電力制御装置
【課題】
軽負荷時にサイリスタの点弧失敗による明るさのちらつきが発生するのを防止する電力制御装置を提供する。
【解決手段】
調光装置は、自己消弧形制御素子Ｑ１、Ｑ２を備えた第１の位相制御回路ＰＣ１と、サイリスタＴ１、Ｔ２を備えた第２の位相制御回路ＰＣ２と、交流電圧半波の所望位相で第１の位相制御回路ＰＣ１の自己消弧形制御素子Ｑ１、Ｑ２を傾斜制御により動作させ、次にその導通がほぼ飽和状態になったときに、第２の位相制御回路ＰＣ２のサイリスタＴ１、Ｔ２に対して点弧所要時間だけ連続し、かつ、交流電圧半波の終了前に少なくともリセット時間を確保して終了する短時間トリガー信号を供給するとともに、自己消弧形制御素子Ｑ１、Ｑ２をオンさせるように構成された制御手段ＣＣとを具備している。
軽負荷時にサイリスタの点弧失敗による明るさのちらつきが発生するのを防止する電力制御装置を提供する。
【解決手段】
調光装置は、自己消弧形制御素子Ｑ１、Ｑ２を備えた第１の位相制御回路ＰＣ１と、サイリスタＴ１、Ｔ２を備えた第２の位相制御回路ＰＣ２と、交流電圧半波の所望位相で第１の位相制御回路ＰＣ１の自己消弧形制御素子Ｑ１、Ｑ２を傾斜制御により動作させ、次にその導通がほぼ飽和状態になったときに、第２の位相制御回路ＰＣ２のサイリスタＴ１、Ｔ２に対して点弧所要時間だけ連続し、かつ、交流電圧半波の終了前に少なくともリセット時間を確保して終了する短時間トリガー信号を供給するとともに、自己消弧形制御素子Ｑ１、Ｑ２をオンさせるように構成された制御手段ＣＣとを具備している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自己消弧形制御素子を備えた第１の位相制御回路とサイリスタを備えた第２の位相制御回路とを備えた電力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自己消弧形制御素子を備えた第１の位相制御回路とサイリスタを備えた第２の位相制御回路とを並列接続して交流電源と負荷との間に直列に介在させて、交流電圧半波の所望位相で第１の位相制御回路の自己消弧形制御素子を傾斜制御により動作させ、その導通がほぼ飽和したときに第２の位相制御回路のサイリスタにトリガー信号を供給してこれを点弧させることによって順位相制御を行わせるように構成した調光装置等の電力制御装置は、既知である（例えば、特許文献１の請求項５および図１２参照。）。
【０００３】
特許文献１によれば、順位相制御の開始時に傾斜制御が行われるので、負荷や負荷回路に直列に挿入されたリアクタからの音響ノイズの発生が抑制されるとともに、傾斜制御後は、抵抗が相対的に小さいサイリスタのオンにより負荷電流が主としてサイリスタ側を流れるので、調光装置の発熱が少なくなる。
【特許文献１】特開平６−３３８３９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に示す従来技術においては、軽負荷の場合、サイリスタが点弧するのに十分なトリガー電流が流れないために、サイリスタがオンしないときがあるので、これを回避するべくサイリスタのトリガー信号を交流電圧半波の終端まで継続させるように構成している。
【０００５】
ところが、上記従来技術においては、交流電圧の極性が反転して次の半波になっても、サイリスタが引続きオンしてしまうことがあり、このときに負荷に明るさのちらつきが発生するという問題がある。これに対しては、既知のように負荷と並列にダミー抵抗器を接続すれば、上記のように交流電圧半波の終端まで継続するトリガー信号を供給しなくても、軽負荷時にサイリスタを確実にオンさせることができる。しかし、このような構成では、電力損失が増大するとともにコストアップになるという問題がある。
【０００６】
本発明は、軽負荷時にサイリスタの点弧失敗による明るさのちらつきが発生するのを防止した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】
【０００７】
請求項１の発明の電力制御装置は、交流電源ラインに挿入されて交流電圧を位相制御する自己消弧形制御素子を備えた第１の位相制御回路と；交流電源ラインに挿入されて交流電圧を位相制御するサイリスタを備えた第２の位相制御回路と；交流電圧半波の所望位相で第１の位相制御回路の自己消弧形制御素子を傾斜制御により動作させ、次にその導通がほぼ飽和状態になったときに、第２の位相制御回路のサイリスタに対して点弧所要時間だけ連続し、かつ、交流電圧半波の終了以前に少なくともリセット時間を確保して終了する短時間トリガー信号を供給するとともに、自己消弧形制御素子をオンさせるように構成された制御手段と；を具備していることを特徴としている。
【０００８】
本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。本発明の電力制御装置は、位相制御回路およびこれを直接制御する制御手段を構成要件とするパワー回路部分いわゆる調光ユニットの構成に関するものであり、実際には照明を演出する調光制御回路部分を付加して使用されることが多い。しかし、本発明は、このような組み合わせに限定されるものではない。
【０００９】
＜第１の位相制御回路について＞ 第１の位相制御回路は、自己消弧形制御素子を備えていて、後述する制御手段により制御されて交流電圧半波の所望位相で順位相制御による位相制御を開始する。自己消弧形制御素子としては、例えばＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ、ＳＩＴなどを用いることができる。そして、順位相制御の際に、電流の立ち上がりを傾斜的に増加させる、いわゆる傾斜制御、換言すればリニア形のオン動作を行うものとする。
【００１０】
交流電源電圧を位相制御するための回路構成は、特定の回路に限定されない。
【００１１】
例えば、一対の自己消弧形制御素子を逆極性に直列接続し、一対の自己消弧形制御素子のそれぞれにダイオードを逆極性に並列接続した構成やダイオードブリッジの対向する一対の頂点間に一つの自己消弧形制御素子を接続した構成などを用いることができる。
【００１２】
＜第２の位相制御回路について＞ 第２の位相制御回路は、交流電源ラインに挿入されて、交流電圧半波の所望位相において、第１の位相制御回路に引続いて後述する制御手段によってオン動作制御されるサイリスタを備えている。なお、交流電源電圧を位相制御するための回路構成は、特定の回路に限定されない。
【００１３】
典型的には、一対のサイリスタを逆並列接続した構成などを用いることができる。
【００１４】
＜制御手段について＞ 制御手段は、第１および第２の位相制御回路を以下説明するように協調して制御する。すなわち、交流電圧半波の所望位相において、まず第１の位相制御回路を、その自己消弧形制御素子を傾斜制御することにより動作させ、次にその導通すなわち負荷電流がほぼ飽和状態になったときに、第２の位相制御回路のサイリスタに短時間トリガー信号を供給して位相制御動作を行わせる。なお、本発明において、「短時間トリガー信号」とは、サイリスタの点弧に要する時間だけ連続するが、交流電圧半波の終了より以前に、トリガー信号を停止した時からサイリスタが開成するまでに要する時間であるリセット時間を少なくとも確保できる程度の相対的に持続時間の短いトリガー信号をいう。
【００１５】
また、制御手段は、短時間トリガー信号をサイリスタに供給するとともに、少なくともこのときには自己消弧形制御素子をオンさせる。
【００１６】
制御手段の上記の構成に伴って第１の位相制御回路は、サイリスタの短時間トリガー信号が供給される間オフされるとともに、短時間トリガー信号の終了とほぼ同時に再びオンしてもよい。または、傾斜制御に引続いてサイリスタの短時間トリガー信号が供給される間も継続しオンしていてもよい。なぜなら、自己消弧形制御素子は、その導通時の電圧降下がサイリスタのそれより大きいので、オンしている間でもサイリスタをオン制御することができるからである。
【００１７】
＜本発明の作用について＞ 本発明においては、上記の構成を具備していることにより、第１および第２の位相制御回路が制御手段によって制御されて互いに協調的に動作して位相制御を行う。すなわち、交流電圧半波において、最初第１の位相制御回路が傾斜動作により作動して負荷電流の位相制御を開始する。第１の位相制御回路において、自己消弧形制御素子の導通すなわち負荷電流がほぼ飽和すると、次に第２の位相制御回路のサイリスタに対して制御手段から短時間トリガー信号が供給される。負荷が小さい、すなわち軽負荷でなければ、サイリスタは、短時間トリガー信号が供給されたときにオンする。サイリスタがオンすると、たとえ自己消弧形制御素子が継続してオンしていたとしても、負荷電流は、導通時の電圧降下が自己消弧形制御素子のそれより小さい第２の位相制御回路のサイリスタ中を流れる。
【００１８】
交流電圧半波が終了して、その極性が反転したときには、既に短時間トリガー信号が終了していて、しかもリセット時間も経過しているので、サイリスタは自動的に、しかも確実にオフする。
【００１９】
交流電圧の極性が反転して次の半波になると、再び上記と同じ動作が反対極性の交流電圧半波においても繰り返される。そうして、負荷の位相制御すなわち調光が行われる。
【００２０】
次に、軽負荷の場合の位相制御について説明する。すなわち、このような場合には、サイリスタに供給されるのは短時間トリガー信号なので、サイリスタが自己保持電流に達しないために、オンしないことがある。しかしながら、このような場合であっても、第１の位相制御回路の自己消弧形制御素子が傾斜制御動作に引続いてオンしているかまたは、短時間トリガー信号終了と同時に再びオンするので、自己消弧形制御素子が代わって位相制御を行う。既述のように自己消弧形制御素子がオン時の電圧降下がサイリスタのそれより大きいが、軽負荷時なので、発熱は問題にならない。
【００２１】
以上説明した本発明の特長を整理すると、以下のとおりである。
【００２２】
１．軽負荷時にサイリスタがオンしなくても、自動的に自己消弧形制御素子が代わって位相制御を行う。したがって、サイリスタがオンしないことによる明るさのちらつき発生を防止できる。
【００２３】
２．トリガー信号が短時間トリガー信号であるため、交流電圧の極性反転時にサイリスタが連続オン動作するのを防止できる。したがって、サイリスタの連続オン動作による明るさのちらつき発生を防止できる。
【００２４】
３．その他の特徴
【００２５】
（１）定格電流値の比較的小さな自己消弧形制御素子を採用できる。自己消弧形制御素子は、傾斜制御によるオン動作および軽負荷時にサイリスタがオンしないときに代わって位相制御を行うだけなので、第１の位相制御回路が担当する負荷電流を小さく設定することができる。したがって、定格電流値の比較的小さな自己消弧形制御素子を採用できる。
【００２６】
（２）負荷が音響ノイズを発生しない。第１の位相制御回路の自己消弧形制御素子による傾斜制御により、負荷電流の立ち上がりが緩やかに（ｄｉ／ｄｔが小さく）なり、負荷が音響ノイズを発生しなくなる。
【００２７】
（３）自己消弧形制御素子が破損しにくい。自己消弧形制御素子を常に最大瞬間許容電流値以下で使用できるので、自己消弧形制御素子が破損しにくい。
【００２８】
（４）軽負荷時におけるサイリスタをオンさせるために負荷と並列に接続するダミー抵抗が不要になる。
【００２９】
請求項２の発明の電力制御装置は、交流電源ラインに挿入されて交流電圧を位相制御する自己消弧形制御素子を備えた第１の位相制御回路と；交流電源ラインに挿入されて交流電圧を位相制御するサイリスタを備えた第２の位相制御回路と；位相制御された出力に対応した信号を直接的又は間接的に検出する検出手段と；交流電圧半波の所望位相で第１の位相制御回路の自己消弧形制御素子を傾斜制御により動作させ、次にその導通がほぼ飽和状態になったときに、第２の位相制御回路のサイリスタに対してトリガー信号を供給するとともに、検出手段により検出された信号が所定値以下のときには、第１の位相制御回路のみにより位相制御を行わせるように構成された制御手段と；を具備していることを特徴としている。
【００３０】
＜第１の位相制御手段について＞ 第１の位相制御手段は、後述する制御手段により制御されて交流電圧の位相制御の立上り時および軽負荷時の位相制御全体を担当する。
【００３１】
＜第２の位相制御手段について＞ 第２の位相制御手段は、交流電圧の位相制御の立上り後に負荷電流の通流を担当し、軽負荷時には作動しないように構成されている。
【００３２】
＜検出手段について＞ 検出手段は、負荷電流を検出するもの、調光信号又は出力電力を検出するもの等、位相制御された出力に対応した信号を直接的又は間接的に検出できるものを許容する。さらには、負荷電流を検出するもので構成されたときであっても、その具体的な手段は特定の構成に限定されるものではない。例えば、電流変成器、電流検出用抵抗器、半導体電流検出器などを適宜用いることができる。さらに、負荷電流検出手段の挿入位置は、負荷電流を検出可能であれば特定の回路位置に限定されない。例えば、調光装置の出力端と第１および第２の位相制御回路との間に直列的に挿入することが望ましい。しかし、要すれば、一対の電流検出手段を第１および第２の位相制御回路のそれぞれに直列に接続することにより分散して配設することもできる。
【００３３】
＜制御手段について＞ 制御手段は、第１および第２の位相制御回路をそれぞれ制御する点は請求項１の発明におけるのと同様であるが、第２の位相制御回路のサイリスタに供給するトリガー信号は、請求項１の発明におけるのと同様な短時間トリガー信号であるのが好ましいが、特許文献１におけるのと同様な交流電圧半波の終端近くまで連続するトリガー信号であっても、リセット期間が確保されていればよい。
【００３４】
また、制御手段は、検出手段の検出データに基づいて求めた負荷の大きさが所定値以下すなわち軽負荷のときには、第１の位相制御回路のみを動作させる。ここで、サイリスタに対するトリガー信号を供給しないことで、第２の位相制御回路を動作させないものであっても良く、例えばそのサイリスタにトリガー信号を供給させて、サイリスタと自己消弧形制御素子の動作開始電圧の違いにより、実質的に第１の位相制御回路のみを動作させるものであっても良い。また、第１の位相制御回路を動作させるためには、自己消弧形制御素子に対する駆動信号を供給するが、傾斜制御に連続して駆動信号を供給し続けてもよいし、短時間の遮断期間の後に駆動信号を供給してもよい。さらに、「検出手段により検出された信号が所定値以下のとき」とは、負荷の大きさの度合いと相関し、所定値は所望により適宜設定することができる。検出手段が負荷電流を検出するものにあっては、定格電流の２０％以下に設定するのが実用上比較的妥当な値である。
【００３５】
さらに、制御手段は、軽負荷以外の負荷の時で傾斜制御以外のときには、軽負荷時と同様に第１の位相制御回路を制御することができる。しかし、所望により第１の位相制御回路を動作させなくてもよい。
【００３６】
＜本発明の作用について＞ 本発明は、以上の構成を具備していることにより、負荷の程度の如何にかかわらず、制御手段による制御により位相制御の立上り時には第１の位相制御回路の自己消弧形制御素子により傾斜制御が行われ、その導通がほぼ飽和したときに第２の位相制御回路のサイリスタがオンするので、サイリスタがオンして以後の負荷電流の通流を担当して、位相制御が行われる。
【００３７】
次に、軽負荷時の動作について説明する。すなわち、検出手段で検出された検出データが予め設定した値以下のときには、第２の位相制御回路のサイリスタは実質的に動作しない。また、同時に第１の位相制御回路の自己消弧形制御素子に対して駆動信号を供給する。その結果、軽負荷時には、第１の位相制御回路のみで位相制御が行われる。したがって、サイリスタの点弧失敗による明るさのちらつき発生を防止できる。また、自己消弧形制御素子は、前述のとおりサイリスタより導通時の電圧降下が大きいが、軽負荷なので、発熱による実用上の問題はない。
【００３８】
以上説明した本発明の特長を整理すると、以下のとおりである。
【００３９】
１．軽負荷時にサイリスタをオンさせないで、自己消弧形素子を備えた第１の位相制御回路により位相制御を行うので、サイリスタがオンしないことによる明るさのちらつき発生を防止できる。
【００４０】
２．第１の位相制御回路の自己消弧形素子による位相制御は、軽負荷時のみであるから、発熱による実用上の問題はない。
【００４１】
３．その他の特徴
【００４２】
（１）定格電流値の比較的小さな自己消弧形制御素子を採用できる。自己消弧形制御素子は、傾斜制御によるオン動作および軽負荷時の位相制御を行うだけなので、第１の位相制御回路が担当する負荷電流を小さく設定することができる。
【００４３】
したがって、定格電流値の比較的小さな自己消弧形制御素子を採用できる。
【００４４】
（２）負荷が音響ノイズを発生しない。第１の位相制御回路の自己消弧形制御素子による傾斜制御により、負荷電流の立ち上がりが緩やかに（ｄｉ／ｄｔが小さく）なり、負荷が音響ノイズを発生しなくなる。
【００４５】
（３）自己消弧形制御素子が破損しにくい。自己消弧形制御素子を常に最大瞬間許容電流値以下で使用できるので、自己消弧形制御素子が破損しにくい。
【００４６】
（４）軽負荷時におけるサイリスタをオンさせるために負荷と並列に接続するダミー抵抗が不要になる。
【発明の効果】
【００４７】
請求項１の発明によれば、自己消弧形制御素子を備えた第１の位相制御回路と、サイリスタを備えた第２の位相制御回路と、交流電圧半波の所望位相で第１の位相制御回路の自己消弧形制御素子を傾斜制御により動作させ、次にその導通がほぼ飽和状態になったときに、第２の位相制御回路のサイリスタに対して点弧所要時間だけ連続し、かつ、交流電圧半波の終了前に少なくともリセット時間を確保して終了する短時間トリガー信号を供給するとともに、自己消弧形制御素子をオンさせるように構成された制御手段とを具備していることにより、軽負荷時にサイリスタの点弧失敗による明るさのちらつきが発生するのを防止する電力制御装置を提供することができる。
【００４８】
請求項２の発明によれば、交流電源ラインに挿入されて交流電圧を位相制御する自己消弧形制御素子を備えた第１の位相制御回路と；交流電源ラインに挿入されて交流電圧を位相制御するサイリスタを備えた第２の位相制御回路と；位相制御された出力に対応した信号を直接的又は間接的に検出する検出手段と；交流電圧半波の所望位相で第１の位相制御回路の自己消弧形制御素子を傾斜制御により動作させ、次にその導通がほぼ飽和状態になったときに、第２の位相制御回路のサイリスタに対してトリガー信号を供給するとともに、検出手段により検出された信号が所定値以下のときには、第１の位相制御回路のみにより位相制御を行わせるように構成された制御手段と；を具備していることにより、軽負荷時にサイリスタの点弧失敗による明るさのちらつきが発生するのを防止する電力制御装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００５０】
図１および図２は、本発明の電力制御装置の第１の実施の形態としての調光装置を示し、図１は回路ブロック図、図２は各部の動作タイミングを説明する電圧・電流波形図である。本実施の形態は、請求項１の発明に対応する。図１において、ＡＳは交流電源、ＤＭは調光装置、ＩＬは負荷である。
【００５１】
交流電源ＡＳは、商用交流電源などからなる。
【００５２】
調光装置ＤＭは、第１の位相制御回路ＰＣ１、第２の位相制御回路ＰＣ２および制御手段ＣＣからなり、入力端が交流電源ＡＳの両極から延在する一対の交流電源ラインｌ１、ｌ２および負荷ＩＬを介して交流電源ＡＳに接続する。
【００５３】
第１の位相制御回路ＰＣ１は、一方の交流電源ラインｌ１に直列に挿入されて、交流電圧を位相制御する自己消弧形制御素子を備えている。本実施の形態においては、一対の自己消弧形制御素子Ｑ１、Ｑ２および一対のダイオードＤ１、Ｄ２からなる。そして、一対の自己消弧形制御素子Ｑ１、Ｑ２は、例えばＩＧＢＴからなり、互いに逆極性に、かつ、交流電源ラインｌ１に直列に接続している。
【００５４】
また、一対のダイオードＤ１、Ｄ２は、それぞれの自己消弧形制御素子Ｑ１、Ｑ２に逆並列に接続している。
【００５５】
第２の位相制御回路ＰＣ２は、同様に一方の交流電源ラインｌ１に直列に挿入され、したがって第１の位相制御回路ＰＣ１に並列に接続して、交流電圧を位相制御するサイリスタを備えている。本実施の形態においては、一対のサイリスタＴ１、Ｔ２からなる。そして、一対のサイリスタＴ１、Ｔ２は、互いに逆並列接続している。
【００５６】
制御手段ＣＣは、マイコンを含んで構成され、交流電源ＡＳから付勢されて作動して、第１および第２の位相制御回路ＰＣ１、ＰＣ２が協調し合うように制御する。すなわち、電源電圧半波に対して最初に第１の位相制御回路ＰＣ１による傾斜制御による位相制御を行わせる。自己消弧形制御素子Ｑ１、Ｑ２の導通すなわち負荷電流がほぼ飽和したら、第２の位相制御回路ＰＣ２のサイリスタＴ１、Ｔ２に対して短時間トリガー信号を供給してサイリスタＴ１、Ｔ２をオンさせると、第１の位相制御回路ＰＣ１に代わって第２の位相制御回路ＰＣ２が位相制御を行う。
【００５７】
負荷ＩＬは、白熱電球からなる。
【００５８】
次に、図２を参照して、本実施の形態における調光装置の回路動作について説明する。なお、図２において、（ａ）は交流電源電圧波形、（ｂ）は自己消弧制御素子の駆動信号電流波形、（ｃ）は短時間トリガー信号電流波形、（ｄ）は位相制御出力電圧波形、をそれぞれ概念的に示している。
【００５９】
すなわち、図２（ａ）に示す正弦波の交流電圧半波の所望位相で自己消弧形制御素子Ｑ１の制御端子回路に図２（ｂ）に示す正極性の駆動信号電流のうち最初の前縁が傾斜している第１の信号部分Ａを流すと、自己消弧形制御素子Ｑ１が第１の信号部分Ａの傾斜にしたがって傾斜動作を開始して、負荷電流が交流電源ＡＣの図１において上側の極、交流電源ラインｌ１、自己消弧形制御素子Ｑ１、ダイオードＤ２、負荷ＩＬ、交流電源ラインｌ２および交流電源ＡＣの図１において下側の極の経路を負荷電流が順次増加しながら流れ、位相制御の立上り時の傾斜動作が行われる。
【００６０】
負荷電流がほぼ飽和すると、制御手段ＣＣは、次に第１の信号部分Ａを停止すると同時に図２（ｃ）に示す短時間トリガー信号電流をサイリスタＴ１のゲート回路に流す。これにより、今度はサイリスタＴ１がオンするので、図２（ｄ）に示す位相制御出力電圧が負荷ＩＬに印加され、これに伴って負荷電流が第１の位相制御回路ＰＣ１から第２の位相制御回路ＰＣ２のサイリスタＴ１へ代わるが、それ以外は上記の経路を流れる。
【００６１】
短時間トリガー信号電流が終了すると、サイリスタＴ１は、オン状態を維持する。そして、制御手段ＣＣは、第１の位相制御回路ＰＣ１の自己消弧形制御素子Ｑ１の駆動信号電流を、図２（ｂ）の第２の部分Ｂに示すように、再び流すので、自己消弧形制御素子Ｑ１は、再度オンする。しかし、自己消弧形制御素子Ｑ１に並列接続するサイリスタＴ１の電圧降下の方が小さいので、負荷電流は自己消弧形制御素子Ｑ１に流れない。
【００６２】
したがって、軽負荷時に短時間トリガー信号電流によってサイリスタＴ１がオンしないときがあっても、サイリスタＴ１に代わって自己消弧形制御素子Ｑ１が負荷電流を流す。
【００６３】
そうして、交流電圧が極性反転して反対極性の半波が交流電源ラインｌ１、ｌ２間に印加されると、今度は第１の位相制御回路ＰＣ１の自己消弧形制御素子Ｑ２およびダイオードＤ１がオンし、第２の位相制御回路ＰＣ２のサイリスタＴ２がオンするが、図２の右半分に示されているように、上記と同様に動作する。その結果、交流電圧それぞれの極性の半波ごとに位相制御が行われる。
【００６４】
図３は、本発明の電力制御装置に係る調光装置の第２の実施形態を示す各部の動作タイミングを説明する電圧・電流波形図である。なお、図２と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。本実施の形態は、請求項１の発明に対応する。
【００６５】
すなわち、本実施の形態は、第１の位相制御回路ＰＣ１の自己消弧形制御素子Ｑ１に対する駆動信号電流の図２における第１の部分Ａと第２の部分Ｂが連続している点で異なる。なお、回路動作は、第１の実施の形態におけるのと基本的に同様である。
【００６６】
図４および図５は、本発明の電力制御装置としての調光装置における第３の実施の形態を示し、図１は回路ブロック図、図２は各部の動作タイミングを説明する電圧・電流波形図である。なお、各図において、図１および図２と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。本実施の形態は、請求項２の発明に対応する。
【００６７】
すなわち、本実施の形態においては、検出手段として負荷電流検出手段ＣＤを具備しており、その検出データは、制御手段ＣＣに制御入力する。負荷電流検出手段ＣＤは、電流変成器からなり、第１および第２の位相制御回路ＰＣ１、ＰＣ２と負荷ＩＬとの間において交流電源ラインｌ１に磁気結合している。そして、負荷電流を検出して、後述する制御手段ＣＣに制御入力する。
【００６８】
そうして、負荷電流が所定値以下であると、図６に示すフローチャートのように、制御手段ＣＣは、第２の位相制御回路ＰＣ２のサイリスタＴ１、Ｔ２に対するトリガー信号電流の供給を停止する。そのため、第１の位相制御回路ＰＣ１の自己消弧形制御素子Ｑ１、Ｑ２が代わって位相制御を行う。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の電力制御装置に係る調光装置の第１の実施形態を示す回路ブロック図
【図２】同じく各部の動作タイミングを説明する電圧・電流波形図
【図３】本発明の電力制御装置に係る調光装置の第２の実施形態を示す各部の動作タイミングを説明する電圧・電流波形図
【図４】本発明の電力制御装置に係る調光装置の第３の実施形態を示す回路ブロック図
【図５】同じく各部の動作タイミングを説明する電圧・電流波形図
【図６】同じく位相制御回路の動作フローを示すチャート図
【符号の説明】
【００７０】
ＡＳ…交流電源、ＣＣ…制御手段、ＤＭ…調光装置、ＩＬ…負荷、ｌ１、ｌ２…交流電源ライン、ＰＣ１…第１の位相制御回路、ＰＣ２…第２の位相制御回路、Ｑ１、Ｑ２…自己消弧形制御素子、Ｔ１、Ｔ２…サイリスタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自己消弧形制御素子を備えた第１の位相制御回路とサイリスタを備えた第２の位相制御回路とを備えた電力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自己消弧形制御素子を備えた第１の位相制御回路とサイリスタを備えた第２の位相制御回路とを並列接続して交流電源と負荷との間に直列に介在させて、交流電圧半波の所望位相で第１の位相制御回路の自己消弧形制御素子を傾斜制御により動作させ、その導通がほぼ飽和したときに第２の位相制御回路のサイリスタにトリガー信号を供給してこれを点弧させることによって順位相制御を行わせるように構成した調光装置等の電力制御装置は、既知である（例えば、特許文献１の請求項５および図１２参照。）。
【０００３】
特許文献１によれば、順位相制御の開始時に傾斜制御が行われるので、負荷や負荷回路に直列に挿入されたリアクタからの音響ノイズの発生が抑制されるとともに、傾斜制御後は、抵抗が相対的に小さいサイリスタのオンにより負荷電流が主としてサイリスタ側を流れるので、調光装置の発熱が少なくなる。
【特許文献１】特開平６−３３８３９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に示す従来技術においては、軽負荷の場合、サイリスタが点弧するのに十分なトリガー電流が流れないために、サイリスタがオンしないときがあるので、これを回避するべくサイリスタのトリガー信号を交流電圧半波の終端まで継続させるように構成している。
【０００５】
ところが、上記従来技術においては、交流電圧の極性が反転して次の半波になっても、サイリスタが引続きオンしてしまうことがあり、このときに負荷に明るさのちらつきが発生するという問題がある。これに対しては、既知のように負荷と並列にダミー抵抗器を接続すれば、上記のように交流電圧半波の終端まで継続するトリガー信号を供給しなくても、軽負荷時にサイリスタを確実にオンさせることができる。しかし、このような構成では、電力損失が増大するとともにコストアップになるという問題がある。
【０００６】
本発明は、軽負荷時にサイリスタの点弧失敗による明るさのちらつきが発生するのを防止した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】
【０００７】
請求項１の発明の電力制御装置は、交流電源ラインに挿入されて交流電圧を位相制御する自己消弧形制御素子を備えた第１の位相制御回路と；交流電源ラインに挿入されて交流電圧を位相制御するサイリスタを備えた第２の位相制御回路と；交流電圧半波の所望位相で第１の位相制御回路の自己消弧形制御素子を傾斜制御により動作させ、次にその導通がほぼ飽和状態になったときに、第２の位相制御回路のサイリスタに対して点弧所要時間だけ連続し、かつ、交流電圧半波の終了以前に少なくともリセット時間を確保して終了する短時間トリガー信号を供給するとともに、自己消弧形制御素子をオンさせるように構成された制御手段と；を具備していることを特徴としている。
【０００８】
本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。本発明の電力制御装置は、位相制御回路およびこれを直接制御する制御手段を構成要件とするパワー回路部分いわゆる調光ユニットの構成に関するものであり、実際には照明を演出する調光制御回路部分を付加して使用されることが多い。しかし、本発明は、このような組み合わせに限定されるものではない。
【０００９】
＜第１の位相制御回路について＞ 第１の位相制御回路は、自己消弧形制御素子を備えていて、後述する制御手段により制御されて交流電圧半波の所望位相で順位相制御による位相制御を開始する。自己消弧形制御素子としては、例えばＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ、ＳＩＴなどを用いることができる。そして、順位相制御の際に、電流の立ち上がりを傾斜的に増加させる、いわゆる傾斜制御、換言すればリニア形のオン動作を行うものとする。
【００１０】
交流電源電圧を位相制御するための回路構成は、特定の回路に限定されない。
【００１１】
例えば、一対の自己消弧形制御素子を逆極性に直列接続し、一対の自己消弧形制御素子のそれぞれにダイオードを逆極性に並列接続した構成やダイオードブリッジの対向する一対の頂点間に一つの自己消弧形制御素子を接続した構成などを用いることができる。
【００１２】
＜第２の位相制御回路について＞ 第２の位相制御回路は、交流電源ラインに挿入されて、交流電圧半波の所望位相において、第１の位相制御回路に引続いて後述する制御手段によってオン動作制御されるサイリスタを備えている。なお、交流電源電圧を位相制御するための回路構成は、特定の回路に限定されない。
【００１３】
典型的には、一対のサイリスタを逆並列接続した構成などを用いることができる。
【００１４】
＜制御手段について＞ 制御手段は、第１および第２の位相制御回路を以下説明するように協調して制御する。すなわち、交流電圧半波の所望位相において、まず第１の位相制御回路を、その自己消弧形制御素子を傾斜制御することにより動作させ、次にその導通すなわち負荷電流がほぼ飽和状態になったときに、第２の位相制御回路のサイリスタに短時間トリガー信号を供給して位相制御動作を行わせる。なお、本発明において、「短時間トリガー信号」とは、サイリスタの点弧に要する時間だけ連続するが、交流電圧半波の終了より以前に、トリガー信号を停止した時からサイリスタが開成するまでに要する時間であるリセット時間を少なくとも確保できる程度の相対的に持続時間の短いトリガー信号をいう。
【００１５】
また、制御手段は、短時間トリガー信号をサイリスタに供給するとともに、少なくともこのときには自己消弧形制御素子をオンさせる。
【００１６】
制御手段の上記の構成に伴って第１の位相制御回路は、サイリスタの短時間トリガー信号が供給される間オフされるとともに、短時間トリガー信号の終了とほぼ同時に再びオンしてもよい。または、傾斜制御に引続いてサイリスタの短時間トリガー信号が供給される間も継続しオンしていてもよい。なぜなら、自己消弧形制御素子は、その導通時の電圧降下がサイリスタのそれより大きいので、オンしている間でもサイリスタをオン制御することができるからである。
【００１７】
＜本発明の作用について＞ 本発明においては、上記の構成を具備していることにより、第１および第２の位相制御回路が制御手段によって制御されて互いに協調的に動作して位相制御を行う。すなわち、交流電圧半波において、最初第１の位相制御回路が傾斜動作により作動して負荷電流の位相制御を開始する。第１の位相制御回路において、自己消弧形制御素子の導通すなわち負荷電流がほぼ飽和すると、次に第２の位相制御回路のサイリスタに対して制御手段から短時間トリガー信号が供給される。負荷が小さい、すなわち軽負荷でなければ、サイリスタは、短時間トリガー信号が供給されたときにオンする。サイリスタがオンすると、たとえ自己消弧形制御素子が継続してオンしていたとしても、負荷電流は、導通時の電圧降下が自己消弧形制御素子のそれより小さい第２の位相制御回路のサイリスタ中を流れる。
【００１８】
交流電圧半波が終了して、その極性が反転したときには、既に短時間トリガー信号が終了していて、しかもリセット時間も経過しているので、サイリスタは自動的に、しかも確実にオフする。
【００１９】
交流電圧の極性が反転して次の半波になると、再び上記と同じ動作が反対極性の交流電圧半波においても繰り返される。そうして、負荷の位相制御すなわち調光が行われる。
【００２０】
次に、軽負荷の場合の位相制御について説明する。すなわち、このような場合には、サイリスタに供給されるのは短時間トリガー信号なので、サイリスタが自己保持電流に達しないために、オンしないことがある。しかしながら、このような場合であっても、第１の位相制御回路の自己消弧形制御素子が傾斜制御動作に引続いてオンしているかまたは、短時間トリガー信号終了と同時に再びオンするので、自己消弧形制御素子が代わって位相制御を行う。既述のように自己消弧形制御素子がオン時の電圧降下がサイリスタのそれより大きいが、軽負荷時なので、発熱は問題にならない。
【００２１】
以上説明した本発明の特長を整理すると、以下のとおりである。
【００２２】
１．軽負荷時にサイリスタがオンしなくても、自動的に自己消弧形制御素子が代わって位相制御を行う。したがって、サイリスタがオンしないことによる明るさのちらつき発生を防止できる。
【００２３】
２．トリガー信号が短時間トリガー信号であるため、交流電圧の極性反転時にサイリスタが連続オン動作するのを防止できる。したがって、サイリスタの連続オン動作による明るさのちらつき発生を防止できる。
【００２４】
３．その他の特徴
【００２５】
（１）定格電流値の比較的小さな自己消弧形制御素子を採用できる。自己消弧形制御素子は、傾斜制御によるオン動作および軽負荷時にサイリスタがオンしないときに代わって位相制御を行うだけなので、第１の位相制御回路が担当する負荷電流を小さく設定することができる。したがって、定格電流値の比較的小さな自己消弧形制御素子を採用できる。
【００２６】
（２）負荷が音響ノイズを発生しない。第１の位相制御回路の自己消弧形制御素子による傾斜制御により、負荷電流の立ち上がりが緩やかに（ｄｉ／ｄｔが小さく）なり、負荷が音響ノイズを発生しなくなる。
【００２７】
（３）自己消弧形制御素子が破損しにくい。自己消弧形制御素子を常に最大瞬間許容電流値以下で使用できるので、自己消弧形制御素子が破損しにくい。
【００２８】
（４）軽負荷時におけるサイリスタをオンさせるために負荷と並列に接続するダミー抵抗が不要になる。
【００２９】
請求項２の発明の電力制御装置は、交流電源ラインに挿入されて交流電圧を位相制御する自己消弧形制御素子を備えた第１の位相制御回路と；交流電源ラインに挿入されて交流電圧を位相制御するサイリスタを備えた第２の位相制御回路と；位相制御された出力に対応した信号を直接的又は間接的に検出する検出手段と；交流電圧半波の所望位相で第１の位相制御回路の自己消弧形制御素子を傾斜制御により動作させ、次にその導通がほぼ飽和状態になったときに、第２の位相制御回路のサイリスタに対してトリガー信号を供給するとともに、検出手段により検出された信号が所定値以下のときには、第１の位相制御回路のみにより位相制御を行わせるように構成された制御手段と；を具備していることを特徴としている。
【００３０】
＜第１の位相制御手段について＞ 第１の位相制御手段は、後述する制御手段により制御されて交流電圧の位相制御の立上り時および軽負荷時の位相制御全体を担当する。
【００３１】
＜第２の位相制御手段について＞ 第２の位相制御手段は、交流電圧の位相制御の立上り後に負荷電流の通流を担当し、軽負荷時には作動しないように構成されている。
【００３２】
＜検出手段について＞ 検出手段は、負荷電流を検出するもの、調光信号又は出力電力を検出するもの等、位相制御された出力に対応した信号を直接的又は間接的に検出できるものを許容する。さらには、負荷電流を検出するもので構成されたときであっても、その具体的な手段は特定の構成に限定されるものではない。例えば、電流変成器、電流検出用抵抗器、半導体電流検出器などを適宜用いることができる。さらに、負荷電流検出手段の挿入位置は、負荷電流を検出可能であれば特定の回路位置に限定されない。例えば、調光装置の出力端と第１および第２の位相制御回路との間に直列的に挿入することが望ましい。しかし、要すれば、一対の電流検出手段を第１および第２の位相制御回路のそれぞれに直列に接続することにより分散して配設することもできる。
【００３３】
＜制御手段について＞ 制御手段は、第１および第２の位相制御回路をそれぞれ制御する点は請求項１の発明におけるのと同様であるが、第２の位相制御回路のサイリスタに供給するトリガー信号は、請求項１の発明におけるのと同様な短時間トリガー信号であるのが好ましいが、特許文献１におけるのと同様な交流電圧半波の終端近くまで連続するトリガー信号であっても、リセット期間が確保されていればよい。
【００３４】
また、制御手段は、検出手段の検出データに基づいて求めた負荷の大きさが所定値以下すなわち軽負荷のときには、第１の位相制御回路のみを動作させる。ここで、サイリスタに対するトリガー信号を供給しないことで、第２の位相制御回路を動作させないものであっても良く、例えばそのサイリスタにトリガー信号を供給させて、サイリスタと自己消弧形制御素子の動作開始電圧の違いにより、実質的に第１の位相制御回路のみを動作させるものであっても良い。また、第１の位相制御回路を動作させるためには、自己消弧形制御素子に対する駆動信号を供給するが、傾斜制御に連続して駆動信号を供給し続けてもよいし、短時間の遮断期間の後に駆動信号を供給してもよい。さらに、「検出手段により検出された信号が所定値以下のとき」とは、負荷の大きさの度合いと相関し、所定値は所望により適宜設定することができる。検出手段が負荷電流を検出するものにあっては、定格電流の２０％以下に設定するのが実用上比較的妥当な値である。
【００３５】
さらに、制御手段は、軽負荷以外の負荷の時で傾斜制御以外のときには、軽負荷時と同様に第１の位相制御回路を制御することができる。しかし、所望により第１の位相制御回路を動作させなくてもよい。
【００３６】
＜本発明の作用について＞ 本発明は、以上の構成を具備していることにより、負荷の程度の如何にかかわらず、制御手段による制御により位相制御の立上り時には第１の位相制御回路の自己消弧形制御素子により傾斜制御が行われ、その導通がほぼ飽和したときに第２の位相制御回路のサイリスタがオンするので、サイリスタがオンして以後の負荷電流の通流を担当して、位相制御が行われる。
【００３７】
次に、軽負荷時の動作について説明する。すなわち、検出手段で検出された検出データが予め設定した値以下のときには、第２の位相制御回路のサイリスタは実質的に動作しない。また、同時に第１の位相制御回路の自己消弧形制御素子に対して駆動信号を供給する。その結果、軽負荷時には、第１の位相制御回路のみで位相制御が行われる。したがって、サイリスタの点弧失敗による明るさのちらつき発生を防止できる。また、自己消弧形制御素子は、前述のとおりサイリスタより導通時の電圧降下が大きいが、軽負荷なので、発熱による実用上の問題はない。
【００３８】
以上説明した本発明の特長を整理すると、以下のとおりである。
【００３９】
１．軽負荷時にサイリスタをオンさせないで、自己消弧形素子を備えた第１の位相制御回路により位相制御を行うので、サイリスタがオンしないことによる明るさのちらつき発生を防止できる。
【００４０】
２．第１の位相制御回路の自己消弧形素子による位相制御は、軽負荷時のみであるから、発熱による実用上の問題はない。
【００４１】
３．その他の特徴
【００４２】
（１）定格電流値の比較的小さな自己消弧形制御素子を採用できる。自己消弧形制御素子は、傾斜制御によるオン動作および軽負荷時の位相制御を行うだけなので、第１の位相制御回路が担当する負荷電流を小さく設定することができる。
【００４３】
したがって、定格電流値の比較的小さな自己消弧形制御素子を採用できる。
【００４４】
（２）負荷が音響ノイズを発生しない。第１の位相制御回路の自己消弧形制御素子による傾斜制御により、負荷電流の立ち上がりが緩やかに（ｄｉ／ｄｔが小さく）なり、負荷が音響ノイズを発生しなくなる。
【００４５】
（３）自己消弧形制御素子が破損しにくい。自己消弧形制御素子を常に最大瞬間許容電流値以下で使用できるので、自己消弧形制御素子が破損しにくい。
【００４６】
（４）軽負荷時におけるサイリスタをオンさせるために負荷と並列に接続するダミー抵抗が不要になる。
【発明の効果】
【００４７】
請求項１の発明によれば、自己消弧形制御素子を備えた第１の位相制御回路と、サイリスタを備えた第２の位相制御回路と、交流電圧半波の所望位相で第１の位相制御回路の自己消弧形制御素子を傾斜制御により動作させ、次にその導通がほぼ飽和状態になったときに、第２の位相制御回路のサイリスタに対して点弧所要時間だけ連続し、かつ、交流電圧半波の終了前に少なくともリセット時間を確保して終了する短時間トリガー信号を供給するとともに、自己消弧形制御素子をオンさせるように構成された制御手段とを具備していることにより、軽負荷時にサイリスタの点弧失敗による明るさのちらつきが発生するのを防止する電力制御装置を提供することができる。
【００４８】
請求項２の発明によれば、交流電源ラインに挿入されて交流電圧を位相制御する自己消弧形制御素子を備えた第１の位相制御回路と；交流電源ラインに挿入されて交流電圧を位相制御するサイリスタを備えた第２の位相制御回路と；位相制御された出力に対応した信号を直接的又は間接的に検出する検出手段と；交流電圧半波の所望位相で第１の位相制御回路の自己消弧形制御素子を傾斜制御により動作させ、次にその導通がほぼ飽和状態になったときに、第２の位相制御回路のサイリスタに対してトリガー信号を供給するとともに、検出手段により検出された信号が所定値以下のときには、第１の位相制御回路のみにより位相制御を行わせるように構成された制御手段と；を具備していることにより、軽負荷時にサイリスタの点弧失敗による明るさのちらつきが発生するのを防止する電力制御装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００５０】
図１および図２は、本発明の電力制御装置の第１の実施の形態としての調光装置を示し、図１は回路ブロック図、図２は各部の動作タイミングを説明する電圧・電流波形図である。本実施の形態は、請求項１の発明に対応する。図１において、ＡＳは交流電源、ＤＭは調光装置、ＩＬは負荷である。
【００５１】
交流電源ＡＳは、商用交流電源などからなる。
【００５２】
調光装置ＤＭは、第１の位相制御回路ＰＣ１、第２の位相制御回路ＰＣ２および制御手段ＣＣからなり、入力端が交流電源ＡＳの両極から延在する一対の交流電源ラインｌ１、ｌ２および負荷ＩＬを介して交流電源ＡＳに接続する。
【００５３】
第１の位相制御回路ＰＣ１は、一方の交流電源ラインｌ１に直列に挿入されて、交流電圧を位相制御する自己消弧形制御素子を備えている。本実施の形態においては、一対の自己消弧形制御素子Ｑ１、Ｑ２および一対のダイオードＤ１、Ｄ２からなる。そして、一対の自己消弧形制御素子Ｑ１、Ｑ２は、例えばＩＧＢＴからなり、互いに逆極性に、かつ、交流電源ラインｌ１に直列に接続している。
【００５４】
また、一対のダイオードＤ１、Ｄ２は、それぞれの自己消弧形制御素子Ｑ１、Ｑ２に逆並列に接続している。
【００５５】
第２の位相制御回路ＰＣ２は、同様に一方の交流電源ラインｌ１に直列に挿入され、したがって第１の位相制御回路ＰＣ１に並列に接続して、交流電圧を位相制御するサイリスタを備えている。本実施の形態においては、一対のサイリスタＴ１、Ｔ２からなる。そして、一対のサイリスタＴ１、Ｔ２は、互いに逆並列接続している。
【００５６】
制御手段ＣＣは、マイコンを含んで構成され、交流電源ＡＳから付勢されて作動して、第１および第２の位相制御回路ＰＣ１、ＰＣ２が協調し合うように制御する。すなわち、電源電圧半波に対して最初に第１の位相制御回路ＰＣ１による傾斜制御による位相制御を行わせる。自己消弧形制御素子Ｑ１、Ｑ２の導通すなわち負荷電流がほぼ飽和したら、第２の位相制御回路ＰＣ２のサイリスタＴ１、Ｔ２に対して短時間トリガー信号を供給してサイリスタＴ１、Ｔ２をオンさせると、第１の位相制御回路ＰＣ１に代わって第２の位相制御回路ＰＣ２が位相制御を行う。
【００５７】
負荷ＩＬは、白熱電球からなる。
【００５８】
次に、図２を参照して、本実施の形態における調光装置の回路動作について説明する。なお、図２において、（ａ）は交流電源電圧波形、（ｂ）は自己消弧制御素子の駆動信号電流波形、（ｃ）は短時間トリガー信号電流波形、（ｄ）は位相制御出力電圧波形、をそれぞれ概念的に示している。
【００５９】
すなわち、図２（ａ）に示す正弦波の交流電圧半波の所望位相で自己消弧形制御素子Ｑ１の制御端子回路に図２（ｂ）に示す正極性の駆動信号電流のうち最初の前縁が傾斜している第１の信号部分Ａを流すと、自己消弧形制御素子Ｑ１が第１の信号部分Ａの傾斜にしたがって傾斜動作を開始して、負荷電流が交流電源ＡＣの図１において上側の極、交流電源ラインｌ１、自己消弧形制御素子Ｑ１、ダイオードＤ２、負荷ＩＬ、交流電源ラインｌ２および交流電源ＡＣの図１において下側の極の経路を負荷電流が順次増加しながら流れ、位相制御の立上り時の傾斜動作が行われる。
【００６０】
負荷電流がほぼ飽和すると、制御手段ＣＣは、次に第１の信号部分Ａを停止すると同時に図２（ｃ）に示す短時間トリガー信号電流をサイリスタＴ１のゲート回路に流す。これにより、今度はサイリスタＴ１がオンするので、図２（ｄ）に示す位相制御出力電圧が負荷ＩＬに印加され、これに伴って負荷電流が第１の位相制御回路ＰＣ１から第２の位相制御回路ＰＣ２のサイリスタＴ１へ代わるが、それ以外は上記の経路を流れる。
【００６１】
短時間トリガー信号電流が終了すると、サイリスタＴ１は、オン状態を維持する。そして、制御手段ＣＣは、第１の位相制御回路ＰＣ１の自己消弧形制御素子Ｑ１の駆動信号電流を、図２（ｂ）の第２の部分Ｂに示すように、再び流すので、自己消弧形制御素子Ｑ１は、再度オンする。しかし、自己消弧形制御素子Ｑ１に並列接続するサイリスタＴ１の電圧降下の方が小さいので、負荷電流は自己消弧形制御素子Ｑ１に流れない。
【００６２】
したがって、軽負荷時に短時間トリガー信号電流によってサイリスタＴ１がオンしないときがあっても、サイリスタＴ１に代わって自己消弧形制御素子Ｑ１が負荷電流を流す。
【００６３】
そうして、交流電圧が極性反転して反対極性の半波が交流電源ラインｌ１、ｌ２間に印加されると、今度は第１の位相制御回路ＰＣ１の自己消弧形制御素子Ｑ２およびダイオードＤ１がオンし、第２の位相制御回路ＰＣ２のサイリスタＴ２がオンするが、図２の右半分に示されているように、上記と同様に動作する。その結果、交流電圧それぞれの極性の半波ごとに位相制御が行われる。
【００６４】
図３は、本発明の電力制御装置に係る調光装置の第２の実施形態を示す各部の動作タイミングを説明する電圧・電流波形図である。なお、図２と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。本実施の形態は、請求項１の発明に対応する。
【００６５】
すなわち、本実施の形態は、第１の位相制御回路ＰＣ１の自己消弧形制御素子Ｑ１に対する駆動信号電流の図２における第１の部分Ａと第２の部分Ｂが連続している点で異なる。なお、回路動作は、第１の実施の形態におけるのと基本的に同様である。
【００６６】
図４および図５は、本発明の電力制御装置としての調光装置における第３の実施の形態を示し、図１は回路ブロック図、図２は各部の動作タイミングを説明する電圧・電流波形図である。なお、各図において、図１および図２と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。本実施の形態は、請求項２の発明に対応する。
【００６７】
すなわち、本実施の形態においては、検出手段として負荷電流検出手段ＣＤを具備しており、その検出データは、制御手段ＣＣに制御入力する。負荷電流検出手段ＣＤは、電流変成器からなり、第１および第２の位相制御回路ＰＣ１、ＰＣ２と負荷ＩＬとの間において交流電源ラインｌ１に磁気結合している。そして、負荷電流を検出して、後述する制御手段ＣＣに制御入力する。
【００６８】
そうして、負荷電流が所定値以下であると、図６に示すフローチャートのように、制御手段ＣＣは、第２の位相制御回路ＰＣ２のサイリスタＴ１、Ｔ２に対するトリガー信号電流の供給を停止する。そのため、第１の位相制御回路ＰＣ１の自己消弧形制御素子Ｑ１、Ｑ２が代わって位相制御を行う。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の電力制御装置に係る調光装置の第１の実施形態を示す回路ブロック図
【図２】同じく各部の動作タイミングを説明する電圧・電流波形図
【図３】本発明の電力制御装置に係る調光装置の第２の実施形態を示す各部の動作タイミングを説明する電圧・電流波形図
【図４】本発明の電力制御装置に係る調光装置の第３の実施形態を示す回路ブロック図
【図５】同じく各部の動作タイミングを説明する電圧・電流波形図
【図６】同じく位相制御回路の動作フローを示すチャート図
【符号の説明】
【００７０】
ＡＳ…交流電源、ＣＣ…制御手段、ＤＭ…調光装置、ＩＬ…負荷、ｌ１、ｌ２…交流電源ライン、ＰＣ１…第１の位相制御回路、ＰＣ２…第２の位相制御回路、Ｑ１、Ｑ２…自己消弧形制御素子、Ｔ１、Ｔ２…サイリスタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源ラインに挿入されて交流電圧を位相制御する自己消弧形制御素子を備えた第１の位相制御回路と；
交流電源ラインに挿入されて交流電圧を位相制御するサイリスタを備えた第２の位相制御回路と；
交流電圧半波の所望位相で第１の位相制御回路の自己消弧形制御素子を傾斜制御により動作させ、次にその導通がほぼ飽和状態になったときに、第２の位相制御回路のサイリスタに対して点弧所要時間だけ連続し、かつ、交流電圧半波の終了以前に少なくともリセット時間を確保して終了する短時間トリガー信号を供給するとともに、自己消弧形制御素子をオンさせるように構成された制御手段と；
を具備していることを特徴とする電力制御装置。
【請求項２】
交流電源ラインに挿入されて交流電圧を位相制御する自己消弧形制御素子を備えた第１の位相制御回路と；
交流電源ラインに挿入されて交流電圧を位相制御するサイリスタを備えた第２の位相制御回路と；
位相制御された出力に対応した信号を直接的又は間接的に検出する検出手段と；
交流電圧半波の所望位相で第１の位相制御回路の自己消弧形制御素子を傾斜制御により動作させ、次にその導通がほぼ飽和状態になったときに、第２の位相制御回路のサイリスタに対してトリガー信号を供給するとともに、検出手段により検出された信号が所定値以下のときには、第１の位相制御回路のみにより位相制御を行わせるように構成された制御手段と；
を具備していることを特徴とする電力制御装置。
【請求項１】
交流電源ラインに挿入されて交流電圧を位相制御する自己消弧形制御素子を備えた第１の位相制御回路と；
交流電源ラインに挿入されて交流電圧を位相制御するサイリスタを備えた第２の位相制御回路と；
交流電圧半波の所望位相で第１の位相制御回路の自己消弧形制御素子を傾斜制御により動作させ、次にその導通がほぼ飽和状態になったときに、第２の位相制御回路のサイリスタに対して点弧所要時間だけ連続し、かつ、交流電圧半波の終了以前に少なくともリセット時間を確保して終了する短時間トリガー信号を供給するとともに、自己消弧形制御素子をオンさせるように構成された制御手段と；
を具備していることを特徴とする電力制御装置。
【請求項２】
交流電源ラインに挿入されて交流電圧を位相制御する自己消弧形制御素子を備えた第１の位相制御回路と；
交流電源ラインに挿入されて交流電圧を位相制御するサイリスタを備えた第２の位相制御回路と；
位相制御された出力に対応した信号を直接的又は間接的に検出する検出手段と；
交流電圧半波の所望位相で第１の位相制御回路の自己消弧形制御素子を傾斜制御により動作させ、次にその導通がほぼ飽和状態になったときに、第２の位相制御回路のサイリスタに対してトリガー信号を供給するとともに、検出手段により検出された信号が所定値以下のときには、第１の位相制御回路のみにより位相制御を行わせるように構成された制御手段と；
を具備していることを特徴とする電力制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−２５４７５（Ｐ２００６−２５４７５Ａ）
【公開日】平成１８年１月２６日（２００６．１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１９８９９８（Ｐ２００４−１９８９９８）
【出願日】平成１６年７月６日（２００４．７．６）
【出願人】（０００００３７５７）東芝ライテック株式会社 (2,710)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月２６日（２００６．１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月６日（２００４．７．６）
【出願人】（０００００３７５７）東芝ライテック株式会社 (2,710)
【Ｆターム（参考）】
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