調整するようにし
た。

〈実施例〉本発明の制御方式は各種の交流負荷に適用可能であるが
、特に洗濯機のモータや、扇風機、クリーナ、７アンヒ
ータ、エアコン等の７アンモータなどのモータの回転数
制御に適しており、以下、扇風機のファン速度制御にお
ける実施例について説明する。

第１図に制御回路を示す。図において、１は交流電源、
２は交流負荷である７アンモータ、３は半導体スイッチ
ング素子（以下スイッチ素子という）であり、交流電源
１に対して７アンモータ２とスイッチ素子３が直列に接
続されて主回路が構成されている。尚、この実施例では
スイッチ索子３として制御極付双方向性スイッチング素
子が用いられている。

交流電源１には、ダイオード５及び抵抗６を介して、コ
ンデンサ９、ツェナーダイオード１０、コンデンサ１１
、抵抗８、ＰＮＰ　）ランジスタフが接続されて直流電
源４が構成されており、また交流電源１には更に抵抗＋
２．１３．１４の直列回路が接続され、抵抗１３の両端
には、交流入力型ホトカプラ１５の１次側が接続され、
このホトカブラ１５の２次側はそれぞれ抵抗１６．１７
を介して直流電源４の出力側に接続されている。

上記ホトカブラ１５と抵抗１７の接続点にはＮＩ’Ｎ　
）ランジスタ１９のベースが接続され、このトランジス
タ１９のエミッタは直流電源４の一側に、コレクタは抵
抗１８を介して＋側に、それぞれ接続されている。

２０ハマイクロコンピユータであり、抵抗１８とトラン
ジスタ１９のコレクタの接続点が、交流電源１のゼロク
ロス時検出パルスの出力端として端子ＣＩＫに接続され
、直流子側端子ＶＤＤ及び−側端子Ｖｓｓは、それぞれ
直流電源４の＋側及び−側に接続されている。また入力
端子ＩＮは、７アン速可変指示用のプンシュオンスイッ
チ２３を介して直流電源４の＋側に接続されている。

２１はマイクロコンピュータ２０を初期状態にするリセ
ット回路、２２はクロック信号発振用の発振回路であり
、マイクロコンピュータ２０のリセット端子Ｒ５Ｔにリ
セット回路２１が、クロック入力端子Ｏ８Ｃに発振回路
２２がそれぞれ接続され、出力端子ＯＵＴはスイッチ素
子３のデー）Ｇに接続されている。

第２図は主要な制御手順を示すフローチャート、第３図
は第１図の回路の主要部の電圧波形図、第４図は通電率
とファン速度の関係を例示した図である。ファン速度は
例えば０〜５までの６段階としてあり、０は停止、５は
１００％通電の最高速度でその間を４段階に分割し、１
は、スイッチ素子３の導通が交流電源１の半サイクル１
個分の期間、非導通が半サイクル４個分の期間で、通電
率は１／（１＋　４　）＝２０％、４は導通が半サイク
ル４個分、非導通が１個分で、８０％の通電率となって
いる。

他の段階２．３は第２図では省略しである。第３図にお
いて、（、）は交流電源１の電源波形、（１））はマイ
クロコンピュータ２０の端子Ｃ１，にの入力波形、（Ｃ
）は負荷すなわち７アンモータ２の負荷波形である。す
なわち、マイクロコンピュータ２０の端子ＣＬＫには、
第３図の（１〕）に示すように交流電源１の各半サイク
ルのゼロクロス時にパルス状の信号が入力され、ゼロク
ロス時にパルス状の信号が入力され、ゼロクロス時が検
出されている。尚、第３図の（ｃ）には、導通（ＯＮ）
の半サイクルが３個分、非導通（ＯＦＦ）の半サイクル
が２個分で通電率６０％の場合を例示しである。

次に、動作を説明する。

まず、スタート時にファン速度の設定がどの段階になっ
ているかを？ｌＩ［ｉ腰７アン速Ｏであれば、出力端子
ＯＵＴからオフ信号を出力するようにセラ１し、更に端
子ＣＩＫへの入力の有無を４’ｌｌ別し、入力を待って
オフ信号を出力する。従ってこの半サイクルについては
スイッチ素子３は非導通となる。

次にキーすなわちブツシュオンスイッチ２３が押されて
ファン速度の設定に変更が有ったか否かを判別して元に
戻る。同様に、ファン速か５であれば、出力端子ＯＵＴ
からオン（Ｆ＝１号を出力するようにセットし、更に端
子Ｃ１，にへの人力を待ってオン信号を出力する。従っ
てこの半サイクルについてはスイッチ素子３は導通する
。次にキーすなわちブツシュオンスイッチ２３が押され
てファン速度の設定に変更が有ったか否かを判別して元
に戻る。こうして−１−記のサイクルが繰り返され、こ
の間に７アン連変更の操作が無ければファン速０または
７アン連５の状態が持続されるのである。

一方、ファン速か１にセットされている場合には、１回
オンしたか否かを判別し、否であればオンカウンタを＋
１して出力端子ＯＵＴからオン信号を出力するようにセ
ットし、」１記と同じルーチン処理がなされる。又、す
でに１回オンされていればオフ信号を出力するようにセ
ットし、オフが４回なされたか否かをｉｌ＋別して否で
あればオフカウンタを＋１して−１−記と同じルーチン
に戻る。また、オフカウンタが４に達していればオンカ
ウンタ及びオフカウンタを共にクリアし、出力端子０Ｌ
ＩＴからオン信号を出力するようにセットして−Ｉユ記
と同しルーチンに戻る。こうして通電率は設定された２
０％に保たれ、７Ｔン速１の運転状態が持続される。

他のファン速についても上記に準じて同様な手順の処理
がなされて、それぞれオンまたはオフの回数がカウント
され、設定されたそれぞれの運転状態が持続されるので
ある。

以−ヒの動作によって設定されたファン速度が得られる
のであるが、本実施例は半サイクル５個分の周期によっ
て通電率が制御されているので、風切り音や電磁音は発
生せず７Ｔンモータ２はスム７一一ズに回転するのである。また、導通される場合には半
サイクルの全期間の電力が負荷に供給されるので、位相
制御方式の場合よりも最大電力が火きくなり、負荷の調
整幅を大きくすることが可能となる。

〈発明の効果〉 −Ｌ述の実施例の説明からも明らかなように、本発明は
、交流電源のそれぞれの半サイクルの全期間を導通また
は非導通とし、連続する１０個以内の半サイクルの導通
及び非導通の割合を変化させ、て通電率を調整するよう
にしたものである。従って、波形は交流のゼロクロス時
からの立−にがっとなって急激な立上がりがなくなるた
めノイズがすくなく、また交流のゼロクロス時を基準と
して制御できるため制御が比較的容易であり、回路構成
が簡単で部品点数も少なくなるので低コストで製造する
ことが可能となる。更に、導通された半サイクルの全期
間の電力が負荷に供給されるので、位相制御方式の場合
よりも負荷の調整幅を比較的大きくすることが可能とな
る。このため、本発明＝８− の交流負荷制御方式によれば、半導体スイッチング素子
を用いるため信頼性が高いというｖｆ徴を備え、しかも
ノイズや運転騒音が少なく、制御範囲が広い負荷制御装
置を安価に得ることができ、商品性を向１−．すせるこ
とが可能となるのである。

【図面の簡単な説明】

し１面は本発明の一実施例であり、第１図は、制御回路の回路図、第２図は、制御の手順を示すフローチャート、第３図は
、要部の電圧波形図、第４図は、通電率と回転数の関係の一例を示す図である
。

Claims

【特許請求の範囲】

１、半導体スイッチング素子等の導通制御により通電率
を変化させるようにした交流負荷制御方式において、交
流電源のそれぞれの半サイクルの全期間を導通または非
導通とするように制御すると共に、連続する１０個以内
の半サイクルの導通及び非導通の割合を変化させること
により通電率を調整するようにしたことを特徴とする交
流負荷制御方式。