JPH077311B2 - 電力制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、例えば電気炉内のヒータ等の負荷の負荷電
力をサイクル制御する電力制御装置、特に複数の負荷の
負荷電力を制御するときの電源電圧変動の防止化に関す
るものである。

［従来の技術］ 第３図は通常のサイクル制御装置を有する電力制御装置
の回路図を示し、図において（１）は例えば電気炉等の
温度を検出し、検出した温度と設定温度との偏差に応じ
て温度調節器等から出力される制御信号、（R1）は制御
信号（１）を電圧に変更する抵抗、（R2）は入力抵抗、
（Ｄ）は入力電圧を制限するダイオード、（２）はイン
ピーダンス変換器、（VR1）は可変抵抗であり抵抗（R
3）とともにインピーダンス変換器（２）の出力電圧の
分圧回路を構成している。

そして、制御信号（１）、抵抗（R1）、ダイオード
（Ｄ）、入力抵抗（R2）、インピーダンス変換器
（２）、可変抵抗（VR1）及び抵抗（R3）からなる回路
により、設定値と検出値との偏差に対応した制御電圧を
発生する制御電圧発生器が構成されている。なお、制御
電圧は可変抵抗（VR1）から出力される。

（３）は演算増幅器（５），（６）と可変抵抗（VR
2）、抵抗（R4）〜（R7）及びコンデンサ（Ｃ）で構成
された三角波発生回路であり、第４図に示す三角波電圧
（21）を出力する。この三角波電圧（21）の周期は可変
抵抗（VR2）の設定により定められ、中心値は端子
（４）に入力する電圧（Vi）によって定められる。

（８）はコンパレータ、（９）はトランジスタ、（10）
はゼロクロストリガ回路、双方向サイリスタスイッチ等
からなる半導体スイッチである。

コンパレータ（８）は第４図に示すように可変抵抗（VR
1）を介して出力するインピーダンス変換器（２）の出
力レベル電圧（22）と三角波電圧（21）とを比較して、
三角波電圧（21）が制御電圧である出力レベル電圧（2
2）より高いときに出力電圧（24）を“低”レベルにす
るようになっている。このコンパレータ（８）の出力電
圧（24）を抵抗（R9）を介してトランジスタ（９）に出
力し、トランジスタ（９）からコンパレータ（８）の出
力電圧（24）に応じた制御信号を半導体スイッチ（10）
に送り、半導体スイッチ（10）でヒータ等の負荷（13）
に一定の制御周期（Ｔ）内で所定のサイクル数負荷電流
（25）を電源（12）から通電（ON）し、その後無通電
（OFF）する動作を繰返して、負荷（13）の電力を制御
している。この動作状態は抵抗（R8）に流れる電流によ
って発光ダイオード（LED）に表示される。なお、（1
1）はトランジスタ（９）が出力する制御信号の電源で
ある。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記のように構成されたサイクル制御装置を有する電力
制御装置は出力電圧が小さく設定されているときであっ
ても、負荷（13）に通電時の負荷電流（25）の電流値は
100％通電時と同じである。したがって第５図に示すよ
うにコンパレータ（８）の後段に複数のトランジスタ
（９），（9a）と複数の半導体スイッチ（10），（10
a）を接続し、複数の負荷（13），（13a）に同一電源
（12）から電力を供給し、同じタイミングで負荷電流を
通電すると、通電時にはすべての負荷（13），（13a）
に電流が流れ、最大定格電流が流れる。

このため、電源（12）の容量が小さい場合には通電時に
は電圧降下を生じ、無通電時には電圧が回復し、電源電
圧の変動が生じ、他の機器へ悪影響を与えるという問題
点があった。

この発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
であり、複数の負荷のサイクル制御を行なうときに通電
電流を平均化し、電源電圧変動を防止することができる
電圧制御装置を提案することを目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る電力制御装置は、２つの半導体スイッチ
を介して交流電源に接続された各負荷に流す電流の制御
周期を夫々設定し、該制御周期に位相差を与えて第１の
半導体スイッチと第２の半導体スイッチを夫々数サイク
ル連続してオン・オフし、更に各々の半導体スイッチの
オン・オフ時間比により各負荷の電力を制御する電力制
御装置であって、制御周期に位相差を与える移相手段
は、制御周期を決定するための三角波電圧を発生する三
角波発生回路と、設定値と検出値との偏差に対応した制
御電圧を発生する制御電圧発生器と、三角波電圧と制御
電圧とを比較し、その比較結果に応じた有意の期間と無
意の期間を持った第１の比較信号を出力する第１のコン
パレータと、制御電圧を基準電圧に対して反転させた電
圧と三角波電圧とを比較し、その比較結果に応じた有意
の期間と無意の期間が第１の比較信号と同じで、かつ第
１の比較信号と位相差を有する第２の比較信号を出力す
る第２のコンパレータとを備え、第１の比較信号及び第
２の比較信号が有意のとき第１の半導体スイッチ及び第
２の半導体スイッチをオンさせるものである。

［作用］ この発明においては、制御周期に位相差を与える移相手
段が、制御周期を決定するための三角波電圧を発生する
三角波発生回路と、設定値と検出値との偏差に対応した
制御電圧を発生する制御電圧発生器と、三角波電圧と制
御電圧とを比較し、その比較結果に応じた有意の期間と
無意の期間を持った第１の比較信号を出力する第１のコ
ンパレータと、制御電圧を基準電圧に対して反転させた
電圧と三角波電圧とを比較し、その比較結果に応じた有
意の期間と無意の期間が第１の比較信号と同じで、かつ
第１の比較信号と位相差を有する第２の比較信号を出力
する第２のコンパレータとを備え、第１の比較信号及び
第２の比較信号が有意のときに第１の半導体スイッチ及
び第２の半導体スイッチをオンさせるから、一定の制御
周期内での各半導体スイッチの通電期間を分散させる。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例を示す回路図であり、図に
おいて（１）〜（13）は第３図及び第５図に示した従来
例と全く同じものである。（14）は演算増幅器であり、
演算増幅器（14）と入力抵抗（R10）及び負帰還用の抵
抗（R11）とで反転増幅器（15）を構成している。（1
6）はコンパレータ、（R12），（R13）は抵抗である。

上記のように構成した電力制御装置の動作を第２図に示
した波形図に基いて説明する。

コンパレータ（８）は三角波発生回路（３）が出力する
三角波電圧（21）と、制御信号（１）を入力したインピ
ーダンス変換器（２）が可変抵抗（VR1）を介して出力
する出力レベル電圧（22）とを比較し、三角波電圧（2
1）が出力レベル電圧（22）より高いときに“低”レベ
ル、三角波電圧（21）が出力レベル電圧（22）より低い
ときに“高”レベルとなるパルス波からなる出力電圧
（24）をトランジスタ（９）に出力する。トランジスタ
（９）はこの出力電圧（24）により半導体スイッチ（1
0）を一定の制御周期（Ｔ）内で所定のサイクル数オン
とし負荷（13）に負荷電流（25）を通電し、その後オフ
とする。この動作を各制御周期（Ｔ）毎に繰返して負荷
（13）の電力を制御する。

一方、反転増幅器（15）には可変抵抗（VR1）からイン
ピーダンス変換器（２）の出力レベル電圧（22）と三角
波発生回路（３）から三角波電圧（21）の中心値を定め
る基準電圧（Vi）が入力され、反転増幅器（15）で出力
レベル電圧（22）を基準電圧（Vi）に対して対称電位に
変換してコンパレータ（16）に第２の出力レベル電圧
（22a）を出力する。コンパレータ（16）はこの第２の
出力レベル電圧（22a）と三角波電圧（21）とを比較
し、三角波電圧（21）が第２の出力レベル電圧（22a）
より高いときに“高”レベル、三角波電圧（21）が第２
の出力レベル電圧（22a）より低いとき“低”レベルと
なる第２の出力電圧（24a）をトランジスタ（9a）に出
力する。トランジスタ（9a）は第２の出力電圧（24a）
により半導体スイッチ（13a）に制御信号を送り半導体
スイッチ（13a）を制御し、負荷（13a）に一定の制御周
期（Ｔ）内で所定の期間だけ負荷電流（25a）を通電
し、負荷（13a）の電力を制御する。

なお、この実施例では、出力電圧（24）及び第２の出力
電圧（24a）は、“高”レベルが有意であり、“低”レ
ベルが無意である。

この負荷（13a）に流れる負荷電流（25a）の制御周期
は、上記のように反転増幅器（15）とコンパレータ（1
6）により負荷（13）に流れる負荷電流（25）の制御周
期と位相が三角波電圧（21）の１波長の1/2づつずらし
てあるから同時に両方の負荷（13），（13a）に通電す
ることを防止することができる。

なお、上記実施例においては負荷が２個の場合について
説明したが、負荷が３個以上であっても各負荷に流れる
負荷電流の制御周期を負荷の数ｎに応じて２π/nラジア
ンづつずらすことにより負荷電流を分散させることがで
きる。

また、上記実施例では負荷（13），（13a）を単相電源
（12）で駆動する場合について説明したが三相電源で複
数の負荷を駆動する場合にも同様に適用し得る。

さらに、上記実施例は負荷（13），（13a）を同一の制
御信号で制御する場合について説明したが、制御信号が
個々の負荷毎に異なっていても上記実施例と同様に通電
時間を制御することができる。

［発明の効果］ この発明は以上説明したように、制御周期に位相差を与
える移相手段が、制御周期を決定するための三角波電圧
を発生する三角波発生回路と、設定値と検出値との偏差
に対応した制御電圧を発生する制御電圧発生器と、三角
波電圧と制御電圧とを比較し、その比較結果に応じた有
意の期間と無意の期間を持った第１の比較信号を出力す
る第１のコンパレータと、制御電圧を基準電圧に対して
反転させた電圧と三角波電圧とを比較し、その比較結果
に応じ弐た有意の期間と無意の期間が第１の比較信号と
同じで、かつ第１の比較信号と位相差を有する第２の比
較信号を出力する第２のコンパレータとを備え、第１の
比較信号及び第２の比較信号が有意のときに第１の半導
体スイッチ及び第２の半導体スイッチをオンさせるか
ら、負荷電流の分散を図ることができ、電源電圧の変動
を防止することができる。

また、同時に各負荷に負荷電流が通電されることがない
から、小さな容量の電源であっても大きな全負荷を制御
することができる効果も有する。

さらに、上記効果を有する電力制御装置を簡易な回路構
成によって構成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す図路図、第２図は上記
実施例の波形図、第３図はサイクル制御装置を有する電
力制御装置の回路図、第４図は第３図に示した電力制御
装置の波形図、第５図は従来例を示す回路図である。 （１）……制御信号、（２）……インピーダンス変換
器、（３）……三角波発生回路、（８），（16）……コ
ンパレータ、（９），（9a）……トランジスタ、（1
0），（10a）……半導体スイッチ、（13），（13a）…
…負荷、（14）……演算増幅器、（15）……反転増幅
器。 なお、各図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２つの半導体スイッチを介して交流電源に
   接続された各負荷に流す電流の制御周期を夫々設定し、
   該制御周期に位相差を与えて第１の半導体スイッチと第
   ２の半導体スイッチを夫々数サイクル連続してオン・オ
   フし、更に各々の半導体スイッチのオン・オフ時間比に
   より各負荷の電力を制御する電力制御装置であって、 上記制御周期に位相差を与える移相手段は、上記制御周
   期を決定するための三角波電圧を発生する三角波発生回
   路と、設定値と検出値との偏差に対応した制御電圧を発
   生する制御電圧発生器と、上記三角波電圧と上記制御電
   圧とを比較し、その比較結果に応じた有意の期間と無意
   の期間を持った第１の比較信号を出力する第１のコンパ
   レータと、上記制御電圧を基準電圧に対して反転させた
   電圧と上記三角波電圧とを比較し、その比較結果に応じ
   た有意の期間と無意の期間が上記第１の比較信号と同じ
   で、かつ上記第１の比較信号と位相差を有する第２の比
   較信号を出力する第２のコンパレータとを備え、 上記第１の比較信号及び第２の比較信号が有意のときに
   上記第１の半導体スイッチ及び第２の半導体スイッチを
   オンさせることを特徴とする電力制御装置。