JPH01206420A - 自動力率制御装置 - Google Patents
自動力率制御装置Info
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- JPH01206420A JPH01206420A JP3093488A JP3093488A JPH01206420A JP H01206420 A JPH01206420 A JP H01206420A JP 3093488 A JP3093488 A JP 3093488A JP 3093488 A JP3093488 A JP 3093488A JP H01206420 A JPH01206420 A JP H01206420A
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Landscapes
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の対象〕
本発明は力率制御装置に関し、とくに、交流インダクシ
目ンモータ等の誘導負荷用自動力率制御装置に関する。
目ンモータ等の誘導負荷用自動力率制御装置に関する。
従来、交流インダクションモータ、その他の誘導負荷の
省エネルギーを目的として、米国特許筒4,052,6
48号および同4,337,640号において、インダ
クションモータの入力電圧を位相制御により変えて力率
を改善することが提案されている。
省エネルギーを目的として、米国特許筒4,052,6
48号および同4,337,640号において、インダ
クションモータの入力電圧を位相制御により変えて力率
を改善することが提案されている。
これら力率制御装置では、サイリスタにより負荷に供給
される交流重圧を直接位相制御するため、負荷電流が多
くの電磁波ノイズや高調波成分を含み、とくに高調波電
流が電力制御装置の電力用コンデンサとリニア・リアク
1−ルに流入して、これら素子に異常音、振動の発生お
よび過熱、損傷等の障害をひき起こしていた。しかも、
位相制御により発生した電磁波ノイズはコンピュータ等
の情報機器やその他の制御装(1互に多大な障害を与え
ていた。サイリスタは毎サイクルにおいて電圧に同期し
て点弧されているが、サイリスタの点弧のための同期信
号は電源電圧からとっているので、同期信号は電源電圧
の波形歪みのために変動してしまうことがあった。この
ため負荷の状態によっては制御が不安定になったり、場
合によっては制御不能となってしまい、省エネルギー効
果が不充分となったり、あるいは力率制御装置自体の安
全性ならびに信頼性において問題があった。これを解決
することを目的として、米国特許第4,602,200
号には高調波フィルターを設けることが提案されている
が、この装置では多数の太古斌のコンデンサ、リアクト
ル、ならびに抵抗を必要とし、Wli!/全体が人形化
するとともに製造コストが極めて高くついていた。つぎ
にインダクションモータや誘導コイルの始動時にはモー
タの定格電流の6倍以上の大きい始動電流が流れて、し
ばしば電力用半導体素子が破壊するためにその都度負荷
装「?が停止して頻繁な保守点検が必要であり、したが
って、これを防ぐためには不必要に大きな定格の電力用
半導体素子と太古駄で高コス1−の制御回路とを必要と
し、不経済であるだけでなく、電力損失も大きいという
欠点があった。
される交流重圧を直接位相制御するため、負荷電流が多
くの電磁波ノイズや高調波成分を含み、とくに高調波電
流が電力制御装置の電力用コンデンサとリニア・リアク
1−ルに流入して、これら素子に異常音、振動の発生お
よび過熱、損傷等の障害をひき起こしていた。しかも、
位相制御により発生した電磁波ノイズはコンピュータ等
の情報機器やその他の制御装(1互に多大な障害を与え
ていた。サイリスタは毎サイクルにおいて電圧に同期し
て点弧されているが、サイリスタの点弧のための同期信
号は電源電圧からとっているので、同期信号は電源電圧
の波形歪みのために変動してしまうことがあった。この
ため負荷の状態によっては制御が不安定になったり、場
合によっては制御不能となってしまい、省エネルギー効
果が不充分となったり、あるいは力率制御装置自体の安
全性ならびに信頼性において問題があった。これを解決
することを目的として、米国特許第4,602,200
号には高調波フィルターを設けることが提案されている
が、この装置では多数の太古斌のコンデンサ、リアクト
ル、ならびに抵抗を必要とし、Wli!/全体が人形化
するとともに製造コストが極めて高くついていた。つぎ
にインダクションモータや誘導コイルの始動時にはモー
タの定格電流の6倍以上の大きい始動電流が流れて、し
ばしば電力用半導体素子が破壊するためにその都度負荷
装「?が停止して頻繁な保守点検が必要であり、したが
って、これを防ぐためには不必要に大きな定格の電力用
半導体素子と太古駄で高コス1−の制御回路とを必要と
し、不経済であるだけでなく、電力損失も大きいという
欠点があった。
そこで、本発明の目的は電磁波ノイズや高調波成分の発
生が著しく少なく、シかも、省エネルギー効果の高い誘
導負荷用自動力率制御’141’Zを提供することを目
的とする。
生が著しく少なく、シかも、省エネルギー効果の高い誘
導負荷用自動力率制御’141’Zを提供することを目
的とする。
本発明の他の目的は過負荷耐量が大きくて負荷装置のス
トールをひき起さず、しかも安定性や信頼性が高く、保
守点検が不要な誘導負荷用自動力率制御装置を提供する
ことを目的とする。
トールをひき起さず、しかも安定性や信頼性が高く、保
守点検が不要な誘導負荷用自動力率制御装置を提供する
ことを目的とする。
本発明の他の目的は交流インダクションモータ等の誘導
負荷の急激な負荷変動に高速に応答可能な誘導負荷用自
りJ力率制御装置を提供することを目的とする。
負荷の急激な負荷変動に高速に応答可能な誘導負荷用自
りJ力率制御装置を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は著しく小形軽量化され、従来の数分
の1の低コストの誘導負荷用自動力率制御装置を提供す
ることを目的とする。
の1の低コストの誘導負荷用自動力率制御装置を提供す
ることを目的とする。
本発明の自動力率制御装置は可飽和鉄心と、前記可飽和
鉄心に巻装されて交流ffi源と誘導負荷との間に接続
された交流巻線と、前記可飽和鉄心の磁気飽和状態を制
御して、前記交流巻線の出力電圧を調整する直流制御巻
線とを僅えた制御リアクトルからなる磁気制御装置と、
前記交流電源と前記誘導負荷との間に接続された整流器
を備え、前記制御巻線に直流出力電流を供給する直流励
磁電源と、前記制御巻線と前記直流励磁電源の直流出力
端子間に接続されていて前記直流出力電流の分流を可能
にする分流用半導体スイッチと、前記制御巻線に波列接
続されていて前記半導体スイッチのオフ時に前記直流出
力電流と前記制御巻線に流れる電流との停電流分を吸収
する電流吸収回路と、前記誘導負荷の力率に比例した出
力信号を発生する力率検出回路と、基や信号を発生する
基I?!信号発生器と、前記出力信号と前記J!準ずけ
りとに応答して駆動信号を発生する1ψリノ信号発4・
回路とを備えた制御回路とを備え、前記分流用半導体ス
イッチが前記駆動信号によりオンオフ制御されることを
特徴とする。
鉄心に巻装されて交流ffi源と誘導負荷との間に接続
された交流巻線と、前記可飽和鉄心の磁気飽和状態を制
御して、前記交流巻線の出力電圧を調整する直流制御巻
線とを僅えた制御リアクトルからなる磁気制御装置と、
前記交流電源と前記誘導負荷との間に接続された整流器
を備え、前記制御巻線に直流出力電流を供給する直流励
磁電源と、前記制御巻線と前記直流励磁電源の直流出力
端子間に接続されていて前記直流出力電流の分流を可能
にする分流用半導体スイッチと、前記制御巻線に波列接
続されていて前記半導体スイッチのオフ時に前記直流出
力電流と前記制御巻線に流れる電流との停電流分を吸収
する電流吸収回路と、前記誘導負荷の力率に比例した出
力信号を発生する力率検出回路と、基や信号を発生する
基I?!信号発生器と、前記出力信号と前記J!準ずけ
りとに応答して駆動信号を発生する1ψリノ信号発4・
回路とを備えた制御回路とを備え、前記分流用半導体ス
イッチが前記駆動信号によりオンオフ制御されることを
特徴とする。
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第1図に才gいて、本発明の望ましい実施例による誘導
負荷用自動力率制御装置1oは交流ff1M12に接続
される入力端14.16と、誘導負荷18に接続される
出力端20.22と、誘導負荷18に供給される出力型
jCを力率に応じて可変調整する制御リアクトル24か
らなる磁気制御装置と、制御リアクトル24の制御巻線
26に直流励磁電流を供給する直流励磁電源28と、制
御巻線26と直流励磁電128との間に接続され、制御
巻線26に供給される直流励磁ffi流を可変する半導
体スイッチ回路30と、力率に比例した出力信号を発生
する力率検出回路32と、出力信号に応答して半導体ス
イッチ回路30の通流率を制御して出力電圧を力率に応
答して調整する制御回路34とを備える。
負荷用自動力率制御装置1oは交流ff1M12に接続
される入力端14.16と、誘導負荷18に接続される
出力端20.22と、誘導負荷18に供給される出力型
jCを力率に応じて可変調整する制御リアクトル24か
らなる磁気制御装置と、制御リアクトル24の制御巻線
26に直流励磁電流を供給する直流励磁電源28と、制
御巻線26と直流励磁電128との間に接続され、制御
巻線26に供給される直流励磁ffi流を可変する半導
体スイッチ回路30と、力率に比例した出力信号を発生
する力率検出回路32と、出力信号に応答して半導体ス
イッチ回路30の通流率を制御して出力電圧を力率に応
答して調整する制御回路34とを備える。
第1図において、制御リアクトル24は可飽和鉄心38
に7?装さ!した交流巻線24と、鉄心38の飽和度を
制御する直流制御巻線26とを備える。
に7?装さ!した交流巻線24と、鉄心38の飽和度を
制御する直流制御巻線26とを備える。
実際の使用においては、制御リアクトル24による非励
磁時の最大の電圧降下率は入力電圧に対し10〜35%
の範囲で充分であり、この範囲で殆どの誘導負荷の電力
制御が連続的に可能である。電圧降下率は望ましくは約
15%前後が適当であり、その場合、制御リアクトル2
4は負荷容置の約1/10以下の電域のE!鉄心を採用
することができるため、大幅な小形畔量化と著しい低コ
スト化が実現できる。たとえば、0.75KWの3相2
00Vli!v導モータ用の制御リアクトルは負荷電に
0.75KWの1/10以下の約0.060KVAのE
T変圧器鉄心(横幅76 vm Xコア厚み35nm)
で作成した制御リアクトルを3個用いて3相結線すれば
良い、制御巻線26により鉄心38の飽和度を制御する
ことにより出力型ハを調整すると、出力波形は第3図の
第3高調波40によって波形42の如く歪む。
磁時の最大の電圧降下率は入力電圧に対し10〜35%
の範囲で充分であり、この範囲で殆どの誘導負荷の電力
制御が連続的に可能である。電圧降下率は望ましくは約
15%前後が適当であり、その場合、制御リアクトル2
4は負荷容置の約1/10以下の電域のE!鉄心を採用
することができるため、大幅な小形畔量化と著しい低コ
スト化が実現できる。たとえば、0.75KWの3相2
00Vli!v導モータ用の制御リアクトルは負荷電に
0.75KWの1/10以下の約0.060KVAのE
T変圧器鉄心(横幅76 vm Xコア厚み35nm)
で作成した制御リアクトルを3個用いて3相結線すれば
良い、制御巻線26により鉄心38の飽和度を制御する
ことにより出力型ハを調整すると、出力波形は第3図の
第3高調波40によって波形42の如く歪む。
この波形歪みを修1ドするために、第1図に示す如く、
歪み修11;変圧器44が制御リアクタンス24と11
6列に接続される。歪み修正変圧器44は出力端20.
22に直列インダクタ48からなるインピーダンスを介
して接続された1次巻tiA46と、制御リアクトル2
4の交流巻線24の端子間に直列インダクタ48を介し
て接続された2次巻線50を備え、このような結線によ
って、制御リアクトルに流れる基本正弦波交流電圧は修
正トランスの2次巻線によって供給される+1:・弦波
交流と同じ位相角と電圧レベルを有する。このため、循
還電流は流れず、基本正弦波交流の吸収は行なわれない
。
歪み修11;変圧器44が制御リアクタンス24と11
6列に接続される。歪み修正変圧器44は出力端20.
22に直列インダクタ48からなるインピーダンスを介
して接続された1次巻tiA46と、制御リアクトル2
4の交流巻線24の端子間に直列インダクタ48を介し
て接続された2次巻線50を備え、このような結線によ
って、制御リアクトルに流れる基本正弦波交流電圧は修
正トランスの2次巻線によって供給される+1:・弦波
交流と同じ位相角と電圧レベルを有する。このため、循
還電流は流れず、基本正弦波交流の吸収は行なわれない
。
制御リアクトル24に第3高調波が生じると、その第3
高調波は歪み修正変圧器の2次巻線50にも供給される
ために大きな循還電流が流れて、第;3高調波を吸収す
る。
高調波は歪み修正変圧器の2次巻線50にも供給される
ために大きな循還電流が流れて、第;3高調波を吸収す
る。
いま、入力端14.16に波形歪みのない正弦波交流電
圧43が供給されると、制御リアクトル24の交流巻線
24の両端に現オ〕れる電圧は第3図の波形42の如く
歪む、入力波形43と出力波形42との間の電圧ドロッ
プは出力端20.22を介して誘導負荷18に供給され
るとともに、前記電圧ドロップは修正変圧器44の1次
巻線46と直列インダクタ48とに供給される。このと
き、1次巻線46の」ん本電圧波形は制御リアクトル2
4の交流巻線24の端子電圧波形に対して僅かに位相が
ずれている。しかしながら、各リアクタンスの値は3倍
を掛けたものと等しくなるため、第3高調波40の位相
ずれはもっと大きくなる。修正変圧器44は電ハ:を反
転させて交流巻線24の電圧ドロップに対向してJ!本
波形を印加する。
圧43が供給されると、制御リアクトル24の交流巻線
24の両端に現オ〕れる電圧は第3図の波形42の如く
歪む、入力波形43と出力波形42との間の電圧ドロッ
プは出力端20.22を介して誘導負荷18に供給され
るとともに、前記電圧ドロップは修正変圧器44の1次
巻線46と直列インダクタ48とに供給される。このと
き、1次巻線46の」ん本電圧波形は制御リアクトル2
4の交流巻線24の端子電圧波形に対して僅かに位相が
ずれている。しかしながら、各リアクタンスの値は3倍
を掛けたものと等しくなるため、第3高調波40の位相
ずれはもっと大きくなる。修正変圧器44は電ハ:を反
転させて交流巻線24の電圧ドロップに対向してJ!本
波形を印加する。
第3高調波の位相はすでにずれているため2次巻線50
の端子電圧は交流巻線24の端子電圧に影響を与え、こ
のとき比較的大きな循還電流が交流巻線24.2次巻線
50およびインダクタ48に流れて交流巻線24におけ
る第3高調波の影響をとり除く、その結果、」ル本波形
43のみが出力端20.22に現われる。
の端子電圧は交流巻線24の端子電圧に影響を与え、こ
のとき比較的大きな循還電流が交流巻線24.2次巻線
50およびインダクタ48に流れて交流巻線24におけ
る第3高調波の影響をとり除く、その結果、」ル本波形
43のみが出力端20.22に現われる。
第1図にもどって、直流励磁mg2aは制御リアクトル
24の出力側に接続された変流器80と、交流リアクト
ル82とを備える。変流器80は誘導負荷18の負荷電
流に依存した電流をとり出すための電流成分回路として
機能する。符号81は可変分流抵抗を示す、交流リアク
トル82は制御リアクトル24の出力電圧に依存した電
流をとり出すための電圧成分回路として機能する。交流
リアクトル82は抵抗と置換しても良い、また。
24の出力側に接続された変流器80と、交流リアクト
ル82とを備える。変流器80は誘導負荷18の負荷電
流に依存した電流をとり出すための電流成分回路として
機能する。符号81は可変分流抵抗を示す、交流リアク
トル82は制御リアクトル24の出力電圧に依存した電
流をとり出すための電圧成分回路として機能する。交流
リアクトル82は抵抗と置換しても良い、また。
交流リアクトルまたは抵抗は間接的に変)EGを介して
出力端20.22に接続しても良い0両電流成分は整流
器84の交流入力側でベクトル合成される。整流器84
の直流出力fI′を流は両成分の合成電流を整流したも
のに相当し、電流制限用7A整抵抗85を通ってコンデ
ンサ86により平滑され。
出力端20.22に接続しても良い0両電流成分は整流
器84の交流入力側でベクトル合成される。整流器84
の直流出力fI′を流は両成分の合成電流を整流したも
のに相当し、電流制限用7A整抵抗85を通ってコンデ
ンサ86により平滑され。
制御巻線26の直流励磁主dεIとして用いら九る。整
流器84の直流出力′@流に含まれる電流依存成分と電
圧依存成分とにより、負荷の急激な変動時に直流出力電
流の変化によって高速応答でその負荷変動を補償させる
ことができる。
流器84の直流出力′@流に含まれる電流依存成分と電
圧依存成分とにより、負荷の急激な変動時に直流出力電
流の変化によって高速応答でその負荷変動を補償させる
ことができる。
半導体スイッチ回路30は半導体スイッチ88を備え、
この半導体スイッチ88は整流器84の直流出力端子間
に直流励磁電流工を制御するために接続される。半導体
スイッチ88としてはトランジスタやサイリスタを使用
することができる。
この半導体スイッチ88は整流器84の直流出力端子間
に直流励磁電流工を制御するために接続される。半導体
スイッチ88としてはトランジスタやサイリスタを使用
することができる。
第1図において、半導体スイッチ88はインバーテンド
ダーリントン回路を形成する第1と第2の制御用トラン
ジスタ88a、88bを備える。
ダーリントン回路を形成する第1と第2の制御用トラン
ジスタ88a、88bを備える。
ここで、インバーテツドダーリントン回路とは、1’N
P型トランジスタとNPN型トランジスタを相補的に接
続した回路を云う、すなわち、第1の制御用トランジス
タ88aのベース電流を制御するために第2の制御用1
ヘランジスタ88bがインバーテツドダーリントン接続
され、インバーテツドダーリントン回路を形成している
。直流励磁電流工を俳給される制御巻線26には電流吸
収回路90が並列接続されている。電流吸収回路9oと
してはコンデンサが用いられる。このLfIj、流吸収
回路90は半導体スイッチ88がオフ時に整流器84の
直流出力電流と直流励磁電流との差電流分を吸収する作
用をする。電流吸収回路88と波列に電圧制限素子92
が接続される、この電圧制御素子92は励磁主ハ:が電
11−制限素子92により制限される電圧に達すると導
通し、半導体スイッチ88と電流吸収回路90に過電圧
が加オ〕らないようにするために設けられる。電圧制限
37−4)2として定電圧ダイオードを用いた場合の実
施例が第1図に示されている。第1図において、電流吸
収回路90としてのコンデンサと半導体スイッチ88と
の間に逆流防1ヒ川ダイオード94が挿入されている。
P型トランジスタとNPN型トランジスタを相補的に接
続した回路を云う、すなわち、第1の制御用トランジス
タ88aのベース電流を制御するために第2の制御用1
ヘランジスタ88bがインバーテツドダーリントン接続
され、インバーテツドダーリントン回路を形成している
。直流励磁電流工を俳給される制御巻線26には電流吸
収回路90が並列接続されている。電流吸収回路9oと
してはコンデンサが用いられる。このLfIj、流吸収
回路90は半導体スイッチ88がオフ時に整流器84の
直流出力電流と直流励磁電流との差電流分を吸収する作
用をする。電流吸収回路88と波列に電圧制限素子92
が接続される、この電圧制御素子92は励磁主ハ:が電
11−制限素子92により制限される電圧に達すると導
通し、半導体スイッチ88と電流吸収回路90に過電圧
が加オ〕らないようにするために設けられる。電圧制限
37−4)2として定電圧ダイオードを用いた場合の実
施例が第1図に示されている。第1図において、電流吸
収回路90としてのコンデンサと半導体スイッチ88と
の間に逆流防1ヒ川ダイオード94が挿入されている。
ダイオード94は半導体スイッチ88のオン時にコンデ
ンサ90からの放電電流がこの半導体スイッチ88を介
して流れるのをlIn止する。これにより半導体スイッ
チ88として用いられる例えば図示の如きトランジスタ
などの素子の破壊の危険性を防止する。
ンサ90からの放電電流がこの半導体スイッチ88を介
して流れるのをlIn止する。これにより半導体スイッ
チ88として用いられる例えば図示の如きトランジスタ
などの素子の破壊の危険性を防止する。
第4,5図の力率検出回路32において、変圧器PTか
らの下弦波の電圧信号(、l)は演W増幅器により成る
増幅器100に供給され、同様に変流器CTからの正弦
波の電流信号(b)は同様に演算増幅器より成る増幅器
102に供給される。増幅器100,102は、大きな
増幅率を有し、(4号(a)および(b)をそれぞれ矩
形波に変換して信号(Q)および(d)を出力する。ツ
イテ、信号(c)および(d)はNOR回路104に供
給され、信号・(C)および(d)の位相差(O)と等
しいパルス(θ)を出力する。このパルス(e)は抵抗
とコンデンサからなるローパス・フィルタ106を介し
て直流イご号(f)に変換される。この直流(d吐(f
)は制御回路34に供給される。
らの下弦波の電圧信号(、l)は演W増幅器により成る
増幅器100に供給され、同様に変流器CTからの正弦
波の電流信号(b)は同様に演算増幅器より成る増幅器
102に供給される。増幅器100,102は、大きな
増幅率を有し、(4号(a)および(b)をそれぞれ矩
形波に変換して信号(Q)および(d)を出力する。ツ
イテ、信号(c)および(d)はNOR回路104に供
給され、信号・(C)および(d)の位相差(O)と等
しいパルス(θ)を出力する。このパルス(e)は抵抗
とコンデンサからなるローパス・フィルタ106を介し
て直流イご号(f)に変換される。この直流(d吐(f
)は制御回路34に供給される。
第1図において制御回路34はトランジスタ108と、
互角波形の基や信−)を発生する三角波発振器(基■(
4号発生器)110と、負荷状IM検出回路32の出力
信号(f)と三角波発振器110の三角波形出力gとを
比較して、トランジスタ108のベースにパルス巾の異
なる’MII+パルスを出力する差動増幅器112を備
える。トランジスタ108のコレクターは抵抗R1,R
2を介してトランジスタ88aのコレクタ側に接続され
、1−ランジスタ88bのオン・オフによって半導体ス
イッチ80の通流皐祭制御する。これにより制御巻wA
26の励磁電流が調整される。この場合に通流率制御は
力率検出回路の出力(1号fが低レベルになるように、
すなわち、負荷電圧と負荷電流との位相差をなくすよう
に制御回路34により制御される。
互角波形の基や信−)を発生する三角波発振器(基■(
4号発生器)110と、負荷状IM検出回路32の出力
信号(f)と三角波発振器110の三角波形出力gとを
比較して、トランジスタ108のベースにパルス巾の異
なる’MII+パルスを出力する差動増幅器112を備
える。トランジスタ108のコレクターは抵抗R1,R
2を介してトランジスタ88aのコレクタ側に接続され
、1−ランジスタ88bのオン・オフによって半導体ス
イッチ80の通流皐祭制御する。これにより制御巻wA
26の励磁電流が調整される。この場合に通流率制御は
力率検出回路の出力(1号fが低レベルになるように、
すなわち、負荷電圧と負荷電流との位相差をなくすよう
に制御回路34により制御される。
つぎに、第6図に示す各部の電圧電流波形例を参照しな
がら動作を説明する6 整流器84の直流出力電流1はいかなる場合でも制御巻
線26の励磁電流■′の所要値よりも大きくなるように
回路定数が選ばれる。半導体スイッチ88がオンのとき
には整流器84の直流出力電流工はこの半導体スイッチ
88によって分路され、励磁電流■′は減少してゆく、
つぎに、半導体スイッチ88がオフすると、整流器出力
電流]は増加してゆきながら制御巻線26に流入する。
がら動作を説明する6 整流器84の直流出力電流1はいかなる場合でも制御巻
線26の励磁電流■′の所要値よりも大きくなるように
回路定数が選ばれる。半導体スイッチ88がオンのとき
には整流器84の直流出力電流工はこの半導体スイッチ
88によって分路され、励磁電流■′は減少してゆく、
つぎに、半導体スイッチ88がオフすると、整流器出力
電流]は増加してゆきながら制御巻線26に流入する。
制御巻線2Gのりアクタンスのため励磁電流■′は徐々
にしか増大できないため、差電流分1−T’は電流吸収
コンデンサ90に流入する。このようにして、励mw流
r′は半導体スイッチ88のベース信号によって目慄値
に保たれるように瞬時値制御される。
にしか増大できないため、差電流分1−T’は電流吸収
コンデンサ90に流入する。このようにして、励mw流
r′は半導体スイッチ88のベース信号によって目慄値
に保たれるように瞬時値制御される。
増幅器112のマイナス入力端に加えられた負荷電圧と
負荷電流との位相差に比例した出力信9fとプラス入力
端に加えられた三角波基準信吐gとが比較されて、出力
パルスhが生ずる3時間t1のとき、増幅器112は’
1 ” <fi号を出力し1時間t2のとき゛′0″
信号を出力する。増幅器112からII I 11信号
が出力されると、1−ランジスタ108がオンとなり、
トランジスタ88a、88bがオンとなる。
負荷電流との位相差に比例した出力信9fとプラス入力
端に加えられた三角波基準信吐gとが比較されて、出力
パルスhが生ずる3時間t1のとき、増幅器112は’
1 ” <fi号を出力し1時間t2のとき゛′0″
信号を出力する。増幅器112からII I 11信号
が出力されると、1−ランジスタ108がオンとなり、
トランジスタ88a、88bがオンとなる。
ある瞬時での半導体スイッチ88の通流率αはオン時間
をT o n +周期を′rとすると、 on と表わすことができ、励磁電流I′の平均値I’ a
vは、整流器出力■の平均値Iavとすると I’av−αすIav なる関係にある。すなわち、平均値としてみると、整流
器出力電流■のうち励磁にはαTavだけ流れ、半導体
スイッチ88には残りの(1−α)Tavが分流してい
ることが分かる。このように半導体スイッチ88は力率
検出回路32により検出された力率に応答してオン・オ
フされて、負荷電圧と負荷電流の位相差が常にゼロレベ
ルに近づくように制御回路34により制御される。すな
わち、負荷電圧と負荷電流との位相差Oが大きいときは
、Vg導負負荷力率が極めて低く、力率検出回路32の
出力fは高くなる。このとき、第6図より明らかなよう
に、トランジスタ108の出力Jのパルス11」が大き
くなるため、半導体スイッチ88の通流率が大きくなつ
て励磁電流の分流電が大きくなる。したがって、制御巻
線26に供給される制御電流■′が少なくなって、制御
リアクトル24の磁気飽和度が少なくなる。このとき、
制御リアクトル24のインピーダンスが高くなって出力
電圧が低下する。つぎに誘導負荷が増大して、負荷電圧
と負荷電流との位相差が小さくなると、力率検出回路3
2の出力fは低くなる。このとき。
をT o n +周期を′rとすると、 on と表わすことができ、励磁電流I′の平均値I’ a
vは、整流器出力■の平均値Iavとすると I’av−αすIav なる関係にある。すなわち、平均値としてみると、整流
器出力電流■のうち励磁にはαTavだけ流れ、半導体
スイッチ88には残りの(1−α)Tavが分流してい
ることが分かる。このように半導体スイッチ88は力率
検出回路32により検出された力率に応答してオン・オ
フされて、負荷電圧と負荷電流の位相差が常にゼロレベ
ルに近づくように制御回路34により制御される。すな
わち、負荷電圧と負荷電流との位相差Oが大きいときは
、Vg導負負荷力率が極めて低く、力率検出回路32の
出力fは高くなる。このとき、第6図より明らかなよう
に、トランジスタ108の出力Jのパルス11」が大き
くなるため、半導体スイッチ88の通流率が大きくなつ
て励磁電流の分流電が大きくなる。したがって、制御巻
線26に供給される制御電流■′が少なくなって、制御
リアクトル24の磁気飽和度が少なくなる。このとき、
制御リアクトル24のインピーダンスが高くなって出力
電圧が低下する。つぎに誘導負荷が増大して、負荷電圧
と負荷電流との位相差が小さくなると、力率検出回路3
2の出力fは低くなる。このとき。
増幅iG i i 2の出力りのパルス幅が小さくなる
ため、半導体スイッチ88の通dε率が小さくなって励
磁電流r’ が増加してリアク1−ル24のインピーダ
ンスが小さくなって出力KirI:が増加する。このよ
うに、制御回路34は力率検出回路32の出力信号・f
に応答して、半導体スイッチ88の通流率を制御するこ
とにより励磁電流■′を制御し、もって、制御リアクト
ル24から誘導負荷18に供給される出力電圧を力率が
1に近くなるように調整する。その結果、誘導イl荷1
8は力率に応じて常に最適な電力で駆動されて、大幅な
省エネルギー効果が得られる。
ため、半導体スイッチ88の通dε率が小さくなって励
磁電流r’ が増加してリアク1−ル24のインピーダ
ンスが小さくなって出力KirI:が増加する。このよ
うに、制御回路34は力率検出回路32の出力信号・f
に応答して、半導体スイッチ88の通流率を制御するこ
とにより励磁電流■′を制御し、もって、制御リアクト
ル24から誘導負荷18に供給される出力電圧を力率が
1に近くなるように調整する。その結果、誘導イl荷1
8は力率に応じて常に最適な電力で駆動されて、大幅な
省エネルギー効果が得られる。
力率検出口l?832は公知のたとえば特開昭第59−
661号に開示されたカキ検出回路もしくは米国特許第
4.11.7,408号等に開示された負荷イ4号発生
回路から構成しても良い。
661号に開示されたカキ検出回路もしくは米国特許第
4.11.7,408号等に開示された負荷イ4号発生
回路から構成しても良い。
以−1−より明らかなように2本発明による自動力率制
御装置はつぎのような効果をもたらす。
御装置はつぎのような効果をもたらす。
(1)負荷電圧が力率に応じて自動的にしかも連続的に
瞬時制御され、すなオ)ち負荷率の減少に比例して負荷
電圧が減少されるため、誘導負荷が常に高い力率で駆動
され、大幅な省エネルギー効果が得られる。
瞬時制御され、すなオ)ち負荷率の減少に比例して負荷
電圧が減少されるため、誘導負荷が常に高い力率で駆動
され、大幅な省エネルギー効果が得られる。
(2)負荷電ハミの制御が制御リアクトルの制御巻線に
流れる励磁電流の制御により行なわれ、電源ラインにお
ける交流電圧を直接位相制御することがないため、電磁
波ノイズの発生が少なく、また、負荷電流に含まれる高
調波成分が少ない、したがって、コンピュータ等の情I
II機器やその他の制御装置に与える障害が少ない。
流れる励磁電流の制御により行なわれ、電源ラインにお
ける交流電圧を直接位相制御することがないため、電磁
波ノイズの発生が少なく、また、負荷電流に含まれる高
調波成分が少ない、したがって、コンピュータ等の情I
II機器やその他の制御装置に与える障害が少ない。
(3)電磁波ノイズや高調波成分が少ないため、人形で
高価な大容量の高調波フィルタを省略でき、信頼性と安
全性の向」−を図れるとともに、大幅な小形軽量化が図
れる。
高価な大容量の高調波フィルタを省略でき、信頼性と安
全性の向」−を図れるとともに、大幅な小形軽量化が図
れる。
(4)半導体スイッチは直接に電源ラインの交流電圧を
制御せず、制御リアクトルの制御巻線の低電圧、低電流
の励磁電流を制御するため、半導体スイッチと制御回路
の著しい小容量化と大幅な低コスト化が図れる。また回
路設計も容易となる。
制御せず、制御リアクトルの制御巻線の低電圧、低電流
の励磁電流を制御するため、半導体スイッチと制御回路
の著しい小容量化と大幅な低コスト化が図れる。また回
路設計も容易となる。
(5)制御リアクトルの容量は非励磁において一定の、
たとえば、入力電圧に対してマイナス15%の電圧降下
をさせるのに必要なインピーダンスをもてば充分である
ため、極めて小容量の制御リアクトルの採用が可能とな
るため、装置全体が小形軽量化されるとともに大幅なコ
ストダウンが可能となる。
たとえば、入力電圧に対してマイナス15%の電圧降下
をさせるのに必要なインピーダンスをもてば充分である
ため、極めて小容量の制御リアクトルの採用が可能とな
るため、装置全体が小形軽量化されるとともに大幅なコ
ストダウンが可能となる。
(6)低電圧、小容量の半導体スイッチと小容量の制御
リアクトルの制御巻線と組み合わせて高電圧、大容量の
電圧制御が可能なため、安全で信頼性が高く、しかも、
極めて安価な電子部品で従来不可能であった大容量の電
力の制御が可能となるため、実用上の効果が大きい。
リアクトルの制御巻線と組み合わせて高電圧、大容量の
電圧制御が可能なため、安全で信頼性が高く、しかも、
極めて安価な電子部品で従来不可能であった大容量の電
力の制御が可能となるため、実用上の効果が大きい。
(7)大きな負荷容量に対して小形で小容量の制御リア
クトルと小電力の制御回路の採用を可能として、エネル
ギー損失を最小としたため、大幅な高効率化が図れる。
クトルと小電力の制御回路の採用を可能として、エネル
ギー損失を最小としたため、大幅な高効率化が図れる。
(8)制御リアクトルの交流巻線の過負荷耐量が極めて
大きいため、交流巻線の断線が殆ど起らなく、シかも、
制御装置における分流トランジスタが破損したときでも
負荷電流に比例した直流励磁fJi流によって制御リア
クトルが磁気飽和されて誘導負荷には最大の電圧が供給
され、誘導負荷のストールが防止される。このようにフ
ェイル・セーフ機能が作用するので安全性が高い。
大きいため、交流巻線の断線が殆ど起らなく、シかも、
制御装置における分流トランジスタが破損したときでも
負荷電流に比例した直流励磁fJi流によって制御リア
クトルが磁気飽和されて誘導負荷には最大の電圧が供給
され、誘導負荷のストールが防止される。このようにフ
ェイル・セーフ機能が作用するので安全性が高い。
第1図は本発明による自動力率制御装置の望ましい実施
例の結線図、第2図は第1図の制御リアクトルの平面図
、第3図は第1図の電圧波形図、第4図は第1図の負荷
状態検出回路の1例を示す回路図、第5図は第4図の回
路の波形図、第6図は第1図の電流電圧波形図をそれぞ
れ示す。 24・・・・・・・制御リアクトル 28・・・・・・・・・直流励attt源30・・・・
・半導体スイッチ回路 32・・・・・・・・力率検出回路 34・・・・・・・制御回路 特許出願人 アレックス世子工業株式会社第1112I 2ろ 本2図 、¥E−、4図 <o。 本5図
例の結線図、第2図は第1図の制御リアクトルの平面図
、第3図は第1図の電圧波形図、第4図は第1図の負荷
状態検出回路の1例を示す回路図、第5図は第4図の回
路の波形図、第6図は第1図の電流電圧波形図をそれぞ
れ示す。 24・・・・・・・制御リアクトル 28・・・・・・・・・直流励attt源30・・・・
・半導体スイッチ回路 32・・・・・・・・力率検出回路 34・・・・・・・制御回路 特許出願人 アレックス世子工業株式会社第1112I 2ろ 本2図 、¥E−、4図 <o。 本5図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、(a)可飽和鉄心と、前記可飽和鉄心に巻装されて
交流電源と誘導負荷との間に接続された交流巻線と、前
記可飽和鉄心の磁気飽和状態を制御して、前記交流巻線
の出力電圧を調整する直流制御巻線とを備えた制御リア
クトルからなる磁気制御装置と、 (b)前記交流電源と前記誘導負荷との間に接続された
整流器を備え、前記制御巻線に直流出力電流を供給する
直流励磁電源と、(c)前記制御巻線と前記直流励磁電
源の直流出力端子間に接続されていて前記直流出力電流
の分流を可能にする分流用半導体スイッチと、(d)前
記制御巻線に並列接続されていて前記半導体スイッチの
オフ時に前記直流出力電流と前記制御巻線に流れる電流
との差電流分を吸収する電流吸収回路と、 (e)前記誘導負荷の力率に比例した出力信号を発生す
る力率検出回路と、 (f)基準信号を発生する基準信号発生器と、前記出力
信号と前記基準信号とに応答して駆動信号を発生する駆
動信号発生回路とを備えた制御回路と、 を備え、前記分流用半導体スイッチが前記駆動信号によ
りオンオフ制御されることを特徴とする自動力率制御装
置。 2、前記半導体スイッチに並列に電圧制限素子が接続さ
れたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の自動
力率制御装置。 3、前記力率検出回路が負荷電圧と負荷電流の位相差を
検出する位相差検出回路を備えたことを特徴とする特許
請求の範囲第1項または第2項記載の自動力率制御装置
。 4、前記駆動信号発生回路が前記出力信号に応答したパ
ルス巾の出力パルスを発生する増幅器と、前記増幅器の
出力に応答して前記半導体スイッチの通流率を制御する
トランジスタとを備えたことを特徴とする特許請求の範
囲第1項または第2項記載の自動力率制御装置。 5、前記制御リアクトルが前記交流巻線に接続された波
形歪み修正回路を備えたことを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の自動力率制御装置。 6、前記波形歪み修正回路は互いに直列接続された波形
歪み修正変圧器とインピーダンスとを備えたことを特徴
とする特許請求の範囲第5項記載の自動力率制御装置。 7、前記変圧器は一端が互いに接続された1次巻線と2
次巻線を備え、前記1次巻線は前記誘導負荷の入力端に
前記インピーダンスを介して接続され、前記2次巻線は
前記第1交流巻線の入力端と前記第2交流巻線の出力端
との間に前記インピーダンスを介して接続されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第6項記載の自動力率制
御装置。 8、(a)可飽和鉄心と、前記可飽和鉄心に巻装されて
交流電源と誘導負荷との間に直列接続された交流巻線と
、前記交流巻線の出力電圧を調整する制御巻線とを備え
た制御リアクトルからなる磁気制御形電圧調整器と、(
b)前記電圧調整器の端子電圧に依存した電流成分と、
前記誘導負荷の負荷電流に依存した電流成分とをベクト
ル合成した電流を整流して直流出力電流を前記制御巻線
に供給する整流器を備えた直流励磁電源と、(c)前記
整流器の直流出力端子側に接続されていて前記直流出力
電流の分流を可能にする半導体スイッチと、 (d)前記制御巻線に並列接続されていて前記半導体ス
イッチのオフ時に前記直流出力電流と前記制御巻線に流
れる電流との差電流分を吸収する電流吸収回路と、 (e)前記誘導負荷の力率に比例した出力信号を発生す
る力率検出回路と、 (f)基準信号を発生する基準信号発生器と、前記出力
信号と前記基準信号との差に応答した駆動信号を発生す
る駆動信号発生回路とからなる制御回路と、 を備え、前記分流用半導体スイッチが前記駆動信号に応
答してオンオフして前記直流出力電流の分流を前記力率
が1に近づくように制御することを特徴とする自動力率
制御装置。 9、前記制御リアクトルが前記交流巻線に接続された波
形歪み修正回路を備えたことを特徴とする特許請求の範
囲第8項記載の自動力率制御装置。 10、前記波形歪み修正回路は互いに直列接続された波
形歪み修正変圧器とインピーダンスとを備えたことを特
徴とする特許請求の範囲第9項記載の自動力率制御装置
。 11、前記変圧器は一端が互いに接続された1次巻線と
2次巻線を備え、前記1次巻線は前記誘導負荷の入力端
に前記インピーダンスを介して接続され、前記2次巻線
は前記交流巻線の入力端と出力端との間に前記インピー
ダンスを介して接続されていることを特徴とする特許請
求の範囲第10項記載の自動力率制御装置。 12、(a)可飽和鉄心と、前記可飽和鉄心に巻装され
て交流電源と誘導負荷との間に接続された交流巻線と、
前記交流巻線の出力電圧を調整する制御巻線を備えた制
御リアクトルからなる磁気制御形電圧調製器と、(b)
前記交流電源と前記誘導負荷との間に接続された整流器
により直流出力電流を前記制御巻線に供給する直流励磁
電源と、(c)前記整流器の直流出力端子側に接続され
ていて前記直流出力電流の分流を可能にする半導体スイ
ッチと、 (d)前記制御巻線に並列接続されていて前記半導体ス
イッチのオフ時に前記直流出力電流と前記制御巻線に流
れる電流との差電流分を吸収する電流吸収回路と、 (e)前記誘導負荷の力率に比例した出力電圧信号を発
生する力率検出回路と、 (f)前記出力電圧信号に応答し、前記力率の低下に比
例して前記直流出力電流の分流電を増加させるよう前記
半導体スイッチのオンオフ制御を行なう制御回路と、 を備えた自動力率制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3093488A JPH01206420A (ja) | 1988-02-15 | 1988-02-15 | 自動力率制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3093488A JPH01206420A (ja) | 1988-02-15 | 1988-02-15 | 自動力率制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01206420A true JPH01206420A (ja) | 1989-08-18 |
Family
ID=12317507
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3093488A Pending JPH01206420A (ja) | 1988-02-15 | 1988-02-15 | 自動力率制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01206420A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011060416A3 (en) * | 2009-11-16 | 2011-08-18 | Applied Materials, Inc. | Energy savings based on power factor correction |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS471942U (ja) * | 1971-01-19 | 1972-08-22 | ||
| JPS5681043A (en) * | 1979-11-30 | 1981-07-02 | Omron Tateisi Electronics Co | Power factor relay |
| JPS6077697A (ja) * | 1983-09-30 | 1985-05-02 | Mitsubishi Electric Corp | 交流電動機の速度制御装置 |
-
1988
- 1988-02-15 JP JP3093488A patent/JPH01206420A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPS5681043A (en) * | 1979-11-30 | 1981-07-02 | Omron Tateisi Electronics Co | Power factor relay |
| JPS6077697A (ja) * | 1983-09-30 | 1985-05-02 | Mitsubishi Electric Corp | 交流電動機の速度制御装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011060416A3 (en) * | 2009-11-16 | 2011-08-18 | Applied Materials, Inc. | Energy savings based on power factor correction |
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