電力制御方法および電力制御装置
【課題】突入電流を抑制できるとともに、位相制御とサイクル制御との切り替えのタイミングの自由度を高める。
【解決手段】入力操作量が変化したときには、予め設定したソフトアップ時間ｂに応じて、入力操作量を修正し（ステップｎ２）、修正した入力操作量ＭＶが、予め設定した制御切替閾値ａ未満であるときには、位相制御し（ステップｎ４）、修正した入力操作量ＭＶが、前記制御切替閾値ａ以上になったときには、サイクル制御に移行するようにし、ユーザが、ソフトアップ時間bおよび制御切替閾値ａの設定によって、位相制御とサイクル制御との切替えタイミングを選択できるようにしている。
【解決手段】入力操作量が変化したときには、予め設定したソフトアップ時間ｂに応じて、入力操作量を修正し（ステップｎ２）、修正した入力操作量ＭＶが、予め設定した制御切替閾値ａ未満であるときには、位相制御し（ステップｎ４）、修正した入力操作量ＭＶが、前記制御切替閾値ａ以上になったときには、サイクル制御に移行するようにし、ユーザが、ソフトアップ時間bおよび制御切替閾値ａの設定によって、位相制御とサイクル制御との切替えタイミングを選択できるようにしている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電力を制御する電力制御方法および電力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ヒータ等の負荷の電力を制御する方法としては、交流負荷の場合では、交流電源のゼロクロスタイミングでスイッチングするサイクル制御や交流電流が流れる位相角を制御して電力を調整する位相制御がある。
【０００３】
サイクル制御では、制御周期が固定であり、かつ１サイクルを単位としてＯＮ／ＯＦＦ制御するので、出力分解能が低く、制御精度が悪く、出力応答も遅い。また、ＯＮ状態が時間的に偏るため、制御対象の寿命に悪影響、例えば制御対象がヒータの場合、熱ストレスが大きいという問題がある。
【０００４】
一方、位相制御では、高精度の制御が可能であるが位相角を制御するものであるから、基本波成分以外に高調波が発生するという問題がある。さらに高速処理が必要であるため、装置全体が高価になるという問題がある。
【０００５】
そこで、本件出願人は、高調波の発生を抑制し、しかも従来のサイクル制御に比べて、高精度な制御が可能なサイクル制御装置を提案している（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−２６５４４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
かかるサイクル制御による電力制御では、負荷が、ランプヒータなどのようにヒータ温度によって電気インピーダンスが大きく変化するものでは、ランプヒータが冷えている時には、過大な突入電流が流れ、電力開閉素子が故障したり、電源ラインにフリッカを生じる場合がある。
【０００７】
このため、負荷への通電開始時には、位相制御を行って突入電流を抑制し、定常状態では、サイクル制御を行って低ノイズで電力制御を行うものがあるが、位相制御とサイクル制御との切換えのタイミングを、例えば、ヒータなどの負荷の特性、定常操作量の大きさ、あるいは、ヒータなどの負荷を用いて温度制御される制御対象の反応特性など各種のアプリケーションに応じて、ユーザが、幅広く設定するのは困難であった。
【０００８】
本発明は、上述のような点に鑑みてなされたものであって、突入電流を抑制できるとともに、各種のアプリケーシヨンに応じて、位相制御とサイクル制御との切り替えのタイミングを設定できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明の電力制御方法は、入力電力指令値に基づく出力電力指令値を用いて、交流電源から負荷への電力供給ラインに設けられたスイッチング手段のＯＮ／ＯＦＦ制御を行って、前記負荷への電力を、サイクル制御または位相制御する方法であって、前記入力電力指令値が変化したときに、該入力電力指令値を、設定に応じて修正し、修正した入力電力指令値に基づいて前記出力電力指令値を求める一方、前記修正した入力電力指令値と予め設定された切替閾値との比較結果に基づいて、前記サイクル制御と前記位相制御とを切替えるとともに、前記修正した入力電力指令値が、前記切替閾値未満のときには、位相制御するものである。
【００１０】
「入力電力指令値」とは、負荷に供給する電力を制御するために与えられる指令値をいい、例えば、調節計やＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）などから与えられる操作量などをいい、例えば、０％〜１００％の値をとる。
【００１１】
「出力電力指令値」とは、入力電力指令値に基づいて得られる指令値であって、スイッチング手段をＯＮまたはＯＦＦに制御するのに用いられる指令値をいう。
【００１２】
「スイッチング手段」とは、ＯＮ／ＯＦＦして負荷への電力の供給／遮断を行う手段をいい、例えば、ＳＳＲなどで構成されるのが好ましい。
【００１３】
入力電力指令値の修正は、入力電力指令値が変化したときに、その変化の度合いを、設定に応じて修正するのが好ましい。
【００１４】
入力電力指令値を修正するための設定は、例えば、入力電力指令値が０％から１００％まで変化するのに要する時間として設定するのが好ましく、この設定時間に応じた変化の度合いになるように、入力電力指令値を修正するのが好ましい。
【００１５】
本発明によると、入力電力指令値が変化したときには、設定に応じて、入力電力指令値を修正するので、例えば、起動時などにおいて、入力電力指令値が上昇に変化したような場合に、入力電力指令値を、前記設定に応じて、緩やかな変化に修正するといったことができるとともに、この修正された入力電力指令値が、予め設定された切替閾値を越えるまでは、位相制御することができるので、ランプヒータなどの負荷の温度が低い起動時には、ヒータ温度が上昇するまで位相制御することによって、過大な突入電流が負荷に流れるのを抑制することができる一方、切替閾値を越えた定常運転時には、高調波ノイズを抑制したサイクル制御を行なうことができる。
【００１６】
しかも、設定に応じて入力電力指令値を修正できるので、修正の度合い、すなわち、変化の度合いをユーザが設定することができる一方、切替閾値の設定によって、サイクル制御と位相制御との切替えのタイミングを設定することができ、これによって、ランプヒータなどの負荷の特性、ヒータなどの負荷を用いて温度制御される制御対象の反応特性、あるいは、定常操作量の大きさなど種々のアプリケーションに応じて、サイクル制御と位相制御との切替えタイミングを、ユーザが設定できることになる。
【００１７】
（２）本発明の電力制御方法の一つの実施形態では、前記サイクル制御は、前記修正された入力電力指令値と前記出力電力指令値との差を出力誤差値として累積し、基準値と比較して基準値を上回るときには、ＯＮに対応する前記出力電力指令値を設定して前記スイッチング手段をＯＮ制御する一方、前記基準値を下回るときには、ＯＦＦに対応する前記出力電力指令値を設定して前記スイッチング手段をＯＦＦ制御する処理を、半サイクル以上の所定のサイクルで行うものである。
【００１８】
「所定のサイクル」とは、電力制御を行うために定めた周期をいい、応答速度を高めるためには、短い周期であるのが好ましく、少なくとも半サイクル以上のサイクルである。
【００１９】
この実施形態によると、高調波の発生を抑制し、高精度なサイクル制御が可能となる。
【００２０】
（３）本発明の電力制御方法の他の実施形態では、前記位相制御は、前記出力電力指令値に応じた位相角のトリガ信号によって、前記スイッチング手段のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うものであって、前記修正された入力電力指令値およびそれまでに累積された出力誤差の累積値に応じて、選択可能な複数の指令値の中から出力電力指令値を選択し、選択した出力電力指令値に応じた位相角の前記トリガ信号によって前記ＯＮ／ＯＦＦ制御を行ない、選択した出力電力指令値に応じて、前記出力誤差の累積値を補正するものである。
【００２１】
「出力電力指令値」は、入力電力指令値に基づいて得られる指令値であって、この出力電力指令値によってトリガ信号の位相角が制御され、したがって、位相角の分解能によって、選択可能な出力電力指令値が制限されることになり、例えば、０％〜１００％の範囲で、複数の指令値を出力電力指令値として選択することが可能である。
【００２２】
上述のように、位相角の分解能によって、出力電力指令値として選択できる指令値は制限されることになるが、この実施形態の位相制御によると、入力電力指令値が、選択可能な複数の指令値でないときには、その入力電力指令値およびそれまで蓄積された出力誤差の累積値に応じて、選択可能な複数の指令値の中から出力電力指令値を選択して、ＯＮ／ＯＦＦ制御を行ない、その選択した出力電力指令値に応じて、出力誤差の累積値を補正するので、入力電力指令値が、選択可能な複数の指令値と異なって出力誤差が生じても、その出力誤差を累積し、以後のサイクルで、その出力誤差の累積値を解消するように出力電力指令値を選択して、出力誤差の累積値を補正することができる。
【００２３】
したがって、入力電力指令値が、出力電力指令値として選択可能な指令値以外の指令値をとっても、実質的に出力することが可能となり、高価な回路を用いることなく、制御の分解能を実質的に高めることができる。
【００２４】
（４）本発明の電力制御方法の他の実施形態では、前記入力電力指令値の変化が、上昇変化であって、前記修正した入力電力指令値が、前記切替閾値を上回ったときに、前記位相制御から前記サイクル制御に切り替えるものである。
【００２５】
この実施形態によると、入力電力指令値が上昇変化して、修正した入力電力指令値が、切替閾値を上回るまでは、位相制御を行なうので、ランプヒータなどの負荷において、突入電流を抑制できる。
【００２６】
（５）本発明の電力制御方法の更に他の実施形態では、前記入力電力指令値の変化が、下降変化であって、前記修正した入力電力指令値が、前記切替閾値未満になったときには、前記サイクル制御から前記位相制御に切り替えるものである。
【００２７】
この実施形態によると、入力電力指令値が下降変化して、修正した入力電力指令値が、切替閾値未満になると、位相制御に切替わるので、ランプヒータなどの負荷において、突入電流を抑制できる。
【００２８】
（６）本発明の電力制御装置は、入力電力指令値に基づく出力電力指令値を用いて、交流電源から負荷への電力供給ラインに設けられたスイッチング手段のＯＮ／ＯＦＦ制御を行って、前記負荷への電力を、サイクル制御または位相制御する装置であって、前記入力電力指令値が変化したときに、該入力電力指令値を、設定に応じて修正し、修正した入力電力指令値に基づいて前記出力電力指令値を求める一方、前記修正した入力電力指令値と予め設定された切替閾値との比較結果に基づいて、前記サイクル制御と前記位相制御とを切替えるとともに、前記修正した入力電力指令値が、前記切替閾値未満のときには、位相制御する制御手段を備えている。
【００２９】
入力電力指令値を修正するための設定は、例えば、上位機器から通信によって設定してもよいし、当該電力制御装置の操作部を操作した直接設定してもよい。
【００３０】
本発明の電力制御装置によると、入力電力指令値が変化したときには、設定に応じて入力電力指令値を修正できるので、修正の度合い、すなわち、変化の度合いをユーザが設定することができる一方、切替閾値の設定によって、サイクル制御と位相制御との切替えのタイミングを選択することができ、ランプヒータ等の負荷の特性、温度制御対象の反応特性、定常操作量の大きさなどの種々のアプリケーションに応じて、サイクル制御と位相制御との切替えタイミングを設定することが可能となる。
【００３１】
（７）本発明の電力制御装置の一つの実施形態では、前記制御手段は、前記入力電力指令値が変化したときに、該入力電力指令値を、設定に応じて修正する修正部と、修正した前記入力電力指令値と前記出力電力指令値との差を出力誤差値として累積し、累積した出力誤差値と閾値とを比較して閾値を上回るときには、ＯＮに対応する前記出力電力指令値を設定して前記スイッチング手段をＯＮ制御する一方、前記閾値を下回るときには、ＯＦＦに対応する前記出力電力指令値を設定して前記スイッチング手段をＯＦＦ制御する処理を、半サイクル以上の所定のサイクルで行うサイクル制御部と、修正した前記入力電力指令値およびそれまでに累積された出力誤差の累積値に応じて、選択可能な複数の指令値の中から出力電力指令値を選択し、選択した出力電力指令値に応じた位相角のトリガ信号によって前記スイッチング手段のＯＮ／ＯＦＦ制御を行ない、選択した出力電力指令値に応じて、前記出力誤差の累積値を補正する位相制御部と、前記修正した入力電力指令値と切替閾値との比較結果に基づいて、前記サイクル制御部によるサイクル制御と前記位相制御部による位相制御とを切替える切替え部とを備えている。
【００３２】
この実施形態によると、高調波の発生を抑制し、高精度なサイクル制御を行なえる一方、位相制御において、高価な回路を用いることなく、制御の分解能を実質的に高めることができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によると、入力電力指令値が変化したときには、設定に応じて、入力電力指令値を修正するので、変化の度合いを、ユーザが設定できることになり、また、修正した入力電力指令値と予め設定した切替閾値との比較結果に基づいて、サイクル制御と位相制御とを切替えるので、ランプヒータなどの負荷の特性、負荷を用いて温度制御される制御対象の反応特性、定常時の電力指令値（定常操作量）の大きさなどの種々のアプリケーションに応じて、サイクル制御と位相制御との切替えのタイミングを、ユーザが幅広く設定できることになる。これによって、例えば、ランプヒータなどの負荷の温度が低い起動時には、ヒータ温度が上昇するまで位相制御することによって、過大な突入電流が負荷に流れるのを抑制することができる一方、切替閾値を越えた定常運転時には、高調波ノイズを抑制したサイクル制御を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、図面によって、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００３５】
図１は、本発明の一つの実施の形態に係る電力制御装置を備えるシステムの概略構成を示すブロック図である。
【００３６】
このシステムは、温度調節器、ＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）あるいはＰＣ（パーソナルコンピュータ）などの上位機器１と、本発明に係る電力制御装置２と、交流の負荷電源３とランプヒータなどの負荷４との間に設けられて、電力制御装置２からのトリガ信号によってＯＮ／ＯＦＦ制御されるＳＳＲなどのスイッチング手段５と、負荷４に流れる電流を検出する電流検出器（ＣＴ）６とを備えている。
【００３７】
この実施形態の電力制御装置２は、負荷電源３のゼロクロスタイミングを検出して、上位機器１から与えられる入力電力指令値（入力操作量）に基づく出力電力指令値（出力操作量）を用いて、スイッチング手段５に対するトリガ信号を生成してスイッチング手段５のＯＮ／ＯＦＦ制御を行なうとともに、電流検出器６の出力に基づいて、過電流やヒータ断線等の異常を検出して警報を出力するものである。
【００３８】
スイッチング手段５は、電力制御装置２からのトリガ信号によって、ＯＮ／ＯＦＦ制御されて負荷３に対する電力の供給遮断を行う。
【００３９】
ランプヒータなどの負荷４では、ヒータ温度によって、電気インピーダンスが大きく変化し、特に、ランプヒータが冷えているときには、過大な突入電流が流れ、スイッチング手段５の電力開閉素子が故障する場合がある。
【００４０】
そこで、この実施形態では、かかる突入電流を抑制するために、ユーザの設定に基づいて、サイクル制御と位相制御とを切替えるようにしている。
【００４１】
図２は、電力制御装置２の要部のブロック図である。
【００４２】
この実施形態では、入力操作量（入力電力指令値）と実際の出力操作量（出力電力指令値）とが一致している定常運転の状態から入力操作量が変化したときに、その入力操作量を、ユーザが予め設定したソフトアップ時間あるいはソフトダウン時間に基づいて修正する修正部７と、サイクル制御部または位相制御部として動作する制御部９と、修正部７からの入力操作量とユーザが予め設定した制御切替閾値とに基づいて、制御部９の制御を、サイクル制御または位相制御に切替える切替部１０とを備えている。
【００４３】
制御部９は、修正部７からの入力操作量に基づいて、サイクル制御のための出力操作量または位相制御のための出力操作量を生成して図示しないトリガ信号生成部へ与える。
以上の構成は、例えば、マイクロコンピュータによって実現され、このマイクロコンピュータによって、負荷電源３のゼロクロスタイミングが検出されてＯＮ／ＯＦＦ制御が行なわれる。
【００４４】
この実施形態のサイクル制御は、上記特許文献１等で本件出願人が提案しているサイクル制御であり、また、位相制御は、本件出願人が、特願２００７−１０１４８０「位相制御方法および位相制御装置」（平成１９年４月９日提出）として提案している新規な位相制御であり、この位相制御は、高価な回路構成を必要とすることなく、制御の分解能を実質的に高めることができるものである。
【００４５】
ソフトアップ時間とは、入力操作量が上昇変化したときに、その上昇変化の度合いを規定するためにユーザが設定する時間であり、ソフトダウン時間とは、入力操作量が、下降変化したときに、その下降変化の度合いを規定するためにユーザが設定する時間であり、修正部７では、このユーザが規定する変化の度合いになるように、入力操作量を修正する。
【００４６】
この実施形態では、ソフトアップ時間は、操作量を、０％から１００％まで上昇変化させるのに要する時間として設定され、ソフトダウン時間は、操作量を、１００％から０％まで下降変化させるのに要する時間として設定される。
【００４７】
したがって、ソフトアップ時間あるいはソフトダウン時間を、短く設定すれば、上昇あるいは下降変化の度合いが急となり、長く設定すれば、緩やかとなる。
【００４８】
これによって、例えば、起動時などにおいて、ランプヒータなどの負荷４の特性や温度制御される制御対象の反応特性などの種々の特性を考慮してユーザが、操作量の上昇変化の度合いを、ソフトアップ時間として設定することができる。
【００４９】
かかるソフトアップ時間、ソフトダウン時間および制御切替閾値の設定は、上位機器１から電力制御装置２に対して通信によって設定してもよいし、電力制御装置２の図示しない操作部を操作して直接設定してもよい。
【００５０】
図３は、ソフトアップ時間に基づく修正部７における入力操作量の修正を説明するための波形図であり、横軸は時刻を、縦軸は操作量を示している。実線は入力操作量を、破線は入力操作量の修正された部分をそれぞれ示している。
【００５１】
上位機器１からの入力操作量が、ＭＶ１から目標値となる操作量ＭＶ２に上昇変化すると、修正部７では、予め設定されているソフトアップ時間ｂに対応する上昇変化の度合いになるように、後述の演算式に従って入力操作量を、破線で示すように修正する。
【００５２】
ソフトアップ時間ｂは、上述のように、操作量が、０％から１００％まで上昇するのに要する時間として設定されるものであり、このソフトアップ時間ｂに応じた上昇変化の度合い、すなわち、図３における操作量の変化の傾きになるように、入力操作量が修正されることになる。
【００５３】
ソフトダウン時間に応じた入力操作量の修正も、上昇変化が、下降変化に代わるだけで同様である。
【００５４】
このように、入力操作量が変化しときには、ユーザが設定したソフトアップ時間あるいはソフトダウン時間に応じた変化になるように、修正部７によって、入力操作量が修正される。
【００５５】
なお、修正部７における入力操作量の修正は、入力操作量と実際の出力操作量とが一致している定常運転の状態から入力操作量が変化したときに行われるものであり、したがって、定常運転の状態において、入力操作量が変化しない場合には、入力操作量は、修正されることなく、そのまま制御部９に与えられる。
【００５６】
図４は、この定常運転の状態と、ソフトアップあるいはソフトダウンの各状態の遷移を説明するための図である。
【００５７】
入力操作量と実際の出力操作量とが一致している定常運転の状態において、入力操作量が上昇変化すると、矢符Ａで示すようにソフトアップ状態に遷移し、入力操作量が下降変化すると、矢符Ｂで示すようにソフトダウン状態に遷移する。
【００５８】
ソフトアップ中あるいはソフトダウン中、すなわち、ソフトアップ時間あるいはソフトダウン時間に応じて入力操作量を修正して運転している状態において、操作量の目標値に到達したときには、矢符Ｃあるいは矢符Ｄで示すように、定常運転の状態に遷移する。
【００５９】
また、ソフトアップ中あるいはソフトダウン中に、入力操作量が下降あるいは上昇してその時点の実際の出力操作量に一致したときには、矢符Ｅあるいは矢符Ｆで示すように定常運転の状態に遷移する。
【００６０】
ソフトアップ中において、入力操作量が下降してその時点の実際の出力操作量を下回ったときには、矢符Ｇで示すようにソフトダウンの状態に遷移し、また、ソフトダウン中において、入力操作量が上昇してその時点の実際の出力操作量を上回ったときには、矢符Ｈで示すようにソフトアップの状態に遷移する。
【００６１】
なお、図５には、入力操作量が、ＭＶ１から目標値となるＭＶ２に上昇し、ソフトアップ中に、入力操作量が、ＭＶ２から目標値となるＭＶ１に下降変化し、ソフトダウンへ遷移した場合の図３に対応する波形図を示している。
【００６２】
このようにして、入力操作量が、上昇あるいは下降変化すると、ユーザによって予め設定されているソフトアップ時間あるいはソフトダウン時間に応じた変化の度合いになるように、入力操作量が修正される。
【００６３】
図６は、サイクル制御時の制御部９の構成を示す機能ブロック図である。
【００６４】
制御部９は、修正部７から与えられる０％〜１００％の入力操作量と、スイッチング手段５に対するＯＮまたはＯＦＦに対応する１００％または０％の出力操作量との出力誤差を算出する出力誤差演算部１１と、出力誤差演算部１１で求めた出力誤差を累積する出力誤差累積部１２と、入力操作量と出力誤差累積値とを加算して判定値とする加算部１３と、判定値と基準値としての閾値とを比較し、閾値以上のときに、ＯＮに対応する１００％の出力操作量を設定する一方、閾値未満ときに、ＯＦＦに対応する０％出力操作量を設定する比較部１４としての機能を有し、半サイクル以上の所定のサイクルで処理を行うものである。
【００６５】
かかる構成は、上記特許文献１等で本件出願人が先に提案しているサイクル制御と同様である。
【００６６】
図７は、位相制御時の制御部９の構成を示す機能ブロック図である。
【００６７】
制御部９は、修正部７から与えられる０％〜１００％の入力操作量に基づいて、出力操作量を生成するが、この出力操作量は、位相角の制御の分解能の制約のために、この実施形態では、表１に示す操作量、すなわち、０％、１％、２％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、１００％の操作量しか選択することができない。
【００６８】
【表１】
この実施形態では、入力操作量が、選択可能な表１の操作量以外の操作量であっても、後述のように処理して操作量を出力することにより、入力操作量が、選択可能な操作量でなくても、実質的に出力可能とするものである。
【００６９】
このため、この実施形態の制御部９は、入力操作量と出力誤差累積部１５からの、それまでに累積された出力誤差とを加算して判定値とする加算部１６と、入力操作量と累積された出力誤差とに基づいて、閾値を決定する閾値決定部１７と、判定値と閾値とを比較する比較部１８と、その比較結果に応じて、複数の選択可能な出力操作量から出力操作量を選択する選択部１９と、入力操作量から選択された出力操作量を減算して出力誤差を補正する減算部２０としての機能を有する。
【００７０】
再び、図２を参照して、切替え部１０は、サイクル制御あるいは位相制御を、ユーザが予め設定した制御切替閾値および修正した入力操作量に基づいて、切替え選択し、制御部９からの出力操作量が、図示しないトリガ信号生成部に与えられ、出力操作量に応じたトリガ信号によってスイッチング手段５のＯＮ／ＯＦＦが制御され、サイクル制御または位相制御が行なわれる。
【００７１】
切替部１０は、修正された入力操作量が、制御切替閾値未満であるときには、位相制御を、制御切替閾値以上であるときには、サイクル制御を、切替え選択する。
【００７２】
この制御切替閾値は、定常操作量以下に設定するのが好ましい。
【００７３】
これによって、例えば、起動時において、ソフトアップ状態となって、修正された入力操作量が、定常操作量以下の制御切替閾値に達するまでは、位相制御が行なわれ、制御切替閾値に達すると、サイクル制御に移行し、定常状態では、高調波の発生を抑制したサイクル制御が行なわれることになる。
【００７４】
これによって、ランプヒータなどの負荷４の温度が上昇するまでは、位相制御とすることができ、突入電流を抑制することができる。
【００７５】
図８は、ソフトアップ時における切替え処理の動作説明に供するフローチャートである。
【００７６】
上述のように、定常運転の状態から入力操作量が変化すると、この処理に移行し、先ず、制御切替閾値ａ、ソフトアップ時間ｂ、目標値ＳＰ、直前の操作量ｙ０を初期設定するとともに、操作量ＭＶとして直前の操作量ｙ０を設定し、経過時間ｔを０に初期設定する（ステップｎ１）。
【００７７】
ここで、目標値ＳＰとは、変化後の入力操作量をいい、例えば、入力操作量が、ＭＶ１からＭＶ２に変化した上述の図３においては、ＭＶ２となる。また、直前の操作量ｙ０とは、変化の直前の操作量であり、図３においては、操作量ＭＶ１となる。
【００７８】
次に、入力操作量を修正した入力操作量ＭＶを、次の演算式に従って算出する（ステップｎ２）。
【００７９】
すなわち、修正後の入力操作量をＭＶとすると、次式で示される。
【００８０】
ＭＶ＝ｙ０＋（ｔ／ｂ）×１００
この修正された入力操作量は、上述の図３の例では、破線で示される部分の操作量に相当するものであり、ユーザが設定したソフトアップ時間ｂに対応する度合いで変化させた入力操作量となる。
【００８１】
この算出された操作量、すなわち、修正された入力操作量ＭＶが、制御切替閾値ａ以上となったか否かを判断し（ステップｎ３）、制御切替え閾値ａ以上でないときには、位相制御を行い（ステップｎ４）、時間ｔが、目標値ＳＰに到達するのに要する時間経過したか否かを次式で判断する（ステップｎ６）。
【００８２】
ｔ≧ｂ×（ＳＰ−ｙ０）／１００
この右辺の式は、上述の図３においては、時間ｔ１に相当する。
【００８３】
時間ｔが、目標値ＳＰに到達するのに要する時間経過していないときには、ステップｎ２に戻る。
【００８４】
したがって、修正された入力操作量ＭＶが、制御切替閾値ａ以上になるまでは、位相制御が行なわれることになる。
【００８５】
次に、ステップｎ３において、修正された入力操作量ＭＶが、制御切替閾値ａ以上になると、サイクル制御に移行し（ステップｎ５）、ステップｎ６において、時間ｔが、目標値ＳＰに到達するのに要する時間経過したときには、終了して定常運転となる。
【００８６】
このように、修正された入力操作量ＭＶが、制御切替閾値ａに達したか否かによって、位相制御とサイクル制御との切替えが行なえるので、ユーザは、例えば、定常操作量に基づいて、制御切替閾値ａを設定することができ、定常操作量に近づいたらサイクル制御に移行できるように設定できるとともに、それまでは、位相制御とすることができる。
【００８７】
また、ユーザは、ソフトアップ時間ｂの設定によって、修正される入力操作量の変化の度合い、したがって、制御切替閾値ａに達するまでに要する時間を選択できることになる。したがって、ランプヒータなどの負荷４の特性や負荷４を用いて温度制御される制御対象の反応特性などを考慮してソフトアップ時間の設定を行なえることになり、幅広いアプリケーションへの対応が容易となる。
【００８８】
なお、ソフトダウン時においては、上述のソフトアップ時間ｂが、ソフトダウン時間ｂとなり、また、入力操作量を修正する演算式が、 ＭＶ＝ｙ０−（ｔ／ｂ）×１００となる。
【００８９】
次に、サイクル制御および位相制御について、更に詳細に説明する。
【００９０】
この実施の形態のサイクル制御の動作を、図９のフローチャートに基づいて詳細に説明する。
【００９１】
先ず、前回までの出力誤差累積値から前回の出力操作量を減算して、今回の出力誤差累積値を算出し（ステップｎ１）、この出力誤差累積値に、今回の入力操作量を加算して判定値とし（ステップｎ２）、判定値が、基準値としての閾値、例えば、５０％以上であるか否かを判断する（ステップｎ３）。
【００９２】
判定値が、閾値以上であるときには、今回の出力操作量としてＯＮに対応する１００％を設定する（ステップｎ４）。また、判定値が、閾値以上でないときには、今回の出力操作量としてＯＦＦに対応する０％を設定する（ステップｎ５）。
【００９３】
以上の処理を、半サイクル以上の所定のサイクルで行なうものである。なお、複数チャンネルの制御を行なう場合には、所定のサイクル内で、上記の処理を各チャンネルについて行う。
【００９４】
また、図９の処理に代えて、図１０のフローチャートに示す処理としてもよい。
【００９５】
すなわち、図１０に示すように、それまでに累積されている出力誤差累積値である積算操作量に、今回の入力操作量を加算して判定値とし（ステップｎ１）、判定値が閾値、例えば、５０％以上であるか否かを判断する（ステップｎ２）。
【００９６】
判定値が、閾値以上であるときには、今回の出力操作量として１００％を設定する（ステップｎ３）。また、判定値が、閾値以上でないときには、今回の出力操作量として０％を設定する（ステップｎ４）。
【００９７】
次に、判定値から、今回のＯＮまたはＯＦＦに対応する出力操作量である１００％または０％を減算して新たな出力誤差累積値である積算操作量を算出して終了する（ステップｎ５）。
【００９８】
図１１は、制御部９へ入力される操作量が２０％の場合のサイクル制御の例を示すものであり、この図１１では、所定のサイクルが半サイクルである場合の例を示している。
【００９９】
図１１（ａ）は負荷電源、図１１（ｂ）は出力誤差累積値（積算操作量）の変化をそれぞれ示しており、図１１（ａ）において、斜線を施した部分が、出力ＯＮの状態を示している。
【０１００】
なお、図１１の下欄には、出力誤差累積値（積算操作量）が、閾値５０％以上となって、１００％の出力操作量を設定して出力をＯＮした場合に、出力誤差累積値から１００％の出力操作量が減算された値が示されている。また、出力誤差累積値が、閾値５０％未満で、０％の出力操作量を設定して出力をＯＦＦし、出力誤差累積値から０％の出力操作量を減算した場合には、出力誤差累積値の値に変化がないので、省略している。
【０１０１】
図１１に示すように、入力操作量２０％と、出力される出力操作量である０％または１００％との差である出力誤差が、累積されて出力誤差累積値とされ、この出力誤差累積値が、閾値である５０％以上になると、出力操作量を１００％に設定して出力をＯＮし、閾値未満であるときには、出力操作量０％に設定して出力をＯＦＦするものである。
【０１０２】
この図１１では、半サイクルを所定のサイクルとして処理を行なう例を示しているので、入力される操作量が２０％の場合には、２サイクル半の内の半サイクルでＯＮすることになる。
【０１０３】
次に、この実施の形態の位相制御の動作を、図１２のフローチャートに基づいて詳細に説明する。
【０１０４】
先ず、閾値を、今回の入力操作量と表１の選択可能な操作量とに基づいて決定する。すなわち、今回の入力操作量が、表１の選択可能な操作量であるか否かを判断し（ステップｎ１）、選択可能な操作量であるときには、その操作量を閾値とする（ステップｎ２）。
また、入力操作量が、選択可能な操作量でないときには、入力操作量を切り上げて、該入力操作量に最も近い表１の選択可能な操作量を閾値とする（ステップｎ３）。入力操作量が、表１の選択可能な操作量でないとき、例えば、１１％であるとすると、切り上げて、選択可能な最も近い操作量である２０％を閾値とする。また、例えば、入力操作量が、２５％であるとすると、切り上げて、選択可能な最も近い操作量である３０％を閾値とする。
【０１０５】
次に、出力誤差の累積値である積算操作量と入力操作量とを加算して判定値とし（ステップｎ４）、判定値が閾値以上であるか否かを判断し（ステップｎ５）、判定値が閾値以上であるときには、閾値を今回の出力操作量として選択する（ステップｎ６）。
また、ステップｎ５において、判定値が閾値以上でないときには、その閾値を、上記表１における１分解能分だけ下げた操作量を、今回の出力操作量として選択する（ステップｎ７）。
【０１０６】
例えば、閾値が２０％であるとすると、表１の操作量２０％の１分解能（１段階）低い操作量である１０％を今回の出力操作量とし、また、例えば、閾値が３０％であるとすると、表１の操作量３０％の１分解能低い操作量である２０％を今回の出力操作量とする。
次に、判定値から今回の出力操作量を減算した値を、新たな積算操作量とする（ステップｎ８）。
【０１０７】
この実施形態では、以上の処理を、例えば、半サイクル毎に行う。
【０１０８】
図１３は、入力操作量が１１％の場合の例を示すものであり、同図（ａ）は出力波形、同図（ｂ）は入力操作量と積算操作量（出力誤差の累積値）との和である判定値の変化をそれぞれ示している。
【０１０９】
ここで、図１３の左から２番目の第１の周期から説明を始める。
【０１１０】
先ず、閾値を決定するが、入力操作量１１％は、表１の選択可能な操作量ではないので、入力操作量１１％を、切り上げた最も近い選択可能な操作量である２０％を閾値とする。
【０１１１】
次に、入力操作量１１％と積算操作量とを加算して判定値とする。図１３の左端の第０の周期では、２１％の判定値に対して、２０％の出力操作量を選択して出力しているので、出力誤差の累積値である積算操作量は、１％である。したがって、第１の周期における判定値は、入力操作量１１％と積算操作量１％とを加算した１２％となる。この判定値１２％は、閾値２０％よりも小さいので、該閾値２０％よりも１分解能低い選択可能な操作量である１０％を、今回の出力操作量として選択し、選択した出力操作量１０％に応じた位相のトリガ信号によって、スイッチング手段５のＯＮ／ＯＦＦを制御し、判定値１２％から今回操作量１０％を減算して積算操作量を補正し、減算値２％を積算操作量として終了する。
【０１１２】
次の第２の周期では、入力操作量が、１１％であるので、第１の周期と同様に、閾値を２０％とする。
【０１１３】
次に、入力操作量１１％と積算操作量２％とを加算して判定値１３％とする。この判定値１３％は、閾値２０％よりも小さいので、該閾値２０％よりも１分解能低い選択可能な操作量である１０％を、今回の出力操作量として選択し、選択した出力操作量１０％に応じた位相のトリガ信号によって、スイッチング手段５のＯＮ／ＯＦＦを制御し、判定値１３％から今回操作量１０％を減算した値３％を積算操作量として終了する。
【０１１４】
以下、半サイクル毎の同様の処理によって、積算操作量（出力誤差の累積値）が１％ずつ増加する。
【０１１５】
そして、第１０の周期では、入力操作量が、１１％であるので、上述と同様に、閾値を２０％とする。
【０１１６】
次に、入力操作量１１％と積算操作量１０％とを加算して判定値２１％とする。この判定値２１％は、閾値２０％よりも大きいので、この場合には、その閾値２０を、今回の出力操作量として選択し、選択した出力操作量２０％に応じた位相のトリガ信号によって、スイッチング手段５のＯＮ／ＯＦＦを制御し、判定値２１％から今回操作量２０％を減算した値１％を積算操作量として終了する。
【０１１７】
以下、同様の処理によって、１０周期で１１０％の出力操作量を出力するので、平均すると、１周期では、１１％の出力操作量となる。
【０１１８】
このようにして、入力操作量１１％が、選択可能な操作量でなくとも、実質的に１１％の出力操作量を出力できることになる。
【０１１９】
したがって、比較的安価なマイクロコンピュータ等を用いて制御回路を構成し、位相角の制御の分解能が制約されて、選択可能な操作量に制限がある場合であっても、選択できない出力操作量を実質的に出力することが可能となり、高価で高性能な制御回路を用いることなく、制御の分解能を実質的に高めることができる。
【０１２０】
なお、複数チャンネルの場合には、上記処理を各チャンネル毎に行なえばよい。
【０１２１】
以上のようにして、サイクル制御または位相制御が行なわれる。
【０１２２】
上述の実施形態では、サイクル制御は、上記特許文献１等で本件出願人が提案しているサイクル制御とし、位相制御は、本件出願人が、特願２００７−１０１４８０「位相制御方法および位相制御装置」（平成１９年４月９日提出）として提案している新規な位相制御を用いたけれども、本発明の他の実施形態として、サイクル制御として、本願出願人が提案したサイクル制御以外の従来のサイクル制御を、また、位相制御として、従来公知の位相制御を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
本発明は、負荷に対する電力の制御に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】図１は、本発明に係る電力制御装置を備えるシステムの概略構成図である。
【図２】図２は、図１の電力制御装置の要部のブロック図である。
【図３】図３は、ソフトアップ時間に基づく入力操作量の修正を説明するための波形図である。
【図４】図４は、定常運転の状態と、ソフトアップあるいはソフトダウンの各状態の遷移を示す図である。
【図５】図５は、ソフトアップからソフトダウンへの移行時の図３に対応する図である。
【図６】図６は、サイクル制御時の機能ブロック図である。
【図７】図７は、位相制御時の機能ブロック図である。
【図８】図８は、ソフトアップ時における切替え処理の動作説明に供するフローチャートである。
【図９】図９は、サイクル制御の動作説明に供するフローチャートである。
【図１０】図１０は、サイクル制御の他の例を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、入力操作量が２０％の場合のサイクル制御の出力波形および出力誤差累積値（積算操作量）の変化を示す図である。
【図１２】図１２は、位相制御の動作説明に供するフローチャートである。
【図１３】図１３は、入力操作量が１１％の場合の位相制御の出力波形および判定値を示す図である。
【符号の説明】
【０１２５】
１ 上位機器
２ 電力制御装置
４ 負荷
５ スイッチング手段
７ 修正部
９ 制御部
１０ 切替部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電力を制御する電力制御方法および電力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ヒータ等の負荷の電力を制御する方法としては、交流負荷の場合では、交流電源のゼロクロスタイミングでスイッチングするサイクル制御や交流電流が流れる位相角を制御して電力を調整する位相制御がある。
【０００３】
サイクル制御では、制御周期が固定であり、かつ１サイクルを単位としてＯＮ／ＯＦＦ制御するので、出力分解能が低く、制御精度が悪く、出力応答も遅い。また、ＯＮ状態が時間的に偏るため、制御対象の寿命に悪影響、例えば制御対象がヒータの場合、熱ストレスが大きいという問題がある。
【０００４】
一方、位相制御では、高精度の制御が可能であるが位相角を制御するものであるから、基本波成分以外に高調波が発生するという問題がある。さらに高速処理が必要であるため、装置全体が高価になるという問題がある。
【０００５】
そこで、本件出願人は、高調波の発生を抑制し、しかも従来のサイクル制御に比べて、高精度な制御が可能なサイクル制御装置を提案している（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−２６５４４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
かかるサイクル制御による電力制御では、負荷が、ランプヒータなどのようにヒータ温度によって電気インピーダンスが大きく変化するものでは、ランプヒータが冷えている時には、過大な突入電流が流れ、電力開閉素子が故障したり、電源ラインにフリッカを生じる場合がある。
【０００７】
このため、負荷への通電開始時には、位相制御を行って突入電流を抑制し、定常状態では、サイクル制御を行って低ノイズで電力制御を行うものがあるが、位相制御とサイクル制御との切換えのタイミングを、例えば、ヒータなどの負荷の特性、定常操作量の大きさ、あるいは、ヒータなどの負荷を用いて温度制御される制御対象の反応特性など各種のアプリケーションに応じて、ユーザが、幅広く設定するのは困難であった。
【０００８】
本発明は、上述のような点に鑑みてなされたものであって、突入電流を抑制できるとともに、各種のアプリケーシヨンに応じて、位相制御とサイクル制御との切り替えのタイミングを設定できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明の電力制御方法は、入力電力指令値に基づく出力電力指令値を用いて、交流電源から負荷への電力供給ラインに設けられたスイッチング手段のＯＮ／ＯＦＦ制御を行って、前記負荷への電力を、サイクル制御または位相制御する方法であって、前記入力電力指令値が変化したときに、該入力電力指令値を、設定に応じて修正し、修正した入力電力指令値に基づいて前記出力電力指令値を求める一方、前記修正した入力電力指令値と予め設定された切替閾値との比較結果に基づいて、前記サイクル制御と前記位相制御とを切替えるとともに、前記修正した入力電力指令値が、前記切替閾値未満のときには、位相制御するものである。
【００１０】
「入力電力指令値」とは、負荷に供給する電力を制御するために与えられる指令値をいい、例えば、調節計やＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）などから与えられる操作量などをいい、例えば、０％〜１００％の値をとる。
【００１１】
「出力電力指令値」とは、入力電力指令値に基づいて得られる指令値であって、スイッチング手段をＯＮまたはＯＦＦに制御するのに用いられる指令値をいう。
【００１２】
「スイッチング手段」とは、ＯＮ／ＯＦＦして負荷への電力の供給／遮断を行う手段をいい、例えば、ＳＳＲなどで構成されるのが好ましい。
【００１３】
入力電力指令値の修正は、入力電力指令値が変化したときに、その変化の度合いを、設定に応じて修正するのが好ましい。
【００１４】
入力電力指令値を修正するための設定は、例えば、入力電力指令値が０％から１００％まで変化するのに要する時間として設定するのが好ましく、この設定時間に応じた変化の度合いになるように、入力電力指令値を修正するのが好ましい。
【００１５】
本発明によると、入力電力指令値が変化したときには、設定に応じて、入力電力指令値を修正するので、例えば、起動時などにおいて、入力電力指令値が上昇に変化したような場合に、入力電力指令値を、前記設定に応じて、緩やかな変化に修正するといったことができるとともに、この修正された入力電力指令値が、予め設定された切替閾値を越えるまでは、位相制御することができるので、ランプヒータなどの負荷の温度が低い起動時には、ヒータ温度が上昇するまで位相制御することによって、過大な突入電流が負荷に流れるのを抑制することができる一方、切替閾値を越えた定常運転時には、高調波ノイズを抑制したサイクル制御を行なうことができる。
【００１６】
しかも、設定に応じて入力電力指令値を修正できるので、修正の度合い、すなわち、変化の度合いをユーザが設定することができる一方、切替閾値の設定によって、サイクル制御と位相制御との切替えのタイミングを設定することができ、これによって、ランプヒータなどの負荷の特性、ヒータなどの負荷を用いて温度制御される制御対象の反応特性、あるいは、定常操作量の大きさなど種々のアプリケーションに応じて、サイクル制御と位相制御との切替えタイミングを、ユーザが設定できることになる。
【００１７】
（２）本発明の電力制御方法の一つの実施形態では、前記サイクル制御は、前記修正された入力電力指令値と前記出力電力指令値との差を出力誤差値として累積し、基準値と比較して基準値を上回るときには、ＯＮに対応する前記出力電力指令値を設定して前記スイッチング手段をＯＮ制御する一方、前記基準値を下回るときには、ＯＦＦに対応する前記出力電力指令値を設定して前記スイッチング手段をＯＦＦ制御する処理を、半サイクル以上の所定のサイクルで行うものである。
【００１８】
「所定のサイクル」とは、電力制御を行うために定めた周期をいい、応答速度を高めるためには、短い周期であるのが好ましく、少なくとも半サイクル以上のサイクルである。
【００１９】
この実施形態によると、高調波の発生を抑制し、高精度なサイクル制御が可能となる。
【００２０】
（３）本発明の電力制御方法の他の実施形態では、前記位相制御は、前記出力電力指令値に応じた位相角のトリガ信号によって、前記スイッチング手段のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うものであって、前記修正された入力電力指令値およびそれまでに累積された出力誤差の累積値に応じて、選択可能な複数の指令値の中から出力電力指令値を選択し、選択した出力電力指令値に応じた位相角の前記トリガ信号によって前記ＯＮ／ＯＦＦ制御を行ない、選択した出力電力指令値に応じて、前記出力誤差の累積値を補正するものである。
【００２１】
「出力電力指令値」は、入力電力指令値に基づいて得られる指令値であって、この出力電力指令値によってトリガ信号の位相角が制御され、したがって、位相角の分解能によって、選択可能な出力電力指令値が制限されることになり、例えば、０％〜１００％の範囲で、複数の指令値を出力電力指令値として選択することが可能である。
【００２２】
上述のように、位相角の分解能によって、出力電力指令値として選択できる指令値は制限されることになるが、この実施形態の位相制御によると、入力電力指令値が、選択可能な複数の指令値でないときには、その入力電力指令値およびそれまで蓄積された出力誤差の累積値に応じて、選択可能な複数の指令値の中から出力電力指令値を選択して、ＯＮ／ＯＦＦ制御を行ない、その選択した出力電力指令値に応じて、出力誤差の累積値を補正するので、入力電力指令値が、選択可能な複数の指令値と異なって出力誤差が生じても、その出力誤差を累積し、以後のサイクルで、その出力誤差の累積値を解消するように出力電力指令値を選択して、出力誤差の累積値を補正することができる。
【００２３】
したがって、入力電力指令値が、出力電力指令値として選択可能な指令値以外の指令値をとっても、実質的に出力することが可能となり、高価な回路を用いることなく、制御の分解能を実質的に高めることができる。
【００２４】
（４）本発明の電力制御方法の他の実施形態では、前記入力電力指令値の変化が、上昇変化であって、前記修正した入力電力指令値が、前記切替閾値を上回ったときに、前記位相制御から前記サイクル制御に切り替えるものである。
【００２５】
この実施形態によると、入力電力指令値が上昇変化して、修正した入力電力指令値が、切替閾値を上回るまでは、位相制御を行なうので、ランプヒータなどの負荷において、突入電流を抑制できる。
【００２６】
（５）本発明の電力制御方法の更に他の実施形態では、前記入力電力指令値の変化が、下降変化であって、前記修正した入力電力指令値が、前記切替閾値未満になったときには、前記サイクル制御から前記位相制御に切り替えるものである。
【００２７】
この実施形態によると、入力電力指令値が下降変化して、修正した入力電力指令値が、切替閾値未満になると、位相制御に切替わるので、ランプヒータなどの負荷において、突入電流を抑制できる。
【００２８】
（６）本発明の電力制御装置は、入力電力指令値に基づく出力電力指令値を用いて、交流電源から負荷への電力供給ラインに設けられたスイッチング手段のＯＮ／ＯＦＦ制御を行って、前記負荷への電力を、サイクル制御または位相制御する装置であって、前記入力電力指令値が変化したときに、該入力電力指令値を、設定に応じて修正し、修正した入力電力指令値に基づいて前記出力電力指令値を求める一方、前記修正した入力電力指令値と予め設定された切替閾値との比較結果に基づいて、前記サイクル制御と前記位相制御とを切替えるとともに、前記修正した入力電力指令値が、前記切替閾値未満のときには、位相制御する制御手段を備えている。
【００２９】
入力電力指令値を修正するための設定は、例えば、上位機器から通信によって設定してもよいし、当該電力制御装置の操作部を操作した直接設定してもよい。
【００３０】
本発明の電力制御装置によると、入力電力指令値が変化したときには、設定に応じて入力電力指令値を修正できるので、修正の度合い、すなわち、変化の度合いをユーザが設定することができる一方、切替閾値の設定によって、サイクル制御と位相制御との切替えのタイミングを選択することができ、ランプヒータ等の負荷の特性、温度制御対象の反応特性、定常操作量の大きさなどの種々のアプリケーションに応じて、サイクル制御と位相制御との切替えタイミングを設定することが可能となる。
【００３１】
（７）本発明の電力制御装置の一つの実施形態では、前記制御手段は、前記入力電力指令値が変化したときに、該入力電力指令値を、設定に応じて修正する修正部と、修正した前記入力電力指令値と前記出力電力指令値との差を出力誤差値として累積し、累積した出力誤差値と閾値とを比較して閾値を上回るときには、ＯＮに対応する前記出力電力指令値を設定して前記スイッチング手段をＯＮ制御する一方、前記閾値を下回るときには、ＯＦＦに対応する前記出力電力指令値を設定して前記スイッチング手段をＯＦＦ制御する処理を、半サイクル以上の所定のサイクルで行うサイクル制御部と、修正した前記入力電力指令値およびそれまでに累積された出力誤差の累積値に応じて、選択可能な複数の指令値の中から出力電力指令値を選択し、選択した出力電力指令値に応じた位相角のトリガ信号によって前記スイッチング手段のＯＮ／ＯＦＦ制御を行ない、選択した出力電力指令値に応じて、前記出力誤差の累積値を補正する位相制御部と、前記修正した入力電力指令値と切替閾値との比較結果に基づいて、前記サイクル制御部によるサイクル制御と前記位相制御部による位相制御とを切替える切替え部とを備えている。
【００３２】
この実施形態によると、高調波の発生を抑制し、高精度なサイクル制御を行なえる一方、位相制御において、高価な回路を用いることなく、制御の分解能を実質的に高めることができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によると、入力電力指令値が変化したときには、設定に応じて、入力電力指令値を修正するので、変化の度合いを、ユーザが設定できることになり、また、修正した入力電力指令値と予め設定した切替閾値との比較結果に基づいて、サイクル制御と位相制御とを切替えるので、ランプヒータなどの負荷の特性、負荷を用いて温度制御される制御対象の反応特性、定常時の電力指令値（定常操作量）の大きさなどの種々のアプリケーションに応じて、サイクル制御と位相制御との切替えのタイミングを、ユーザが幅広く設定できることになる。これによって、例えば、ランプヒータなどの負荷の温度が低い起動時には、ヒータ温度が上昇するまで位相制御することによって、過大な突入電流が負荷に流れるのを抑制することができる一方、切替閾値を越えた定常運転時には、高調波ノイズを抑制したサイクル制御を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、図面によって、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００３５】
図１は、本発明の一つの実施の形態に係る電力制御装置を備えるシステムの概略構成を示すブロック図である。
【００３６】
このシステムは、温度調節器、ＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）あるいはＰＣ（パーソナルコンピュータ）などの上位機器１と、本発明に係る電力制御装置２と、交流の負荷電源３とランプヒータなどの負荷４との間に設けられて、電力制御装置２からのトリガ信号によってＯＮ／ＯＦＦ制御されるＳＳＲなどのスイッチング手段５と、負荷４に流れる電流を検出する電流検出器（ＣＴ）６とを備えている。
【００３７】
この実施形態の電力制御装置２は、負荷電源３のゼロクロスタイミングを検出して、上位機器１から与えられる入力電力指令値（入力操作量）に基づく出力電力指令値（出力操作量）を用いて、スイッチング手段５に対するトリガ信号を生成してスイッチング手段５のＯＮ／ＯＦＦ制御を行なうとともに、電流検出器６の出力に基づいて、過電流やヒータ断線等の異常を検出して警報を出力するものである。
【００３８】
スイッチング手段５は、電力制御装置２からのトリガ信号によって、ＯＮ／ＯＦＦ制御されて負荷３に対する電力の供給遮断を行う。
【００３９】
ランプヒータなどの負荷４では、ヒータ温度によって、電気インピーダンスが大きく変化し、特に、ランプヒータが冷えているときには、過大な突入電流が流れ、スイッチング手段５の電力開閉素子が故障する場合がある。
【００４０】
そこで、この実施形態では、かかる突入電流を抑制するために、ユーザの設定に基づいて、サイクル制御と位相制御とを切替えるようにしている。
【００４１】
図２は、電力制御装置２の要部のブロック図である。
【００４２】
この実施形態では、入力操作量（入力電力指令値）と実際の出力操作量（出力電力指令値）とが一致している定常運転の状態から入力操作量が変化したときに、その入力操作量を、ユーザが予め設定したソフトアップ時間あるいはソフトダウン時間に基づいて修正する修正部７と、サイクル制御部または位相制御部として動作する制御部９と、修正部７からの入力操作量とユーザが予め設定した制御切替閾値とに基づいて、制御部９の制御を、サイクル制御または位相制御に切替える切替部１０とを備えている。
【００４３】
制御部９は、修正部７からの入力操作量に基づいて、サイクル制御のための出力操作量または位相制御のための出力操作量を生成して図示しないトリガ信号生成部へ与える。
以上の構成は、例えば、マイクロコンピュータによって実現され、このマイクロコンピュータによって、負荷電源３のゼロクロスタイミングが検出されてＯＮ／ＯＦＦ制御が行なわれる。
【００４４】
この実施形態のサイクル制御は、上記特許文献１等で本件出願人が提案しているサイクル制御であり、また、位相制御は、本件出願人が、特願２００７−１０１４８０「位相制御方法および位相制御装置」（平成１９年４月９日提出）として提案している新規な位相制御であり、この位相制御は、高価な回路構成を必要とすることなく、制御の分解能を実質的に高めることができるものである。
【００４５】
ソフトアップ時間とは、入力操作量が上昇変化したときに、その上昇変化の度合いを規定するためにユーザが設定する時間であり、ソフトダウン時間とは、入力操作量が、下降変化したときに、その下降変化の度合いを規定するためにユーザが設定する時間であり、修正部７では、このユーザが規定する変化の度合いになるように、入力操作量を修正する。
【００４６】
この実施形態では、ソフトアップ時間は、操作量を、０％から１００％まで上昇変化させるのに要する時間として設定され、ソフトダウン時間は、操作量を、１００％から０％まで下降変化させるのに要する時間として設定される。
【００４７】
したがって、ソフトアップ時間あるいはソフトダウン時間を、短く設定すれば、上昇あるいは下降変化の度合いが急となり、長く設定すれば、緩やかとなる。
【００４８】
これによって、例えば、起動時などにおいて、ランプヒータなどの負荷４の特性や温度制御される制御対象の反応特性などの種々の特性を考慮してユーザが、操作量の上昇変化の度合いを、ソフトアップ時間として設定することができる。
【００４９】
かかるソフトアップ時間、ソフトダウン時間および制御切替閾値の設定は、上位機器１から電力制御装置２に対して通信によって設定してもよいし、電力制御装置２の図示しない操作部を操作して直接設定してもよい。
【００５０】
図３は、ソフトアップ時間に基づく修正部７における入力操作量の修正を説明するための波形図であり、横軸は時刻を、縦軸は操作量を示している。実線は入力操作量を、破線は入力操作量の修正された部分をそれぞれ示している。
【００５１】
上位機器１からの入力操作量が、ＭＶ１から目標値となる操作量ＭＶ２に上昇変化すると、修正部７では、予め設定されているソフトアップ時間ｂに対応する上昇変化の度合いになるように、後述の演算式に従って入力操作量を、破線で示すように修正する。
【００５２】
ソフトアップ時間ｂは、上述のように、操作量が、０％から１００％まで上昇するのに要する時間として設定されるものであり、このソフトアップ時間ｂに応じた上昇変化の度合い、すなわち、図３における操作量の変化の傾きになるように、入力操作量が修正されることになる。
【００５３】
ソフトダウン時間に応じた入力操作量の修正も、上昇変化が、下降変化に代わるだけで同様である。
【００５４】
このように、入力操作量が変化しときには、ユーザが設定したソフトアップ時間あるいはソフトダウン時間に応じた変化になるように、修正部７によって、入力操作量が修正される。
【００５５】
なお、修正部７における入力操作量の修正は、入力操作量と実際の出力操作量とが一致している定常運転の状態から入力操作量が変化したときに行われるものであり、したがって、定常運転の状態において、入力操作量が変化しない場合には、入力操作量は、修正されることなく、そのまま制御部９に与えられる。
【００５６】
図４は、この定常運転の状態と、ソフトアップあるいはソフトダウンの各状態の遷移を説明するための図である。
【００５７】
入力操作量と実際の出力操作量とが一致している定常運転の状態において、入力操作量が上昇変化すると、矢符Ａで示すようにソフトアップ状態に遷移し、入力操作量が下降変化すると、矢符Ｂで示すようにソフトダウン状態に遷移する。
【００５８】
ソフトアップ中あるいはソフトダウン中、すなわち、ソフトアップ時間あるいはソフトダウン時間に応じて入力操作量を修正して運転している状態において、操作量の目標値に到達したときには、矢符Ｃあるいは矢符Ｄで示すように、定常運転の状態に遷移する。
【００５９】
また、ソフトアップ中あるいはソフトダウン中に、入力操作量が下降あるいは上昇してその時点の実際の出力操作量に一致したときには、矢符Ｅあるいは矢符Ｆで示すように定常運転の状態に遷移する。
【００６０】
ソフトアップ中において、入力操作量が下降してその時点の実際の出力操作量を下回ったときには、矢符Ｇで示すようにソフトダウンの状態に遷移し、また、ソフトダウン中において、入力操作量が上昇してその時点の実際の出力操作量を上回ったときには、矢符Ｈで示すようにソフトアップの状態に遷移する。
【００６１】
なお、図５には、入力操作量が、ＭＶ１から目標値となるＭＶ２に上昇し、ソフトアップ中に、入力操作量が、ＭＶ２から目標値となるＭＶ１に下降変化し、ソフトダウンへ遷移した場合の図３に対応する波形図を示している。
【００６２】
このようにして、入力操作量が、上昇あるいは下降変化すると、ユーザによって予め設定されているソフトアップ時間あるいはソフトダウン時間に応じた変化の度合いになるように、入力操作量が修正される。
【００６３】
図６は、サイクル制御時の制御部９の構成を示す機能ブロック図である。
【００６４】
制御部９は、修正部７から与えられる０％〜１００％の入力操作量と、スイッチング手段５に対するＯＮまたはＯＦＦに対応する１００％または０％の出力操作量との出力誤差を算出する出力誤差演算部１１と、出力誤差演算部１１で求めた出力誤差を累積する出力誤差累積部１２と、入力操作量と出力誤差累積値とを加算して判定値とする加算部１３と、判定値と基準値としての閾値とを比較し、閾値以上のときに、ＯＮに対応する１００％の出力操作量を設定する一方、閾値未満ときに、ＯＦＦに対応する０％出力操作量を設定する比較部１４としての機能を有し、半サイクル以上の所定のサイクルで処理を行うものである。
【００６５】
かかる構成は、上記特許文献１等で本件出願人が先に提案しているサイクル制御と同様である。
【００６６】
図７は、位相制御時の制御部９の構成を示す機能ブロック図である。
【００６７】
制御部９は、修正部７から与えられる０％〜１００％の入力操作量に基づいて、出力操作量を生成するが、この出力操作量は、位相角の制御の分解能の制約のために、この実施形態では、表１に示す操作量、すなわち、０％、１％、２％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、１００％の操作量しか選択することができない。
【００６８】
【表１】
この実施形態では、入力操作量が、選択可能な表１の操作量以外の操作量であっても、後述のように処理して操作量を出力することにより、入力操作量が、選択可能な操作量でなくても、実質的に出力可能とするものである。
【００６９】
このため、この実施形態の制御部９は、入力操作量と出力誤差累積部１５からの、それまでに累積された出力誤差とを加算して判定値とする加算部１６と、入力操作量と累積された出力誤差とに基づいて、閾値を決定する閾値決定部１７と、判定値と閾値とを比較する比較部１８と、その比較結果に応じて、複数の選択可能な出力操作量から出力操作量を選択する選択部１９と、入力操作量から選択された出力操作量を減算して出力誤差を補正する減算部２０としての機能を有する。
【００７０】
再び、図２を参照して、切替え部１０は、サイクル制御あるいは位相制御を、ユーザが予め設定した制御切替閾値および修正した入力操作量に基づいて、切替え選択し、制御部９からの出力操作量が、図示しないトリガ信号生成部に与えられ、出力操作量に応じたトリガ信号によってスイッチング手段５のＯＮ／ＯＦＦが制御され、サイクル制御または位相制御が行なわれる。
【００７１】
切替部１０は、修正された入力操作量が、制御切替閾値未満であるときには、位相制御を、制御切替閾値以上であるときには、サイクル制御を、切替え選択する。
【００７２】
この制御切替閾値は、定常操作量以下に設定するのが好ましい。
【００７３】
これによって、例えば、起動時において、ソフトアップ状態となって、修正された入力操作量が、定常操作量以下の制御切替閾値に達するまでは、位相制御が行なわれ、制御切替閾値に達すると、サイクル制御に移行し、定常状態では、高調波の発生を抑制したサイクル制御が行なわれることになる。
【００７４】
これによって、ランプヒータなどの負荷４の温度が上昇するまでは、位相制御とすることができ、突入電流を抑制することができる。
【００７５】
図８は、ソフトアップ時における切替え処理の動作説明に供するフローチャートである。
【００７６】
上述のように、定常運転の状態から入力操作量が変化すると、この処理に移行し、先ず、制御切替閾値ａ、ソフトアップ時間ｂ、目標値ＳＰ、直前の操作量ｙ０を初期設定するとともに、操作量ＭＶとして直前の操作量ｙ０を設定し、経過時間ｔを０に初期設定する（ステップｎ１）。
【００７７】
ここで、目標値ＳＰとは、変化後の入力操作量をいい、例えば、入力操作量が、ＭＶ１からＭＶ２に変化した上述の図３においては、ＭＶ２となる。また、直前の操作量ｙ０とは、変化の直前の操作量であり、図３においては、操作量ＭＶ１となる。
【００７８】
次に、入力操作量を修正した入力操作量ＭＶを、次の演算式に従って算出する（ステップｎ２）。
【００７９】
すなわち、修正後の入力操作量をＭＶとすると、次式で示される。
【００８０】
ＭＶ＝ｙ０＋（ｔ／ｂ）×１００
この修正された入力操作量は、上述の図３の例では、破線で示される部分の操作量に相当するものであり、ユーザが設定したソフトアップ時間ｂに対応する度合いで変化させた入力操作量となる。
【００８１】
この算出された操作量、すなわち、修正された入力操作量ＭＶが、制御切替閾値ａ以上となったか否かを判断し（ステップｎ３）、制御切替え閾値ａ以上でないときには、位相制御を行い（ステップｎ４）、時間ｔが、目標値ＳＰに到達するのに要する時間経過したか否かを次式で判断する（ステップｎ６）。
【００８２】
ｔ≧ｂ×（ＳＰ−ｙ０）／１００
この右辺の式は、上述の図３においては、時間ｔ１に相当する。
【００８３】
時間ｔが、目標値ＳＰに到達するのに要する時間経過していないときには、ステップｎ２に戻る。
【００８４】
したがって、修正された入力操作量ＭＶが、制御切替閾値ａ以上になるまでは、位相制御が行なわれることになる。
【００８５】
次に、ステップｎ３において、修正された入力操作量ＭＶが、制御切替閾値ａ以上になると、サイクル制御に移行し（ステップｎ５）、ステップｎ６において、時間ｔが、目標値ＳＰに到達するのに要する時間経過したときには、終了して定常運転となる。
【００８６】
このように、修正された入力操作量ＭＶが、制御切替閾値ａに達したか否かによって、位相制御とサイクル制御との切替えが行なえるので、ユーザは、例えば、定常操作量に基づいて、制御切替閾値ａを設定することができ、定常操作量に近づいたらサイクル制御に移行できるように設定できるとともに、それまでは、位相制御とすることができる。
【００８７】
また、ユーザは、ソフトアップ時間ｂの設定によって、修正される入力操作量の変化の度合い、したがって、制御切替閾値ａに達するまでに要する時間を選択できることになる。したがって、ランプヒータなどの負荷４の特性や負荷４を用いて温度制御される制御対象の反応特性などを考慮してソフトアップ時間の設定を行なえることになり、幅広いアプリケーションへの対応が容易となる。
【００８８】
なお、ソフトダウン時においては、上述のソフトアップ時間ｂが、ソフトダウン時間ｂとなり、また、入力操作量を修正する演算式が、 ＭＶ＝ｙ０−（ｔ／ｂ）×１００となる。
【００８９】
次に、サイクル制御および位相制御について、更に詳細に説明する。
【００９０】
この実施の形態のサイクル制御の動作を、図９のフローチャートに基づいて詳細に説明する。
【００９１】
先ず、前回までの出力誤差累積値から前回の出力操作量を減算して、今回の出力誤差累積値を算出し（ステップｎ１）、この出力誤差累積値に、今回の入力操作量を加算して判定値とし（ステップｎ２）、判定値が、基準値としての閾値、例えば、５０％以上であるか否かを判断する（ステップｎ３）。
【００９２】
判定値が、閾値以上であるときには、今回の出力操作量としてＯＮに対応する１００％を設定する（ステップｎ４）。また、判定値が、閾値以上でないときには、今回の出力操作量としてＯＦＦに対応する０％を設定する（ステップｎ５）。
【００９３】
以上の処理を、半サイクル以上の所定のサイクルで行なうものである。なお、複数チャンネルの制御を行なう場合には、所定のサイクル内で、上記の処理を各チャンネルについて行う。
【００９４】
また、図９の処理に代えて、図１０のフローチャートに示す処理としてもよい。
【００９５】
すなわち、図１０に示すように、それまでに累積されている出力誤差累積値である積算操作量に、今回の入力操作量を加算して判定値とし（ステップｎ１）、判定値が閾値、例えば、５０％以上であるか否かを判断する（ステップｎ２）。
【００９６】
判定値が、閾値以上であるときには、今回の出力操作量として１００％を設定する（ステップｎ３）。また、判定値が、閾値以上でないときには、今回の出力操作量として０％を設定する（ステップｎ４）。
【００９７】
次に、判定値から、今回のＯＮまたはＯＦＦに対応する出力操作量である１００％または０％を減算して新たな出力誤差累積値である積算操作量を算出して終了する（ステップｎ５）。
【００９８】
図１１は、制御部９へ入力される操作量が２０％の場合のサイクル制御の例を示すものであり、この図１１では、所定のサイクルが半サイクルである場合の例を示している。
【００９９】
図１１（ａ）は負荷電源、図１１（ｂ）は出力誤差累積値（積算操作量）の変化をそれぞれ示しており、図１１（ａ）において、斜線を施した部分が、出力ＯＮの状態を示している。
【０１００】
なお、図１１の下欄には、出力誤差累積値（積算操作量）が、閾値５０％以上となって、１００％の出力操作量を設定して出力をＯＮした場合に、出力誤差累積値から１００％の出力操作量が減算された値が示されている。また、出力誤差累積値が、閾値５０％未満で、０％の出力操作量を設定して出力をＯＦＦし、出力誤差累積値から０％の出力操作量を減算した場合には、出力誤差累積値の値に変化がないので、省略している。
【０１０１】
図１１に示すように、入力操作量２０％と、出力される出力操作量である０％または１００％との差である出力誤差が、累積されて出力誤差累積値とされ、この出力誤差累積値が、閾値である５０％以上になると、出力操作量を１００％に設定して出力をＯＮし、閾値未満であるときには、出力操作量０％に設定して出力をＯＦＦするものである。
【０１０２】
この図１１では、半サイクルを所定のサイクルとして処理を行なう例を示しているので、入力される操作量が２０％の場合には、２サイクル半の内の半サイクルでＯＮすることになる。
【０１０３】
次に、この実施の形態の位相制御の動作を、図１２のフローチャートに基づいて詳細に説明する。
【０１０４】
先ず、閾値を、今回の入力操作量と表１の選択可能な操作量とに基づいて決定する。すなわち、今回の入力操作量が、表１の選択可能な操作量であるか否かを判断し（ステップｎ１）、選択可能な操作量であるときには、その操作量を閾値とする（ステップｎ２）。
また、入力操作量が、選択可能な操作量でないときには、入力操作量を切り上げて、該入力操作量に最も近い表１の選択可能な操作量を閾値とする（ステップｎ３）。入力操作量が、表１の選択可能な操作量でないとき、例えば、１１％であるとすると、切り上げて、選択可能な最も近い操作量である２０％を閾値とする。また、例えば、入力操作量が、２５％であるとすると、切り上げて、選択可能な最も近い操作量である３０％を閾値とする。
【０１０５】
次に、出力誤差の累積値である積算操作量と入力操作量とを加算して判定値とし（ステップｎ４）、判定値が閾値以上であるか否かを判断し（ステップｎ５）、判定値が閾値以上であるときには、閾値を今回の出力操作量として選択する（ステップｎ６）。
また、ステップｎ５において、判定値が閾値以上でないときには、その閾値を、上記表１における１分解能分だけ下げた操作量を、今回の出力操作量として選択する（ステップｎ７）。
【０１０６】
例えば、閾値が２０％であるとすると、表１の操作量２０％の１分解能（１段階）低い操作量である１０％を今回の出力操作量とし、また、例えば、閾値が３０％であるとすると、表１の操作量３０％の１分解能低い操作量である２０％を今回の出力操作量とする。
次に、判定値から今回の出力操作量を減算した値を、新たな積算操作量とする（ステップｎ８）。
【０１０７】
この実施形態では、以上の処理を、例えば、半サイクル毎に行う。
【０１０８】
図１３は、入力操作量が１１％の場合の例を示すものであり、同図（ａ）は出力波形、同図（ｂ）は入力操作量と積算操作量（出力誤差の累積値）との和である判定値の変化をそれぞれ示している。
【０１０９】
ここで、図１３の左から２番目の第１の周期から説明を始める。
【０１１０】
先ず、閾値を決定するが、入力操作量１１％は、表１の選択可能な操作量ではないので、入力操作量１１％を、切り上げた最も近い選択可能な操作量である２０％を閾値とする。
【０１１１】
次に、入力操作量１１％と積算操作量とを加算して判定値とする。図１３の左端の第０の周期では、２１％の判定値に対して、２０％の出力操作量を選択して出力しているので、出力誤差の累積値である積算操作量は、１％である。したがって、第１の周期における判定値は、入力操作量１１％と積算操作量１％とを加算した１２％となる。この判定値１２％は、閾値２０％よりも小さいので、該閾値２０％よりも１分解能低い選択可能な操作量である１０％を、今回の出力操作量として選択し、選択した出力操作量１０％に応じた位相のトリガ信号によって、スイッチング手段５のＯＮ／ＯＦＦを制御し、判定値１２％から今回操作量１０％を減算して積算操作量を補正し、減算値２％を積算操作量として終了する。
【０１１２】
次の第２の周期では、入力操作量が、１１％であるので、第１の周期と同様に、閾値を２０％とする。
【０１１３】
次に、入力操作量１１％と積算操作量２％とを加算して判定値１３％とする。この判定値１３％は、閾値２０％よりも小さいので、該閾値２０％よりも１分解能低い選択可能な操作量である１０％を、今回の出力操作量として選択し、選択した出力操作量１０％に応じた位相のトリガ信号によって、スイッチング手段５のＯＮ／ＯＦＦを制御し、判定値１３％から今回操作量１０％を減算した値３％を積算操作量として終了する。
【０１１４】
以下、半サイクル毎の同様の処理によって、積算操作量（出力誤差の累積値）が１％ずつ増加する。
【０１１５】
そして、第１０の周期では、入力操作量が、１１％であるので、上述と同様に、閾値を２０％とする。
【０１１６】
次に、入力操作量１１％と積算操作量１０％とを加算して判定値２１％とする。この判定値２１％は、閾値２０％よりも大きいので、この場合には、その閾値２０を、今回の出力操作量として選択し、選択した出力操作量２０％に応じた位相のトリガ信号によって、スイッチング手段５のＯＮ／ＯＦＦを制御し、判定値２１％から今回操作量２０％を減算した値１％を積算操作量として終了する。
【０１１７】
以下、同様の処理によって、１０周期で１１０％の出力操作量を出力するので、平均すると、１周期では、１１％の出力操作量となる。
【０１１８】
このようにして、入力操作量１１％が、選択可能な操作量でなくとも、実質的に１１％の出力操作量を出力できることになる。
【０１１９】
したがって、比較的安価なマイクロコンピュータ等を用いて制御回路を構成し、位相角の制御の分解能が制約されて、選択可能な操作量に制限がある場合であっても、選択できない出力操作量を実質的に出力することが可能となり、高価で高性能な制御回路を用いることなく、制御の分解能を実質的に高めることができる。
【０１２０】
なお、複数チャンネルの場合には、上記処理を各チャンネル毎に行なえばよい。
【０１２１】
以上のようにして、サイクル制御または位相制御が行なわれる。
【０１２２】
上述の実施形態では、サイクル制御は、上記特許文献１等で本件出願人が提案しているサイクル制御とし、位相制御は、本件出願人が、特願２００７−１０１４８０「位相制御方法および位相制御装置」（平成１９年４月９日提出）として提案している新規な位相制御を用いたけれども、本発明の他の実施形態として、サイクル制御として、本願出願人が提案したサイクル制御以外の従来のサイクル制御を、また、位相制御として、従来公知の位相制御を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
本発明は、負荷に対する電力の制御に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】図１は、本発明に係る電力制御装置を備えるシステムの概略構成図である。
【図２】図２は、図１の電力制御装置の要部のブロック図である。
【図３】図３は、ソフトアップ時間に基づく入力操作量の修正を説明するための波形図である。
【図４】図４は、定常運転の状態と、ソフトアップあるいはソフトダウンの各状態の遷移を示す図である。
【図５】図５は、ソフトアップからソフトダウンへの移行時の図３に対応する図である。
【図６】図６は、サイクル制御時の機能ブロック図である。
【図７】図７は、位相制御時の機能ブロック図である。
【図８】図８は、ソフトアップ時における切替え処理の動作説明に供するフローチャートである。
【図９】図９は、サイクル制御の動作説明に供するフローチャートである。
【図１０】図１０は、サイクル制御の他の例を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、入力操作量が２０％の場合のサイクル制御の出力波形および出力誤差累積値（積算操作量）の変化を示す図である。
【図１２】図１２は、位相制御の動作説明に供するフローチャートである。
【図１３】図１３は、入力操作量が１１％の場合の位相制御の出力波形および判定値を示す図である。
【符号の説明】
【０１２５】
１ 上位機器
２ 電力制御装置
４ 負荷
５ スイッチング手段
７ 修正部
９ 制御部
１０ 切替部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電力指令値に基づく出力電力指令値を用いて、交流電源から負荷への電力供給ラインに設けられたスイッチング手段のＯＮ／ＯＦＦ制御を行って、前記負荷への電力を、サイクル制御または位相制御する方法であって、
前記入力電力指令値が変化したときに、該入力電力指令値を、設定に応じて修正し、修正した入力電力指令値に基づいて前記出力電力指令値を求める一方、
前記修正した入力電力指令値と予め設定された切替閾値との比較結果に基づいて、前記サイクル制御と前記位相制御とを切替えるとともに、前記修正した入力電力指令値が、前記切替閾値未満のときには、位相制御することを特徴とする電力制御方法。
【請求項２】
前記サイクル制御は、前記修正された入力電力指令値と前記出力電力指令値との差を出力誤差値として累積し、基準値と比較して基準値を上回るときには、ＯＮに対応する前記出力電力指令値を設定して前記スイッチング手段をＯＮ制御する一方、前記基準値を下回るときには、ＯＦＦに対応する前記出力電力指令値を設定して前記スイッチング手段をＯＦＦ制御する処理を、半サイクル以上の所定のサイクルで行う請求項１に記載の電力制御方法。
【請求項３】
前記位相制御は、前記出力電力指令値に応じた位相角のトリガ信号によって、前記スイッチング手段のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うものであって、前記修正された入力電力指令値およびそれまでに累積された出力誤差の累積値に応じて、選択可能な複数の指令値の中から出力電力指令値を選択し、選択した出力電力指令値に応じた位相角の前記トリガ信号によって前記ＯＮ／ＯＦＦ制御を行ない、選択した出力電力指令値に応じて、前記出力誤差の累積値を補正する請求項１または２に記載の電力制御方法。
【請求項４】
前記入力電力指令値の変化が、上昇変化であって、前記修正した入力電力指令値が、前記切替閾値を上回ったときに、前記位相制御から前記サイクル制御に切り替える請求項１〜３のいずれか一項に記載の電力制御方法。
【請求項５】
前記入力電力指令値の変化が、下降変化であって、前記修正した入力電力指令値が、前記切替閾値未満になったときには、前記サイクル制御から前記位相制御に切り替える請求項１〜４のいずれか一項に記載の電力制御方法。
【請求項６】
入力電力指令値に基づく出力電力指令値を用いて、交流電源から負荷への電力供給ラインに設けられたスイッチング手段のＯＮ／ＯＦＦ制御を行って、前記負荷への電力を、サイクル制御または位相制御する装置であって、
前記入力電力指令値が変化したときに、該入力電力指令値を、設定に応じて修正し、修正した入力電力指令値に基づいて前記出力電力指令値を求める一方、前記修正した入力電力指令値と予め設定された切替閾値との比較結果に基づいて、前記サイクル制御と前記位相制御とを切替えるとともに、前記修正した入力電力指令値が、前記切替閾値未満のときには、位相制御する制御手段を備えることを特徴とする電力制御装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記入力電力指令値が変化したときに、該入力電力指令値を、設定に応じて修正する修正部と、
修正した前記入力電力指令値と前記出力電力指令値との差を出力誤差値として累積し、累積した出力誤差値と閾値とを比較して閾値を上回るときには、ＯＮに対応する前記出力電力指令値を設定して前記スイッチング手段をＯＮ制御する一方、前記閾値を下回るときには、ＯＦＦに対応する前記出力電力指令値を設定して前記スイッチング手段をＯＦＦ制御する処理を、半サイクル以上の所定のサイクルで行うサイクル制御部と、
修正した前記入力電力指令値およびそれまでに累積された出力誤差の累積値に応じて、選択可能な複数の指令値の中から出力電力指令値を選択し、選択した出力電力指令値に応じた位相角のトリガ信号によって前記スイッチング手段のＯＮ／ＯＦＦ制御を行ない、選択した出力電力指令値に応じて、前記出力誤差の累積値を補正する位相制御部と、
前記修正した入力電力指令値と切替閾値との比較結果に基づいて、前記サイクル制御部によるサイクル制御と前記位相制御部による位相制御とを切替える切替え部とを備える請求項６に記載の電力制御装置。
【請求項１】
入力電力指令値に基づく出力電力指令値を用いて、交流電源から負荷への電力供給ラインに設けられたスイッチング手段のＯＮ／ＯＦＦ制御を行って、前記負荷への電力を、サイクル制御または位相制御する方法であって、
前記入力電力指令値が変化したときに、該入力電力指令値を、設定に応じて修正し、修正した入力電力指令値に基づいて前記出力電力指令値を求める一方、
前記修正した入力電力指令値と予め設定された切替閾値との比較結果に基づいて、前記サイクル制御と前記位相制御とを切替えるとともに、前記修正した入力電力指令値が、前記切替閾値未満のときには、位相制御することを特徴とする電力制御方法。
【請求項２】
前記サイクル制御は、前記修正された入力電力指令値と前記出力電力指令値との差を出力誤差値として累積し、基準値と比較して基準値を上回るときには、ＯＮに対応する前記出力電力指令値を設定して前記スイッチング手段をＯＮ制御する一方、前記基準値を下回るときには、ＯＦＦに対応する前記出力電力指令値を設定して前記スイッチング手段をＯＦＦ制御する処理を、半サイクル以上の所定のサイクルで行う請求項１に記載の電力制御方法。
【請求項３】
前記位相制御は、前記出力電力指令値に応じた位相角のトリガ信号によって、前記スイッチング手段のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うものであって、前記修正された入力電力指令値およびそれまでに累積された出力誤差の累積値に応じて、選択可能な複数の指令値の中から出力電力指令値を選択し、選択した出力電力指令値に応じた位相角の前記トリガ信号によって前記ＯＮ／ＯＦＦ制御を行ない、選択した出力電力指令値に応じて、前記出力誤差の累積値を補正する請求項１または２に記載の電力制御方法。
【請求項４】
前記入力電力指令値の変化が、上昇変化であって、前記修正した入力電力指令値が、前記切替閾値を上回ったときに、前記位相制御から前記サイクル制御に切り替える請求項１〜３のいずれか一項に記載の電力制御方法。
【請求項５】
前記入力電力指令値の変化が、下降変化であって、前記修正した入力電力指令値が、前記切替閾値未満になったときには、前記サイクル制御から前記位相制御に切り替える請求項１〜４のいずれか一項に記載の電力制御方法。
【請求項６】
入力電力指令値に基づく出力電力指令値を用いて、交流電源から負荷への電力供給ラインに設けられたスイッチング手段のＯＮ／ＯＦＦ制御を行って、前記負荷への電力を、サイクル制御または位相制御する装置であって、
前記入力電力指令値が変化したときに、該入力電力指令値を、設定に応じて修正し、修正した入力電力指令値に基づいて前記出力電力指令値を求める一方、前記修正した入力電力指令値と予め設定された切替閾値との比較結果に基づいて、前記サイクル制御と前記位相制御とを切替えるとともに、前記修正した入力電力指令値が、前記切替閾値未満のときには、位相制御する制御手段を備えることを特徴とする電力制御装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記入力電力指令値が変化したときに、該入力電力指令値を、設定に応じて修正する修正部と、
修正した前記入力電力指令値と前記出力電力指令値との差を出力誤差値として累積し、累積した出力誤差値と閾値とを比較して閾値を上回るときには、ＯＮに対応する前記出力電力指令値を設定して前記スイッチング手段をＯＮ制御する一方、前記閾値を下回るときには、ＯＦＦに対応する前記出力電力指令値を設定して前記スイッチング手段をＯＦＦ制御する処理を、半サイクル以上の所定のサイクルで行うサイクル制御部と、
修正した前記入力電力指令値およびそれまでに累積された出力誤差の累積値に応じて、選択可能な複数の指令値の中から出力電力指令値を選択し、選択した出力電力指令値に応じた位相角のトリガ信号によって前記スイッチング手段のＯＮ／ＯＦＦ制御を行ない、選択した出力電力指令値に応じて、前記出力誤差の累積値を補正する位相制御部と、
前記修正した入力電力指令値と切替閾値との比較結果に基づいて、前記サイクル制御部によるサイクル制御と前記位相制御部による位相制御とを切替える切替え部とを備える請求項６に記載の電力制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００８−３０５２２６（Ｐ２００８−３０５２２６Ａ）
【公開日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１５２５４３（Ｐ２００７−１５２５４３）
【出願日】平成１９年６月８日（２００７．６．８）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月８日（２００７．６．８）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
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