KR102071884B1 - 부하 제어장치, 부하 제어장치의 전류 계측방법 - Google Patents

부하 제어장치, 부하 제어장치의 전류 계측방법 Download PDF

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KR102071884B1
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Abstract

1개의 전류 검출부(120)에 있어서 계측된 복수의 산출대상 부하에 흐르는 전류값을 이용하고, 부하 전류 산출부(130)에 있어서 복수의 산출대상 부하 중 각 부하의 부하 전류값을 산출한다. 부하 전류 산출부(130)에 있어서는, 스캔기간 중에 복수의 산출대상 부하 중 어느 하나의 부하로의 출력만을 OFF로 하고, 그 이외의 복수의 산출대상 부하로의 출력을 ON으로 하는 경우의 복수의 산출대상 부하에 흐르는 합성 전류값을 계측하고, 그 처리를 복수의 산출대상 부하의 모두에 대해 순차로 실시하며, 모든 합성 전류값을 부하 전류 산출부(130)에서 수학식(5)에 의해 처리함으로써, 복수의 산출대상 부하 중 각 부하의 부하 전류값을 산출한다.

Description

부하 제어장치, 부하 제어장치의 전류 계측방법
이 발명은 히터 등의 복수의 부하를 제어할 때 각 부하에 흐르는 전류를 계측하는 부하 제어장치, 부하 제어장치의 전류계측, 및 부하 제어방법에 관한 것이다.
종래에서 시간비례 제어 등 부하 전원의 ON/OFF 시간 비율, 즉 듀티비를 변화시켜 히터 등의 부하로의 전력공급을 제어하는 제어 기기가 알려져 있다. 이러한 제어 기기에서는 히터 등의 부하의 단선 또는 열화 등의 이상을 검지하기 위해서 각 부하에 흐르는 부하 전류의 계측을 수행한다.
부하 전류의 계측방법에 대해서는 부하로 연결되는 라인 각각에 분류기 또는 변류기 등의 전류 검출기를 부하의 전원 특성에 맞춰 장착하고, 각 부하에 흐르는 전류를 계측하는 방법이 알려져 있다.
그러나, 분류기 또는 변류기 등의 전류 검출기에는 고가의 부품도 있고, 특히, 변류기는 사이즈가 크고 무거운 것이 많다. 이 때문에, 임베디드 기기 등에 이용하는 경우에는 제품의 코스트 다운, 사이즈 다운의 실현이 곤란하였다.
이러한 과제에 대응하기 위해서, 1개의 전류 검출기를 이용하여 복수의 히터에 흐르는 부하 전류를 계측하는 히터 제어장치가 특허문헌 1에 개시되어 있다.
특허문헌 1에 기재된 발명에는 복수의 히터 중, 부하 전류의 계측을 희망하는 히터 이외로의 전력공급을 OFF로 함으로써 해당 히터에 흐르는 부하 전류만을 계측하고, 이를 모든 히터에 대해 수행함으로써 각 히터에 흐르는 부하 전류를 계측하는 히터 제어장치가 개시되어 있다.
또한, 복수의 히터 중, 우선 모든 히터로의 전력공급을 OFF로 하고, 일정시간 경과마다 단계적으로 전력공급을 개시하여, 각 히터로의 전력공급 개시 전후로 계측된 전류값의 차분을 취함으로써, 희망하는 히터에 흐르는 부하 전류값을 산출하는 히터 제어장치가 개시되어 있다.
일본 공개특허공보 특개 2005－3500호
그런데, 상기 종래의 장치에서는 부하 전류의 계측을 수행할 때, 일정시간 동안은 각 히터로의 전력공급을 OFF로 할 필요가 있고, 이 시간만큼 전력공급이 멈추게 된다. 따라서, 종래의 장치에서는 특히 조작 출력값 100%에 가까운 큰 출력이 필요한 상황에 있어서, 희망하는 조작 출력값에 알맞을 만한 출력을 획득할 수 없는 상황이었다. 또한, 동시에 부하 전류의 계측을 수행하는 히터 수가 증가함에 따라, 계측 대상이 아닌 히터로의 전력공급이 멈추는 시간이 누적되어 감에 따라 이러한 경향은 보다 현저하게 나타난다. 그 결과, 필요한 전원공급을 수행할 수 없으므로 장치의 시동의 완료가 지연되는 원인이 된다. 이러한 장치의 시동의 완료가 지연되는 문제를 해소하기 위해서, 전력공급이 멈추는 시간을 단축시키면, AD변환에 할당되는 시간도 단축되어 계측결과의 부하 전류값의 분해능이 저하해 버린다.
따라서, 1개의 전류 검출기를 이용하여 복수의 부하 전류를 계측하는 경우, 전류계측의 분해능 또는 정도를 유지하면서 전류계측 시 전력공급이 멈추는 시간을 단축하는 것이 어렵다는 과제가 있었다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여, 1개의 전류 검출기에 의한 복수의 산출대상 부하에 흐르는 전류의 검출결과를 이용하여 각 산출대상 부하에 흐르는 부하 전류값을 산출하는 부하 제어장치, 부하 제어장치의 전류 계측방법으로, 전류계측의 분해능 또는 정도의 향상을 도모하면서 전류계측 시 전력공급이 멈추는 시간을 단축시키는 것이 가능한 부하 제어장치, 부하 제어장치의 전류 계측방법을 획득하는 것을 목적으로 한다.
(구성 1)
제어 대상인 복수의 부하로의 전력공급을 제어하는 장치에 있어서,
상기 복수의 부하 중, 부하 전류값의 산출을 수행하는 복수의 산출대상 부하에 대해서, 사전에 설정된 시간에 있어서 상기 복수의 산출대상 부하 중 어느 하나의 부하에 흐르는 전류만이 0인 경우, 전류 검출부에 의해 검출된 상기 복수의 산출대상 부하에 흐르는 전류를 전류값으로 취입하고, 합성 전류값으로 기록하는 처리를 모든 상기 복수의 산출대상 부하에 대해서 실시하고, 상기 복수의 산출대상 부하 중 x번째의 부하에 흐르는 부하 전류값을 이하의 식으로 나타내는 I(x)에 의해 산출하는 부하 전류 산출부를 구비하며,
Figure 112018032318257-pct00001
상기 수학식에 있어서,
Ic(k)는 상기 복수의 산출대상 부하 중 k번째의 부하에 흐르는 전류만이 0인 경우의 상기 부하 전류 산출부에서 기록된 상기 합성 전류값이며,
n은 상기 복수의 산출대상 부하의 총 수이며, 2이상의 정수인 것을 특징으로 하는 부하 제어장치.
(구성 2)
상기 부하 제어장치에서의 전력공급의 제어신호가,
상기 합성 전류값의 취득을 위해, 상기 사전에 설정된 시간만큼 순차로 상기 복수의 산출대상 부하 중 어느 하나의 부하로의 전력공급을 OFF로 함과 동시에, 상기 제어신호의 출력주기 내에서의 전력공급을 ON으로 하는 시간과 OFF로 하는 시간의 비율이 부하마다 설정된 조작 출력값을 기초로 결정되는 것을 특징으로 하는, 구성1에 기재된 부하 제어장치.
(구성 3)
상기 부하 제어장치에서의 상기 제어신호가,
상기 합성 전류값의 취득을 위해, 상기 사전에 설정된 시간만큼 순차로 상기 복수의 산출대상 부하 중 어느 하나의 부하로의 전력공급을 OFF로 하려고 하면, 부하마다 설정된 조작 출력값을 기초로 정해진 값보다 많은 전력이 공급되어 버리는 부하가 있는 경우, 그 부하에 한해 상기 사전에 설정된 시간에 있어서는 전력공급을 시종 OFF로 하고, 상기 제어신호의 출력주기 내에서의 상기 사전에 설정된 시간 이외에만 상기 부하마다 설정된 조작 출력값을 기초하는 비율로 전력공급을 수행하는 것을 특징으로 하는, 구성 1 또는 2에 기재된 부하 제어장치.
(구성 4)
상기 부하 제어장치에서의 상기 제어신호가,
상기 합성 전류값의 취득을 위해, 상기 사전에 설정된 시간만큼 순차로 상기 복수의 산출대상 부하 중 어느 하나의 부하로의 전력공급을 OFF로 하려고 하면, 부하마다 설정된 조작 출력값을 기초로 정해진 값의 전력을 공급할 수 없는 부하가 있는 경우, 그 부하에 한해 상기 제어신호의 출력주기 내에서의 상기 사전에 설정된 시간 이외에 있어서 전력공급을 시종 ON으로 하는 것을 특징으로 하는, 구성 1 또는 2에 기재된 부하 제어장치.
(구성 5)
상기 부하 제어장치에서의 상기 제어신호가,
상기 합성 전류값의 취득을 위해, 상기 사전에 설정된 시간만큼 순차로 상기 복수의 산출대상 부하 중 어느 하나의 부하로의 전력공급을 OFF로 하려고 하면, 부하마다 설정된 조작 출력값을 기초로 정해진 값의 전력을 공급할 수 없는 부하가 있는 경우, 상기 복수의 산출대상 부하의 모두에 있어서, 상기 사전에 설정된 시간에 순차로 상기 복수의 산출대상 부하의 어느 하나의 부하로의 전력공급을 OFF로 하려고 하는 조작을 수행하지 않고, 상기 제어신호의 출력주기 내에 있어서 상기 부하마다 설정된 조작 출력값을 기초하는 비율로 전력공급을 수행하는 것을 특징으로 하는, 구성 1 또는 2에 기재된 부하 제어장치.
(구성 6)
상기 복수의 부하로 공급되는 전력이 교류전원에 의해 공급되고, 1개의 변류기에 의해 구성되는 상기 전류 검출부를 구비하는, 구성 1에서 5 중 어느 하나에 기재된 부하 제어장치.
(구성 7)
상기 전류 검출부는 상기 복수의 산출대상 부하에 접속되는 전원의 경로가 개별로 구성될 때, 상기 경로를 상기 1개의 변류기에 관통시킴으로써 상기 전류값을 취득하는 것을 특징으로 하는 구성 6에 기재된 부하 제어장치.
(구성 8)
제어 대상인 복수의 부하로의 전력공급을 제어하는 부하 제어장치의 전류 계측방법에 있어서,
상기 복수의 부하 중, 부하 전류값의 산출을 수행하는 복수의 산출대상 부하에 대해서, 사전에 설정된 시간에 있어서 상기 복수의 산출대상 부하 중 어느 하나의 부하에 흐르는 전류만이 0인 경우, 검출된 상기 복수의 산출대상 부하에 흐르는 전류를 전류값으로 취입하고, 합성 전류값으로 기록하는 처리를 모든 상기 복수의 산출대상 부하에 대해서 실시하고, 상기 복수의 산출대상 부하 중 x번째의 부하에 흐르는 부하 전류값을 이하의 식으로 나타내는 I(x)에 의해 산출하는 부하 전류 산출단계를 구비하며,
Figure 112018032318257-pct00002
상기 수학식에 있어서,
Ic(k)는 상기 복수의 산출대상 부하 중 k번째의 부하에 흐르는 전류만이 0인 경우의 상기 부하 전류 산출단계에서 기록된 상기 합성 전류값이며,
n은 상기 복수의 산출대상 부하의 총 수이며, 2이상의 정수인 것을 특징으로 하는 부하 제어장치의 전류 계측방법.
(구성 9)
상기 부하 제어장치의 전류 계측방법에서의 전력공급의 제어신호가,
상기 합성 전류값의 취득을 위해, 상기 사전에 설정된 시간만큼 순차로 상기 복수의 산출대상 부하 중 어느 하나의 부하로의 전력공급을 OFF로 함과 동시에, 상기 제어신호의 출력주기 내에서의 전력공급을 ON으로 하는 시간과 OFF로 하는 시간의 비율이 부하마다 설정된 조작 출력값을 기초로 결정되는 것을 특징으로 하는, 구성 8에 기재된 부하 제어장치의 전류 계측방법.
(구성 10)
상기 부하 제어장치의 전류 계측방법에서의 상기 제어신호가,
상기 합성 전류값의 취득을 위해, 상기 사전에 설정된 시간만큼 순차로 상기 복수의 산출대상 부하 중 어느 하나의 부하로의 전력공급을 OFF로 하려고 하면, 부하마다 설정된 조작 출력값을 기초로 정해진 값보다 많은 전력이 공급되어 버리는 부하가 있는 경우, 그 부하에 한해 상기 사전에 설정된 시간에 있어서는 전력공급을 시종 OFF로 하고, 상기 제어신호의 출력주기 내에서의 상기 사전에 설정된 시간 이외에만 상기 부하마다 설정된 조작 출력값을 기초하는 비율로 전력공급을 수행하는 것을 특징으로 하는, 구성 8 또는 9에 기재된 부하 제어장치의 전류 계측방법.
(구성 11)
상기 부하 제어장치의 전류 계측방법에서의 상기 제어신호가,
상기 합성 전류값의 취득을 위해, 상기 사전에 설정된 시간만큼 순차로 상기 복수의 산출대상 부하 중 어느 하나의 부하로의 전력공급을 OFF로 하려고 하면, 부하마다 설정된 조작 출력값을 기초로 정해진 값의 전력을 공급할 수 없는 부하가 있는 경우, 그 부하에 한해 상기 제어신호의 출력주기 내에서의 상기 사전에 설정된 시간 이외에 있어서 전력공급을 시종 ON으로 하는 것을 특징으로 하는, 구성 8 또는 9에 기재된 부하 제어장치의 전류 계측방법.
(구성 12)
상기 부하 제어장치의 전류 계측방법에서의 상기 제어신호가,
상기 합성 전류값의 취득을 위해, 상기 사전에 설정된 시간만큼 순차로 상기 복수의 산출대상 부하 중 어느 하나의 부하로의 전력공급을 OFF로 하려고 하면, 부하마다 설정된 조작 출력값을 기초로 정해진 값의 전력을 공급할 수 없는 부하가 있는 경우, 상기 복수의 산출대상 부하의 모두에 있어서 상기 사전에 설정된 시간에 순차로 상기 복수의 산출대상 부하의 어느 하나의 부하로의 전력공급을 OFF로 하려고 하는 조작을 수행하지 않고, 상기 제어신호의 출력주기 내에 있어서 상기 부하마다 설정된 조작 출력값을 기초하는 비율로 전력공급을 수행하는 것을 특징으로 하는, 구성 8 또는 9에 기재된 부하 제어장치의 전류 계측방법.
(구성 13)
상기 복수의 부하로 공급되는 전력이 교류전원에 의해 공급되고, 1개의 변류기에 의해 이루어지는 상기 전류검출 단계를 구비하는, 구성 8에서 12 중 어느 하나에 기재된 부하 제어장치의 전류 계측방법.
(구성 14)
상기 전류 검출 단계는 상기 복수의 산출대상 부하에 접속되는 전원의 경로가 개별로 구성될 때, 상기 경로를 상기 1개의 변류기에 관통시킴으로써 상기 전류값을 취득하는 것을 특징으로 하는 구성 13에 기재된 부하 제어장치의 전류 계측방법.
본 발명에 따르면, 1개의 전류 검출기에 의한 복수의 산출대상 부하에 흐르는 전류의 검출결과를 이용하여 각 산출대상 부하에 흐르는 부하 전류값을 산출하는 부하 제어장치, 부하 제어장치의 전류 계측방법에 있어서, 전류계측의 분해능 또는 정도의 향상을 도모하면서 전류계측 시 전력공급이 멈추는 시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은, 본 발명의 실시형태에서의 부하 제어장치를 나타내는 구성도이다.
도 2는, 교류전원 사용시의, 조작기에 입력되는 전력공급의 제어신호와 부하에 흐르는 전류의 불확정성을 나타내는 도이다.
도 3은, 부하로 연결되는 전원의 경로가 개별로 구성되어 하나의 변류기를 관통하는 경우, 본 발명의 실시형태에서의 부하 제어장치를 나타내는 구성도이다.
도 4는, 교류전원의 위상이 각각 다른 경우의 부하에 인가되는 전원전압을 나타내는 도이다.
도 5는, 교류전원의 주파수가 각각 50Hz 및 60Hz인 경우의 부하에 인가되는 전원전압을 나타내는 도이다.
도 6은, 본 발명의 실시형태에서의 전류계측 시 제어신호의 일례를 나타내는 타이밍 차트이다.
도 7은, 본 발명의 실시형태에서의 제어신호 생성 및 출력동작 개시까지의 개략 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 8은, 본 발명의 실시형태에서의 전류의 계측, 합성 전류값의 기록, 부하 전류값의 산출, 이상 검출에 대한 개략 동작을 나타내는 흐름도다.
도 9는, 본 발명의 실시형태에서의 출력주기 내의 제어신호에 대해 일반적인 전력 제어방법과의 비교를 나타내는 타이밍 차트의 일례이다.
도 10은, 본 발명의 실시형태에서의 출력주기 내의 제어신호에 대해 일반적인 전력 제어방법과의 비교를 나타내는 타이밍 차트의 일례이다.
도 11은, 본 발명의 실시형태에서의 출력주기 내의 제어신호에 대해 일반적인 전력 제어방법과의 비교를 나타내는 타이밍 차트의 일례이다.
도 12는, 본 발명의 실시형태에서의 출력주기 내의 제어신호에 대해 일반적인 전력 제어방법과의 비교를 나타내는 타이밍 차트의 일례이다.
도 13은, 부하 전류값의 산출에 대해서 종래방법과 본 실시형태와의 비교결과를 나타내는 도이다.
도 14는, 본 발명의 실시형태와 유사한 전류 산출방법의 일례를 설명하기 위한 제어신호의 일례와 합성 전류값을 나타내는 타이밍 차트이다.
실시형태
이하, 본 발명의 실시형태에 따른 부하 제어장치에 대해서 도를 참조하여 설명한다.
＜기능 및 구성＞
도 1은, 이 발명의 실시형태에 따른 부하 제어장치(100)의 구성을 나타내는 블럭도이다.
부하 제어장치(100)는 출력부(110)와, 부하 전류 산출부(130)와, 이상 검출부(150)와, 출력 타이밍 생성부(160)를 구비하며, 동일하게 접속된 조작기(141~144)에 의해 각 부하로의 전력공급을 제어하고, 부하 제어장치(100)에 접속된 전류 검출부(120)에 의해 부하에 흐르는 전류를 검출한다.
또한, 여기에서는 부하 제어장치(100)가 전류 검출부(120)와, 조작기(141~144)를 구비하지 않는 것을 예로서 설명하고 있으나, 전류 검출부(120)와 조작기(141~144)의 어느 하나 또는 양쪽이 부하 제어장치(100)에 구비되어도 된다.
출력 타이밍 생성부(160)는 조작 출력값 등의 설정을 수행하고, 제어신호의 생성을 수행함과 동시에, 출력부(110), 부하 전류 산출부(130), 및 이상 검출부(150)의 동작 타이밍을 통괄한다.
출력부(110)는 부하 제어장치(100)에 접속된 조작기(141~144)로 출력 타이밍 생성부(160)에서 생성된 출력 타이밍을 기초한 제어신호를 출력한다.
조작기(141~144)는 접속된 부하 각각 대해서 출력부(110)에서의 제어신호에 따라 전력공급의 ON/OFF를 제어한다.
전류 검출부(120)는 복수의 산출대상 부하(부하 전류값의 산출을 수행하는 대상의 부하)에 흐르는 전류를 검출한다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 모든 부하를 산출대상 부하로 하는 것을 예로서 설명한다(이하, 특별히 언급하는 경우를 제외하고, 산출대상 부하를 부하라고 한다. 도 안의 설명에 대해서도 동일하다).
부하 전류 산출부(130)는 전류 검출부(120)에서 검출된 전류를 계측하고, 전류값으로 취입하고, 합성 전류값으로 기록하며, 각각의 부하에 흐르는 부하 전류값을 산출한다.
이상 검출부(150)는 출력 타이밍 생성부(160)에 있어서 생성된 출력 타이밍 및 부하 전류 산출부(130)에서 산출한 부하 전류값을 기초로 부하 자체, 또는 부하에 접속된 회로 등의 이상을 검출한다.
또한, 본 실시형태에 있어서 상술과 바와 같이 부하 제어장치(100)에 접속된 부하의 모두(부하1~부하 4)를 산출대상 부하로 하고, 산출대상 부하의 수가 4인 것으로 예를 들었으나, 산출대상 부하의 수에 대해서는 2이상의 임의의 수일 수도 있다. 또한, 본 실시형태에서는 산출대상 부하를 사전에 정한 예를 설명하고 있으나, 도시하지 않는 입력부 등에 의해 산출대상 부하를 전환하는 구성 등, 임의의 타이밍으로 산출대상 부하를 전환하는 구성으로 해도 된다.
또한, 전류 검출부(120)는 변류기 등에 의해 구성되는 전류 검출기(전류 검출 센서)이고, 복수의 부하에 흐르는 전류를 검출할 수 있는 구성이면 된다. 또한, 부하에 접속되어 있는 전원의 종류에 맞추어 분류기 등을 이용해도 된다. 또한, 부하 전류 산출부(130)에는 전류 검출부(120)에서 검출된 출력신호를 계측하고, 전류값으로 변환하는 회로 등이 포함되어도 된다.
또한, 부하 전류 산출부(130), 이상 검출부(150), 및 출력 타이밍 생성부(160)는 각각 전용의 회로에 의해서 구성되어 있으나, 마이크로 컴퓨터 등으로 구성되어도 된다. 또한, 조작기(141~144)는 반도체 릴레이(SSR：Solid－State Relay)에 의해 구성되어 있으나, 기계식 릴레이 또는 하이브리드 릴레이 등으로 구성되어도 된다.
또한, 각 부하에 접속된 전원은 단상의 교류전원에 의해 구성되어 있으나, 경로에 의해 위상 및 주파수가 각각 다른 교류전원이나 직류전원에 의해 구성되어도 된다.
이하, 부하 전류 산출부(130)에서 이용하는 전류 산출방법에 대해서 설명한다.
본 방법은 1개의 전류 검출부에 의해 검출된 복수의 부하에 흐르는 전류에서 소정조건에서의 전류를 계측하고, 획득된 전류값을 합성 전류값으로 하여 기록하고, 각 부하에 흐르는 부하 전류값을 산출하는 것이다.
이를 위해 우선, 복수의 부하에 흐르는 전류를 계측한다. 이하, 조작기의 특성 및 부하 전원의 특성에 따른 전류의 취급에 대해서 설명한다.
도 2는 부하 전원이 단상의 교류전원인 경우에서의 전원전압과, 조작기에서의 제어신호와, 부하에 흐르는 전류와의 관계를 나타내는 모식도이다. 또한, 도 2에 있어서 부하(1) ~(4)의 저항값은 모두 동일한 값으로 설명한다.
조작기가 반도체 릴레이에 의해 구성되고, 제로 크로스 기능(전원전압이 0볼트를 차단하는 순간 스위칭 동작을 수행하는 기능)을 가지는 경우에 있어서, 제로 크로스의 타이밍과 입력 신호의 상승(또는 하강) 타이밍이 겹쳤을 때에는 회로특성 또는 부하전원에 중첩하는 노이즈 영향에 의해 스위칭 동작의 타이밍이 어긋나게 되어, 각 부하에 흐르는 전류가 불확정하게 되는 경우가 있다. 즉, 도 2에서 점선으로 나타난 전류 파형의 어떠한 상태를 취할지 확정되지 않는 경우가 있다. 이 때문에 스위칭 동작 직후 반주기 동안은 전류계측을 수행하지 않는 기간을 마련한다. 이러한 기간을 마련함으로써 제어신호와 전력공급이 일치하는 상태에서의 계측이 가능하게 되고 정확한 전류를 계측할 수 있다.
이후, 이러한 전류계측을 수행하지 않는 기간을 미계측 기간으로 하고, 도 4 내지 도 6, 도 14의 그래프 상에 있어서 회색 기간으로 표시하였다. 도 9 내지 도 12에 대해서도 동일하게 표현하였다.
또한, 조작기가 반도체 릴레이가 아닌 기계식 릴레이의 경우, 미계측 기간을 릴레이 접점의 기계적인 동작시간으로 설정함으로써 정확한 전류를 계측할 수 있다. 보다 구체적으로, 미계측 기간을 동작시간과 바운스 시간의 합, 또는 복구 시간과 바운스 시간의 합의 어느 하나가 긴 쪽을 설정한다.
도 3은 도 1에 나타내는 전류 검출부(120)가 변류기(120′')에 의해 구성되고 부하전원이 각각 다른 경로에 의해 구성되는 경우의 구성도이다.
도 4는 교류전원의 위상이 120도씩 상이한(R상, S상, T상) 경우, 각 상에 의해 부하에 인가되는 전원전압을 나타내는 것이다. 상기한 바와 같이 회색으로 나타나는 미계측 기간을 정하고 있으므로, 위상과 관계없이 미계측 기간 이외에서의 출력상태가 확정된다. 이 때문에, 부하 제어장치(100)가 도 3과 같이 구성되고, 부하 전원의 위상이 각각 상이한 경우일지라도 도 2와 동일하게 정확한 전류를 계측할 수 있다.
도 5는 교류전원의 주파수가 각각 50Hz 또는 60Hz인 경우, 부하에 인가되는 전원전압을 나타내는 것이다. 또한, 도 5에 도시한 바와 같이 미계측 기간은 전원 주파수 50Hz인 경우를 기준으로 10ms의 정수배로 설정함으로써 전원 주파수가 50Hz, 60Hz의 어떠한 경우에서도, 미계측 기간 이외에서의 출력상태가 확정된다. 이 때문에, 부하 제어장치(100)가 도 3과 같이 구성되고, 부하 전원의 주파수가 50Hz와 60Hz로 상이한 경우에 있어서도 도 2와 동일하게 정확한 전류를 계측할 수 있다.
또한, 계측기간을 50ms의 정수배로 함으로써, 전원 주파수가 50Hz인 경우는 2.5주기의 정수배의 기간, 60Hz인 경우는 3주기의 정수배의 기간에서 전류를 계측할 수 있다.
또한, 전류 검출부(120)를 1개의 변류기로 구성할 수 있으므로, 기판에 부품을 탑재하는 실장 공정의 공정수 삭감, 및 제품 중량 삭감의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 도 3에서 이해되는 바와 같이, 복수의 전원 공급로(케이블)가 존재하는 경우에 있어서도 1개의 변류기에 각 부하가 접속된 케이블을 관통시킴으로써 전류계측이 가능해지므로, 부설이 종료된 배선을 그대로 사용할 수 있기 때문에 시스템 갱신 시 코스트 삭감의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 전류용량이 작고 가는 케이블을 사용할 수 있으므로, 배선처리가 용이하다는 효과도 얻을 수 있다.
이와 같이 부하 전원으로 위상 또는 주파수가 상이한 교류전원을 이용한다 하더라도 미계측 기간을 제외하고 의도한 즉, 조작기로의 제어신호를 정확하게 반영한 상태에서의 부하에 흐르는 전류를 계측할 수 있는 것을 알 수 있다.
도 6은 부하 전류 산출부(130)에 있어서 전류계측을 수행하는 기간, 즉, 전류계측 시 출력부(110)에서 출력되는 제어신호를 나타내는 타이밍 차트이다.
이와 같이 전류계측을 연속하여 수행하는 경우에도 제어신호의 전환 타이밍 전후에 적절한 미계측 기간을 마련함으로써, 제어신호 상태를 반영한 전류를 계측할 수 있다. 이 후, 본 실시형태에 있어서 복수의 부하에 흐르는 전류를 복수의 조합으로 연속하여 계측을 수행하는 기간을 스캔기간이라고 부른다.
다음으로, 복수의 부하에 흐르는 전류의 계측과, 합성 전류값의 기록, 부하 전류 산출부(130)에서의 부하 전류값의 산출방법에 대해서 설명한다.
도 6에 있어서, 전력공급이 ON일 때의 각 부하(1) ~(4)에 흐르는 부하 전류값을 각각 A, B, C, D로 가정한다. 또한, 부하 전원이 교류전원인 경우 전류값, 합성 전류값, 및 부하 전류값에 대해서는 실효치로서 취급한다.
부하 전류값A, B, C, D의 산출을 위해서 우선, 부하(1)로의 제어신호만을 사전에 정해진 미계측 기간(tb)과 계측기간(ts)의 합인 시간(tb＋ts)만큼 OFF로 한다(도 6에서의 기간(1)). 이 때, 제어신호를 OFF로 한 부하(1) 이외의 부하, 즉, 부하(2)~(4)의 제어신호는 ON으로 한다. 따라서, 기간(1)의 계측기간에 있어서 전류 검출부(120)에서 검출되어 부하 전류 산출부(130)로 취입되는 전류값은 B＋C＋D가 된다. 이 전류값을 합성 전류값(Ic(1))으로 기록한다. 동일하게 부하(2)로의 제어신호만을 OFF로 한 경우, 기간(2)의 계측기간에서의 전류값A＋C＋D를 합성 전류값(Ic(2))으로 기록한다. 동일하게 부하(3)으로의 제어신호만을 OFF로 한 경우, 기간(3)의 계측기간에서의 전류값A＋B＋D를 합성 전류값(Ic(3))으로 기록한다. 동일하게 부하(4)로의 제어신호만을 OFF로 한 경우, 기간(4)의 계측기간에서의 전류값A＋B＋C를 합성 전류값(Ic(4))으로 기록한다.
또한, 합성 전류값을 기록하는 순서는 스캔기간 중 필요에 따라 바꿔도 된다.
Ic(1)에서 Ic(4)의 합성 전류값을 정리하면 이하의 수학식(3)과 같이 된다.
Figure 112018032318257-pct00003
또한, Ic(k)는 k번째 부하로의 전류만이 0인 경우의 합성 전류값이다.
수학식(3)에 나타내는 연립 방정식을 연산함으로써, 부하 전류값A, B, C, D값을 산출할 수 있다. 예를 들면, 부하(1)에 흐르는 부하 전류값인 A는 이하의 수학식(4)에 의해 산출된다.
Figure 112018032318257-pct00004
상술의 내용을 일반화 하면, x번째의 부하에 흐르는 부하 전류값(I(x))은 이하의 수학식(5)로 나타낼 수 있다.
Figure 112018032318257-pct00005
또한, n은 부하 제어장치(100)에 접속되어 있는 산출대상 부하의 수(단, 1개의 변류기에서 전류의 계측대상이 되고 있는 산출대상 부하의 수)이며, 2이상의 정수이다(본 실시형태에서는 4).
이와 같이, 우선 어느 하나의 부하로 제어신호만을 OFF로 하고, 그 이외의 부하로 제어신호를 ON으로 하는 경우의 계측기간에서의 전류를 계측하고, 합성 전류값으로 기록한다. 그리고, 동일한 처리를 모든 부하에 대해 순차적으로 수행하고, 기록된 모든 합성 전류값을 수학식(5)에 대입함으로써 각 부하에 흐르는 부하 전류값을 산출할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서 부하 제어장치(100)에 접속되어 있는 모든 부하에 대해서 부하 전류값의 산출을 수행하도록 구성되어 있으나(모든 부하를 산출대상 부하로 함), 임의의 부하에 대해서만 전류의 계측과 합성 전류값의 산출을 수행하도록 해도 된다(임의의 부하만을 산출대상 부하로 함). 이 때, 전류계측 시, 부하 전류값의 산출을 수행하지 않는 부하의 전류가 0이 될 필요가 있다.
도 1로 돌아와서, 이상 검출부(150)에는 각 부하의 스캔기간 중 출력상태가 출력 타이밍 생성부(160)에서 입력되고, 더욱, 부하 전류 산출부(130)에 의해 산출된 각 부하에 흐르는 부하 전류값이 입력된다. 그리고, 부하마다 스캔기간중의 출력상태 및 설정된 여러 이상에 대응한 임계값 및 부하 전류값 등을 비교함으로써 접속된 회로 등에 발생한 이상을 검출한다.
구체적으로는, 출력 타이밍 생성부(160)에 의해 생성된 출력 타이밍에 있어서, 스캔기간 내의 특정한 부하의 제어신호가 ON이 되어 있음에도 불구하고, 부하 전류값이 0인 경우에는 단선으로 판정한다. 또한, 동일하게 특정한 부하의 제어신호가 ON이 되어 있음에도 불구하고, 부하 전류값이 기대하는 전류값을 크게 밑도는 경우, 부하의 성능저하, 소모 또는 고장 등의 이상으로 판정하고, 부하 전류값이 기대하는 전류값을 크게 웃도는 경우, 과전류 또는 쇼트가 발생하고 있다고 판정한다. 또한, 상기 출력 타이밍에 있어서, 스캔기간 내의 특정한 부하의 제어신호가 시종 OFF가 되어 있음에도 불구하고, 부하 전류값이 0이 아닌 경우에는 조작기 등의 접점용착 또는 쇼트 등의 이상이 발생하고 있다고 판정한다.
검출한 이상은 이상 검출 LED등의 도시하지 않는 표시부에 의해 유저에게 통지된다.
또한, 검출하는 이상의 종류 및 판정방법에 대해서는 상기 예로 한정되는 것이 아니고, 부하로의 출력상황과 실제로 부하에 흐르는 전류값의 비교에 의해 검출 가능한 이상 및 판정 방법이면 된다.
또한, 검출한 이상에 대해서는 유저로 직접 통지하는 것뿐 아니라, 통신 데이터로서 다른 시스템으로 정보가 전송되도록 할 수도 있다.
＜동작＞
도 7 및 도 8은 본 실시형태에서의 부하 제어장치(100)의 개략 동작을 나타내는 흐름도다. 이하, 각각의 동작에 대해서 도 7 및 도 8을 참조하면서 설명한다.
도 7은, 본 실시형태에서의 제어신호의 생성에 대한 개략 동작을 나타내는 흐름도다. 이러한 동작은 출력주기마다 1회씩 반복 실행되어, 단계 S711 내지 단계 S723까지의 처리는 각 부하에 대해 개별로 실시되는 것을 기본동작으로 하고 있다.
우선, 단계 S701에서, 전력공급의 ON/OFF 제어에 필요한 파라미터를 취득한다. 이 때, 스캔기간(S)이 미계측 기간(tb), 계측기간(ts), 부하의 수(n)(산출대상 부하의 수이며, 본 실시형태에서는 4이다)에 의해 결정되며 이하의 수학식(6)으로 나타낸다.
Figure 112018032318257-pct00006
또한, 미계측 기간(tb) 및 계측기간(ts)에 대해서는 도시하지 않는 입력부 등의 설정치를 참조하도록 해도 되고, 미리 장치마다 정해진 값을 이용하도록 해도 된다.
다음으로, 단계 S711에서 조작 출력값(MV), 출력주기(T)와의 관계에서 이하의 수학식(7)에 나타내는 관계가 성립한 경우(단계 S711：Yes), 단계 S712로 이행한다. 또한, 수학식(7)에 나타내는 관계가 성립하지 않은 경우(단계 S711：No), 단계 S723로 이행한다.
Figure 112018032318257-pct00007
그리고, 단계 S712에서 조작 출력값(MV), 출력주기(T)와의 관계에서 이하의 수학식(8)에 나타내는 관계가 성립한 경우(단계 S712：Yes), 단계 S721로 이행한다. 또한, 수학식(8)에 나타내는 관계가 성립하지 않은 경우(단계 S712：No), 단계 S722로 이행한다.
Figure 112018032318257-pct00008
즉, 설정된 조작 출력값(MV)에 있어서, 스캔기간(S) 중에 전류의 계측과 합성 전류값을 기록하기 위한 제어신호의 ON/OFF 조작이 실시 가능한지의 여부를 판단하고 있다. 그 결과에 따라 제어신호의 생성방법을 단계 S721 내지 단계 S723 중에서 선택한다.
이하, 도 9 내지 도 12를 참조하면서 단계 S721 내지 단계 S723에 대해 구체적으로 설명한다.
또한, 도 안의 상단 차트는 일반적인 전력 제어방법인 시간비례 제어를 수행할 때의 출력주기 내에서의 제어신호이다.
또한, 도 안의 하단 차트는 전류의 계측과 합성 전류값을 기록하기 위한 스캔기간(S)이 삽입된, 출력주기 내에서의 제어신호의 일 예이며, 부하(2)의 제어신호를 나타내고 있다. 본 실시형태에 있어서 접속된 부하의 수는 n=4이므로, 스캔기간(S)은 (tb＋ts)Х4가 된다. 또한, 부하 전류값의 산출에 필요한 합성 전류값을 스캔기간(S) 중에 연속하여 기록할 때, 부하(2)의 제어신호만을 OFF로 하는 순서를 2번째로 하고 있다.
도 9의 하단 차트는 단계 S711 및 단계 S712에 있어서 설정된 조작 출력값(MV)을 유지한 채, 스캔기간(S) 중에서 전류의 계측과 합성 전류값을 기록하기 위한 제어신호의 ON/OFF 조작을 실시 가능하다고 판단한 경우, 단계 S721에서 생성되는 제어신호이다.
스캔기간(S) 중에 부하(2)의 제어신호만을 OFF로 하는 시간이 삽입되기 위해, 스캔기간(S) 중의 ON시간(ton1)은 이하에서 나타내는 수학식(9)가 된다.
Figure 112018032318257-pct00009
따라서, 설정된 조작 출력값(MV)에 상당할 만한 ON시간을 확보하려면, 스캔기간(S) 이외에 마련하는 ON시간(ton2)을 이하에서 나타내는 수학식(10)으로 할 필요가 있다.
Figure 112018032318257-pct00010
또한, 스캔기간(S) 외에서 제어신호를 ON으로 하는 타이밍에 대해서는 도 10의 하단 차트에 나타내는 바와 같이, 동일한 출력주기 이내이면 임의의 타이밍에서 발생시켜도 된다.
이러한 제어신호를 생성함으로써 도 9의 상단에 나타내는 시간비례 제어와 동일한 전력공급의 ON/OFF 시간이 설정되어 동등한 제어특성을 얻을 수 있다.
도 12의 하단의 차트는 단계 S711 및 단계 S712에 있어서, 스캔기간(S) 중에서 전류의 계측과 합성 전류값을 기록하기 위한 제어신호의 ON/OFF 조작을 실시하면, 설정된 조작 출력값(MV) 이상으로 전력공급을 수행해버린다고 판단한 경우에 단계 S723에서 생성되는 제어신호이다.
스캔기간(S) 중은 시종 제어신호를 OFF로 하고, 스캔기간(S) 외에서 설정된 조작 출력값(MV)에 상당할 만한 ON시간을 확보한다. 따라서, 스캔기간(S) 중의 ON시간(ton1)과 스캔기간(S) 외에 마련하는 ON시간(ton2)은 수학식(11), 수학식(12)와 같이 된다.
Figure 112018032318257-pct00011
Figure 112018032318257-pct00012
이러한 제어신호를 생성함으로써 전류의 계측과 합성 전류값을 기록하기 위한 제어신호의 ON/OFF 조작을 실시할 수 없는 부하가 포함되는 경우에도 해당 부하 이외의 부하 전류값의 산출을 계속할 수 있다.
또한, 이러한 조건에서 제어신호를 생성한 부하에 대해서는 스캔기간(S) 중의 제어신호가 시종 OFF가 되는 것에서 알 수 있듯이, 산출되는 해당 부하 전류값의 산출결과가 0이 된다 (산출된 부하 전류값이 0이 아닌 경우에는, 조작기 등의 접점 용착 또는 쇼트 등의 이상이 발생하고 있다고 판정된다).
도 11의 하단 차트는 단계 S711 및 단계 S712에 있어서, 스캔기간(S) 중에서 전류의 계측과 합성 전류값을 기록하기 위한 제어신호의 ON/OFF 조작을 실시하면, 설정된 조작 출력값(MV)에 만족하지 않는다고 판단한 경우 단계 S722에서 생성되는 제어신호이다.
스캔기간(S) 중에 부하(2)의 제어신호만을 OFF로 하는 시간이 삽입되고, 스캔기간(S) 외에 있어서는 시종 제어신호를 ON으로 한다. 따라서, 스캔기간(S) 중의 ON시간(ton1)과 스캔기간(S) 외에 마련하는 ON시간(ton2)은 수학식(13), 수학식(14)와 같이 된다.
Figure 112018032318257-pct00013
Figure 112018032318257-pct00014
이러한 제어신호를 생성함으로써, 부하 전류값의 산출을 계속할 수 있다. 단, 도 11의 상단에 나타내는 시간비례 제어와 동등한 ON시간이 확보될 수 없으므로 전력공급이 제한되는 것과 동일한 상태가 된다.
단계 S711 및 단계 S712에 있어서, 스캔기간 중에서 전류의 계측과 합성 전류값을 기록하기 위한 제어신호의 ON/OFF 조작을 실시하면, 설정된 조작 출력값(MV)에 만족하지 않는다고 판단한 경우, 도시하지 않는 입력부 등에 의해 설정을 수행함으로써 모든 부하에 있어서 도 11의 상단과 같은 일반적인 전력 제어방법으로 전환되도록 할 수도 있다. 또한, 이러한 경우에는 부하 전류값의 산출은 실시할 수 없으나, 전력공급에 제한을 걸지 않고 제어를 속행할 수 있으므로, 장치의 시동시간을 단축할 수 있는 등의 메리트가 있다.
또한, 단계 S711 및 단계 S712에 있어서, 스캔기간(S) 중에서 전류의 계측과 합성 전류값을 기록하기 위한 제어신호의 ON/OFF 조작을 실시하면, 설정된 조작 출력값(MV) 이상으로 전력공급을 수행해 버린다고 판단한 경우라도 도시하지 않는 입력부 등에 의해 설정을 수행함으로써 스캔기간(S) 중에서 전류의 계측과 합성 전류값을 기록하기 위한 제어신호의 ON/OFF 조작을 강제적으로 실시하여 부하 전류값의 산출을 계속해도 된다.
또한, 본 실시형태에 있어서 출력주기마다 스캔기간(S)을 삽입하고, 부하 전류값을 산출하도록 하고 있으나, 도시하지 않는 입력부 등에서 설정한 임의의 타이밍의 다음 출력주기에 스캔기간(S)을 삽입하여 부하 전류값의 산출을 실행하도록 해도 된다.
또한, 전류계측 시 전류의 계측과 합성 전류값을 기록하는 동작을, 복수의 출력주기에 걸쳐 순서대로 실시하고, 필요한 모든 합성 전류값이 기록된 시점에서 부하 전류값을 산출하도록 해도 된다.
또한, 제어신호에 스캔기간(S)을 강제적으로 삽입하는 것이 아니고, 일반적인 전력 제어방법을 수행하는 가운데 이 때 각 부하로의 제어신호의 ON/OFF 상태의 조합이 희망하는 합성 전류값의 조건과 일치하고 있다고 판단한 경우, 전류의 계측과 합성 전류값의 기록을 수행하여, 필요한 모든 합성 전류값이 기록된 시점에서 부하 전류값을 산출하도록 해도 된다.
이상과 같이 조작 출력값(MV)에 따라 제어신호를 변화시킴으로써, 가능한 시간비례 제어와 동등한 제어성을 유지하면서 안전하게 부하 전류값의 산출을 계속할 수 있다.
모든 부하에 대해 제어신호가 생성되면, 출력 타이밍 생성부가 각 부하의 제어신호의 동기를 취하면서 출력동작을 개시(단계 S702)한다. 그리고, 조작기(141~144)에 대해서 출력부(110)에서 제어신호가 출력된다.
도 8은 본 실시형태에서의 전류의 계측, 합성 전류값의 기록, 부하 전류값의 산출, 및 이상 검출 처리에 대한 개략동작을 나타내는 흐름도다. 이들도 출력주기마다 반복 실행되고, 단계 S811 이후의 처리는 각 부하에 대해서 개별로 실시되는 것을 기본동작으로 하고 있다.
우선, 스캔기간(S)중의 기간(1)에서 기간(4)의 각 계측기간에 있어서, 전류 검출부(120)에 의해 검출되어 부하 전류 산출부(130)에 의해 취입된 전류값이 합성 전류값(Ic(1), Ic(2), Ic(3), Ic(4))으로 기록된다(단계 S801). 그리고, 모든 합성 전류값의 기록이 완료되면, 수학식(5)를 이용하여 각 부하에 흐르는 부하 전류값이 산출된다(단계 S802). 그리고, 산출된 부하 전류값을 기초로 이상 검출부(150)에서 이상 검출을 수행하기 위한 조건을 판단한다(단계 S811).
도 7에서의 단계 S721 및 단계 S722에서 제어신호가 생성된 경우 등은 스캔기간(S) 중의 부하 전류값이 전원전압과 부하의 저항값에 따라 정해지는 값이 되는 것이 기대된다(단계 S811：Yes). 따라서, 도시하지 않는 입력부 등에 의해 설정된 기대치와 비교하고, 부하 전류값이 해당 기대치를 크게 밑도는 경우, 또는 크게 웃도는 경우는 부하에 이상이 있다고 판단하여(단계 S812：Yes) 경보가 ON된다(단계 S803). 또한, 부하 전류값이 해당 기대치에 상당하고 있는 경우는 부하가 정상이라고 판단하여(단계 S812：No) 경보가 OFF된다(단계 S804).
또한, 도 7에서의 단계 S723에서 제어신호가 생성된 경우 등은 스캔기간(S) 중의 부하 전류값은 0이 되는 것이 기대된다(단계 S811：No). 따라서, 부하 전류값이 0인 경우는 정상이라고 판단하여(단계 S813：Yes) 경보가 OFF된다(단계 S805). 또한, 부하 전류값이 0이 아닌 경우에는 이상으로 판단하여(단계 S813：No) 경보가 ON된다(단계 S806).
도 13은 종래방법인 특허문헌 1에 기재된 방법과 본 실시형태에서의 부하 제어장치에 의해 각 부하 전류값을 산출한 경우의 비교결과를 나타내는 표이다. 실제의 운용사례를 기초로 부하의 수는 n=8, 출력주기는 T=10000ms, 미계측 기간은 tb=10ms, 계측기간은 ts=50ms로 한다. 이 때, 스캔기간(S)은 수학식(6)에서 S=(10＋50)Х8=480ms가 된다.
우선, 출력주기마다 모든 부하로의 부하 전류값의 산출을 수행하면서 부하에 공급할 수 있는 최대출력(조작 출력값의 최대치)을 비교한다.
종래방법에서는 희망하는 부하의 제어신호만을(미계측 기간(tb)＋계측기간(ts))만큼 ON으로 하고, 그 이외의 부하의 제어신호는 OFF로 한다. 이 때, 계측기간에 있어서 전류 검출에서 검출되고, 제어장치에 취입되는 전류값을 부하 전류값으로 한다. 그리고, 이 조작을 부하의 수만큼 반복함으로써 모든 부하의 부하 전류값을 취득할 수 있다. 따라서, 부하 전류값을 얻기 위해서 출력주기 근처에 삽입되는 제어신호의 OFF 시간(toff1)은 수학식(15)로 나타낼 수 있다.
Figure 112018032318257-pct00015
즉 toff1=(10＋50)Х(8－1)=420ms가 된다.
또한, 부하 전류값의 취득을 수행하면서 전력공급 할 수 있는 최대출력(조작 출력값의 제한)(MVlim)은 이하에서 나타내는 수학식(16)으로 나타낸다.
Figure 112018032318257-pct00016
즉, 수학식(16)에 toff1=420ms를 대입하면, MVlim는 95.8%가 된다.
본 실시형태에 있어서, 도 11 하단의 타이밍 도에 해당하는 실시와 같이 스캔기간(S) 중 어느 하나의 부하로의 제어신호만을 1회만 OFF로 하고, 그 이외는 시종 ON으로 한다. 따라서, 부하 전류값을 산출하기 위해서 출력주기 근처에 삽입되는 제어신호의 OFF 시간(toff1)은 수학식(17)로 나타낼 수 있다.
Figure 112018032318257-pct00017
즉 toff1=(10＋50)=60ms가 된다. 이를 수학식(16)에 대입하면 MVlim는 99.4%가 된다. 따라서, 종래방법보다 큰 전력공급이 가능해지므로 장치의 시동시간의 단축 등에 효과가 있다.
다음으로, 전류값의 정도에 대해서 고려해 본다. 일반적으로, AD변환기 등에 따른 계측에 대해서는 변환시간을 길게 하는 만큼 보다 고분해능 계측이 가능해진다.
종래방법에 있어서 희망하는 부하의 제어신호만을 60ms동안(미계측 기간＋계측기간) ON으로 하고, 그 중 계측기간 50ms동안 AD변환하여 전류를 계측하고 부하 전류값을 획득한다.
본 실시형태에 있어서 스캔기간(S) 중 어느 하나의 부하로의 제어신호만을 1회만 OFF로 하고, 스캔기간(S) 안에 마련되어 있는 복수의 계측기간에 있어서 AD변환을 수행하여 전류를 계측한다. 따라서, 복수의 계측기간(ts_all)은 수학식(18)과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112018032318257-pct00018
즉 ts_all=50Х(8－1)=350ms동안 계측된 전류값에서 부하 전류값을 산출한다. 즉, 종래방법과 비교하여 7배 상당의 시간을 걸쳐 AD변환을 수행하는 것과 등가하므로, 보다 고분해능 부하 전류값을 취득할 수 있다.
또한, 부하 전류 산출부(130) 및 출력 타이밍 생성부(160)가 본 실시형태에 있어서 설명한 부하 전류값의 산출방법 및 제어신호의 생성방법과 더불어, 연립 방정식을 이용한 유사 방법에 의해 부하 전류값의 산출 및 출력 타이밍의 생성을 수행하도록 구성해도 된다. 또한, 그러한 경우 부하 전류값의 산출방법 및 제어신호의 생성방법이 사전에 설정된 조건에 따라 자동적으로 바뀌도록 할 수도 있고, 도시하지 않는 입력부 등의 설정값에 의해 임의로 전환하도록 할 수도 있다.
도 14는 상기 연립 방정식을 이용한 유사 방법의 일 예를 나타내기 위한 출력부(110)에서의 제어신호를 나타내는 타이밍 차트이다.
각 기간에 있어서 전류 검출부(120)에서 검출되어 부하 전류 산출부(130)에 취입된 전류값은 이하에서 나타내는 수학식(19)와 같은 합성 전류값으로 기록되며,
Figure 112018032318257-pct00019
이 연립 방정식을 풀어서 각 부하 전류값을 산출하면 이하에 나타내는 수학식(20)와 같이 된다.
Figure 112018032318257-pct00020
또한, 도 14에 있어서 모든 부하의 제어신호가 ON이 되는 기간을 기간(1)로 하고 있는데, 기간(2)~(4)의 어느 하나의 기간에 있어서 모든 부하의 제어신호가 ON이 되는 조합으로 하여 유사한 연립 방정식에 따른 부하 전류값의 산출을 실현할 수도 있다.
＜발명의 효과＞
이상, 본 실시형태에 기재된 부하 제어장치(100)는 이하와 같은 효과를 가진다.
본 실시형태에 있어서, 스캔기간 중에서 산출대상 부하 중 어느 하나의 부하로의 제어신호만을 1회만 OFF로 하고, 스캔기간 중에 마련되어 있는 복수의 계측기간에 있어서 AD변환을 수행하여 전류를 계측하도록 구성되어 있다. 이 때문에, 전류계측의 분해능 또는 정도의 향상을 도모할 수 있다는 효과를 가진다.
또한, 본 실시형태에 있어서, 스캔기간 중에서 산출대상 부하 중 어느 하나의 부하로의 제어신호만을 1회만 OFF로 하고, 그 이외는 시종 ON으로 하도록 구성되어 있다. 이 때문에, 전류계측 시 전력공급이 멈추는 시간을 단축할 수 있다는 효과를 가진다.
이상, 실시형태를 참조하여 본 발명을 설명하였는데, 본 발명은 상술한 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 구성 및 동작에 대해서 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 당업자가 이해할 수 있는 여러 변경을 수행하는 것이 가능하다.
100 부하 제어장치
110 출력부
120, 120′' 전류 검출부
130 부하 전류 산출부
141~144 조작기
150 이상 검출부
160 출력 타이밍 생성부

Claims (14)

  1. 제어 대상인 복수의 부하로의 전력공급을 제어하는 장치에 있어서,
    상기 복수의 부하 중, 부하 전류값의 산출을 수행하는 복수의 산출대상 부하에 대해서, 사전에 설정된 시간에 있어서 상기 복수의 산출대상 부하 중 어느 하나의 부하에 흐르는 전류만이 0인 경우, 전류 검출부에 의해 검출된 상기 복수의 산출대상 부하에 흐르는 전류를 전류값으로 취입하고, 합성 전류값으로 기록하는 처리를 모든 상기 복수의 산출대상 부하에 대해서 실시하고, 상기 복수의 산출대상 부하 중 x번째의 부하에 흐르는 부하 전류값을 이하의 식으로 나타내는 I(x)에 의해 산출하는 부하 전류 산출부를 구비하며,
    (수학식 1)
    Figure 112018032318257-pct00021

    상기 수학식에 있어서,
    Ic(k)는 상기 복수의 산출대상 부하 중 k번째의 부하에 흐르는 전류만이 0인 경우의 상기 부하 전류 산출부에서 기록된 상기 합성 전류값이며,
    n은 상기 복수의 산출대상 부하의 총 수이며, 2이상의 정수인 것을 특징으로 하는 부하 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부하 제어장치에서의 전력공급의 제어신호가,
    상기 합성 전류값의 취득을 위해, 상기 사전에 설정된 시간만큼 순차로 상기 복수의 산출대상 부하 중 어느 하나의 부하로의 전력공급을 OFF로 함과 동시에, 상기 제어신호의 출력주기 내에서의 전력공급을 ON으로 하는 시간과 OFF로 하는 시간의 비율이 부하마다 설정된 조작 출력값을 기초로 결정되는 것을 특징으로 하는 부하 제어장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 부하 제어장치에서의 제어신호가,
    상기 합성 전류값의 취득을 위해, 상기 사전에 설정된 시간만큼 순차로 상기 복수의 산출대상 부하 중 어느 하나의 부하로의 전력공급을 OFF로 하려고 하면, 부하마다 설정된 조작 출력값을 기초로 정해진 값보다 많은 전력이 공급되어 버리는 부하가 있는 경우, 그 부하에 한해 상기 사전에 설정된 시간에 있어서는 전력공급을 시종 OFF로 하고, 상기 제어신호의 출력주기 내에서의 상기 사전에 설정된 시간 이외에만 상기 부하마다 설정된 조작 출력값을 기초하는 비율로 전력공급을 수행하는 것을 특징으로 하는 부하 제어장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 부하 제어장치에서의 제어신호가,
    상기 합성 전류값의 취득을 위해, 상기 사전에 설정된 시간만큼 순차로 상기 복수의 산출대상 부하 중 어느 하나의 부하로의 전력공급을 OFF로 하려고 하면, 부하마다 설정된 조작 출력값을 기초로 정해진 값의 전력을 공급할 수 없는 부하가 있는 경우, 그 부하에 한해 상기 제어신호의 출력주기 내에서의 상기 사전에 설정된 시간 이외에 있어서 전력공급을 시종 ON으로 하는 것을 특징으로 하는 부하 제어장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 부하 제어장치에서의 제어신호가,
    상기 합성 전류값의 취득을 위해, 상기 사전에 설정된 시간만큼 순차로 상기 복수의 산출대상 부하 중 어느 하나의 부하로의 전력공급을 OFF로 하려고 하면, 부하마다 설정된 조작 출력값을 기초로 정해진 값의 전력을 공급할 수 없는 부하가 있는 경우, 상기 복수의 산출대상 부하의 모두에 있어서, 상기 사전에 설정된 시간에 순차로 상기 복수의 산출대상 부하의 어느 하나의 부하로의 전력공급을 OFF로 하려고 하는 조작을 수행하지 않고, 상기 제어신호의 출력주기 내에 있어서 상기 부하마다 설정된 조작 출력값을 기초하는 비율로 전력공급을 수행하는 것을 특징으로 하는 부하 제어장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 복수의 부하로 공급되는 전력이 교류전원에 의해 공급되고, 1개의 변류기에 의해 구성되는 상기 전류 검출부를 구비하는 부하 제어장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전류 검출부는 상기 복수의 산출대상 부하에 접속되는 전원의 경로가 개별로 구성될 때, 상기 경로를 상기 1개의 변류기에 관통시킴으로써 상기 전류값을 취득하는 것을 특징으로 하는 부하 제어장치.
  8. 제어 대상인 복수의 부하로의 전력공급을 제어하는 부하 제어장치의 전류 계측방법에 있어서,
    상기 복수의 부하 중, 부하 전류값의 산출을 수행하는 복수의 산출대상 부하에 대해서, 사전에 설정된 시간에 있어서 상기 복수의 산출대상 부하 중 어느 하나의 부하에 흐르는 전류만이 0인 경우, 검출된 상기 복수의 산출대상 부하에 흐르는 전류를 전류값으로 취입하고, 합성 전류값으로 기록하는 처리를 모든 상기 복수의 산출대상 부하에 대해서 실시하고, 상기 복수의 산출대상 부하 중 x번째의 부하에 흐르는 부하 전류값을 이하의 식으로 나타내는 I(x)에 의해 산출하는 부하 전류 산출단계를 구비하며,
    (수학식 2)
    Figure 112018032318257-pct00022

    상기 수학식에 있어서,
    Ic(k)는 상기 복수의 산출대상 부하 중 k번째의 부하에 흐르는 전류만이 0인 경우의 상기 부하 전류 산출단계에서 기록된 상기 합성 전류값이며,
    n은 상기 복수의 산출대상 부하의 총 수이며, 2이상의 정수인 것을 특징으로 하는 부하 제어장치의 전류 계측방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 부하 제어장치의 전류 계측방법에서의 전력공급의 제어신호가,
    상기 합성 전류값의 취득을 위해, 상기 사전에 설정된 시간만큼 순차로 상기 복수의 산출대상 부하 중 어느 하나의 부하로의 전력공급을 OFF로 함과 동시에, 상기 제어신호의 출력주기 내에서의 전력공급을 ON으로 하는 시간과 OFF로 하는 시간의 비율이 부하마다 설정된 조작 출력값을 기초로 결정되는 것을 특징으로 하는 부하 제어장치의 전류 계측방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 부하 제어장치의 전류 계측방법에서의 제어신호가,
    상기 합성 전류값의 취득을 위해, 상기 사전에 설정된 시간만큼 순차로 상기 복수의 산출대상 부하 중 어느 하나의 부하로의 전력공급을 OFF로 하려고 하면, 부하마다 설정된 조작 출력값을 기초로 정해진 값보다 많은 전력이 공급되어 버리는 부하가 있는 경우, 그 부하에 한해 상기 사전에 설정된 시간에 있어서는 전력공급을 시종 OFF로 하고, 상기 제어신호의 출력주기 내에서의 상기 사전에 설정된 시간 이외에만 상기 부하마다 설정된 조작 출력값을 기초하는 비율로 전력공급을 수행하는 것을 특징으로 하는 부하 제어장치의 전류 계측방법.
  11. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 부하 제어장치의 전류 계측방법에서의 제어신호가,
    상기 합성 전류값의 취득을 위해, 상기 사전에 설정된 시간만큼 순차로 상기 복수의 산출대상 부하 중 어느 하나의 부하로의 전력공급을 OFF로 하려고 하면, 부하마다 설정된 조작 출력값을 기초로 정해진 값의 전력을 공급할 수 없는 부하가 있는 경우, 그 부하에 한해 상기 제어신호의 출력주기 내에서의 상기 사전에 설정된 시간 이외에 있어서 전력공급을 시종 ON으로 하는 것을 특징으로 하는 부하 제어장치의 전류 계측방법.
  12. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 부하 제어장치의 전류 계측방법에서의 제어신호가,
    상기 합성 전류값의 취득을 위해, 상기 사전에 설정된 시간만큼 순차로 상기 복수의 산출대상 부하 중 어느 하나의 부하로의 전력공급을 OFF로 하려고 하면, 부하마다 설정된 조작 출력값을 기초로 정해진 값의 전력을 공급할 수 없는 부하가 있는 경우, 상기 복수의 산출대상 부하의 모두에 있어서 상기 사전에 설정된 시간에 순차로 상기 복수의 산출대상 부하의 어느 하나의 부하로의 전력공급을 OFF로 하려고 하는 조작을 수행하지 않고, 상기 제어신호의 출력주기 내에 있어서 상기 부하마다 설정된 조작 출력값을 기초하는 비율로 전력공급을 수행하는 것을 특징으로 하는 부하 제어장치의 전류 계측방법.
  13. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 복수의 부하로 공급되는 전력이 교류전원에 의해 공급되고, 1개의 변류기에 의해 이루어지는 전류검출 단계를 구비하는 부하 제어장치의 전류 계측방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 전류 검출 단계는 상기 복수의 산출대상 부하에 접속되는 전원의 경로가 개별로 구성될 때, 상기 경로를 상기 1개의 변류기에 관통시킴으로써 상기 전류값을 취득하는 것을 특징으로 하는 부하 제어장치의 전류 계측방법.
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