JPS6380762A - 交流電力制御方法 - Google Patents
交流電力制御方法Info
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- JPS6380762A JPS6380762A JP22349986A JP22349986A JPS6380762A JP S6380762 A JPS6380762 A JP S6380762A JP 22349986 A JP22349986 A JP 22349986A JP 22349986 A JP22349986 A JP 22349986A JP S6380762 A JPS6380762 A JP S6380762A
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- Japan
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- power
- timing
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- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 23
- 238000010304 firing Methods 0.000 abstract description 5
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000000819 phase cycle Methods 0.000 description 1
- 235000021110 pickles Nutrition 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
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- Power Conversion In General (AREA)
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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】
（発明の技術分野）
本発明はサイリスタ又はトライアック等を用いた比例ゼ
ロクロス方式による交流電力制御方法に関する。
ロクロス方式による交流電力制御方法に関する。
（従来技術とその問題点）
従来から、負荷に供給される交流電力を制御する場合に
、負荷と交流電源との間にサイリスタを接続し、このサ
イリスタのゲートに与える点弧用トリガパルスの発生タ
イミングを変えることにより、負荷に供給される交流電
力を制御する方法が、広く採用されている。このゲート
パルスの制御の方法には一般に２つあり、その１つは交
流電源の零電位クロス点（ゼロクロス点と言う）を起点
として Ｏ〜１８０°の位相周分の点弧角タイミングを
制御して電力を０〜１００％制御するいわゆる位相制御
方式（図１）、他の１つはゼロクロス点で点弧させる２
つの連続１組のゲートパルスを基本単位とし、このゲー
トパルス単位により１サイクルの正弦波電力を一定周期
Ｔ時間中に何単位（ｎ単位）与えられるかにより負荷電
力を制御する方式（具体的には図２と図３）があり、こ
れをゼロクロス制御方式と言う。
、負荷と交流電源との間にサイリスタを接続し、このサ
イリスタのゲートに与える点弧用トリガパルスの発生タ
イミングを変えることにより、負荷に供給される交流電
力を制御する方法が、広く採用されている。このゲート
パルスの制御の方法には一般に２つあり、その１つは交
流電源の零電位クロス点（ゼロクロス点と言う）を起点
として Ｏ〜１８０°の位相周分の点弧角タイミングを
制御して電力を０〜１００％制御するいわゆる位相制御
方式（図１）、他の１つはゼロクロス点で点弧させる２
つの連続１組のゲートパルスを基本単位とし、このゲー
トパルス単位により１サイクルの正弦波電力を一定周期
Ｔ時間中に何単位（ｎ単位）与えられるかにより負荷電
力を制御する方式（具体的には図２と図３）があり、こ
れをゼロクロス制御方式と言う。
ゼロクロス制御方式に於ける図２の方式は、Ｔ期間中に
電力が供給される期間（オン期間）がｎ周期分、即ち、
ｎ Ｘ ２０＋１１！Ｉ （５０Ｈ２）又はｎＸ１５．
５鵬（６０Ｈｚ）となり、残りの７−７−ｎＸ２Ｏ又は
Ｔ−ｎＸ１６．６ｍｓの期間は電力が零（オフ）となる
、即ち、Ｔ期間中に電力がオンオフすることになる０図
３の方式は電力のオンになるタイミングをＴ期間の間に
平均的に分散させる方式であり、Ｔ期間中にｎサイクル
のオン期間が分散することになる。
電力が供給される期間（オン期間）がｎ周期分、即ち、
ｎ Ｘ ２０＋１１！Ｉ （５０Ｈ２）又はｎＸ１５．
５鵬（６０Ｈｚ）となり、残りの７−７−ｎＸ２Ｏ又は
Ｔ−ｎＸ１６．６ｍｓの期間は電力が零（オフ）となる
、即ち、Ｔ期間中に電力がオンオフすることになる０図
３の方式は電力のオンになるタイミングをＴ期間の間に
平均的に分散させる方式であり、Ｔ期間中にｎサイクル
のオン期間が分散することになる。
これらの各方式の欠点として、位相制御の場合は、点弧
期間が電源サイクルの後方周期となり、これは遅れ位相
の電流と等価で、結果として純抵抗負荷であっても力率
が悪いことになる。また、点弧時点で過渡的なノイズを
発生しこれも障害を与えるゼロクロス方式の場合は、結
果的にはオンオフ式の制御であるから、電源に対して負
荷変動を与えることになり、電圧変動を生じ易（、他装
置に対し悪影響を与える。
期間が電源サイクルの後方周期となり、これは遅れ位相
の電流と等価で、結果として純抵抗負荷であっても力率
が悪いことになる。また、点弧時点で過渡的なノイズを
発生しこれも障害を与えるゼロクロス方式の場合は、結
果的にはオンオフ式の制御であるから、電源に対して負
荷変動を与えることになり、電圧変動を生じ易（、他装
置に対し悪影響を与える。
これらの制御方式を使った負荷を複数個並列的に接続し
た場合、それらの欠点に基づく不都合も増大し、時とし
て社会的問題となる。例として、半導体製造装置である
拡散炉に於いては、１炉のヒータが３〜５分割され、そ
れぞれ位相制御方式のサイリスタ電力制御装置により炉
の温度制御がされている。このような炉を多数使用した
工場に於いては全て同じ位相制御方式を使用しているた
め、工場全体の力率が６０〜７０％と悪く電力効率低下
による損失ははなはだ大である。
た場合、それらの欠点に基づく不都合も増大し、時とし
て社会的問題となる。例として、半導体製造装置である
拡散炉に於いては、１炉のヒータが３〜５分割され、そ
れぞれ位相制御方式のサイリスタ電力制御装置により炉
の温度制御がされている。このような炉を多数使用した
工場に於いては全て同じ位相制御方式を使用しているた
め、工場全体の力率が６０〜７０％と悪く電力効率低下
による損失ははなはだ大である。
ゼロクロス方式に於いても同様にオンサイクルが重畳し
た場合は、電力変動も増大し、且つ重畳のタイミングが
不規則のため、時として大きな変動を起こすことがあり
、具体的な例を図４に示す。
た場合は、電力変動も増大し、且つ重畳のタイミングが
不規則のため、時として大きな変動を起こすことがあり
、具体的な例を図４に示す。
図中■、■、■はオンサイクルが重なっておりこの時点
で電力の変動が生ずる。
で電力の変動が生ずる。
（発明の目的）
本発明は、サイリスタやトライアックを用いた交流電力
制御回路に於いて、ゼロクロス方式により電力を制御す
る場合に複数の制御回路間で互いに同時に電力のオンタ
イミングにならないようにタイミングを前後に調整し、
且つ全体的には制御に影響がないようにしつつ電源に於
いては総合して全体の電力効率を向上させるようにした
交流電力制御方法を提供するものである。
制御回路に於いて、ゼロクロス方式により電力を制御す
る場合に複数の制御回路間で互いに同時に電力のオンタ
イミングにならないようにタイミングを前後に調整し、
且つ全体的には制御に影響がないようにしつつ電源に於
いては総合して全体の電力効率を向上させるようにした
交流電力制御方法を提供するものである。
（発明の原理）
以下図面により本発明の詳細な説明する。
具体的には、図５に示すごとく、複数の制御系統に対し
ゼロクロス出力パルスを互いに重なり合わないように（
図４中の■、■、■を図５の如くずらせること）マイク
ロコンピュータでタイミングを調整しつつ制御しようと
するものである。このようにすることにより、サイリス
タを用いた交流電力制御に於いて位相制御の場合に比べ
電流が実効値で６０％〜９０％（操作量に依る）に低減
された。
ゼロクロス出力パルスを互いに重なり合わないように（
図４中の■、■、■を図５の如くずらせること）マイク
ロコンピュータでタイミングを調整しつつ制御しようと
するものである。このようにすることにより、サイリス
タを用いた交流電力制御に於いて位相制御の場合に比べ
電流が実効値で６０％〜９０％（操作量に依る）に低減
された。
（実施例）
図６は本発明の方法を適用した電力制御装置の一例を示
している。ＡＤコンバータ等によりディジタル量に変換
された制御信号はマイクロコンピュータ１に取りこまれ
る。マイクロコンピュータ１では、目標値との差をとっ
て比例、積分、微分（Ｐ Ｉ Ｄ）演算が施され、その
演算結果は操作信号となる。本装置ではオンタイミング
を分散させたゼロクロス比例制御方式をとることとし、
ゼロクロスパルスのタイミングは電源同期検出回路２に
よりマイクロコンピュータ１に加えられ、そのタイミン
グに合わせて連続２回のサイリスタ点弧パルスをマイク
ロコンピュータ１により決定しくこれをパルス出力タイ
ミングと言う）、プログラムカウンタ３．３ａ、パルス
アンプ４，４ａを経てサイリスタ５，５ａに加えられる
。操作出力は、通常Ｏ〜１００％で与えられ、今一定周
期（例として５秒。
している。ＡＤコンバータ等によりディジタル量に変換
された制御信号はマイクロコンピュータ１に取りこまれ
る。マイクロコンピュータ１では、目標値との差をとっ
て比例、積分、微分（Ｐ Ｉ Ｄ）演算が施され、その
演算結果は操作信号となる。本装置ではオンタイミング
を分散させたゼロクロス比例制御方式をとることとし、
ゼロクロスパルスのタイミングは電源同期検出回路２に
よりマイクロコンピュータ１に加えられ、そのタイミン
グに合わせて連続２回のサイリスタ点弧パルスをマイク
ロコンピュータ１により決定しくこれをパルス出力タイ
ミングと言う）、プログラムカウンタ３．３ａ、パルス
アンプ４，４ａを経てサイリスタ５，５ａに加えられる
。操作出力は、通常Ｏ〜１００％で与えられ、今一定周
期（例として５秒。
２５０サイクル）Ｔに対し、全てオンサイクル（即ちフ
ルパワー）を１００％、全てオフサイクル（即ちゼロパ
ワー）を０％としてＴ期間中のオンサイクルの数（Ｍ）
を比例的に制御するものとする。即ち、操作出力Ｘ％を
マイクロコンピュータ１によすＭに変換し、それを平均
的にＴ期間中に分配させる。
ルパワー）を１００％、全てオフサイクル（即ちゼロパ
ワー）を０％としてＴ期間中のオンサイクルの数（Ｍ）
を比例的に制御するものとする。即ち、操作出力Ｘ％を
マイクロコンピュータ１によすＭに変換し、それを平均
的にＴ期間中に分配させる。
本装置では複数の負荷６〜６ａ （例としては５ゾーン
）に対し、それぞれＭ〜Ｍ、の操作出力をマイクロコン
ピュータ１により算出するわけであるが、次の動作の項
で説明するアルゴリズムで各サイリスタの点弧パルスを
発生させ、それによる各ゾーンのオンサイクルが出来る
だけ同時に重なり合わないようにする。当然Ｍ−Ｍ、の
合計がＴ期間のサイクル数より多い場合は重なり合いが
生ずるが、これも極力平均的に分散させようとするもの
である。
）に対し、それぞれＭ〜Ｍ、の操作出力をマイクロコン
ピュータ１により算出するわけであるが、次の動作の項
で説明するアルゴリズムで各サイリスタの点弧パルスを
発生させ、それによる各ゾーンのオンサイクルが出来る
だけ同時に重なり合わないようにする。当然Ｍ−Ｍ、の
合計がＴ期間のサイクル数より多い場合は重なり合いが
生ずるが、これも極力平均的に分散させようとするもの
である。
操作出力に相当するオンパルス、出力のタイミングを決
定するのは、Ｔ期間中の２０−間隔のタイミングに於い
て、その時点迄のパルス出力の割合が操作量に最も近（
なるようにする方式を採る。
定するのは、Ｔ期間中の２０−間隔のタイミングに於い
て、その時点迄のパルス出力の割合が操作量に最も近（
なるようにする方式を採る。
更に本装置の如く複数の負荷に対しては、各操作量の総
和と出力済パルス数の総和の比較を行い、それにより本
来そのタイミングで出力すべきであるかどうかを求め、
更に各ゾーンの出力に対しては出力期待度の大きい順に
パルス出力の優先権を与え順次各ゾーンにパルスを出力
しつつ、上記の比較計算を行って判定して行くのが基本
的なアルゴリズムである。これを図７のフローチャート
で示す。
和と出力済パルス数の総和の比較を行い、それにより本
来そのタイミングで出力すべきであるかどうかを求め、
更に各ゾーンの出力に対しては出力期待度の大きい順に
パルス出力の優先権を与え順次各ゾーンにパルスを出力
しつつ、上記の比較計算を行って判定して行くのが基本
的なアルゴリズムである。これを図７のフローチャート
で示す。
この図７のフローのプログラムは、図６のマイクロコン
ピュータｌで実行され、ゼロクロス電源同期タイミング
検出回路２の割込みタイミング時に同期して、起動され
る。このフローのアルゴリズムに於いてオンタイミング
がどうして重ならないかのポイントは、図８の条件の下
で、（３）式が常に成り立つようにＡＴを増加させなが
らＢ点をＴ迄到達させた時点で、ＣＴはＴ期間中に均等
に分散させたことになる。
ピュータｌで実行され、ゼロクロス電源同期タイミング
検出回路２の割込みタイミング時に同期して、起動され
る。このフローのアルゴリズムに於いてオンタイミング
がどうして重ならないかのポイントは、図８の条件の下
で、（３）式が常に成り立つようにＡＴを増加させなが
らＢ点をＴ迄到達させた時点で、ＣＴはＴ期間中に均等
に分散させたことになる。
すなわち、バランス良く出力パルスが分配されている時
、 ＦＴ ： Ｂ＃ＣＴ ： ＡＴ （１）が
成立つ、即ち、 ＦＴＸＡＴ４ＢＸＣＴ （２）ここで、この
ＡＴが各ゾーンの出力パルス数の総計である故に、各ゾ
ーンのオンタイミングが、互いに出来るだけ重なり合わ
ぬよう出力されたことになる。
、 ＦＴ ： Ｂ＃ＣＴ ： ＡＴ （１）が
成立つ、即ち、 ＦＴＸＡＴ４ＢＸＣＴ （２）ここで、この
ＡＴが各ゾーンの出力パルス数の総計である故に、各ゾ
ーンのオンタイミングが、互いに出来るだけ重なり合わ
ぬよう出力されたことになる。
更に特定のゾーンの出力パルスが一部分に片寄らないの
は各ゾーンの出力期待度の高い順にパルス出力を行うこ
とにより実現される。
は各ゾーンの出力期待度の高い順にパルス出力を行うこ
とにより実現される。
図７において、スタートは出力タイミング毎にエントリ
される。３０に示す出力期待度ｘ （ｎ）はＢ×Ｃ（ｎ
）／ＦＴであり、４０で優先度の高いチャンネル（又は
ゾーン）からループを開始する。
される。３０に示す出力期待度ｘ （ｎ）はＢ×Ｃ（ｎ
）／ＦＴであり、４０で優先度の高いチャンネル（又は
ゾーン）からループを開始する。
（発明の効果）
以上の説明から理解されるように、本発明により次のよ
うな効果が得られる。
うな効果が得られる。
（１） 単純なゼロクロス交流電力制御に比べ複数負
荷の電流重畳が減り、電力消費が平準化され、電圧変動
が減少する。
荷の電流重畳が減り、電力消費が平準化され、電圧変動
が減少する。
（２）位相制御交流電力制御に比べ、電流の実効値が減
り力率が改善される。
り力率が改善される。
図１は位相制御方式に於けるゲートトリーガバルスと交
流制御波形の説明用波形図、図２はオンオフ式ゼロクロ
ス制御を説明するための波形図、図３は分散比例ゼロク
ロス制御の説明用波形図、図４は複数負荷に於けるゼロ
クロス波形の重り例の説明用波形図、図５は本発明の原
理であるゼロクロス出力波形の重なり合いを調整する動
作の説明用波形図、図６は本発明を実現する装置の構成
例を示すブロック図、図７はＮゾーンの時分割分散比例
ゼロクロス方式による本発明の動作例を示すフローチャ
ート、図８は本発明の詳細な説明図である。 １・・・演算制御用マイクロコンピュータ、２・・・零
位相同期検出回路、 ３，３ａ・・・プログラマブルカ
ウンタ、４，４ａ・・・ゲートパルス増幅部、 ５，５
ａ・・・交流制御用サイリスタ（又はトライアック）、
６，６ａ・・・負荷。 固 １ 図 ２ 記 ３ 重り漬、 ■ ■
■記 ５ 同 ７
流制御波形の説明用波形図、図２はオンオフ式ゼロクロ
ス制御を説明するための波形図、図３は分散比例ゼロク
ロス制御の説明用波形図、図４は複数負荷に於けるゼロ
クロス波形の重り例の説明用波形図、図５は本発明の原
理であるゼロクロス出力波形の重なり合いを調整する動
作の説明用波形図、図６は本発明を実現する装置の構成
例を示すブロック図、図７はＮゾーンの時分割分散比例
ゼロクロス方式による本発明の動作例を示すフローチャ
ート、図８は本発明の詳細な説明図である。 １・・・演算制御用マイクロコンピュータ、２・・・零
位相同期検出回路、 ３，３ａ・・・プログラマブルカ
ウンタ、４，４ａ・・・ゲートパルス増幅部、 ５，５
ａ・・・交流制御用サイリスタ（又はトライアック）、
６，６ａ・・・負荷。 固 １ 図 ２ 記 ３ 重り漬、 ■ ■
■記 ５ 同 ７
Claims (1)
- 複数の負荷に供給される交流電力をサイリスタを用いた
ゼロクロス制御方式を使用しその互いの負荷に対する電
力供給タイミングが重り合って電源に対し急激な変動や
力率の低下を与えぬように各制御用サイリスタの点弧ゲ
ートパルスのタイミングを調整することにより電力利用
効率を向上させることを特徴とする交流電力制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61223499A JP2681631B2 (ja) | 1986-09-24 | 1986-09-24 | 交流電力制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61223499A JP2681631B2 (ja) | 1986-09-24 | 1986-09-24 | 交流電力制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6380762A true JPS6380762A (ja) | 1988-04-11 |
| JP2681631B2 JP2681631B2 (ja) | 1997-11-26 |
Family
ID=16799099
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61223499A Expired - Fee Related JP2681631B2 (ja) | 1986-09-24 | 1986-09-24 | 交流電力制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2681631B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010207018A (ja) * | 2009-03-05 | 2010-09-16 | Mitsubishi Electric Corp | 直流電源装置、これを備えた直流電源システム及びこれを備えたヒートポンプ式給湯機システム |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5884314A (ja) * | 1981-11-13 | 1983-05-20 | Sansha Electric Mfg Co Ltd | 電力調整装置 |
-
1986
- 1986-09-24 JP JP61223499A patent/JP2681631B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5884314A (ja) * | 1981-11-13 | 1983-05-20 | Sansha Electric Mfg Co Ltd | 電力調整装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010207018A (ja) * | 2009-03-05 | 2010-09-16 | Mitsubishi Electric Corp | 直流電源装置、これを備えた直流電源システム及びこれを備えたヒートポンプ式給湯機システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2681631B2 (ja) | 1997-11-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |