JPH041585B2 - - Google Patents

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JPH041585B2
JPH041585B2 JP57007893A JP789382A JPH041585B2 JP H041585 B2 JPH041585 B2 JP H041585B2 JP 57007893 A JP57007893 A JP 57007893A JP 789382 A JP789382 A JP 789382A JP H041585 B2 JPH041585 B2 JP H041585B2
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JP
Japan
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signal
pulse
counter
timing
gate
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JP57007893A
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JPS58127561A (ja
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Takahisa Okyama
Haruo Takeda
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Seiko Instruments Inc
Original Assignee
Seiko Instruments Inc
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Publication date
Application filed by Seiko Instruments Inc filed Critical Seiko Instruments Inc
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/02Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into DC
    • H02M5/04Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into DC by static converters
    • H02M5/22Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into DC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M5/25Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into DC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M5/257Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into DC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • H02M5/2573Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into DC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only with control circuit
    • H02M5/2576Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into DC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only with control circuit with digital control

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はサイリスタ素子の点弧角制御回路に関
し、更に詳細に述べると、デイジタル回路により
点弧角の制御を行なうことができるようにしたサ
イリスタ素子の点弧角制御回路に関する。
例えば、熱分析装置用の電気炉の温度制御装置
として、電気炉内に組込まれたヒータと交流電源
との間に、サイリスタを設け、該サイリスタの点
弧角の制御を行なうことにより、ヒータに加わる
加熱電力を制御し、これにより加熱コントロール
を行なうようにした温度制御装置が広く用いられ
てきている。併し乍ら、従来のこの種の制御装置
は、サイリスタの点弧角の制御をアナログ的に行
なつていたので、周囲温度の変化又は回路定数の
誤差の影響を受けやすく、その上、温度の設定を
正確に行なうのが困難である等の不具合いを有し
ていた。この事情は、温度制御装置に限らず、モ
ータの回転速度制御、その他の機器の電力制御に
ついても共通の問題点である。
本発明の目的は、従つて、上述の従来技術の欠
点を除去した、デイジタル制御式のサイリスタ素
子用点弧角制御回路を提供することにある。
以下、図示の実施例により本発明を詳細に説明
する。
第1図には、本発明による、サイリスタ素子用
点弧角制御回路を用いた温度制御装置の一実施例
が示されている。図示の温度制御装置1は、電気
炉2内に組込まれたヒータ3の加熱用電流の制御
を行ない、電気炉2内の温度を所定の設定温度と
するための装置である。ヒータ3は、双方向3端
子サイリスタ(以下単にサイリスタと言う)4を
介して商用の交流電源5に接続されており、該サ
イリスタ4のT1端子とゲート端子Gとの間には、
温度制御装置1からの点弧パルスが後で詳しく述
べるようにして印加され、サイリスタ4を交流半
サイクルの間の所定の時間だけ導通状態とする。
温度制御装置1は、電気炉2内の温度を検出す
るためのセンサとして働く熱電対6を備えてお
り、熱電対6からの出力電圧は、抵抗ブリツジ回
路から成る基準温度補正回路7により基準温度補
正が行なわれたのち、アイソレーシヨンアンプ8
に入力される。アイソレーシヨンアンプ8からの
出力は、更に、オフセツト調節回路9を備えた演
算増幅回路10により増幅され、A/Dコンバー
タ11に入力されて、デイジタルデータD1に変
換される。A/Dコンバータ11は、中央演算処
理装置(CPU)12からの変換開始コマンドCD1
を受けとつて、入力アナログ信号をデイジタルデ
ータに変換し、変換終了のメツセージCD2がA/
Dコンバータ11からCPU12に送られると、
電気炉2内の温度を示すデイジタルデータD1
CPU12に転送される。尚、CPU12からアイ
ソレーシヨンアンプ8に印加されているデータ
D2は、アイソレーシヨンアンプ8の利得切換用
信号であり、熱電対6を他の種類のものに切換え
た場合、熱電対の特性に合わせてアイソレーシヨ
ンアンプ8の利得を切換え、電気炉2内の温度と
データD1との対応関係を所定の関係に保つこと
ができる。
CPU12はキー操作部13と接続されており、
キー操作部13のキー操作により、設定温度の指
示、制御特性の変更等に関するデータをキー入力
することができる。
CPU12においては、実際の炉の温度と設定
温度とから、PID演算を行ない、所望の設定温度
にするために必要な加熱用電力を演算する。
この温度制御装置1においては、第2図aに示
されるように、商用電源5の半サイクルを2000等
分し、クロツクパルス発生器14からの2MHzの
クロツクパルスをカウンタ31又は32でカウン
トし、所望の点弧角θに対応する数のパルスがカ
ウンタ31又は32で計数された時にカウンタ3
1又は32から点弧パルスを出力し、サイリスタ
4の導通制御を行なうように構成されている。従
つて、CPU12からの演算結果は、所要の点弧
角θに対応するパルス数として出力される。
このため、CPU12内には、点弧角θとカウ
ント数Nとの間の関係を示すデータがストアされ
ており、CPU12で所望の点弧角が演算された
後、このデータに従つて対応するカウント数Nが
出力データとして取出され、本発明による点弧制
御回路16に与えられる。
点弧角制御回路16は、商用交流電圧の零レベ
ル点のタイミングを検出するためのタイミング検
出回路17を有している。タイミング検出回路1
7は、抵抗器R1を介して電源5に図示の極性に
接続された発光ダイオードLED1,LED2を有し、
各発光ダイオードLED1,LED2に対応してフオト
トランジスタTr1,Tr2が設けられている。各フ
オトトランジスタTr1,Tr2のコレクタは、夫々
抵抗器R2,R3を介して直流電源に接続され、各
コレクタの電位がナンドゲートG1に印加されて
いる。従つて、交流電圧信号のレベルが零となつ
て両発光ダイオードLED1,LED2が共に消えた場
合にのみ、ナンドゲートG1の入力が双方共に高
レベルとなるので、その出力からは、交流信号の
零クロスタイミングにおいてのみ低レベルとなる
タイミング信号TPが出力される(第2図b)。
このタイミング信号TPは、D型フリツプフロ
ツプDFF1のプリセツト端子PRに印加されると共
に、ゲート回路G2を介してD型フリツプフロツ
プDFF2のクロツク端子CLKにも印加されてい
る。D型フリツプフロツプDFF1は、D入力端子
がアースされており、そのクロツク端子CLKに
ゲートG3からの点弧タイミング信号APが入力さ
れている。他方のD型フリツプフロツプDFF2
D入力端子Dには、CPU12からのパルス信号
P1が入力されている(第2図c)。このパルス信
号P1は商用電源の周波数と同一周波数のパルス
信号であり、或る1つの零クロスタイミングに対
応したときのレベルが「1」であると、次の零ク
ロスタイミングに対応したレベルは「0」となる
ように商用電源の波形(第2図a)と同期関係が
確立している。従つて、そのQ出力及び出力
は、それぞれ第2図d、第2図eに示される如く
変化する。D型フリツプフロツプDFF2のQ及び
Q信号は、夫々ゲートG4,G5に入力されており、
ゲートG6を介して入力されるタイミング信号TP
は、交流信号の正の半サイクルの期間中にはゲー
トG4を通過し、交流信号の負の半サイクルの期
間中にはゲートG5を通過することになる。
即ち、D型フリツプフロツプDFF2とゲート
G2,G4,G5により構成される回路は、タイミン
グ信号TPを交互にカウンタ31,32に振り分
けて印加する、タイミング信号分配回路を構成し
ている。
符号30で示されるのは、プログラム可能な汎
用タイマ回路であり、独立した3つのカウンタ回
路31,32,33を備え、これらのカウンタ回
路は、コントロールワードレジスタ34に記憶さ
れた情報に基づき、各カウンタの動作モード及び
カウント方式が設定される。このレジスタ34に
対する書込み制御は、読出し/書込み制御回路3
5により実行される。図示の実施例においては、
カウンタ31,32はレートジエネレータとして
動作し、カウンタ33はプログラマブルワンシヨ
ツト回路として動作するように制御されている。
従つて、カウンタ31,32は、クロツクパル
ス発生器14からのクロツクパルスCLPがn個
入力される毎に1回の割合いで1クロツクの間
“L”レベルパルスを出力し、この出力されたパ
ルスは、ゲートG3を介して取出される。CPU1
2から出力されるカウント数Nのデータは、デー
タバスバツフア36に一旦置数される。
ゲートG5を介して取出されたタイミング信号
TPは、カウンタ31に印加され、その零レベル
期間中において、データバスバツフア36に置数
されているカウンタ数Nがnの値としてカウンタ
31にセツトされる。そして、このタイミング信
号TPが高レベルになると同時に、クロツクパル
ス発生器14からのクロツクパルスをカウントし
はじめ、Nまでカウントしおわると、Lレベルの
パルスがゲートG3を介して出力され点弧タイミ
ング信号APとしてカウンタ33に入力される
(第2図f参照)。
この点弧タイミング信号APが出力されると、
ワンシヨツトマルチとして働くカウンタ33は、
所定パルス幅の点弧パルスP0を出力し、NOT回
路20によりレベル反転され、トランジスタ21
をオンにし、パルストランス22を介してサイリ
スタ4に印加される。従つて、時刻t=t1におい
てサイリスタが導通し、期間TだけONとなる。
この場合、t1において出力される点弧タイミン
グ信号APは、DFF1のクロツクCLKにも印加さ
れ、これにより、ゲートG6を閉じるようになつ
ている。これにより、カウンタ33がワンシヨツ
トマルチとして動作している期間中に再トリガが
かかるのを確実に防止することができる。尚、こ
のゲートG6の閉状態は、次のタイミング信号TP
が入力されることによりDFF1のQ端子が「1」
となり、解除される。
この状態においては、タイミング信号TPは、
ゲートG4を介してカウンタ32に入力され、カ
ウンタ32により上述したのと全く同一の点弧制
御動作を行なう。
このように、同一計数機能を有する2つのカウ
ンタ31,32を併設して、交互に切換えて使用
すると、CPU12からのデータを、常に、使用
していない方のカウンタにセツトすることがで
き、従つて、データセツト時にカウタの動作が一
時的に停止しても点弧角の制御動作には何ら影響
を与えることがなく、制御を所定のデータ通りに
確実に行なうことができる。
尚、本実施例では、カウンタ31とカウンタ3
2とを交互に使用するように構成し、これによ
り、データセツトによるカウンタ31の計数動作
への影響を除くようにした。
上述したプログラム可能な汎用タイマ回路30
としては、例えばIC化されている市販の
MSL8253Pを使用することができる。
尚、第1図において、23はキー操作部13か
らの入力データ等を表示するための表示パネル、
24はD/Aコンバータ25から出力される、設
定温度と実際の温度との間の偏差値を示すデータ
を表示するためのメータである。
このような構成によると、クロツクパルスのカ
ウント数に従つてサイリスタの点弧角が制御でき
るので、クロツクパルスの周波数を大きくとれば
極めて精密に点弧角の制御を行なえ、その設定も
極めて容易に行える。従つて、高精度の温度制御
を容易に行なえるので、高性能の温度制御システ
ムを構成することができる。
また、制御される電力とパルス数Nとの関係を
予め表にしてCPU12内にメモリしておけば、
制御パワーが直線的に変化する制御を極めて簡単
に行なうことができる利点も有している。
本発明によれば、上述の如く、デイジタル回路
によつて点弧角の制御を行なえるので、点弧角の
設定を極めて精度よく行なえるほか、コンデンサ
の充放電回路を使用したアナログ回路によるもの
に比べ安定性が良く、周囲の温度変化の影響を受
けにくく、経時変化を殆んど生じない等の著しい
利点を有している。また、コンピユータに接続し
て制御を行なう場合にも、インターフイス回路が
極めて簡単になる等の利点をも有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のブロツク図、第2
図a乃至第2図gは第1図の装置の制御動作を説
明するためのタイムチヤートである。 1……温度制御装置、2……電気炉、3……ヒ
ータ、4……双方向3端子サイリスタ(サイリス
タ)、5……交流電源、6……熱電対、12……
中央演算処理装置(CPU)、14……クロツクパ
ルス発生器、16……点弧角制御回路、17……
タイミング検出回路、22……パルストランス、
31,32,33……カウンタ、TP……タイミ
ング信号、AP……点弧タイミング信号、Po……
点弧パルス。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 交流電源の零クロスタイミングにおいて第1
    のゲートを介してタイミング信号を出力するタイ
    ミング検出回路と、 前記タイミング信号をクロツク端子に入力し、
    CPUからの前記交流電源の周波数と同一の周波
    数であり、位相のずれたパルス信号をD端子に入
    力し、前記タイミング信号入力時に同期して出力
    をオン・オフし、互いに反転する信号Qおよび
    を出力する第二のフリツプフロツプと、 クロツクパルスを出力するクロツクパルス発生
    器と、 前記クロツクパルス発生器からのクロツクパル
    スをカウントし、所定数カウントした時に点弧タ
    イミングパルスを発生し、第3のゲートを介して
    ワンシヨツトマルチとして働く第3のカウンタに
    出力する第1および第2のカウンタと、 前記タイミング信号をプリセツト端子に入力
    し、前記第3のゲートを通つた点弧タミングパル
    スをクロツク端子に入力し、前記タイミング信号
    と前記点弧タイミングパルスによりオンオフする
    信号を出力する第1のフリツプフロツプと、 前記第1のフリツプフロツプ信号と前記第2の
    フリツプフロツプのQ信号を入力し、前記第1の
    カウンタに出力する第4のゲートと、前記第1の
    フリツプフロツプ信号と前記第2のフリツプフロ
    ツプの信号を入力し、前記第2のカウンタに出
    力する第5のゲートとによりなり、前記第1のカ
    ウンタと前記第2のカウンタのいづれか一方を動
    作させるタイミング信号分配回路とを備え、 前記第3のカウンタは、前記第1のカウンタの
    出力と前記第2のカウンタの出力を前記第3のゲ
    ートを介した信号に応答して所定パルス幅の点弧
    パルスを発生し、そのパルスを双方向サイリスタ
    に入力することを特徴とするサイリスタ素子の点
    弧角制御装置。
JP789382A 1982-01-21 1982-01-21 サイリスタ素子の点弧角制御装置 Granted JPS58127561A (ja)

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JPS58127561A JPS58127561A (ja) 1983-07-29
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CN117906404B (zh) * 2024-03-19 2024-05-28 湖南科瑞变流电气股份有限公司 电弧炉及其整流器的控制方法、系统、装置及存储介质

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JPS5586371A (en) * 1978-12-14 1980-06-30 Naoyuki Murakami Phase controller

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