本發(fā)明涉及電力控制裝置。

背景技術(shù)：

以往，作為這種電力控制裝置，已知如下裝置：其使用相位角(占空比)使可控硅等開關(guān)元件進(jìn)行開關(guān)動作從而控制從交流電源向負(fù)載供應(yīng)的電力。例如，專利文獻(xiàn)1公開了一種裝置，其使用避開了容易產(chǎn)生高次諧波的相位角(例如，π/2附近、3π/2附近)的相位角(占空比)使開關(guān)元件進(jìn)行開關(guān)動作。另外，專利文獻(xiàn)2公開了一種裝置，其設(shè)定與目標(biāo)的消耗電力對應(yīng)的基準(zhǔn)相位角，按每個全波(1個周期)交替反復(fù)進(jìn)行：使用與基準(zhǔn)相位角使相位變化了規(guī)定量+α后的相位角(占空比)使開關(guān)元件進(jìn)行開關(guān)動作的相位控制；以及使用與基準(zhǔn)點弧角相比使相位變化了規(guī)定量-α后的相位角(占空比)使開關(guān)元件進(jìn)行開關(guān)動作的相位控制。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：特開平8-255027號公報

專利文獻(xiàn)2：特開平10-271891號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

然而，在專利文獻(xiàn)1記載的技術(shù)中，禁止了容易產(chǎn)生高次諧波的相位角(π/2附近、3π/2附近)的控制，因此無法供應(yīng)與該相位角對應(yīng)的電力，會對負(fù)載的控制性造成負(fù)面影響。另一方面，在專利文獻(xiàn)2記載的技術(shù)中，雖然能供應(yīng)作為多個周期中的平均值的目標(biāo)電力，但是為了使高次諧波電流足夠小而不得不使相對于基準(zhǔn)相位角變化的規(guī)定量±α的寬度變大，各輸出波形間的電力差會變大。因此，當(dāng)將照明設(shè)備連接到同一電力系統(tǒng)時，會發(fā)生照明的閃爍。

本發(fā)明的電力控制裝置的主要目的在于抑制過大的高次諧波的產(chǎn)生并且抑制閃爍的發(fā)生。

用于解決問題的方案

為了實現(xiàn)上述主要目的，本發(fā)明的電力控制裝置采用以下的方案。

本發(fā)明的電力控制裝置用相位控制方式使開關(guān)元件進(jìn)行開關(guān)動作，由此控制從交流電源向負(fù)載供應(yīng)的電力，其要旨在于，

設(shè)定使上述開關(guān)元件進(jìn)行開關(guān)動作時的控制用占空比，

切換執(zhí)行半波相位控制和全波相位控制，其中，在上述半波相位控制中，將交流電源輸出的半個周期作為控制周期，根據(jù)上述控制用占空比使上述開關(guān)元件進(jìn)行開關(guān)動作，在上述全波相位控制中，將交流電源輸出的1個周期作為控制周期，根據(jù)上述控制用占空比使上述開關(guān)元件進(jìn)行開關(guān)動作。

在該本發(fā)明的電力控制裝置中，切換進(jìn)行用將交流電源輸出的半個周期作為控制周期的占空比使開關(guān)元件進(jìn)行開關(guān)動作的半波相位控制和用將交流電源輸出的1個周期作為控制周期的占空比使開關(guān)元件進(jìn)行開關(guān)動作的全波相位控制。在半波相位控制中，有奇數(shù)次的高次諧波電流變大而偶數(shù)次的高次諧波電流變小的趨勢，在全波相位控制中，有偶數(shù)次的高次諧波電流變大而奇數(shù)次的高次諧波電流變小的趨勢。因此，通過將兩者組合執(zhí)行能使奇數(shù)次的高次諧波電流和偶數(shù)次的高次諧波電流平均化，能抑制過大的高次諧波的產(chǎn)生。另外，通過將開關(guān)的控制周期在半個周期(半波)和1個周期(全波)中進(jìn)行切換來抑制高次諧波的產(chǎn)生，因此與通過使占空比變化來抑制高次諧波的產(chǎn)生的情況相比，能使每1個周期(全波)的輸出波形間的電力差變小，能抑制閃爍的發(fā)生。

在這樣的本發(fā)明的電力控制裝置中，也可以在以第1周期數(shù)反復(fù)執(zhí)行上述半波相位控制后切換為上述全波相位控制，在以第2周期數(shù)反復(fù)執(zhí)行上述全波相位控制后切換為上述半波相位控制。在這種情況下，上述第1周期數(shù)和上述第2周期數(shù)也可以是2～100個周期中的任意一個。由此，與按每1個周期切換半波相位控制和全波相位控制的情況相比，能進(jìn)一步抑制閃爍的發(fā)生。另外，能有效地防止連續(xù)過長時間僅執(zhí)行半波相位控制和全波相位控制中的一方，由此能防止高次諧波的抑制效果減小。而且，在這種情況下，也可以根據(jù)上述控制用占空比使上述第1周期數(shù)和上述第2周期數(shù)不同。這樣，能根據(jù)控制占空比而使周期數(shù)最佳化，能進(jìn)一步提高高次諧波的抑制效果。

另外，在本發(fā)明的電力控制裝置中，也可以在上述控制用占空比不處于第1范圍內(nèi)時，僅執(zhí)行上述半波相位控制，在上述控制用占空比處于上述第1范圍內(nèi)時，切換執(zhí)行上述半波相位控制和上述全波相位控制。這樣，能僅在控制占空比為容易產(chǎn)生高次諧波的占空比時切換執(zhí)行半波相位控制和全波相位控制。

或者，在本發(fā)明的電力控制裝置中，也可以在上述控制用占空比不處于第2范圍內(nèi)時，僅執(zhí)行上述全波相位控制，在上述控制用占空比處于上述第2范圍內(nèi)時，切換執(zhí)行上述半波相位控制和上述全波相位控制。這樣，能僅在控制占空比為容易產(chǎn)生高次諧波的占空比時切換執(zhí)行半波相位控制和全波相位控制。

而且，在本發(fā)明的電力控制裝置中，也可以按每多個周期交替執(zhí)行上述半波相位控制和上述全波相位控制，在多個周期中一邊按每規(guī)定步幅使占空比向一個方向變化一邊使上述開關(guān)元件進(jìn)行開關(guān)動作，從而通過多個周期中的平均值得到上述控制占空比。這樣，能減少容易產(chǎn)生高次諧波的占空比的使用頻度，抑制高次諧波的產(chǎn)生。在這種情況下，也可以在上述半波相位控制和上述全波相位控制中的一方相位控制中，一邊按每規(guī)定步幅使占空比變大一邊使上述開關(guān)元件進(jìn)行開關(guān)動作，從而通過多個周期中的平均值得到上述控制占空比，在上述半波相位控制和上述全波相位控制中的另一方相位控制中，一邊按每規(guī)定步幅使占空比變小一邊使上述開關(guān)元件進(jìn)行開關(guān)動作，從而通過多個周期中的平均值得到上述控制占空比。這樣，能在半波相位控制和全波相位控制的切換前后使輸出波形間的電力差變小，能抑制閃爍的發(fā)生。

附圖說明

圖1是示出作為本發(fā)明的一實施例的電力控制裝置10的構(gòu)成的概要構(gòu)成圖。

圖2是說明半波相位控制和全波相位控制的說明圖。

圖3是示出半波相位控制中的高次諧波電流的分布和全波相位控制中的高次諧波電流的分布的說明圖。

圖4是說明組合相位控制的說明圖。

圖5是示出半波相位控制、全波相位控制以及組合相位控制各自的每個次數(shù)的相對于高次諧波電流產(chǎn)生極限值的裕度的分布的說明圖。

圖6是示出利用相位控制部20執(zhí)行的電力控制程序的一個例子的流程圖。

圖7是示出執(zhí)行比例設(shè)定用映射的說明圖。

圖8是示出變形例的電力控制程序的流程圖。

圖9是示出每個半波相位控制duty的15次諧波的裕度的分布的說明圖。

圖10是示出變形例的電力控制程序的流程圖。

圖11是示出每個全波相位控制的duty的2次諧波的裕度的分布的說明圖。

圖12是說明示出相位控制的截止期間的說明圖。

圖13是示出對相位控制設(shè)定截止期間的情況和不設(shè)定截止期間的情況下每個次數(shù)的裕度的分布的說明圖。

圖14是說明掃描控制的說明圖。

圖15是示出隨著掃描控制而切換全波相位控制和半波相位控制的狀況的說明圖。

附圖標(biāo)記說明：

1：交流電源，2：加熱器，10：電力控制裝置，12：可控硅，14：過零點檢測部，16：傳感部，18：設(shè)定值輸入部，20：相位角控制部。

具體實施方式

使用實施例對本發(fā)明的具體實施方式進(jìn)行說明。

實施例

圖1是示出作為本發(fā)明的一個實施例的電力控制裝置10的構(gòu)成的概要構(gòu)成圖。實施例的電力控制裝置10通過相位控制方式使作為開關(guān)元件的可控硅12進(jìn)行開關(guān)動作，由此控制從交流電源(ac100v電源)1向作為負(fù)載的加熱器2供應(yīng)的電力，如圖所示，除了可控硅12以外，還具備過零點檢測部14、傳感部16、設(shè)定值輸入部18、相位控制部20。此外，加熱器2例如是溫水加熱器，搭載于具備噴射用于清洗人體局部的清洗水的溫水清洗便座，能對供應(yīng)給該噴嘴的清洗水進(jìn)行瞬間加溫，構(gòu)成為具有1200w程度的額定輸出。

可控硅12是與交流電源1和加熱器2串聯(lián)連接的開關(guān)元件，根據(jù)觸發(fā)信號的輸入而導(dǎo)通。

傳感部16具備：檢測流過加熱器2的清洗水的溫度的溫度傳感器、檢測流過加熱器2的清洗水的流量的流量傳感器等。

設(shè)定值輸入部18供操作者通過操作面板輸入目標(biāo)溫水溫度等設(shè)定值。

相位控制部20是作為以cpu為中心的微處理器而構(gòu)成的，除了cpu以外，還具備rom、ram、輸入輸出端口等。通過輸入端口對相位控制部20輸入來自對交流電源電壓過零點的通過進(jìn)行檢測的過零點檢測部14的檢測信號、來自傳感部16的檢測信號、來自設(shè)定值輸入部18的輸入信號等。另一方面，從相位控制部20通過輸出端口輸出對可控硅12的觸發(fā)信號等。

在這樣構(gòu)成的電力控制裝置10中，如下進(jìn)行加熱器2的相位控制。即，相位控制部20首先從傳感部16輸入溫水溫度、流量等，并且從設(shè)定值輸入部18輸入目標(biāo)溫度，根據(jù)所輸入的加熱器2的溫水溫度、流量、目標(biāo)溫度來設(shè)定要供應(yīng)給加熱器2的目標(biāo)電力，設(shè)定用于得到所設(shè)定的目標(biāo)電力的相位角(目標(biāo)占空比duty)。然后，相位控制部20以由過零點檢測部14檢測出的交流電源電壓的過零點為基準(zhǔn)，在成為所設(shè)定的相位角的定時，輸出用于使可控硅12導(dǎo)通的觸發(fā)信號。在本實施例中，是將半波相位控制和全波相位控制組合來進(jìn)行可控硅12的開關(guān)控制，其中，在半波相位控制中，按每個交流電源電壓波形的半波(半個周期)調(diào)整相位角，在全波相位控制中，按每個交流電源電壓波形的全波(1個周期)調(diào)整相位角。

圖2是說明半波相位控制和全波相位控制的說明圖。如圖2(a)所示，在半波相位控制中，以交流電源電壓波形的半波區(qū)間為周期在0％～100％之間調(diào)整相位角(占空比)，在正的半波區(qū)間(圖2中為上方的半波區(qū)間)和負(fù)的半波區(qū)間(在圖2中為下方的半波區(qū)間)中分別各產(chǎn)生1次截止期間和導(dǎo)通期間。另一方面，如圖2(b)所示，在全波相位控制中，以交流電源電壓波形的全波區(qū)間(將正的半波區(qū)間和負(fù)的半波區(qū)間合起來的區(qū)間)為周期在0％～100％之間調(diào)整相位角(占空比)，在全波區(qū)間內(nèi)僅產(chǎn)生1次截止期間和導(dǎo)通期間。即，僅在構(gòu)成全波的正的半波和負(fù)的半波中的一方半波中出現(xiàn)導(dǎo)通期間和截止期間，在其余的半波中必然在整個范圍中僅為導(dǎo)通期間或僅為截止期間。具體地說，在以0％～50％之間的相位角(占空比)進(jìn)行開關(guān)動作的情況下，整個正的半波區(qū)域為截止期間，在以50％～100％之間的相位角(占空比)進(jìn)行開關(guān)動作的情況下，整個負(fù)的半波區(qū)域為導(dǎo)通期間。此外，在本實施例中，開關(guān)元件采用可控硅12，當(dāng)半個周期(半波)結(jié)束時會自動地截止，因此在使用全波相位控制而以50％～100％之間的相位角(占空比)進(jìn)行開關(guān)動作的情況下，在正的半波區(qū)間內(nèi)使可控硅12導(dǎo)通后，在負(fù)的半波區(qū)間的開始定時使可控硅12再次導(dǎo)通。

在此，在相位控制方式中，從交流電源1流向加熱器2(負(fù)載)的電流的波形不是正弦波，而是包含高次諧波的波形。圖3是示出半波相位控制中的高次諧波電流的分布和全波相位控制中的高次諧波電流的分布的說明圖。此外，圖3(a)示出用半波相位控制以50％的占空比進(jìn)行相位控制的情況下產(chǎn)生的高次諧波電流的分布，圖3(b)示出用全波相位控制以50％的占空比進(jìn)行相位控制的情況下產(chǎn)生的高次諧波電流的分布。在半波相位控制中，表現(xiàn)出如下趨勢：電源頻率的奇數(shù)倍的高次諧波電流(奇數(shù)次諧波電流)的電平高(參照圖3(a))，而電源頻率的偶數(shù)倍的高次諧波電流(偶數(shù)次諧波電流)的電平低。另一方面，在全波相位控制中，表現(xiàn)出如下趨勢：偶數(shù)次諧波電流的電平高(參照圖3(b))，而奇數(shù)次諧波電流的電平低。

在本實施例中，執(zhí)行將半波相位控制和全波相位控制組合的相位控制(以下將其稱為“組合相位控制”)。圖4是說明組合相位控制的說明圖。此外，圖4(a)示出按每2個周期交替執(zhí)行50％占空比的半波相位控制和同樣為50％占空比的全波相位控制時的電壓波形，圖4(b)示出以50％占空比為基準(zhǔn)占空比，交替執(zhí)行比該基準(zhǔn)占空比小25％的25％占空比的半波相位控制和比該基準(zhǔn)占空比大25％的75％占空比的半波相位控制時的電壓波形。此外，在這些例子中設(shè)為，在以100％占空比執(zhí)行相位控制的情況下，在1個周期中流過10a的電流。如圖4(a)所示，在組合相位控制中，均按50％占空比執(zhí)行半波相位控制和全波相位控制，因此在1個周期中流過5a的電流，以1個周期來看不發(fā)生電流的變化。另一方面，在比較例的相位控制中，如圖4(b)所示，執(zhí)行25％占空比的半波相位控制和75％占空比的半波相位控制，因此產(chǎn)生流過2.5a的電流的周期和流過7.5a的電流的周期，會產(chǎn)生5a的電流差。在這種情況下，在同一電力系統(tǒng)連接有照明設(shè)備時，會成為照明閃爍的原因。這樣，在組合控制中，以1個周期為單位來看，是電流變化小的控制，能減少閃爍的發(fā)生。

圖5是示出半波相位控制、全波相位控制以及組合相位控制各自的每個次數(shù)的相對于高次諧波電流產(chǎn)生極限值的裕度的分布的說明圖。圖5所示的裕度是按0％～100％的多個不同的占空比執(zhí)行以下處理，然后取它們的平均值而算出的：測定(或者算出)通過相位控制產(chǎn)生的每個次數(shù)的高次諧波電流，基于測定出的高次諧波電流求出每個次數(shù)的相對于高次諧波電流產(chǎn)生極限值的裕度。如圖所示，半波相位控制具有在偶數(shù)次時裕度變大，在奇數(shù)次時裕度變小的特征，在該例中，17次的裕度為最小值。全波相位控制具有在奇數(shù)次時裕度變大，在偶數(shù)次時裕度變小的特征，在該例中，2次的裕度為最小值。在組合相位控制中，半波相位控制中的裕度和全波相位控制中的裕度被平均化。特別是，在全波相位控制中變小的2次的裕度在半波相位控制中變大，在半波相位控制中變小的15次、17次的裕度在全波相位控制中變大，因此可知通過使用組合相位控制而大幅度改善了2次的裕度、15次、17次的裕度。

接下來，對使用了這樣的組合相位控制的電力控制裝置20的動作進(jìn)行說明。圖6是示出由相位控制部20執(zhí)行的電力控制程序的一個例子的流程圖。當(dāng)執(zhí)行電力控制程序時，相位控制部20首先基于來自過零點檢測部14的檢測信號判斷是否檢測出過零點(步驟s100)。在判斷為檢測出過零點時，使計數(shù)器n遞增值1(步驟s110)，判斷計數(shù)器n是否為值2以上(步驟s120)。在判斷為計數(shù)器n為值2以上時，使計數(shù)器n復(fù)位為值0(步驟s130)，并且使周期數(shù)c遞增值1(步驟s140)，進(jìn)入步驟s150的處理。另一方面，在判斷為計數(shù)器n不是值2以上時，跳過步驟s130、s140的處理而結(jié)束電力控制程序。周期數(shù)c是以全波(1個周期)為單位對交流電壓波形進(jìn)行計數(shù)的計數(shù)器，每當(dāng)檢測出2次過零點(半波)就遞增值1。

接下來，設(shè)定目標(biāo)占空比duty(步驟s150)。步驟s150的處理例如能通過如下方式進(jìn)行：輸入來自傳感部16(溫度傳感器)的加熱器2的溫水溫度、輸入流量并且從設(shè)定值輸入部18輸入目標(biāo)溫度，為了使流過加熱器2的清洗水的溫度成為目標(biāo)溫度而利用反饋控制設(shè)定要供應(yīng)給加熱器2的目標(biāo)電力，基于所設(shè)定的目標(biāo)電力來設(shè)定目標(biāo)占空比duty。

當(dāng)設(shè)定了目標(biāo)占空比duty時，基于所設(shè)定的目標(biāo)占空比duty來設(shè)定組合相位控制中的半波相位控制和全波相位控制的執(zhí)行比例(規(guī)定周期數(shù)中的半波相位控制的連續(xù)執(zhí)行周期數(shù)chw和全波相位控制的連續(xù)執(zhí)行周期數(shù)cfw)(步驟s160)。在步驟s160的處理中，例如，預(yù)先求出目標(biāo)占空比duty與執(zhí)行比例(連續(xù)執(zhí)行周期數(shù)chw、cfw)的關(guān)系，將其作為執(zhí)行比例設(shè)定用映射存儲到相位控制部20的rom，當(dāng)收到目標(biāo)占空比時，從映射導(dǎo)出對應(yīng)的執(zhí)行比例(連續(xù)執(zhí)行周期數(shù)chw、cfw)從而進(jìn)行設(shè)定。圖7示出執(zhí)行比例設(shè)定用映射的一個例子。在此，在本實施例中，連續(xù)執(zhí)行周期數(shù)chw、cfw設(shè)定如下：使兩個連續(xù)執(zhí)行周期數(shù)的合計為20個周期，在20個周期的范圍內(nèi)使各連續(xù)執(zhí)行周期數(shù)增減。即，各連續(xù)執(zhí)行周期數(shù)chw、cfw以10個周期為基本(執(zhí)行比例為1：1的情況)，通常設(shè)定在5～15個周期的范圍內(nèi)。這是因為，若頻繁切換半波相位控制和全波相位控制則容易發(fā)生閃爍，另一方面，若連續(xù)長時間執(zhí)行同一相位控制時，高次諧波成分的抑制效果會變小。

在此，能通過如下方式求出執(zhí)行比例設(shè)定用映射。首先，設(shè)定在相位控制中使用的多個占空比中的作為執(zhí)行比例的導(dǎo)出對象的對象占空比，按對象占空比分別單獨執(zhí)行半波相位控制和全波相位控制，測定此時的每個次數(shù)的高次諧波，算出各自的作為相對于極限值的比率的裕度。然后，從算出的每個次數(shù)的裕度中決定在奇數(shù)次中裕度為最小值的次數(shù)(最差奇數(shù)次)和在偶數(shù)次中裕度為最小值的次數(shù)(最差偶數(shù)次)。接下來，執(zhí)行按1：1的執(zhí)行比例將半波相位控制和全波相位控制組合的組合相位控制(例如按每10個周期交替執(zhí)行半波相位控制和全波相位控制)，測定此時的最差奇數(shù)次和最差偶數(shù)次的高次諧波，算出各自的裕度。然后，將最差奇數(shù)次的裕度與最差偶數(shù)次的裕度進(jìn)行比較，在最差奇數(shù)次的裕度小于最差偶數(shù)次的裕度的情況下，為了使最差奇數(shù)次的裕度變大而以使全波相位控制的執(zhí)行比例增加的方式變更半波相位控制和全波相位控制的執(zhí)行比例，再次執(zhí)行組合相位控制。另外，在最差偶數(shù)次的裕度小于最差奇數(shù)次的裕度的情況下，為了使最差偶數(shù)次的裕度變大而以使半波相位控制的執(zhí)行比例增加的方式變更半波相位控制和全波相位控制的執(zhí)行比例，再次執(zhí)行組合相位控制。這樣，變更半波相位控制和全波相位控制的執(zhí)行比例來執(zhí)行組合相位控制直到最差奇數(shù)次的裕度和最差偶數(shù)次的裕度相同。并且，當(dāng)最差奇數(shù)次的裕度與最差偶數(shù)次的裕度相同時，將此時的半波相位控制和全波相位控制的執(zhí)行比例(半波相位控制的連續(xù)執(zhí)行周期數(shù)chw和全波相位控制的連續(xù)執(zhí)行周期數(shù)cfw)設(shè)為對象占空比中的執(zhí)行比例。一邊變更對象占空比一邊反復(fù)執(zhí)行這樣的處理，由此導(dǎo)出各占空比中的半波相位控制和全波相位控制的執(zhí)行比例(半波相位控制的連續(xù)執(zhí)行周期數(shù)chw和全波相位控制的連續(xù)執(zhí)行周期數(shù)cfw)。

然后，判斷標(biāo)志f是否為值0(步驟s170)。在此，標(biāo)志f是表示執(zhí)行中的相位控制是半波相位控制還是全波相位控制的標(biāo)志，在值0時表示執(zhí)行中的相位控制為半波相位控制，在值1時表示執(zhí)行中的相位控制為全波相位控制。當(dāng)判斷為標(biāo)志f是值0，即判斷為執(zhí)行中的相位控制為半波相位控制時，判斷周期數(shù)c是否達(dá)到半波相位控制的連續(xù)執(zhí)行周期數(shù)chw(步驟s180)，當(dāng)判斷為周期數(shù)c未達(dá)到連續(xù)執(zhí)行周期數(shù)chw時，選擇半波相位控制作為執(zhí)行的相位控制(步驟s190)，結(jié)束電力控制程序。另一方面，當(dāng)判斷為周期數(shù)c達(dá)到連續(xù)執(zhí)行周期數(shù)chw時，選擇全波相位控制作為執(zhí)行的相位控制(步驟s200)，將標(biāo)志f設(shè)為值1并且使周期數(shù)c復(fù)位為值0(步驟s210、s220)，結(jié)束電力控制程序。

當(dāng)在步驟s170中判斷為標(biāo)志f是為值1，即判斷為執(zhí)行中的相位控制是全波相位控制時，判斷周期數(shù)c是否達(dá)到全波相位控制的連續(xù)執(zhí)行周期數(shù)cfw(步驟s230)，在判斷為周期數(shù)c未達(dá)到連續(xù)執(zhí)行周期數(shù)cfw時，選擇全波相位控制(步驟s240)，結(jié)束電力控制程序。另一方面，在判斷為周期數(shù)c達(dá)到連續(xù)執(zhí)行周期數(shù)cfw時，選擇半波相位控制(步驟s250)，將標(biāo)志f設(shè)為值0并且使周期數(shù)c復(fù)位為值0(步驟s260、s270)，結(jié)束電力控制程序。

根據(jù)以上說明的實施例的電力控制裝置10，切換執(zhí)行將交流電源波形的半波區(qū)間(半個周期)作為周期來調(diào)整相位角(占空比)的半波相位控制和將交流電源波形的全波區(qū)間(1個周期)作為周期來調(diào)整相位角(占空比)的全波相位控制。由此，能使奇數(shù)次的高次諧波成分和偶數(shù)次的高次諧波成分平均化，能抑制過大的高次諧波的產(chǎn)生。并且，將相位控制的周期在半個周期(半波)和1個周期(全波)間切換來抑制高次諧波的產(chǎn)生，因此與通過使占空比從目標(biāo)值變化來抑制高次諧波的產(chǎn)生的情況相比，能使每1個周期(全波)的輸出波形間的電流差變小，能抑制閃爍的發(fā)生。其結(jié)果是，能抑制過大的高次諧波的產(chǎn)生并且抑制閃爍的發(fā)生。

另外，根據(jù)實施例的電力控制裝置10，也能使用高次諧波大的占空比(相位角)，因此能以1個周期(全波)為單位將目標(biāo)電力供應(yīng)給加熱器2，能使控制性良好。

而且，根據(jù)實施例的電力控制裝置10，按每個目標(biāo)占空比duty設(shè)定半波相位控制和全波相位控制的執(zhí)行比例(規(guī)定周期中的半波相位控制的連續(xù)執(zhí)行周期數(shù)chw和全波相位控制的連續(xù)執(zhí)行周期數(shù)cfw)，因此能與所執(zhí)行的占空比無關(guān)地有效抑制過大的高次諧波的產(chǎn)生。

在實施例的電力控制裝置10中，在5～15個周期的范圍內(nèi)設(shè)定連續(xù)執(zhí)行周期數(shù)chw、cfw，但是也可以在2～100個周期(在電源頻率為50hz的情況下，為100ms～2s)范圍內(nèi)設(shè)定，更優(yōu)選在2～50個周期(在電源頻率為50hz的情況下，為100ms～1s)的范圍內(nèi)設(shè)定。此外，在加熱器2的額定輸出比較低的情況(例如200w、300w等)下，閃爍的影響變小，因此也可以按每1個周期交替執(zhí)行半波相位控制和全波相位控制。

在實施例的電力控制裝置10中，根據(jù)目標(biāo)占空比duty變更半波相位控制和全波相位控制的執(zhí)行比例來執(zhí)行組合相位控制，但是也可以與目標(biāo)占空比duty無關(guān)地使半波相位控制和全波相位控制的執(zhí)行比例固定。

在實施例的電力控制裝置10中，切換執(zhí)行半波相位控制和全波相位控制，但是也可以切換執(zhí)行半波相位控制和組合相位控制。圖8是示出變形例的電力控制程序的流程圖。對圖8的程序的各處理中與圖6的程序相同的處理標(biāo)注相同的步驟編號，由于其說明是重復(fù)的，因此省略。在變形例的電力控制程序中，在步驟s150中設(shè)定了目標(biāo)占空比duty后，判斷所設(shè)定的目標(biāo)占空比duty是否處于第1范圍內(nèi)(步驟s300)。當(dāng)判斷為目標(biāo)占空比duty不處于第1范圍內(nèi)時，進(jìn)入步驟s190，執(zhí)行半波相位控制，當(dāng)判斷為目標(biāo)占空比duty處于第1范圍內(nèi)時，執(zhí)行上述步驟s160～s270的組合相位控制。在此，第1范圍表示當(dāng)按目標(biāo)占空比duty執(zhí)行半波相位控制時，相對于高次諧波電流產(chǎn)生極限值的裕度會低于容許范圍的占空比的范圍。圖9是示出半波相位控制的每個duty的15次諧波裕度的分布的說明圖。此外，在該例中，設(shè)15次諧波裕度為最差奇數(shù)次的裕度。如圖所示，在裕度的容許范圍為20％以上的情況下，裕度低于容許范圍的占空比的范圍為約25％～75％。因此，在該例中，在目標(biāo)占空比duty處于約25％～75％的范圍內(nèi)時執(zhí)行組合相位控制，在其它的范圍時執(zhí)行半波位控制。

在實施例的電力控制裝置10中，切換執(zhí)行半波相位控制和全波相位控制，但是也可以切換執(zhí)行全波相位控制和組合相位控制。圖10是示出變形例的電力控制程序的流程圖。對圖10的程序的各處理中與圖6的程序相同的處理標(biāo)注相同的步驟編號，由于其說明是重復(fù)的，因而省略。在變形例的電力控制程序中，在步驟s150中設(shè)定了目標(biāo)占空比duty后，判斷設(shè)定的目標(biāo)占空比duty是否處于第2范圍內(nèi)(步驟s400)。當(dāng)判斷為目標(biāo)占空比duty不處于第2范圍內(nèi)時，進(jìn)入步驟s240，執(zhí)行全波相位控制，當(dāng)判斷為目標(biāo)占空比duty處于第2范圍內(nèi)時，執(zhí)行上述步驟s160～s270的組合相位控制。在此，第2范圍表示當(dāng)按目標(biāo)占空比duty執(zhí)行全波相位控制時，相對于高次諧波電流產(chǎn)生極限值的裕度會低于容許范圍的占空比的范圍。圖11是示出全波相位控制的每個duty的2次諧波裕度的分布的說明圖。此外，在該例中，設(shè)2次諧波裕度為最差偶數(shù)次的裕度。如圖所示，在裕度的容許范圍為20％以上的情況下，裕度低于容許范圍的占空比的范圍為約25％～45％和約55％～75％。因此，在該例中，在目標(biāo)占空比duty處于約25％～45％和約55％～75％中的任意一個范圍內(nèi)時，執(zhí)行組合相位控制，在其它的范圍時執(zhí)行全波位控制。

此外，在組合相位控制中存在偶數(shù)次的裕度低于容許范圍的占空比的情況下，也可以用半波相位控制來進(jìn)行用該占空比的開關(guān)控制。另外，在組合相位控制中存在奇數(shù)次的裕度低于容許范圍的占空比的情況下，也可以用全波相位控制執(zhí)行用該占空比的開關(guān)。

在實施例的電力控制裝置10中，用目標(biāo)占空比duty每次按連續(xù)執(zhí)行周期數(shù)chw、cfw反復(fù)執(zhí)行半波相位控制和全波相位控制，但是也可以與目標(biāo)占空比duty無關(guān)地每隔固定時間設(shè)定使占空比為0％的期間(截止期間)。圖12是說明相位控制的截止期間的說明圖，圖13是示出在相位控制中設(shè)定截止期間的情況和不設(shè)定截止期間的情況下每個次數(shù)的裕度的分布的說明圖。此外，圖13中的“截止期間設(shè)定a”設(shè)為比“截止期間設(shè)定b”長的截止期間。如圖12所示，當(dāng)每隔固定時間設(shè)定按規(guī)定期間成為截止的截止期間時，該期間幾乎不產(chǎn)生高頻，因此包含截止期間的期間中的高次諧波的平均值會大幅度減小。此時，截止期間越長，高次諧波的平均值越小，因此表現(xiàn)出相對于高次諧波電流產(chǎn)生極限值的裕度變大的趨勢(參照圖13)。

在實施例的電力控制裝置10中，以目標(biāo)占空比duty每次按連續(xù)執(zhí)行周期數(shù)chw、cfw反復(fù)執(zhí)行半波相位控制和全波相位控制。但是也可以一邊按每規(guī)定步幅掃描執(zhí)行占空比一邊執(zhí)行利用執(zhí)行根據(jù)空比進(jìn)行開關(guān)動作的掃描控制，使得半波相位控制、全波相位控制中的各連續(xù)執(zhí)行周期數(shù)chw、cfw時的平均值成為目標(biāo)占空比duty。圖14是示出掃描控制的狀況的說明圖。此外，圖14(a)示出半波相位控制中的掃描控制的狀況，圖14(b)示出全波相位控制中的掃描控制的狀況。如圖所示，在目標(biāo)占空比duty設(shè)為36％，半波相位控制和全波相位控制的各連續(xù)執(zhí)行周期數(shù)chw、cfw設(shè)為5個周期的情況下，執(zhí)行占空比設(shè)為從28％開始，按4％的刻度向一個方向變化，在44％時結(jié)束。這樣的掃描控制能在目標(biāo)占空比duty為高次諧波容易變大的占空比時執(zhí)行。由此，能減少高次諧波容易變大的占空比的使用次數(shù)，能在整體上抑制高次諧波的產(chǎn)生。另外，掃描控制每次按規(guī)定步幅使占空比變化，因此能使每1個周期的輸出波形間的電流差變小，能抑制閃爍的發(fā)生。

另外，掃描控制也可以使掃描的方向在半波相位控制與全波相位控制中不同。圖15是示出隨著掃描控制而切換全波相位控制和半波相位控制的狀況的說明圖。如圖15所示，在目標(biāo)占空比duty設(shè)為36％，半波相位控制和全波相位控制的各連續(xù)執(zhí)行周期數(shù)chw、cfw設(shè)為5個周期的情況下，在全波相位控制中，從28％占空比開始，按4％的刻度使占空比變大，在44％占空比時全波相位控制的周期結(jié)束。接著，在半波相位控制中，從44％占空比開始，按4％的刻度使占空比變小，在28％占空比時半波相位控制的周期結(jié)束(參照圖15的上段)。這樣，使掃描的方向在半波相位控制與全波相位控制中相反，由此與在半波相位控制和全波相位控制中使掃描的方向為同一方向的情況(參照圖15的下段)相比，能使半波相位控制和全波相位控制切換時產(chǎn)生的輸出波形間的電流差變小，能抑制閃爍的發(fā)生。

在實施例中，說明了將本發(fā)明應(yīng)用于溫水清洗便座的溫水加熱器的控制，但是不限于此，也能應(yīng)用于干燥機(jī)、熱水器等其它電氣設(shè)備的控制。另外，作為負(fù)載舉出了加熱器2，但是也可以應(yīng)用于電動機(jī)等能通過相位控制方式進(jìn)行控制的任何其它負(fù)載。

對實施例的主要要素與用于解決問題的手段一欄記載的發(fā)明的主要要素的對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行說明。在實施例中，可控硅12相當(dāng)于“開關(guān)元件”，交流電源1相當(dāng)于“交流電源”，加熱器2相當(dāng)于“負(fù)載”。

此外，在實施例的主要要素與用于解決問題的手段一欄記載的發(fā)明的主要要素的對應(yīng)關(guān)系中，實施例是用于具體說明用于解決問題的手段一欄記載的具體實施方式的一個例子，因此不對用于解決問題的手段一欄記載的發(fā)明的要素進(jìn)行限定。即，用于解決問題的手段一欄記載的發(fā)明的解釋應(yīng)當(dāng)基于該欄的記載進(jìn)行，實施例只不過是用于解決問題的手段一欄記載的發(fā)明的一個具體例子。

以上，關(guān)于本具體實施方式用實施例進(jìn)行了說明，但是本發(fā)明當(dāng)然不受實施例任何限定，能在不脫離本發(fā)明的要旨的范圍內(nèi)以各種方式實施。

工業(yè)上的可利用性

本發(fā)明能利用于電力控制裝置的制造行業(yè)等。