(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-08-16
(45)【発行日】2023-08-24
(54)【発明の名称】単相／三相共用電力調整器及び三相６アーム位相制御方法
(51)【国際特許分類】
G05F 1/455 20060101AFI20230817BHJP
H02M 5/257 20060101ALI20230817BHJP
【ＦＩ】
G05F1/455 A
H02M5/257 A
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2022553248
(86)(22)【出願日】2020-09-29
(86)【国際出願番号】 JP2020036841
(87)【国際公開番号】W WO2022070241
(87)【国際公開日】2022-04-07
【審査請求日】2022-09-22
(73)【特許権者】
【識別番号】000250317
【氏名又は名称】理化工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100088605
【弁理士】
【氏名又は名称】加藤 公延
(74)【代理人】
【識別番号】100101890
【弁理士】
【氏名又は名称】押野 宏
(74)【代理人】
【識別番号】100098268
【弁理士】
【氏名又は名称】永田 豊
(74)【代理人】
【識別番号】100130384
【弁理士】
【氏名又は名称】大島 孝文
(74)【代理人】
【識別番号】100166420
【弁理士】
【氏名又は名称】福川 晋矢
(74)【代理人】
【識別番号】100150865
【弁理士】
【氏名又は名称】太田 司
(72)【発明者】
【氏名】後藤 茂文
(72)【発明者】
【氏名】吉川 裕久
(72)【発明者】
【氏名】古橋 遼平
【審査官】栗栖 正和
(56)【参考文献】
【文献】特開平０８－２２８４６８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－２２３９１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５７－０５５７６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－３１７６９０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０５Ｆ １／４５５
Ｈ０２Ｍ ５／２５７
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
交流電源からの負荷に対する電力供給の制御を位相制御によって行う電力調整器であって、前記交流電源の線間電圧の位相情報を取得する電源位相取得部と、
単方向性電流制御素子が逆並列に接続された交流電流制御回路と、
前記交流電源の線間電圧の０Ｖ点から始まり０Ｖ点で終わる半サイクルの、始まりの０Ｖ点を起点（０°）として、後の０Ｖ点を終点（１８０°）として、トリガ角を定義した際に、単相制御モードにおいて、０％から１００％の目標負荷率に対応するトリガ角として、０％の目標負荷率に対応するトリガ角１８０°と１００％の目標負荷率に対応するトリガ角０°の間の目標負荷率に対応する位相角を算出し、三相制御モードにおいて、０％から１００％の目標負荷率に対応するトリガ角として、０％の目標負荷率に対応するトリガ角１８０°と１００％の目標負荷率に対応するトリガ角３０°の間の目標負荷率に対応する位相角を算出するトリガ角算出部と、
前記単相制御モードにおいて、前記位相情報と単相交流電源用のトリガ角に基づいて、前記位相情報の極性に適合した前記単方向性電流制御素子に対する第１トリガ信号を出力し、前記三相制御モードにおいて、前記位相情報の極性に適合した前記単方向性電流制御素子に対して、前記位相情報と三相交流電源用のトリガ角に基づく第２トリガ信号と、当該第２トリガ信号から位相角６０°遅れた時点の第３トリガ信号と、を出力する、トリガ制御部と、
を備えることにより、単相交流電源用の位相制御と、三相交流電源用の位相制御を切り替えて行うことが可能であることを特徴とする単相／三相共用電力調整器。
【請求項2】
前記第２トリガ信号と、前記第３トリガ信号が、連続した１つのトリガ信号であり、その信号の終期が、前記第２トリガ信号の出力時点から位相角６０°遅れた時点以降、位相角１８０°未満の期間にあることを特徴とする請求項１に記載の単相／三相共用電力調整器。
【請求項3】
三相の交流電源と三相用負荷における各相の電源供給ラインのそれぞれに、請求項１又は２に記載の単相／三相共用電力調整器を各１台、合計で３台接続し、当該３台の各電力調整器を前記三相制御モードで動作させることを特徴とする三相６アーム位相制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、交流電源からの負荷に対する電力供給の制御を位相制御によって行う電力調整器及び当該電力調整器を使用した三相６アーム位相制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
交流電源からの負荷に対する電力供給の制御を位相制御によって行う電力調整器が従来から利用されている。これに関し、特許文献１には、三相交流の位相制御方式に関する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開平６－１１３５４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来の電力調整器は、単相交流用の電力調整器、三相交流用の電力調整器として、それぞれそれ専用に構成されているものしか存在していなかった（特許文献１は三相交流用の例）。
【0005】
本発明は、上記の点に鑑み、交流電源からの負荷に対する電力供給の制御を位相制御によって行う電力調整器であって、単相交流及び三相交流の何れに対しても利用することが可能な、電力調整器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】
【0006】
（構成１）
交流電源からの負荷に対する電力供給の制御を位相制御によって行う電力調整器であって、前記交流電源の線間電圧の位相情報を取得する電源位相取得部と、単方向性電流制御素子が逆並列に接続された交流電流制御回路と、前記交流電源の線間電圧の０Ｖ点から始まり０Ｖ点で終わる半サイクルの、始まりの０Ｖ点を起点（０°）として、後の０Ｖ点を終点（１８０°）として、トリガ角を定義した際に、単相制御モードにおいて、０％から１００％の目標負荷率に対応するトリガ角として、０％の目標負荷率に対応するトリガ角１８０°と１００％の目標負荷率に対応するトリガ角０°の間の目標負荷率に対応する位相角を算出し、三相制御モードにおいて、０％から１００％の目標負荷率に対応するトリガ角として、０％の目標負荷率に対応するトリガ角１８０°と１００％の目標負荷率に対応するトリガ角３０°の間の目標負荷率に対応する位相角を算出するトリガ角算出部と、前記単相制御モードにおいて、前記位相情報と前記単相交流電源用のトリガ角に基づいて、前記位相情報の極性に適合した前記単方向性電流制御素子に対する第１トリガ信号を出力し、前記三相制御モードにおいて、前記位相情報の極性に適合した前記単方向性電流制御素子に対して、前記位相情報と前記三相交流電源用のトリガ角に基づく第２トリガ信号と、当該第２トリガ信号から位相角６０°遅れた時点の第３トリガ信号と、を出力する、トリガ制御部と、を備えることにより、単相交流電源用の位相制御と、三相交流電源用の位相制御を切り替えて行うことが可能であることを特徴とする単相／三相共用電力調整器。
交流電源からの負荷に対する電力供給の制御を位相制御によって行う電力調整器であって、前記交流電源の線間電圧の位相情報を取得する電源位相取得部と、単方向性電流制御素子が逆並列に接続された交流電流制御回路と、前記交流電源の線間電圧の０Ｖ点から始まり０Ｖ点で終わる半サイクルの、始まりの０Ｖ点を起点（０°）として、後の０Ｖ点を終点（１８０°）として、トリガ角を定義した際に、単相制御モードにおいて、０％から１００％の目標負荷率に対応するトリガ角として、０％の目標負荷率に対応するトリガ角１８０°と１００％の目標負荷率に対応するトリガ角０°の間の目標負荷率に対応する位相角を算出し、三相制御モードにおいて、０％から１００％の目標負荷率に対応するトリガ角として、０％の目標負荷率に対応するトリガ角１８０°と１００％の目標負荷率に対応するトリガ角３０°の間の目標負荷率に対応する位相角を算出するトリガ角算出部と、前記単相制御モードにおいて、前記位相情報と前記単相交流電源用のトリガ角に基づいて、前記位相情報の極性に適合した前記単方向性電流制御素子に対する第１トリガ信号を出力し、前記三相制御モードにおいて、前記位相情報の極性に適合した前記単方向性電流制御素子に対して、前記位相情報と前記三相交流電源用のトリガ角に基づく第２トリガ信号と、当該第２トリガ信号から位相角６０°遅れた時点の第３トリガ信号と、を出力する、トリガ制御部と、を備えることにより、単相交流電源用の位相制御と、三相交流電源用の位相制御を切り替えて行うことが可能であることを特徴とする単相／三相共用電力調整器。
【0007】
（構成２）
前記第２トリガ信号と、前記第３トリガ信号が、連続した１つのトリガ信号であり、その信号の終期が、前記第２トリガ信号の出力時点から位相角６０°遅れた時点以降、位相角１８０°未満の期間にあることを特徴とする構成１に記載の単相／三相共用電力調整器。
前記第２トリガ信号と、前記第３トリガ信号が、連続した１つのトリガ信号であり、その信号の終期が、前記第２トリガ信号の出力時点から位相角６０°遅れた時点以降、位相角１８０°未満の期間にあることを特徴とする構成１に記載の単相／三相共用電力調整器。
【0008】
（構成３）
三相の交流電源と三相用負荷における各相の電源供給ラインのそれぞれに、構成１又は２に記載の単相／三相共用電力調整器を各１台、合計で３台接続し、当該３台の各電力調整器を前記三相制御モードで動作させることを特徴とする三相６アーム位相制御方法。
三相の交流電源と三相用負荷における各相の電源供給ラインのそれぞれに、構成１又は２に記載の単相／三相共用電力調整器を各１台、合計で３台接続し、当該３台の各電力調整器を前記三相制御モードで動作させることを特徴とする三相６アーム位相制御方法。
【発明の効果】
【0009】
本発明の単相／三相共用電力調整器によれば、単相交流及び三相交流の何れに対しても利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明に係る実施形態の電力調整器の構成の概略を示すブロック図
【図2】三相用負荷に実施形態の電力調整器を用いる場合のブロック図
【図3】実施形態の電力調整器の処理概念を示すフローチャート
【図4】回路シミュレータにおけるシミュレーション条件を示す図
【図5】シミュレーション結果を示す図
【図6】シミュレーション結果を示す図
【図7】シミュレーション結果を示す図
【図8】シミュレーション結果を示す図
【図9】シミュレーション結果を示す図
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化する際の一形態であって、本発明をその範囲内に限定するものではない。
【0012】
図１は、実施形態の単相／三相共用電力調整器の、本発明に関する部分の構成の概略を示すブロック図である。本実施形態の電力調整器１は、負荷に対する電力供給の制御を位相制御によって行う電力調整器であり、単相交流電源用の位相制御と、三相交流電源用の位相制御（三相６アーム位相制御）を切り替えて行うことが可能な単相／三相共用電力調整器である。図１は単相の場合の配線図、図２は三相の場合の配線図をそれぞれ示している。何れも同一の単相／三相共用電力調整器が使用される（兼用される）ものであり、三相の場合には、３台の単相／三相共用電力調整器（１ａ～１ｃ）が使用される。なお、三相４線式において、電力調整器を中性点と各相の何れかに接続する場合は、単相の位相制御と同様であり、図１の配線と同様である。
本実施形態の電力調整器１は、
交流電源の線間電圧の波形を取得し、線間電圧の位相情報を取得する電源位相取得部としても機能する電源波形取得部１２と、
単方向性電流制御素子（１３１、１３２）が逆並列に接続された交流電流制御回路１３と、
各種の制御処理を行う制御部であって、単相制御モードにおいて、０％から１００％の目標負荷率に対応するトリガ角として、０％の目標負荷率に対応するトリガ角１８０°と１００％の目標負荷率に対応するトリガ角０°の間の目標負荷率に対応する位相角を算出し、三相制御モードにおいて、０％から１００％の目標負荷率に対応するトリガ角として、０％の目標負荷率に対応するトリガ角１８０°と１００％の目標負荷率に対応するトリガ角３０°の間の目標負荷率に対応する位相角を算出するトリガ角算出部、及び、単相制御モードにおいて、位相情報と単相交流電源用のトリガ角に基づいて、位相情報の極性に適合した単方向性電流制御素子に対する第１トリガ信号を出力し、三相制御モードにおいて、前記位相情報の極性に適合した前記単方向性電流制御素子（１３１、１３２）に対して、位相情報と三相交流電源用のトリガ角に基づく第２トリガ信号と、第２トリガ信号から位相角６０°遅れた時点の第３トリガ信号と、を出力する、トリガ制御部としても機能する制御部１１と、
を備える。ここで、トリガ角は、交流電源の線間電圧の０Ｖ点から始まり０Ｖ点で終わる半サイクルの、始まりの０Ｖ点を起点（０°）として、後の０Ｖ点を終点（１８０°）とする。
なお、電力調整器１には配線を行うための端子として、交流電源から負荷への電力供給ラインとしての配線が行われる主回路接続端子１６ａ、１６ｂと、電源波形取得部１２への接続ラインとしての配線が行われる入力電源端子１５ａ、１５ｂを、備えている。
本実施形態の電力調整器１は、
交流電源の線間電圧の波形を取得し、線間電圧の位相情報を取得する電源位相取得部としても機能する電源波形取得部１２と、
単方向性電流制御素子（１３１、１３２）が逆並列に接続された交流電流制御回路１３と、
各種の制御処理を行う制御部であって、単相制御モードにおいて、０％から１００％の目標負荷率に対応するトリガ角として、０％の目標負荷率に対応するトリガ角１８０°と１００％の目標負荷率に対応するトリガ角０°の間の目標負荷率に対応する位相角を算出し、三相制御モードにおいて、０％から１００％の目標負荷率に対応するトリガ角として、０％の目標負荷率に対応するトリガ角１８０°と１００％の目標負荷率に対応するトリガ角３０°の間の目標負荷率に対応する位相角を算出するトリガ角算出部、及び、単相制御モードにおいて、位相情報と単相交流電源用のトリガ角に基づいて、位相情報の極性に適合した単方向性電流制御素子に対する第１トリガ信号を出力し、三相制御モードにおいて、前記位相情報の極性に適合した前記単方向性電流制御素子（１３１、１３２）に対して、位相情報と三相交流電源用のトリガ角に基づく第２トリガ信号と、第２トリガ信号から位相角６０°遅れた時点の第３トリガ信号と、を出力する、トリガ制御部としても機能する制御部１１と、
を備える。ここで、トリガ角は、交流電源の線間電圧の０Ｖ点から始まり０Ｖ点で終わる半サイクルの、始まりの０Ｖ点を起点（０°）として、後の０Ｖ点を終点（１８０°）とする。
なお、電力調整器１には配線を行うための端子として、交流電源から負荷への電力供給ラインとしての配線が行われる主回路接続端子１６ａ、１６ｂと、電源波形取得部１２への接続ラインとしての配線が行われる入力電源端子１５ａ、１５ｂを、備えている。
【0013】
本実施形態の交流電流制御回路１３は、単方向性電流制御素子である単方向性サイリスタ（１３１、１３２）が逆並列に接続された構成を有する。
なお、実施形態では、制御部１１や電源波形取得部１２を備えるものとして、区別して説明しているが、各機能部がハード的に個別に構成されることに限定するものではない。例えば、マイコンなどの１つのデバイス上で全ての機能がソフトウェア的に実装されるもの等であってもよい。逆に、各機能部の何れか若しくは全てを専用回路等によってハード的に実装するものであってもよく、本実施形態において制御部１１上でソフトウェア的に実行される処理として説明している機能（トリガ角算出部やトリガ制御部）の一部若しくは全部をハード的に実装するもの等であってもよい。
なお、実施形態では、制御部１１や電源波形取得部１２を備えるものとして、区別して説明しているが、各機能部がハード的に個別に構成されることに限定するものではない。例えば、マイコンなどの１つのデバイス上で全ての機能がソフトウェア的に実装されるもの等であってもよい。逆に、各機能部の何れか若しくは全てを専用回路等によってハード的に実装するものであってもよく、本実施形態において制御部１１上でソフトウェア的に実行される処理として説明している機能（トリガ角算出部やトリガ制御部）の一部若しくは全部をハード的に実装するもの等であってもよい。
【0014】
電力調整器１の基本的な機能は、外部装置である温度調節器（図示せず）から入力される目標負荷率（０～１００％）に基づいて、負荷２であるヒーターに対する交流電源３からの電力供給の制御を行うものである。即ち、温度調節器においてヒーターの温度と目標温度との偏差に基づくＰＩＤ制御等のフィードバック制御によって目標負荷率が算出され、これが電力調整器１に入力される。電力調整器１の制御部１１では、入力された目標負荷率を用いて目標電力値（若しくは、目標電圧値、目標電流値等）が算出され、この目標電力値（若しくは、目標電圧値、目標電流値等）に基づいてトリガ角が算出される。当該トリガ角に基づいて、サイリスタ１３１、サイリスタ１３２のそれぞれに対して、電源波形（交流電源の極性）に応じてトリガ信号が出力されることで、負荷２に対する電力供給の制御が行われるものである。当該位相制御に関する技術は、任意の各技術を利用できるものであるため、ここでのこれ以上の詳しい説明を省略する。
【0015】
電力調整器１は、単相交流電源用の位相制御と、三相交流電源用の位相制御（三相６アーム位相制御）を切り替えて行うことが可能な電力調整器である。
単相制御として用いる場合には、図１に示されるように、交流電源３（単相）から負荷２への電源供給ラインに主回路接続端子１６ａ、１６ｂを接続し、また、交流電源３（単相）の電圧波形が取得されるように入力電源端子１５ａ、１５ｂを接続して、単相制御モードにて電力調整器１を動作させる。
単相制御モードの電力調整器１の動作は、従来の単相交流用の電力調整器と同様であり、上述したように、温度調節器（図示せず）から入力された目標負荷率（０～１００％）から、単相交流電源用のトリガ角（１８０°～０°）が算出され、電源の極性に合わせて、これを導通させる方向であるサイリスタ（１３１、１３２の何れか）を、単相交流電源用のトリガ角でトリガする（第１のトリガ信号を出力する）。これによって、目標負荷率にあった出力がなされるものである。単相制御モードの動作は、従来の単相交流用の電力調整器と同様であるため、ここでのこれ以上の説明を省略する。
単相制御として用いる場合には、図１に示されるように、交流電源３（単相）から負荷２への電源供給ラインに主回路接続端子１６ａ、１６ｂを接続し、また、交流電源３（単相）の電圧波形が取得されるように入力電源端子１５ａ、１５ｂを接続して、単相制御モードにて電力調整器１を動作させる。
単相制御モードの電力調整器１の動作は、従来の単相交流用の電力調整器と同様であり、上述したように、温度調節器（図示せず）から入力された目標負荷率（０～１００％）から、単相交流電源用のトリガ角（１８０°～０°）が算出され、電源の極性に合わせて、これを導通させる方向であるサイリスタ（１３１、１３２の何れか）を、単相交流電源用のトリガ角でトリガする（第１のトリガ信号を出力する）。これによって、目標負荷率にあった出力がなされるものである。単相制御モードの動作は、従来の単相交流用の電力調整器と同様であるため、ここでのこれ以上の説明を省略する。
【0016】
電力調整器１を、三相６アーム位相制御で用いる場合には、三相の交流電源３´から三相用負荷２´への各相の電源供給ラインのそれぞれに、電力調整器１を各１台、合計で３台接続し、当該３台の各電力調整器１を三相制御モードで動作させる。即ち、図２に示されるように、交流電源３´（三相）の各相の電源供給ライン（４ａ、４ｂ、４ｃ）のそれぞれに、各電力調整器１ａ～１ｃ（何れも電力調整器１と同一構成）を接続する。より具体的には、電力調整器１ａの主回路接続端子１６ａ、１６ｂが、Ｒ相の電源供給ライン４ａ上に接続され、電力調整器１ａの入力電源端子１５ａ、１５ｂは、Ｒ相とＳ相の間の線間電圧ＶＲ－Ｓの波形が取得されるように電源供給ライン４ａ、４ｂに接続される。同様に、電力調整器１ｂの主回路接続端子１６ａ、１６ｂが電源供給ライン４ｂ上に、入力電源端子１５ａ、１５ｂが線間電圧ＶＳ－Ｔの波形を取得するように電源供給ライン４ｂ、４ｃに接続され、電力調整器１ｃの主回路接続端子１６ａ、１６ｂが電源供給ライン４ｃ上に、入力電源端子１５ａ、１５ｂが線間電圧ＶＴ－Ｒの波形を取得するように電源供給ライン４ｃ、４ａに接続される。
【0017】
三相制御モードでは、温度調節器から入力された目標負荷率（０～１００％）から、三相交流電源用のトリガ角（１８０°～３０°）が算出され、電源の極性に合わせて、これを導通させる方向であるサイリスタ（１３１、１３２の何れか）を、三相交流電源用のトリガ角でトリガする（第２のトリガ信号を出力する）。また、同じサイリスタに対して、前述の三相交流電源用のトリガ角から６０°遅れた位相角でトリガする（第３のトリガ信号を出力する）。
【0018】
“三相交流電源用のトリガ角”は、その位相角が１８０°～３０°の範囲となるものであり、目標負荷率が０％（即ち、出力０％）の場合に１８０°、目標負荷率が１００％（即ち、出力１００％）の場合に３０°となる。
“三相交流電源用のトリガ角”は、単相交流電源用のトリガ角（１８０°～０°）を、そのまま比例的に１８０°～３０°のトリガ角範囲に変換することで、単相制御と同様の制御を行うことができることをシミュレーションで確認している。即ち、例えば、単相交流電源用のトリガ角に対して、１５０／１８０＝５／６の値をかけて、３０°を加算することによって、三相交流電源用のトリガ角を算出することができる。
よって、従来の単相交流用の電力調整器においてトリガ角を算出する任意の方法を使用して、“単相交流電源用のトリガ角”を算出し、これを比例的に１８０°～３０°のトリガ角範囲に変換することで、“三相交流電源用のトリガ角”を得ることができる。
“三相交流電源用のトリガ角”は、単相交流電源用のトリガ角（１８０°～０°）を、そのまま比例的に１８０°～３０°のトリガ角範囲に変換することで、単相制御と同様の制御を行うことができることをシミュレーションで確認している。即ち、例えば、単相交流電源用のトリガ角に対して、１５０／１８０＝５／６の値をかけて、３０°を加算することによって、三相交流電源用のトリガ角を算出することができる。
よって、従来の単相交流用の電力調整器においてトリガ角を算出する任意の方法を使用して、“単相交流電源用のトリガ角”を算出し、これを比例的に１８０°～３０°のトリガ角範囲に変換することで、“三相交流電源用のトリガ角”を得ることができる。
【0019】
“三相交流電源用のトリガ角から６０°遅れた位相角でトリガ”は、特許文献１において“ダブルパルス方式”として説明されているものと同様のものである。
即ち、図２からも明らかなように、例えばＲ相とＳ相の間の線間電圧ＶＲ－Ｓを負荷２´に印可するためには、電力調整器１ａと、電力調整器１ｂのサイリスタをオンにする（一方の正側のサイリスタと、他方の負側のサイリスタをオンにする）必要がある。このように、“三相交流電源用のトリガ角から６０°遅れた位相角でトリガ”は、他の電力調整器（他の相）の電力制御における電力供給が行われるように、該当のサイリスタをオンにするためのものである。
なお、３台の電力調整器１は、それぞれ独立して動作させればよく、例えば相互に通信をして制御を連携させたり同期させるなどの処理を特別に行う必要は無い。即ち、各電力調整器１では、入力された目標負荷率（各電力調整器１に対して同じ値が入力される）と、電源の位相情報に基づいて、それぞれ独立にトリガ角を算出してサイリスタをトリガするのみでよい。各電力調整器１では、電源の位相に基づいた制御が行われるため、結果的には各電力調整器１の処理が同期され、各電力調整器１のサイリスタへのトリガタイミングが同期されることになる。
即ち、図２からも明らかなように、例えばＲ相とＳ相の間の線間電圧ＶＲ－Ｓを負荷２´に印可するためには、電力調整器１ａと、電力調整器１ｂのサイリスタをオンにする（一方の正側のサイリスタと、他方の負側のサイリスタをオンにする）必要がある。このように、“三相交流電源用のトリガ角から６０°遅れた位相角でトリガ”は、他の電力調整器（他の相）の電力制御における電力供給が行われるように、該当のサイリスタをオンにするためのものである。
なお、３台の電力調整器１は、それぞれ独立して動作させればよく、例えば相互に通信をして制御を連携させたり同期させるなどの処理を特別に行う必要は無い。即ち、各電力調整器１では、入力された目標負荷率（各電力調整器１に対して同じ値が入力される）と、電源の位相情報に基づいて、それぞれ独立にトリガ角を算出してサイリスタをトリガするのみでよい。各電力調整器１では、電源の位相に基づいた制御が行われるため、結果的には各電力調整器１の処理が同期され、各電力調整器１のサイリスタへのトリガタイミングが同期されることになる。
【0020】
本実施形態の電力調整器１に関し、図２の構成とした場合（三相６アーム位相制御）について、回路シミュレータによるシミュレーションを行った。
図４はシミュレーション条件を示す図（トリガ角が１２０°の場合のもの）であり、図５～９はシミュレーション結果を示す図である。それぞれ、図５：トリガ角が１５０°、図６：トリガ角が１２０°、図７：トリガ角が９０°、図８：トリガ角が６０°、図９：トリガ角が３０°の場合のシミュレーション結果である。なお、シミュレーションに関する各図中のトリガ角は、交流電源の線間電圧の０Ｖ点から始まり０Ｖ点で終わる半サイクルの、後の０Ｖ点である１８０°からの相対角度を示している。即ち、例えば、図５はトリガ角が１５０°の場合であるが、図中では、１８０°からの相対角度である３０°での表記としている。
図５～９のシミュレーション結果では、三相交流電源の各線間電圧（V(L1,L2), V(L2,L3), V(L3,L1)）と、三相用負荷の３つの負荷のそれぞれの両端電圧（V(U,V), V(V,W), V(W,U)）と、線電流（I(Ru), I(Rv), I(Rw)）と、三相用負荷の３つの負荷のそれぞれの負荷電流（I(Ruv), I(Rvw), I(Rwu)）を示している。
図４はシミュレーション条件を示す図（トリガ角が１２０°の場合のもの）であり、図５～９はシミュレーション結果を示す図である。それぞれ、図５：トリガ角が１５０°、図６：トリガ角が１２０°、図７：トリガ角が９０°、図８：トリガ角が６０°、図９：トリガ角が３０°の場合のシミュレーション結果である。なお、シミュレーションに関する各図中のトリガ角は、交流電源の線間電圧の０Ｖ点から始まり０Ｖ点で終わる半サイクルの、後の０Ｖ点である１８０°からの相対角度を示している。即ち、例えば、図５はトリガ角が１５０°の場合であるが、図中では、１８０°からの相対角度である３０°での表記としている。
図５～９のシミュレーション結果では、三相交流電源の各線間電圧（V(L1,L2), V(L2,L3), V(L3,L1)）と、三相用負荷の３つの負荷のそれぞれの両端電圧（V(U,V), V(V,W), V(W,U)）と、線電流（I(Ru), I(Rv), I(Rw)）と、三相用負荷の３つの負荷のそれぞれの負荷電流（I(Ruv), I(Rvw), I(Rwu)）を示している。
【0021】
図５～９を参照して、ＴＲ２ｐとＴＲ２ｎは、三相交流電源用のトリガ角１５０°、１２０°、９０°、６０°、３０°（図中の表記では、３０°、６０°、９０°、１２０°、１５０°）のトリガ（第２のトリガ信号）であり、トリガＴＲ２ｐは、電源の位相が正である場合にこれを導通させる方向であるサイリスタに対するトリガ、トリガＴＲ２ｎは、電源の位相が負である場合にこれを導通させる方向であるサイリスタに対するトリガである。
ＴＲ３ｐとＴＲ３ｎは、三相交流電源用のトリガ角（ＴＲ２ｐ、ＴＲ２ｎ）から６０°遅れたトリガ角のトリガ（第３のトリガ信号）である。
図５～９から理解されるように、トリガＴＲ２ｐと他の相のＴＲ３ｎ、トリガＴＲ２ｎと他の相のＴＲ３ｐが必ず同期されて出力されており、これによって適切な電力出力が行われている。
また、図５～９から理解されるように、トリガ角の増大に伴って出力が増大し、トリガ角が３０°（図９：図中の表記では１５０°）の際に、１００％出力となることが確かめられている。
ＴＲ３ｐとＴＲ３ｎは、三相交流電源用のトリガ角（ＴＲ２ｐ、ＴＲ２ｎ）から６０°遅れたトリガ角のトリガ（第３のトリガ信号）である。
図５～９から理解されるように、トリガＴＲ２ｐと他の相のＴＲ３ｎ、トリガＴＲ２ｎと他の相のＴＲ３ｐが必ず同期されて出力されており、これによって適切な電力出力が行われている。
また、図５～９から理解されるように、トリガ角の増大に伴って出力が増大し、トリガ角が３０°（図９：図中の表記では１５０°）の際に、１００％出力となることが確かめられている。
【0022】
図３は、電力調整器１の処理動作の概略を示すフローチャートである。
ステップ３０１では、モードが単相制御モードであるか三相制御モードであるかを判別する。なお、モードの設定は、例えば装置に備えられる入力部からユーザが設定をすることで行われる。
単相制御モードである場合には、ステップ３０２へと移行し、上述したように、従来の単相交流用の電力調整器と同様の処理によって、目標負荷率（０～１００％）から、単相交流電源用のトリガ角（１８０°～０°）を算出し、電源の極性に合わせて、これを導通させる方向であるサイリスタ（１３１、１３２の何れか）を、単相交流電源用のトリガ角でトリガする（第１のトリガ信号を出力する）。
電源供給の終了指示等があった場合には、処理を終了し（ステップ３０３：Ｙｅｓ→終了）、終了でない場合は、ステップ３０２の処理を継続して行う（ステップ３０３：Ｎｏ→ステップ３０２）。
ステップ３０１では、モードが単相制御モードであるか三相制御モードであるかを判別する。なお、モードの設定は、例えば装置に備えられる入力部からユーザが設定をすることで行われる。
単相制御モードである場合には、ステップ３０２へと移行し、上述したように、従来の単相交流用の電力調整器と同様の処理によって、目標負荷率（０～１００％）から、単相交流電源用のトリガ角（１８０°～０°）を算出し、電源の極性に合わせて、これを導通させる方向であるサイリスタ（１３１、１３２の何れか）を、単相交流電源用のトリガ角でトリガする（第１のトリガ信号を出力する）。
電源供給の終了指示等があった場合には、処理を終了し（ステップ３０３：Ｙｅｓ→終了）、終了でない場合は、ステップ３０２の処理を継続して行う（ステップ３０３：Ｎｏ→ステップ３０２）。
【0023】
三相制御モードである場合には、ステップ３０４へと移行し、上述したように、“単相交流電源用のトリガ角”を比例的に１８０°～３０°のトリガ角範囲に変換することで、“三相交流電源用のトリガ角”を算出し、電源の極性に合わせてこれを導通させる方向であるサイリスタ（１３１、１３２の何れか）を、当該三相交流電源用のトリガ角でトリガする（第２のトリガ信号を出力する）。また、同じサイリスタに対して、三相交流電源用のトリガ角から６０°遅れた位相角でトリガする（第３のトリガ信号を出力する）。
電源供給の終了指示等があった場合には、処理を終了し（ステップ３０５：Ｙｅｓ→終了）、終了でない場合は、ステップ３０４の処理を継続して行う（ステップ３０５：Ｎｏ→ステップ３０４）。
電源供給の終了指示等があった場合には、処理を終了し（ステップ３０５：Ｙｅｓ→終了）、終了でない場合は、ステップ３０４の処理を継続して行う（ステップ３０５：Ｎｏ→ステップ３０４）。
【0024】
以上のごとく、本実施形態の電力調整器１によれば、単相交流及び三相交流の何れに対しても利用することが可能である。１種類の電力調整器を単相・三相兼用の電力調整器として使用できるので、電力調整器の供給者にとっては、製品開発を１品種に絞って開発すればよいため、製品開発の負担を軽減できる。また、生産ラインの一本化ができるメリットもある。また、使用者（ユーザ）にとっては、メンテ用に用意する電力調整器の種類を１種類に出来るため、メンテナンスコストを低減できると言うメリットが期待できる。
また、従来の単相交流用の電力調整器に対してハード的な変更をすることなく、ソフト的な変更のみで適用することもできるため、低コストにて実現可能である。
また、従来の単相交流用の電力調整器に対してハード的な変更をすることなく、ソフト的な変更のみで適用することもできるため、低コストにて実現可能である。
【0025】
本実施形態では、三相交流電源用のトリガ角のトリガ（第２のトリガ信号）と、これから６０°遅れた位相角のトリガ（第３のトリガ信号）を、それぞれ別のトリガ信号としているが、第２トリガ信号と第３トリガ信号を、連続した１つのトリガ信号としてもよい。第３トリガ信号の終期、即ち、第２のトリガ信号からの遅れの位相角は、１８０°未満である必要がある。
なお、図６～９からも理解されるように、トリガ角が１２０°を下回った後は（図中の表記では、６０°を超えた後は）、第３のトリガ信号（ＴＲ３ｐ、ＴＲ３ｎ）は必要ない（該当のサイリスタがオン状態のままであるため）。よって、トリガ角が１２０°を下回った後は、第３のトリガ信号（ＴＲ３ｐ、ＴＲ３ｎ）を出力しないようにするものであってもよい。
なお、図６～９からも理解されるように、トリガ角が１２０°を下回った後は（図中の表記では、６０°を超えた後は）、第３のトリガ信号（ＴＲ３ｐ、ＴＲ３ｎ）は必要ない（該当のサイリスタがオン状態のままであるため）。よって、トリガ角が１２０°を下回った後は、第３のトリガ信号（ＴＲ３ｐ、ＴＲ３ｎ）を出力しないようにするものであってもよい。
【0026】
本実施形態では、三相交流電源がＹ（スター）結線、負荷がΔ結線であるものを例としているが、電源側、負荷側の何れについても、Ｙ（スター）結線かΔ結線であるかの相違に関係なく、本発明を適用することができる。
【0027】
なお、トリガ角の表現において、交流電源の線間電圧の０Ｖ点から始まり０Ｖ点で終わる半サイクルの、始まりの０Ｖ点を起点（０°）として、後の０Ｖ点を終点（１８０°）としているが、別の表現を用いても構わない。例えば、図５～９で用いたように、線間電圧の正側の半サイクルの波形と負側の半サイクルの波形のそれぞれの後ろ側のゼロクロス点を基準（０°）とし、そこから遡るようにしてトリガ角が増加するものであってもよく（この場合、三相交流電源用のトリガ角は、０°～１５０°の範囲となる）、このような表現の相違は、本発明の概念としての相違にはならない。
【0028】
実施形態では、電力調整器として、負荷がヒーターで、外部装置である温度調節器から入力される目標負荷率に基づいて、ヒーターに対する電力供給の制御を行うものを例としたが、本発明をこれに限るものではなく、任意の負荷に対して電力供給を行う電力調整器に適用することができる。
【符号の説明】
【0029】
１．．．電力調整器（単相／三相共用電力調整器）
１１．．．制御部（トリガ角算出部、トリガ制御部）
１２．．．電源波形取得部（電源位相取得部）
１３．．．交流電流制御回路
１３１、１３２．．．電流制御素子
２．．．負荷
２´．．．三相用負荷
３．．．交流電源
３´．．．三相交流電源
１１．．．制御部（トリガ角算出部、トリガ制御部）
１２．．．電源波形取得部（電源位相取得部）
１３．．．交流電流制御回路
１３１、１３２．．．電流制御素子
２．．．負荷
２´．．．三相用負荷
３．．．交流電源
３´．．．三相交流電源
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】