JPS6344214A - Ac power control method by thyristor for resistance electric furnace - Google Patents

Ac power control method by thyristor for resistance electric furnace

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JPS6344214A
JPS6344214A JP18785386A JP18785386A JPS6344214A JP S6344214 A JPS6344214 A JP S6344214A JP 18785386 A JP18785386 A JP 18785386A JP 18785386 A JP18785386 A JP 18785386A JP S6344214 A JPS6344214 A JP S6344214A
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Abstract

PURPOSE:To increase response speed, and to improve control accuracy, by obtaining a pulse output by a voltage-frequency converter corresponding to a supplied analog control signal, and turning on a thyristor for a pair of positive and negative cycle periods. CONSTITUTION:The power source circuit of a resistance electric furnace 10 consists of a matching transformer 20, an inversely parallel connected thyristor 30, a control circuit 40, a temperature adjuster 60, a temperature setting apparatus 70, and an effective value conversion circuit 80. And the energizing control of the thyristor 30 is performed by turning on the thyristor 30 for a pair of positive and negative cycle periods. At this time, the analog control signal A by which electric energy of 0-100% supplied to the electric furnace 10 can be obtained, is sent to the control circuit 40, and corresponding to the above, the pulse output of 0-50Hz (or 0-60Hz) can be obtained, and the pulse is distributed in an ON/OFF state having equal intervals. And control is performed so that a state can be moved to the ON/OFF state having a new equal interval immediately from an arbitrary time.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、炉内抵抗発熱体の仕様に合わせて電力を供給
するための変圧器を具備する抵抗式電気炉を運用する場
合に適用される、サイリスクによる交流電力制御方法に
関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention is an AC power control method using Cyrisk, which is applied when operating a resistance electric furnace equipped with a transformer for supplying electric power according to the specifications of the resistance heating element in the furnace. It is about the method.

従来のサイリスタを用いた電力制御には、(1)点弧位
相角を変える位相制御法 (2)3秒前後の制御周期で行う、電源のゼロクロス点
でスイッチングするサイクル制御法が採用されていた。
Conventional power control using thyristors employs (1) a phase control method that changes the firing phase angle, and (2) a cycle control method that switches at the zero-crossing point of the power supply, with a control cycle of around 3 seconds. .

前者の位相制御法では、交流電源系統に悪影響を及ぼす
波形歪が生じ、また等価的な力率が悪化するなどの欠点
があった。
The former phase control method has drawbacks such as waveform distortion that adversely affects the AC power supply system and deterioration of the equivalent power factor.

また後者のサイクル制御法では、以下のような欠点、す
なわち、 (1)出力精度を向上させるためには、制御周期を大き
くする必要があるが、制御周期を太き(することにより
、電気炉設定温度に対して追従温度の振れが大となる。
In addition, the latter cycle control method has the following drawbacks: (1) In order to improve output accuracy, it is necessary to increase the control cycle; The fluctuation of the follow-up temperature becomes large with respect to the set temperature.

実際的には3秒前後の比較的長い制御周期を必要とする
In practice, a relatively long control cycle of around 3 seconds is required.

(2)制御周期が3秒前後の場合にあっては、制御刊周
期内に制御量を変えることができないため、アナログ制
御信号に対する応答速度が遅くなる。
(2) When the control period is around 3 seconds, the control amount cannot be changed within the control period, so the response speed to the analog control signal becomes slow.

(3)電圧・電流・電力の実効値を検出する際に制御周
期の長さの振動分を除去することから、検出精度、検出
速度を向上させることができない。
(3) Since vibrations in the length of the control period are removed when detecting the effective values of voltage, current, and power, detection accuracy and detection speed cannot be improved.

(4)制御B精度の向上のために、半波単位でオン・オ
フの区切りを決めたり、制275周期の開始時期を電源
の極性を無視して制御すると、正確な正負一対の正弦波
が得られていないので、負荷に変圧器が存在する場合、
変圧器が前回の制御サイクルの最後の励磁方向と、今回
の励磁方向とが同一となり、鉄心の磁束が飽和して過電
流の発生する事故が起きやすい。
(4) In order to improve the accuracy of control B, it is possible to determine the on/off delimiter in half-wave units, or to control the start timing of the control 275 cycle while ignoring the polarity of the power supply, resulting in an accurate pair of positive and negative sine waves. Since it is not obtained, if there is a transformer in the load,
The last excitation direction of the transformer in the previous control cycle is the same as the current excitation direction, and the magnetic flux of the iron core is saturated, which tends to cause an accident in which overcurrent occurs.

があることが知られている。It is known that there is.

本発明の目的は、従来技術にかかる位相制御法やサイク
ル制御法における上述のような諸欠点を解消し、抵抗式
電気炉の運用に必要な精度を有し、かつ経済的な交流電
力を制御する方法を提供することである。
The purpose of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks of the phase control method and cycle control method related to the prior art, and to provide economical control of AC power with the accuracy necessary for the operation of a resistance electric furnace. The goal is to provide a method to do so.

この目的は、特許請求の範囲に記載の構成を有する交流
電力制御方法によって達成される。
This object is achieved by an AC power control method having the structure described in the claims.

この方法においては、従来のサイクル制御法における如
き特定の制御周期は設けていない。したがって、与えら
れたアナログ制御信号0〜100%に対応して電圧−周
波数変換器により0〜50Hz (または0〜60Hz
)のパルス出力を得、その出力パルスの直後の初期方向
の定まった正負一対の1サイクル期間サイリスタをオン
することにより、はぼ均等な間隔を持つオンオフの状態
に分布させ、アナログ制御信号の変化に応じて、任意の
時点から直ちに新しい均等間隔を持つオンオフ状態に移
行するような交流電力制御が達成される。
In this method, no specific control period is provided as in conventional cycle control methods. Therefore, corresponding to a given analog control signal 0-100%, the voltage-to-frequency converter converts 0-50Hz (or 0-60Hz
), and by turning on a pair of positive and negative thyristors with a fixed initial direction immediately after the output pulse for one cycle period, the on/off states are distributed at approximately equal intervals, and the analog control signal changes. Accordingly, AC power control is achieved that immediately transitions to a new evenly spaced on-off state from any point in time.

なお、この方法をそのまま実行すると、出力周波数が1
0Hz前後において照明のちらつき(フリフカ)を生ず
ることがあるので、電圧−周波数変換器における特性に
より、該当周波数範囲の出力を除去している。
Note that if you carry out this method as is, the output frequency will be 1
Since lighting may flicker around 0 Hz, the output in that frequency range is removed due to the characteristics of the voltage-frequency converter.

以下、実施例を示す添付図を参照して本発明を詳述する
The invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings, which illustrate examples.

第1図は、本発明にかかる交流電力制御方法におけるア
ナログ制御信号に対する出力波形である。
FIG. 1 shows output waveforms for analog control signals in the AC power control method according to the present invention.

電源周波数は50ヘルツである。The power frequency is 50 hertz.

第2図は、従来のサイクル制御法の場合のアナログ制御
信号に対する出力波形である。横軸を時間軸とし、縦軸
をアナログ制御信号Aの大きさに対応した出力波形を示
すものであり、電源周波数は50Hzで制御周期が1秒
の場合を示している。
FIG. 2 is an output waveform for an analog control signal in a conventional cycle control method. The horizontal axis is the time axis, and the vertical axis shows the output waveform corresponding to the magnitude of the analog control signal A, and shows the case where the power supply frequency is 50 Hz and the control period is 1 second.

この場合、制御周期内の平均電力を制御できるが、前述
のような欠点がある。
In this case, the average power within the control period can be controlled, but there are drawbacks as described above.

第1図の本発明にかかる制御法においては、縦軸のアナ
ログ制御信号Aの大きさに対応した出力波形を示すもの
で、フリフカ周波数帯除去の状態については図示してい
ない。第2図と比較して、出力波形の時間軸上の分布が
はるかに平均化されているため、電気炉内の温度が安定
する。
In the control method according to the present invention shown in FIG. 1, the output waveform corresponding to the magnitude of the analog control signal A on the vertical axis is shown, and the state of frifka frequency band removal is not shown. Compared to FIG. 2, the distribution of the output waveform on the time axis is much more averaged, so the temperature inside the electric furnace is stabilized.

なお、第1図のような出力波形を得る方法は、本発明に
かかる方法以外に、例えば、第1図に示した出カバター
ンをメモリーに記憶させておき、アナログ制御信号の値
に応じて、対応する出カバターンを選択してサイリスク
をスイッチングすることによっても可能である。しかし
、この場合、出力精度を向上させるためには大容量のメ
モリーが必要となり、またアナログ制御信号が変化して
新たなパターンに移行する際に原理的に正確な制御が難
しい。すなわち、パターン移行時における現況把握が困
難であり、そのための判断機能を付与しなければならず
、また、前述の電圧−周波数変換に比較し費用も高価な
ものになることは否めない。
In addition to the method according to the present invention, there is a method for obtaining the output waveform as shown in FIG. 1, for example, by storing the output pattern shown in FIG. 1 in a memory, and then depending on the value of the analog control signal. This is also possible by switching the sirisk by selecting the corresponding output pattern. However, in this case, a large capacity memory is required to improve output accuracy, and accurate control is theoretically difficult when the analog control signal changes and transitions to a new pattern. That is, it is difficult to grasp the current situation at the time of pattern transition, and a judgment function must be provided for this purpose, and it is undeniable that the cost is higher than that of the voltage-frequency conversion described above.

第3図は、本発明にかかる制御回路と抵抗式電気炉を運
転するための電源回路の構成の一例を示すもので、抵抗
式電気炉10は、熱源としての抵抗発熱体11、および
炉内の温度を検出する熱電対12を備えている。
FIG. 3 shows an example of the configuration of a control circuit according to the present invention and a power supply circuit for operating a resistance electric furnace. It is equipped with a thermocouple 12 that detects the temperature of.

負荷整合変圧器20は、抵抗式電気炉10へ電力を供給
するための変圧器で、抵抗発熱体11の所要電力及び抵
抗値から決まる適正な電圧を発生し、所要の電流容量を
有する。抵抗発熱体の仕様によっては、負荷整合変圧器
を介さずに逆並列接続されたサイリスタスイッチ30に
より制御される電源電圧を直接抵抗発熱体に供給するこ
とも可能である。しかし、高温の電気炉では、電気絶縁
強度が極端に低下するため、安全上の見地からも絶縁変
圧器としての負荷整合変圧器を介在させる方が望ましい
The load matching transformer 20 is a transformer for supplying power to the resistance electric furnace 10, generates an appropriate voltage determined from the required power and resistance value of the resistance heating element 11, and has a required current capacity. Depending on the specifications of the resistance heating element, it is also possible to directly supply the power supply voltage controlled by the anti-parallel connected thyristor switches 30 to the resistance heating element without using a load matching transformer. However, in high-temperature electric furnaces, the electrical insulation strength is extremely reduced, so from a safety standpoint as well, it is desirable to use a load matching transformer as an isolation transformer.

逆並列接続サイリスタ30は、炉内温度を希望の値に制
御するために、電気炉10への供給電力を調整するため
の半導体スイッチで、商用の交流電源を受けてスイッチ
ングした電圧・電流を負荷整合変圧器20に供給する。
The anti-parallel connected thyristor 30 is a semiconductor switch that adjusts the power supplied to the electric furnace 10 in order to control the temperature inside the furnace to a desired value, and loads the voltage and current switched by receiving a commercial AC power supply. Supplied to matching transformer 20.

そのスイッチング態様は、後述するように制御回路40
によって発生される制御信号による。
The switching mode is determined by the control circuit 40 as described later.
By the control signal generated by.

温度調節器60は、温度設定器70よりの信号SVを設
定値として、抵抗式電気炉の炉内温度θが設定値SVに
追従するようにPID演算する。
The temperature controller 60 uses the signal SV from the temperature setting device 70 as a set value and performs PID calculation so that the furnace temperature θ of the resistance electric furnace follows the set value SV.

その結果得られた制′4H量を、0〜100%の電気炉
へ供給電力量を得るためのアナログ制御信号Aの形で制
御回路40に対して出力する。
The resulting control amount 4H is outputted to the control circuit 40 in the form of an analog control signal A for obtaining the amount of power supplied to the electric furnace from 0 to 100%.

制御回路40は、温度調節器60からのアナログ制御信
号Aに対応した電力を負荷に供給するために、逆並列接
続したサイリスタスイッチ30に対してサイリスタ駆動
信号C(G+、Gz )を出力する。このとき負荷に供
給される電圧は、正負一対となった正弦波またはゼロ電
圧で、正弦波部分及びゼロ電圧部分は、可能な限り細分
化されており、時間軸上に均等に分布している。
The control circuit 40 outputs a thyristor drive signal C (G+, Gz) to the thyristor switches 30 connected in antiparallel in order to supply power corresponding to the analog control signal A from the temperature regulator 60 to the load. At this time, the voltage supplied to the load is a sine wave with a positive and negative pair or zero voltage, and the sine wave part and zero voltage part are as finely divided as possible and evenly distributed on the time axis. .

また、第3図の接続によれば、逆並列接続サイリスタ3
0と負荷整合変圧器20との間に、実効値変換回路80
が接続される。これは、後述するように、電源周波数よ
りも低い所望出力に比例する周波数において運転される
ので、指示計器類は、指針が振動して安定な読みが得ら
れないことが多い。そのため、変圧器20へ供給される
電圧や電流を平滑された実効値に変換して取り扱う必要
がある。この実効値変換回路80は、かかる機能を発揮
するものである。
Also, according to the connection shown in Fig. 3, the anti-parallel connected thyristor 3
0 and the load matching transformer 20, an effective value conversion circuit 80 is connected to the load matching transformer 20.
is connected. As will be described later, since these devices are operated at a frequency proportional to the desired output that is lower than the power supply frequency, the pointer of the indicating instruments often vibrates, making it difficult to obtain stable readings. Therefore, it is necessary to convert the voltage and current supplied to the transformer 20 into smoothed effective values and handle them. This effective value conversion circuit 80 performs this function.

第4図は、制御回路40の概略ブロック図を示すもので
、後述する第5図の詳細ブロック図に比して主たる機能
のみを記している。図において、出力演算回路41は、
アナログ制御信号Aを入力とし、制御系の非直線性、境
界条件等を補正した出力を演算し、電圧−周波数変換回
路42は、与えられた信号から、その最大周波数が電源
の周波数(50Hz又は60Hz)である周期パルスを
発生させる。記憶回路としてのフリップフロップ43は
、電圧−周波数変換回路42の出力Bを、直後に発生す
る電源の正方向へのゼロクロス点まで記憶している回路
である。モノステイプルマルチバイブレータM/M 4
4は、1サイクルの正負両方のサイリスク駆動信号C(
cl+ cZ )を発生させるために必要な時間にわた
り信号を保持する。フリップフロツブ43とモノステイ
プルマルチバイブレータM/M44との中間のAND回
路45は、電源同期パルス発生回路46を一方の入力端
子に受けて、ゼロクロス点の同期を得るものである。
FIG. 4 shows a schematic block diagram of the control circuit 40, and only the main functions are shown compared to the detailed block diagram of FIG. 5, which will be described later. In the figure, the output calculation circuit 41 is
The voltage-frequency conversion circuit 42 inputs the analog control signal A and calculates the output after correcting the non-linearity, boundary conditions, etc. of the control system. A periodic pulse of 60 Hz) is generated. The flip-flop 43 as a storage circuit is a circuit that stores the output B of the voltage-frequency conversion circuit 42 up to the zero-crossing point of the power supply in the positive direction that occurs immediately after. Mono staple multivibrator M/M 4
4 is one cycle of both positive and negative cyrisk drive signals C (
The signal is held for the time required to generate cl+cZ). An AND circuit 45 located between the flip-flop 43 and the monostaple multivibrator M/M 44 receives a power synchronization pulse generation circuit 46 at one input terminal to obtain synchronization of the zero-cross point.

第5図は、制御回路40の詳細ブロック図である。第4
図と同一部分には、同一参照符号が付しである。出力演
算回路41は、入力信号であるアナログ制御信号Aに上
限電力設定値〔α%〕を乗算し、出力A1をフリフカ周
波数帯除去回路49に伝達する。この回路の機能は、電
気炉が軽負荷で運転している時などに電気炉への供給電
力を定格電力まで上げることなく、制限した範囲内(0
〜α%)において制御したいときに使用される。
FIG. 5 is a detailed block diagram of the control circuit 40. Fourth
The same parts as in the figures are given the same reference numerals. The output arithmetic circuit 41 multiplies the analog control signal A, which is an input signal, by the upper limit power setting value [α%], and transmits the output A1 to the fringe frequency band removal circuit 49. The function of this circuit is to keep the power supplied to the electric furnace within a limited range (0.0
~α%) is used when it is desired to control.

このとき、アナログ制御信号O〜100%は、出力電圧
O〜α%に対応する。フリッカ周波数帯域除去回路49
は、入力A、を出力A2に変換する回路で、大部分の入
力値A1に対して、A I= A zであるが、入力A
、が除去対象周波数設定値(β)を中心とした除去帯域
幅(γ)の間にあるときは、Az=β ±T に固定される。また、A1が(50Hz−β)を中心と
した除去帯域幅の間にあるときは、Ax = 50 H
z−β±T に固定される。なお、第5図には、起動用の遅延動作継
電器50が配設され、電子部品によって形成された各部
の迅速な信号伝達を、起動時に所定時間遅延させること
によって、装置全体の安全動作を確保しようとするもの
である。
At this time, the analog control signal O~100% corresponds to the output voltage O~α%. Flicker frequency band removal circuit 49
is a circuit that converts input A, to output A2, and for most input values A1, A I = A z, but input A
, is between the removal bandwidth (γ) centered on the removal target frequency set value (β), it is fixed to Az=β ±T. Also, when A1 is between the rejection bandwidths centered on (50 Hz - β), Ax = 50 H
It is fixed at z−β±T. In addition, as shown in FIG. 5, a delay action relay 50 for starting is arranged, and by delaying the quick signal transmission of each part formed by electronic components by a predetermined time at the time of starting, the safe operation of the entire device is ensured. This is what I am trying to do.

第6図は、第5図におけるフリッカ周波数帯除去回路4
9を拡大したものである。この機能は、一般電力需要家
の受電容量に対して電気炉の消費電力が無視できない大
きさであるときに必要となる。すなわち、受電変圧器の
電圧変動が電力需要家の所内照明電源の電圧変動として
現れたとき、10)!z前後の電圧変動が人間の視覚に
特に敏感に影響するのを防止しようとするものである。
FIG. 6 shows the flicker frequency band removal circuit 4 in FIG.
This is an enlarged version of 9. This function is necessary when the power consumption of the electric furnace is too large to be ignored relative to the power receiving capacity of general power consumers. In other words, when the voltage fluctuation of the power receiving transformer appears as the voltage fluctuation of the electricity consumer's in-house lighting power supply, 10)! This is intended to prevent voltage fluctuations around z from particularly sensitively affecting human vision.

したがって、βは通常10Hzに相当するA2 (した
がってA、)の値が選定され、γは5 Hz前後に選定
される。ただし、照明電源の電圧変動が無視できる場合
や、電圧変動があっても複数台の電気炉が同時に運転さ
れる場合などは、実用上γ=0とすることができる。な
お、抵抗式電気炉の単独での容量は、通常500kVA
程度であり、電力会社の配電系統の電圧変動をもたらす
ことはないので、もし照明電源用の受電変圧器が電気炉
用の受電変圧器から分離されていれば、r=oとするこ
とができる。
Therefore, β is usually chosen to have a value of A2 (therefore A,) corresponding to 10 Hz, and γ is chosen to be around 5 Hz. However, in a case where the voltage fluctuation of the lighting power source can be ignored, or when a plurality of electric furnaces are operated at the same time even if there is a voltage fluctuation, γ=0 can be set practically. The capacity of a resistance electric furnace alone is usually 500kVA.
Since it does not cause voltage fluctuations in the electric power company's distribution system, if the power receiving transformer for lighting power supplies is separated from the power receiving transformer for electric furnaces, r = o. .

電圧−周波数変換回路42は、入力信号A2の0〜10
0%に対応してO〜50H2又は0〜60Hzの幅の狭
いパルスB1を発生する。1つのパルスを出力してから
次のパルスを出力するまでの時間は、入力信号の積分値
により定まるので、入力信号が変動している場合には、
その間の入力信号の平均値により出力周波数が決まると
考えてよい。
The voltage-frequency conversion circuit 42 converts 0 to 10 of the input signal A2.
A narrow pulse B1 of 0 to 50H2 or 0 to 60Hz is generated corresponding to 0%. The time from outputting one pulse to outputting the next pulse is determined by the integral value of the input signal, so if the input signal is fluctuating,
It can be considered that the output frequency is determined by the average value of the input signal during that time.

平均的な電気炉の場合、熱容量が大きく、また温度検出
用の熱電対並びに熱電対出力用の増幅回路等の時間遅れ
のため、0.1秒程度では炉内温度θには殆ど影響が現
れない。したがって、電圧−周波数変換回路42の入力
A2も互いに隣り合う2つの出力パルスの間では殆ど変
動しない。これにより、フリッカ周波数除去回路49の
機能は直接には出力周波数を制御lシていないが、結果
として希望周波数帯の出力発生を禁止していることが理
解できよう、電圧−周波数変換回路42の詳細について
は、第7図および第8図を参照して後述する。
In the case of an average electric furnace, the heat capacity is large, and there is a time delay in the thermocouple for temperature detection and the amplifier circuit for thermocouple output, so within about 0.1 seconds there is almost no effect on the furnace temperature θ. do not have. Therefore, the input A2 of the voltage-frequency conversion circuit 42 also hardly changes between two adjacent output pulses. As a result, it can be understood that the function of the flicker frequency removal circuit 49 does not directly control the output frequency, but as a result, it prohibits the generation of output in the desired frequency band. Details will be described later with reference to FIGS. 7 and 8.

なお、電圧−周波数変換回路42とフリップフロップ4
3との間には、接点R)Fが接続されているが、これは
、第5図に示した起動用の遅延動作継電器50のa接点
である0通常の運転状態では、閉じている。
Note that the voltage-frequency conversion circuit 42 and the flip-flop 4
A contact R)F is connected between 0 and 3, which is the a contact of the starting delay action relay 50 shown in FIG. 5, and is closed in normal operating conditions.

記憶回路としてのフリップフロップ43は、D形フリフ
ブフロ7プで構成され、電圧−周波数変換回路42の出
力B、の立ち上がりでオンとなり、モノステイプルマル
チバイプレータ44の出力信号Cの立ち上がりでオフと
なる。
The flip-flop 43 as a memory circuit is composed of 7 D-type flip-flops, and is turned on at the rising edge of the output signal B of the voltage-frequency conversion circuit 42 and turned off at the rising edge of the output signal C of the monostaple multivibrator 44. .

電源波形との同期用AND回路45は、フリップフロッ
プ43の出力B、と、電源同期パルス発生回路46の出
力の正方向半波出力信号Slとの論理積B3を出力する
。モノステイブルマルチバイブレータ44は、AND回
路45の出力B、が一度オンとなると15鱈Sオン状態
を継続する出力Cを発生する。この15m5という時間
は、60Hzの1サイクル時間、約16.7+ssより
小さくかつ50Hzの1/2サイクル時間約10m5よ
り大きい値であれば他の値でもよい。
The AND circuit 45 for synchronization with the power supply waveform outputs the logical product B3 of the output B of the flip-flop 43 and the positive half-wave output signal Sl of the output of the power synchronization pulse generation circuit 46. Once the output B of the AND circuit 45 is turned on, the monostable multivibrator 44 generates an output C that continues the ON state. This time of 15 m5 may be any other value as long as it is less than one cycle time of 60 Hz, about 16.7+ss, and greater than about 10 m5, a half cycle time of 50 Hz.

電源同期パルス発生回路46は、交流電源の正方向の半
波期間でオンとなる出力SI負方向の半波期間でオンと
なる信号S2を発生する。
The power synchronization pulse generation circuit 46 generates a signal S2 that is turned on during a half-wave period in the negative direction of the output SI, which is turned on during a half-wave period in the positive direction of the AC power source.

第5図の最低周波数判定回路51は、フリッカ周波数帯
除去回路49の出力Atと最低周波数設定値δの値とを
比較し、A、>δのときに真となる信号B0を発生する
。この回路の目的は、電圧−周波数変換回路42が積分
機能を有することから、入力値が非常に零に近いときに
も、時間の経過によりいつかは1サイクルの出力に相当
するレベルとなり、例えばO,0OIHzというような
実際上意味のない極低周波数の出力が発生することにな
るので、このような出力を禁止するものである。
The lowest frequency determination circuit 51 in FIG. 5 compares the output At of the flicker frequency band removal circuit 49 with the value of the lowest frequency setting value δ, and generates a signal B0 that becomes true when A>δ. The purpose of this circuit is that since the voltage-frequency conversion circuit 42 has an integration function, even when the input value is very close to zero, it will eventually reach a level equivalent to the output of one cycle with the passage of time. , 0OIHz, which is actually meaningless, will be generated at an extremely low frequency, so such output is prohibited.

AND回路47aは、電源の正の半波を示す信号S1と
、モノステイブルマルチバイブレータ44の出力Cと、
そして最低周波数判定回路51の出力B0との3人力の
論理積CIを演算出力する回路である。そしてこの出力
C1は、正方向に接続されたサイリスタTH,をオンす
るための信号となる。
The AND circuit 47a receives a signal S1 indicating a positive half wave of the power supply, an output C of the monostable multivibrator 44,
It is a circuit that calculates and outputs the logical product CI of three people with the output B0 of the lowest frequency determination circuit 51. This output C1 becomes a signal for turning on the thyristor TH connected in the positive direction.

AND回路47bは、電源の負の半波を示す信号S2に
対応する以外は、AND回路47aと同様である。この
場合の出力C2は、負方向に接続されたサイリスタTH
,をオンするための信号となる。
The AND circuit 47b is similar to the AND circuit 47a except that it corresponds to the signal S2 indicating the negative half-wave of the power supply. In this case, the output C2 is the thyristor TH connected in the negative direction.
, is the signal to turn on.

モノステイブルマルチバイブレータ48aは、AND回
路47aの出力C1が1変臭の値(オン)になると、?
+++sオン状態を継続する出力C1を発生する。この
出力C1は、通常オンしている遅延動作継電器50の接
点Ryを通過し、信号絶縁器52aの入力となる。この
信号絶縁器52aは耐圧の低い制御回路と、サイリスタ
を含む主回路との絶縁を行うもので、フォトカプラ等に
より構成することができる。すなわち、人力C3と同一
波形の出力G、を発生し、正方向に接続されているサイ
リスタTH,を駆動する。
When the output C1 of the AND circuit 47a reaches the value of 1 odor (ON), the monostable multivibrator 48a detects ?
+++s Generates an output C1 that continues the on state. This output C1 passes through the contact Ry of the delay action relay 50, which is normally on, and becomes an input to the signal isolator 52a. This signal insulator 52a is for insulating a control circuit with a low breakdown voltage from a main circuit including a thyristor, and can be constructed from a photocoupler or the like. That is, it generates an output G having the same waveform as the human power C3, and drives the thyristor TH connected in the positive direction.

また、モノステイブルマルチバイブレータ48b及び信
号絶縁器52bは負の半波に対応するもので、それぞれ
モノステイブルマルチバイブレータ48a及び信号絶縁
器52aと同一の機能を有するものである。なお、モノ
ステイブルマルチバイブレータ48a及び48bの出力
パルス幅の7鴎Sは、50Hzの1/4サイクル時間の
5鴎Sよりも大きく、60Hzの1/2サイクル時間8
 、3 msよりも小さい時間に設定される。これは、
変圧器の励磁電流の遅れ(1/4サイクル)に対してサ
イリスクのターンオン電流が確立される時間を確保し、
サイリスタ駆動が遅れて次の半波にずれこむのを防止す
るためである。もし、サイリスク駆動パルスが遅れて次
の半波にずれこんでも、サイリスクが正常に接続されて
いる場合は、逆相であるため点弧しない、しかし、第3
図における電源回路の極性が、工事終了後の通電時に誤
極性接続されているような場合には、変圧器の半波励磁
となるため過電流が流れる事故となり、危険である。
Further, the monostable multivibrator 48b and the signal isolator 52b correspond to negative half waves, and have the same functions as the monostable multivibrator 48a and the signal isolator 52a, respectively. Note that the output pulse width of the monostable multivibrators 48a and 48b, 7S, is larger than the 50Hz 1/4 cycle time, and the 60Hz 1/2 cycle time 8
, 3 ms. this is,
Ensure time for the turn-on current of Cyrisk to be established with respect to the delay (1/4 cycle) of the excitation current of the transformer,
This is to prevent the thyristor drive from being delayed and shifting to the next half wave. Even if the Cyrisk drive pulse is delayed and shifts to the next half wave, if the Cyrisk is connected normally, it will not fire because the phase is reversed, but the third
If the polarity of the power supply circuit shown in the figure is incorrectly connected when the power is turned on after the construction is completed, the transformer will be half-wave excited, resulting in an overcurrent flow, which is dangerous.

起動用の遅延動作継電器50は、前述のように機械式接
点を有する遅延動作形の継電器で、制御回路用電源によ
り励磁され、一定時間後にオンとなる。この継電器50
の接点は、■、電圧−周波数変換回路42とフリップフ
ロップ回路43との間、■、モノステイプルマルチバイ
ブレータ48aと信号絶縁器52aとの間、■、モノス
テイブルマルチバイブレーク48bと信号絶縁器52b
との間の3箇所に使用されている。かかる接点の使用に
より、制御電源の確立途中にサイリスタ駆動信号が出力
されて負荷整合用変圧器20を半波励磁して大電流が流
れる事態を防止することができる。
The delay-action relay 50 for starting is a delay-action relay having mechanical contacts as described above, and is excited by the control circuit power supply and turned on after a certain period of time. This relay 50
The contact points are: (1) between the voltage-frequency conversion circuit 42 and the flip-flop circuit 43; (2) between the monostable multivibrator 48a and the signal isolator 52a; (2) between the monostable multivibrator 48b and the signal isolator 52b.
It is used in three locations between. By using such a contact point, it is possible to prevent a situation in which a thyristor drive signal is output during the establishment of the control power supply and the load matching transformer 20 is half-wave excited and a large current flows.

第7図は、電圧−周波数変換回路42の原理を示すブロ
ック図であり、第8図は、第7回答部の信号の関係を示
すタイムチャートである。入力信号Atは、積分回路4
2aにより積分され、信号AHとなる。信号Az1は、
比較器42bにおいて周波数設定信号εと比較され、ε
より大となった時点で、信号A、は真(オン)となる。
FIG. 7 is a block diagram showing the principle of the voltage-frequency conversion circuit 42, and FIG. 8 is a time chart showing the relationship between the signals of the seventh response section. The input signal At is input to the integrating circuit 4
2a and becomes the signal AH. The signal Az1 is
It is compared with the frequency setting signal ε in the comparator 42b, and ε
When the signal A becomes larger, the signal A becomes true (on).

信号Azzが真(オン)となると、モノステイブルマル
チバイブレータ42cは、パルス幅20usのパルスB
1を発生する。このパルスB、によって積分回路42a
の積分値を0に復帰させる。したがってパルスB、が正
の間に信号AzlとA、は偽(オフ)にリセットされる
。上記の機能によって、電源周波数50Hzおよび60
Hzに合わせてεを変えることにより、信号A1が10
0%のときに50Hzの出力がでるようにすることも又
は60Hzがでるようにすることもできる。また、出力
B1のパルス発生時点は、電源のゼロクロス点と全く無
関係であり、隣り合う2つの出力B、のパルスの間隔は
、その間のA2の積分値に正確に反比例していることが
理解できるであろう。
When the signal Azz becomes true (on), the monostable multivibrator 42c generates a pulse B with a pulse width of 20 us.
Generates 1. This pulse B causes the integration circuit 42a to
The integral value of is returned to 0. Therefore, signals Azl and A are reset to false (off) while pulse B is positive. With the above features, the power frequency is 50Hz and 60Hz.
By changing ε according to Hz, signal A1 becomes 10
It is possible to output an output of 50 Hz or 60 Hz at 0%. It can also be understood that the pulse generation point of output B1 is completely unrelated to the zero-crossing point of the power supply, and that the interval between the pulses of two adjacent outputs B is exactly inversely proportional to the integral value of A2 between them. Will.

第9図は、回路装置内各部の信号のタイムチャートであ
る。アナログ制御信号Aは紙面スペースの関係上、時間
をつめて表示した。実際は、図示よりも長い時間を掛け
て変化するものである。ここに、各記号は、以下のよう
に対応する。
FIG. 9 is a time chart of signals at various parts within the circuit device. Analog control signal A is displayed in a condensed manner due to space constraints. In reality, things change over a longer period of time than shown. Here, each symbol corresponds as follows.

El :電源電圧、S、、St :電源同期パルス発生
回路46の正負出力、A:アナログ制御信号、Bo :
最低周波数判定回路51の出力、B1 :電圧−周波数
変換回路42の出力、B2 :フリップフロップ回路4
3の出力、B3  :AND回路45の出力、C:モノ
ステイブルマルチバイブレータ44の出力、C+:AN
D回路47aの出力、C2: A N D回路47bの
出力、C3(GI):モノステイブルマルチバイブレー
タ48aの出力、C4(Gg):モノステイブルマルチ
バイプレータ48bの出力、E2 :変圧器の入力波形 ここに示した実施例回路装置を適用することにより、本
発明にかかる制御方法を有利に実施することができる。
El: Power supply voltage, S, St: Positive and negative outputs of the power synchronization pulse generation circuit 46, A: Analog control signal, Bo:
Output of lowest frequency determination circuit 51, B1: Output of voltage-frequency conversion circuit 42, B2: Flip-flop circuit 4
3 output, B3: output of AND circuit 45, C: output of monostable multivibrator 44, C+: AN
Output of D circuit 47a, C2: Output of A N D circuit 47b, C3 (GI): Output of monostable multivibrator 48a, C4 (Gg): Output of monostable multivibrator 48b, E2: Input waveform of transformer By applying the embodiment circuit device shown here, the control method according to the present invention can be advantageously implemented.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明にかかる交流電力制御方法の制御出力
波形である。 第2図は、従来方法かかる交流電力制御方法の制御出力
波形である。 第3図は、本発明にかかる制御方法を実施するための制
御回路と抵抗式電気炉を運転するための電源回路の構成
の一例を示すブロック図である。 第4図は、制御回路の概略ブロック図、第5図は、制御
回路の詳細ブロック図である。 第6図は、フリフカ周波数除去回路のブロック図である
。 第7図は、電圧−周波数変換回路のブロック図である。 第8図は各部の信号波形、そして第9図は、各部の信号
波形を示すタイムチャートである。 図中における主な参照符号の対応は以下の通り10:抵
抗式電気炉 20:負荷整合変圧器 30:逆並列接続サイリスクスイッチ 40:制御回路 41:出力演算回路 42:電圧−周波数変換回路 43:フリツブフロップ(記憶)回路 44;モノステイブルマルチ バイブレータ 45:AND回路 46:電源同期パルス発生回路 47a、47b:AND回路 asa、43b:モノステイブルマルチバイブレータ 49:フリ7力周波数帯域除去回路 50:遅延動作継電器 51:最低周波数判定回路 52a、52b:信号絶縁器 60:温度調節器 70:温度設定器 80:実効値変換回路
FIG. 1 is a control output waveform of the AC power control method according to the present invention. FIG. 2 shows the control output waveform of the conventional AC power control method. FIG. 3 is a block diagram showing an example of the configuration of a control circuit for implementing the control method according to the present invention and a power supply circuit for operating the resistance electric furnace. FIG. 4 is a schematic block diagram of the control circuit, and FIG. 5 is a detailed block diagram of the control circuit. FIG. 6 is a block diagram of the frifka frequency removal circuit. FIG. 7 is a block diagram of the voltage-frequency conversion circuit. FIG. 8 is a time chart showing signal waveforms of each part, and FIG. 9 is a time chart showing signal waveforms of each part. The correspondence of the main reference symbols in the figure is as follows: 10: Resistance electric furnace 20: Load matching transformer 30: Anti-parallel connection sirisk switch 40: Control circuit 41: Output calculation circuit 42: Voltage-frequency conversion circuit 43 : Fritz flop (memory) circuit 44; Monostable multivibrator 45: AND circuit 46: Power synchronization pulse generation circuit 47a, 47b: AND circuit asa, 43b: Monostable multivibrator 49: Fritz frequency band removal circuit 50: Delayed action relay 51: Minimum frequency determination circuit 52a, 52b: Signal isolator 60: Temperature regulator 70: Temperature setter 80: Effective value conversion circuit

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)逆並列したサイリスタによって抵抗式電気炉へ供
給する電力を制御する交流電力制御方法において、 アナログ制御信号を電圧−周波数変換回路に入力し、得
られる出力1パルスに対応して電源波形の一定方向(正
方向又は負方向)へのゼロクロス点から次の同方向への
ゼロクロス点までの1サイクルのサイリスタ駆動信号を
発生させ、このサイリスタ駆動信号により、負荷に供給
する電圧を、オンである期間は電源波形と同一な正弦波
形で、かつオンとオフの期間が最も細かく交互に発生し
さらにアナログ制御信号が一定の場合には、オンの期間
とオフの期間とがほぼ均等に分布するように制御し、し
かもアナログ制御信号の変化に応じて直ちに新しい分布
状態に移行するように制御することを特徴とする交流電
力制御方法。
(1) In an AC power control method that controls the power supplied to a resistance electric furnace using antiparallel thyristors, an analog control signal is input to a voltage-frequency conversion circuit, and the power waveform is changed in response to one output pulse. A thyristor drive signal is generated for one cycle from a zero-crossing point in a certain direction (positive direction or negative direction) to the next zero-crossing point in the same direction, and this thyristor drive signal turns on the voltage supplied to the load. The period is a sinusoidal waveform that is the same as the power supply waveform, and the on and off periods occur alternately in the smallest detail. Furthermore, if the analog control signal is constant, the on and off periods are almost evenly distributed. An alternating current power control method characterized in that the AC power is controlled so as to immediately shift to a new distribution state in response to a change in an analog control signal.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5543973A (en) * 1992-10-06 1996-08-06 Victor Company Of Japan, Ltd. Magnetic field generating apparatus for generating bias magnetic field in a magnetic information transfer system

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54129350A (en) * 1978-03-30 1979-10-06 Sansha Electric Mfg Co Ltd Cycle controlling device

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