JPH0739137A

JPH0739137A - 位相制御装置

Info

Publication number: JPH0739137A
Application number: JP20015493A
Authority: JP
Inventors: Yuji Sawaguchi; 勇治沢口; Jun Abe; 純阿部
Original assignee: Osaki Electric Co Ltd
Current assignee: Osaki Electric Co Ltd
Priority date: 1993-07-21
Filing date: 1993-07-21
Publication date: 1995-02-07

Abstract

(57)【要約】【目的】従来の方式に比較してハードウエアの負担を
少なくし、かつ、位相制御条件の変更に際してソフトウ
エアの変更のみによる柔軟な対応を可能にする。【構成】制御された位相角で負荷に交流電源を供給す
るように制御する負荷制御手段と、交流電源の位相角基
準点から充電が開始される充電用コンデンサと、交流電
源の所定の位相角に対応する充電時間にて所定充電レベ
ルに達することにより充電用コンデンサを放電させ、該
放電により負荷制御手段を動作させる負荷制御指示手段
とを備えた位相制御装置において、所定の位相角を設定
する位相角設定部７と、所定の位相角に対応する充電パ
ルスのパルス周期またはパルス幅を演算する演算部１０
と、該演算部１０により演算されたパルス周期またはパ
ルス幅の充電パルスの列を位相角基準点に同期して発生
するパルス列発生部９と、充電パルスの列により充電用
コンデンサのパルス充電を行う充電制御手段とを設け
て、演算部１０によりソフトウエアにて演算し、これに
より充電用コンデンサの充電時間を変更し、位相角の制
御を行う

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多段階にわたる位相制
御を行う、位相制御装置の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７、図８は、従来の位相制御装置の例
を示す回路図である。図７および図８に示すように、従
来の位相制御装置は、商用交流電源ＡＣからの電流を整
流するダイオード・ブリッジ３１、ゼロクロス・リセッ
ト回路３２、平滑回路３３、充放電回路３４、および、
負荷制御回路３５から構成される。３６は被制御負荷で
ある。

【０００３】従来の位相制御装置では、図７に示すよう
に、充放電回路３４の充電用抵抗３７として可変抵抗器
または複数個の抵抗器の切り換えユニットを用いて充電
用コンデンサ３８との時定数回路を構成し、直流電源３
９の電圧を一定に保ち、充電用コンデンサ３８の充電時
間を制御することにより位相制御を行うか、あるいは、
図８に示すように、充放電回路３４の充電用コンデンサ
３８に印加される直流電源３９の電圧を変化させて、充
電用コンデンサ３８の充電時間を制御することにより位
相制御が行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】今日のように、マイク
ロコンピュータを用いて、連続的に多段階の位相制御を
行う場合、図７に示す、充電用抵抗３７として可変抵抗
器を用いて充電用コンデンサ３８の充電時間を制御する
方法は、一般にマイクロコンピュータによる制御が困難
であるため、通常は複数個の抵抗器の切り換えにより充
放電時間を制御する方法が採られる。しかし、この方法
では、連続的に多段階の位相制御を行う場合は、制御段
階数分の抵抗器と切り換えスイッチが必要となるために
多くの部品点数を必要とし、ハードウエアとして大きな
負担を生ずる。また、回路設計終了後に位相制御の段階
数や制御角の変更を行う場合は、マイクロコンピュータ
のソフトウエアの変更のみならず、回路定数の変更や部
品の追加などを行う必要がある。

【０００５】また、図８に示す、直流電源３９の電圧を
可変として充電用コンデンサ３８の充電時間を制御する
方法では、その構成素子として一般的にＤ／Ａコンバー
タ（不図示）が使用されるが、この場合は、出力バッフ
ァ、マイクロコンピュータとのインタフェース回路な
ど、Ｄ／Ａコンバータの周辺回路が必要となり、前述し
た可変抵抗器を用いて充電時間を制御する方法と同様、
ハードウエアに大きい負担を生ずる。

【０００６】本発明の目的は、上述の課題を解決し、コ
ンデンサによる充電時間を用いて位相角の連続的多段階
制御を行う位相制御装置において、従来の方式に比較し
てハードウエアの負担が少なく、かつ、位相制御条件の
変更に際してソフトウエアの変更のみにより柔軟に対応
できる位相制御装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、制御された位
相角で負荷に交流電源を供給するように制御する負荷制
御手段と、交流電源の位相角基準点から充電が開始され
る充電用コンデンサと、交流電源の所定の位相角に対応
する充電時間にて所定充電レベルに達することにより充
電用コンデンサを放電させ、該放電により負荷制御手段
を動作させる負荷制御指示手段とを備えた位相制御装置
において、所定の位相角を設定する位相角設定手段と、
所定の位相角に対応する充電パルスのパルス周期または
パルス幅を演算する演算手段と、該演算手段により演算
されたパルス周期またはパルス幅の充電パルスの列を位
相角基準点に同期して発生するパルス列発生手段と、充
電パルスの列により充電用コンデンサのパルス充電を行
う充電制御手段とを設けている。

【０００８】

【作用】本発明においては、所定の位相角に対応する充
電パルスのパルス周期またはパルス幅を演算手段により
ソフトウエアにて演算し、これにより充電用コンデンサ
の充電時間を変更し、位相角の制御を行うようにしてい
る。

【０００９】

【実施例】図１は、本発明の一実施例である、位相制御
装置の回路図、図２は、図１における充電パルス発生回
路の構成を示すブロック図である。

【００１０】商用交流電源ＡＣは、ダイオード・ブリッ
ジ１で全波整流され、平滑回路２、ゼロクロス・リセッ
ト回路３、および、充電パルス発生回路４に供給され
る。平滑回路２は、全波整流された直流電流を平滑化
し、充放電回路５に出力する。

【００１１】図２に示すように、充電パルス発生回路４
は、商用交流電流ＡＣのゼロクロスを検出するゼロクロ
ス検出部６と、所要の位相角を設定するための位相角設
定部７と、位相制御角に相当する充電パルスのパルス周
期またはパルス幅データを記憶している第１メモリ部８
と、位相角設定部７により設定された所要位相制御角か
ら演算を行い、第１メモリ部８に記憶されている充電パ
ルスのパルス幅またはパルス周期データを選択し、ゼロ
クロス検出部６からのゼロクロス検出信号に同期して、
パルス列発生部９の制御を行う演算部１０と、演算部１
０によって選択された充電パルスのパルス周期またはパ
ルス幅データを格納する第２メモリ部１１と、演算部１
０からの制御に従って充電パルスを発生するパルス列発
生部９とから構成される。

【００１２】図３は、本発明の一実施例である位相制御
装置における充電パルス発生回路４の動作を示すフロー
チャート、図４は、同じく位相制御装置における充電パ
ルス発生回路４内の第１メモリ部８のデータ構成例を示
す図、図５は、同じく位相制御装置の１サイクル分の制
御の流れを示すフローチャート、図６は、同じく位相制
御装置の充電パルス、および、充電用コンデンサの充電
電圧の変化を示す図である。以下の説明においては、
充電パルスのパルス周期を変化させることにより、位相
角制御を行う動作について説明する。

【００１３】まず、図３により、充電パルス発生回路４
の動作を説明する。演算部１０は、ステップ１で位相角
設定部７から所要の位相角の値を受け取り、ステップ２
で第１メモリ部８により所要位相角に対応するパルス周
期データを参照し、ステップ３で参照した所要位相角に
対応するパルス周期データを第２メモリ部１１に格納す
る。ここで、第１メモリ部８内部のデータは、図４に示
すようなテーブル状に構成され、例えば、所要位相角が
Ｂの場合は、パルス周期ｆ_B のデータが第２メモリ部１
１に格納される。

【００１４】演算部１０は、ゼロクロス検出部６からゼ
ロクロス検出信号が出力されるまで上記動作を繰り返
し、ステップ４でゼロクロスが検出されると、演算部１
０はステップ５でパルス列発生部９の充電パルス発生を
停止させ、ステップ６で第２メモリ部１１からパルス周
期データを読みだしてパルス列発生部９に出力する。以
後、ステップ７でパルス列発生部９が充電パルスの発生
を開始する。

【００１５】次に、図５および図６により、本発明の一
実施例である位相制御装置における１サイクル分の位相
制御過程を説明する。

【００１６】充電パルス発生回路４は、図３のフローチ
ャートに示す動作を常時繰り返すことにより、ステップ
１１により常に商用交流電源ＡＣのゼロクロスに同期し
て充電パルスを発生する。

【００１７】充電パルス伝送回路１２は、充電パルス発
生回路４から出力された充電パルスを、パルストランス
１３を介して充放電回路５へ伝送する。充放電回路５の
充電制御トランジスタ１４は、充電パルスに同期してオ
ン・オフするため、図６に示すように、オン状態のとき
に、ツェナーダイオード１５のツェナー電圧で決定され
る一定電圧が周期的に充電用コンデンサ１６に印加され
ることにより、ステップ１２で充電用コンデンサ１６が
充電パルスの到来毎にパルス充電されて、図６に示すよ
うに、充電用コンデンサ１６の充電電圧が次第に上昇す
る。そして、ステップ１３で、この電圧が図１のＰ点の
基準電位Ｖ_THに達したとき、ステップ１４でプログラマ
ブル・ユニジャンクショントランジスタ（ＰＵＴ）１７
がオン状態となり、充電用コンデンサ１６に充電された
電荷が放電される。

【００１８】この放電電流がトリガパルスとなり、負荷
制御回路１８のフォト双方向サイリスタ１９の発光ダイ
オード２０が発光し、ステップ１５でフォト双方向サイ
リスタ１９内の双方向サイリスタ２１がオンとなること
により被制御負荷２２に電流が流れる。そして、ステッ
プ１６で、商用交流電源ＡＣのゼロクロス時にフォト双
方向サイリスタ１９内の双方向サイリスタ２１に電流が
流れなくなることで、ステップ１７で双方向サイリスタ
２１がオフとなる。

【００１９】充電パルス発生回路４は、ステップ１８で
充電パルスの発生を停止し、同時にステップ１９で、充
電用コンデンサ１６の残留全電荷がゼロクロス・リセッ
ト回路３を通して放電される。以上の動作を１サイクル
とし、これを繰り返すことにより位相制御を行う。

【００２０】充電用コンデンサ１６の放電タイミング
は、パルス幅Ｐ_W が一定の場合、充電パルスのパルス周
期により決定される。例えば、図６に示すように、充電
パルスの周期がＴ₁ ＞Ｔ₂ の時、放電タイミングはＴ_C1
＞Ｔ_C2となる。このことは、図６（ｂ）のように充電パ
ルスの周期を短くすれば充電時間が短くなり、図６
（ａ）のように充電パルスの周期を長くすれば充電時間
が長くなることを示している。したがって、充電パルス
のパルス周期を調節することにより、位相角の制御を行
うことができる。

【００２１】充電パルスのパルス周期の代わりに図６に
おけるパルス幅Ｐ_W を可変とした場合も、以上の説明と
同様の制御動作を行う。

【００２２】以上に説明した本実施例の位相制御装置で
は、充電パルス発生回路４から発生される充電パルスの
パルス周期またはパルス幅を調節することにより、位相
角の制御を実現しており、この位相制御の中心となる充
電パルス発生回路４をマイクロコンピュータを用いて実
現した場合、任意の位相角の制御をマイクロコンピュー
タのソフトウエアによる制御により行い、多段階にわた
る位相制御をソフトウエアのみで行うことが可能とな
る。

【００２３】なお、図１において、充電パルス伝送回路
１２内のパルストランス１３の代わりに、フォトカプラ
ーやリレーを用いることもできる。また、位相角基準点
としてゼロクロス点を用いているが、９０°や１８０°
を用いることもできる。

【００２４】さらに、本位相制御装置を構成するハード
ウエアも、充電パルス発生回路４の他は充電パルス伝送
回路１２のみであるため、簡単に実現可能である。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
制御された位相角で負荷に交流電源を供給するように制
御する負荷制御手段と、交流電源の位相角基準点から充
電が開始される充電用コンデンサと、交流電源の所定の
位相角に対応する充電時間にて所定充電レベルに達する
ことにより充電用コンデンサを放電させ、該放電により
負荷制御手段を動作させる負荷制御指示手段とを備えた
位相制御装置において、所定の位相角を設定する位相角
設定手段と、所定の位相角に対応する充電パルスのパル
ス周期またはパルス幅を演算する演算手段と、該演算手
段により演算されたパルス周期またはパルス幅の充電パ
ルスの列を位相角基準点に同期して発生するパルス列発
生手段と、充電パルスの列により充電用コンデンサのパ
ルス充電を行う充電制御手段とを設け、以て、所定の位
相角に対応する充電パルスのパルス周期またはパルス幅
を演算手段によりソフトウエアにて演算し、これにより
充電用コンデンサの充電時間を変更し、位相角の制御を
行うようにしたから、ハードウエアの負担が少なくする
ことができ、かつ、位相制御条件の変更に際してソフト
ウエアの変更のみにより柔軟に対応することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である、位相制御装置の回路
図である。

【図２】図１における充電パルス発生回路の構成を示す
ブロック図である。

【図３】同じく位相制御装置における充電パルス発生回
路の動作を示すフローチャートである。

【図４】同じく位相制御装置における充電パルス発生回
路内の第１メモリ部のデータ構成例を示す図である。

【図５】同じく位相制御装置の１サイクル分の制御の流
れを示すフローチャートである。

【図６】同じく位相制御装置の充電パルス、および、充
電用コンデンサの充電電圧の変化を示す図である。

【図７】従来の位相制御装置の一例を示す回路図であ
る。

【図８】従来の位相制御装置の他の例を示す回路図であ
る。

【符号の説明】

１ダイオード・ブリッジ２平滑回路３ゼロクロス・リセット回路４充電パルス発生回路５充放電回路６ゼロクロス検出部７位相角設定部８第１メモリ部９パルス列発生部１０演算部１１第２メモリ部１２充電パルス伝送回路１３パルストランス１４充電制御トランジスタ（充電制御手段）１５ツェナーダイオード１６充電用コンデンサ１７プログラマブル・ユニジャンクショントランジス
タ（負荷制御指示手段）１８負荷制御回路１９フォト双方向サイリスタ（負荷制御手段）２０発光ダイオード２１双方向サイリスタ２２被制御負荷ＡＣ商用交流電源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】制御された位相角で負荷に交流電源を供
給するように制御する負荷制御手段と、前記交流電源の
位相角基準点から充電が開始される充電用コンデンサ
と、前記交流電源の所定の位相角に対応する充電時間に
て所定充電レベルに達することにより前記充電用コンデ
ンサを放電させ、該放電により前記負荷制御手段を動作
させる負荷制御指示手段とを備えた位相制御装置におい
て、所定の位相角を設定する位相角設定手段と、前記所
定の位相角に対応する充電パルスのパルス周期またはパ
ルス幅を演算する演算手段と、該演算手段により演算さ
れたパルス周期またはパルス幅の充電パルスの列を前記
位相角基準点に同期して発生するパルス列発生手段と、
前記充電パルスの列により前記充電用コンデンサのパル
ス充電を行う充電制御手段とを設けたことを特徴とする
位相制御装置。