JPH073799Y2

JPH073799Y2 - 電力制御装置

Info

Publication number: JPH073799Y2
Application number: JP12356088U
Authority: JP
Inventors: 治木下
Original assignee: 富士通電装株式会社
Priority date: 1988-09-21
Filing date: 1988-09-21
Publication date: 1995-01-30
Anticipated expiration: 2003-09-21
Also published as: JPH0244837U

Description

【考案の詳細な説明】〔概要〕負荷に交流電力を安定して供給するための交流電力制御
装置に関し、低コストで高精度な電力制御ができることを目的とし、負荷に交流電力を供給する制御素子と、前記制御素子で
位相制御された電圧又は電流を検出する検出手段と、前
記検出手段により検出された電圧又は電流に応じて決定
されるデュティ比のサンプリング信号を送出するサンプ
リング信号発生手段と、前記検出手段から出力される電
圧又は電流を前記サンプリング信号発生手段から出力さ
れるサンプリング信号によりサンプリングし、そのサン
プル値を自乗する自乗手段と、前記自乗手段からの自乗
信号を平均化して実効値に変換し補正量を送出する平均
手段と、交流電源の周波数に同期したトリガ信号を発生
すると共に該トリガ信号の位相を前記平均手段からの補
正量に応じ変化させて制御素子を制御する位相制御手段
とを備えてなるものである。

〔産業上の利用分野〕

本考案は、交流電力制御装置、特にヒータ，その他の負
荷に交流電力を安定して供給するための交流電力制御装
置に関するものである。

〔従来の技術〕

ヒータや白熱電球などの負荷に供給される交流電力を制
御する手段としては、効率，回路構成の簡単さの観点か
ら、電力制御素子にトライアックを用い、このトライア
ックの点孤制御角を位相制御回路により制御する方式が
一般に知られている。

また、このような交流電力制御回路では、入力電圧が変
化した場合でも負荷に供給される電力が一定になるよう
に、トライアックの制御角を変動分に応じて変化させる
が、この場合、負荷に供給される電圧又は電力の実効値
を検出し、この実効値を基準値と比較して、その偏差分
で制御角を制御することで電力の安定化を図るようにし
ている。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところで、従来の交流安定化回路における実効値検出手
段は、実効値検出専用に設計したモノリシックICを用い
て構成されているため、高価となり、装置の製品コスト
も高くなるという問題があった。

本考案は、上述のような問題を解決するためになされた
もので、低コストで高精度な電力制御が可能な交流電力
制御装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は、本考案の交流電力制御装置の原理図である。

図において、制御素子10は、交流電源ACに接続された負
荷11の電源回路に直列に接続されている。

検出手段12は、制御素子10で位相制御された電圧又は電
流を検出する。

サンプリング信号発生手段13は、検出手段12により検出
される電圧又は電流に応じて決定されるデュティ比のサ
ンプリング信号を送出する。

自乗手段14は、検出手段12から出力される電圧又は電流
をサンプリング信号発生手段13から出力されるサンプリ
ング信号によりサンプリングし、そのサンプル値を自乗
する。

平均手段15は、自乗手段14で自乗された信号を平均化し
て実効値に変換し補正量を送出する。

位相制御手段16は、交流電源の周波数に同期したトリガ
信号を発生すると共に、このトリガ信号の位相を平均手
段15からの補正量に応じ変化させて制御素子10に供給す
る。

従って、全体として負荷に供給される電力を安定化する
交流電力制御装置が構成されることになる。

〔作用〕

本考案の交流電力制御装置においては、自乗手段14が検
出手段12から出力される電圧又は電流波形をサンプリン
グ信号によって所定時間間隔毎に抽出し、抽出されたサ
ンプル値を自乗すると共に、平均手段15が実効値、即ち
平均化された直流信号に変換して位相制御手段16に供給
する。位相制御手段16では実効値信号を基準値と比較
し、その差信号により制御素子10の制御角を制御して負
荷11に供給される電力を安定化する。

従って、本考案にあっては、自乗手段及び平均手段等を
市販のオペアンプ等を利用して容易に構成でき、低コス
ト化できると共に、高精度な交流電力制御を可能にす
る。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第２図は、本考案による交流電力制御装置の全体の回路
構成図である。

図において、第１図と同一の部分には同一符号を付して
述べる。

商用の交流電源ACに接続した負荷11の電源回路には、ト
ライアック10が直列に接続されている。トライアック10
のゲートには、ホトカプラ20を介して位相制御手段16の
出力端が接続されている。

位相制御回路16は、交流電源ACの周波数に同期したゲー
トトリガ信号を発生するために、交流入力を整流する全
波整流器16aと、この整流器16aの全波整流出力により動
作されるホトカプラ16bと、このホトカプラ16bの出力を
反転側入力とし基準電圧Vrを非反転側入力とする比較器
M1及び比較器M1の出力側に接続した抵抗R1,コンデンサC
1からなるのこぎり波発生回路16cと、こののこぎり波発
生回路16cの出力信号と平均手段15からの出力信号とを
比較してトリガパルスを発生する比較器16dとから構成
されている。

検出手段12は、一次側を負荷11の電源回路に直列に接続
したカーレントトランス12aからなり、二次側には電圧
を取り出すための抵抗12bが接続されている。

サンプリング信号発生手段13は、演算増幅器A1,A2を縦
続接続してなる三角波発振回路13aと、この三角波発振
回路13aからの三角波と前記検出手段12から出力される
検出電圧との比較結果に応じて決定されるデュティ比の
サンプリング信号を送出する比較器13bとから構成され
ている。

自乗手段14は、（−）入力端及び（＋）入力端を抵抗R
2,R3を介して検出手段12の出力端に接続し、かつ（−）
入力端と出力端間を抵抗R4を介して接続した差動増幅器
14aと、この差動増幅器の（＋）入力端とアース間に接
続した電界効果トランジスタ14bとを備え、電界効果ト
ランジスタ14bのゲートはダイオードD1を介してサンプ
リング信号発生手段13の比較器13bの出力端に接続され
ている。

平均手段15は、入力端を自乗手段14の出力端に接続し、
帰還系に抵抗R5とコンデンサC2を有する演算増幅器15a
と、この演算増幅器15aから出力される平均値信号と基
準電圧Vrとの差を取り出す差動増幅器15bとから構成さ
れ、差動増幅器15bの出力信号（直流）は位相制御手段1
6の比較器16dに入力されるようになっている。

次に、上記のように構成された本実施例の動作について
説明する。

負荷への電力制御に際し、位相制御手段16からトリガパ
ルス30が出力され、このトリガパルス30がホトカプラ20
を通してトライアック10のゲートに加えられると、負荷
11には、半サイクル毎に位相制御された第２図に示す如
き波形の交流電圧Ｖが供給される。

一方、負荷11に位相制御された交流電圧Ｖが供給される
と、検出手段12、即ちカーレントトランス12aにより位
相制御された電流が検出され、この電流が抵抗12bを通
してアースに流れると、抵抗12bの両端には、負荷11に
加えられた電圧波形と同一の波形の電圧Vinが発生す
る。

検出手段12で検出された電圧Vinがサンプリング信号発
生手段13の比較器13bに加えられ、さらに三角波発振回
路13aからの三角波信号31が加えられると、検出電圧Vin
に応じて決定されるデュティ比のパルス状のサンプリン
グ信号が発生し、このサンプリング信号により自乗手段
14の電界効果トランジスタ14bをスイッチングする。こ
の時、差動増幅器14aの（−）入力端及び（＋）入力端
には抵抗R2,R3を通して検出手段12により検出した電圧V
inが加えられるため、差動増幅器14aの出力端には、検
出電圧Vinをサンプリング信号の周期でサンプリング
し、かつ該サンプル値を自乗した第２図に示す如き波形
の自乗信号32が出力される。この自乗信号32は平均手段
15の演算増幅器15aにより平均化され実効値信号（直流
信号）に変換された後、比較器15bにより基準電圧Vrと
比較され、その差電圧は負荷11に加えられる電力の変動
分として位相制御手段16の比較器16dに制御電力補正量
として加えられる。これにより制御素子10の制御角を変
化させて負荷11に加えられる電力を一定にする。

従って、上述のような本実施例にあっては、高精度の交
流定電力制御が可能になると共に、サンプリング信号発
生手段13,自乗手段14及び平均手段15は、市販の演算増
幅器を利用して構成できるため、位相制御された電圧又
は電流の実効値検出回路を低コストで提供できることに
なる。

なお、本考案における電力制御装置の各部の回路構成
は、上記実施例のものに限定されない。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案によれば、実効値検出のた
めの回路を市販の演算増幅器を利用して構成することが
でき、製品の低コスト化が可能になると共に、高精度な
電力制御ができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の電力制御装置の原理ブロック図であ
る。第２図が本考案による電力制御装置の一実施例を示す全
体の回路図である。図において、 10は制御素子、11は負荷、12は電圧又は電流検出手段、
13はサンプリング信号発生手段、14は自乗手段、15は平
均手段、16は位相制御手段。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】負荷（11）に交流電力を供給する制御素子
（10）と、前記制御素子（10）で位相制御された電圧又は電流を検
出する検出手段（12）と、前記検出手段（12）により検出された電圧又は電流に応
じて決定されるデュティ比のサンプリング信号を送出す
るサンプリング信号発生手段（13）と、前記検出手段（12）から出力される電圧又は電流を前記
サンプリング信号発生手段（13）から出力されるサンプ
リング信号によりサンプリングし、そのサンプル値を自
乗する自乗手段（14）と、前記自乗手段（14）からの自乗信号を平均化して実効値
に変換し補正量を送出する平均手段（15）と、交流電源の周波数に同期したトリガ信号を発生すると共
に該トリガ信号の位相を前記平均手段（15）からの補正
量に応じ変化させて制御素子（10）を制御する位相制御
手段（16）と、を備えてなる電力制御装置。