(57)【要約】【課題】負荷手段を駆動するのに適した電力が安定して得られ、消費電力の低減及び省エネを図ることができる電力制御装置を提供する。【解決手段】大型の交流モータ４へ供給される電力Ｐの電流を電流センサ５で検知し、モータ４へ供給される電力Ｐの電圧を電圧センサ６で検知して、電流センサ５と電圧センサ６で検知した検知情報を測定装置７へ出力する。電流センサ５と電圧センサ６から出力される検知情報に基づいて、モータ４へ供給される電力Ｐの変動を測定装置７で測定し、その測定結果を制御装置８へ出力する。測定装置７から出力される測定結果に基づいて、モータ４へ供給される電力Ｐが適正出力Ｗ内に入っているかを制御装置８で判定する。上記電力Ｐが適正出力Ｗ外であると判定された場合、制御装置８により電力Ｐの電圧を昇圧又は降圧して、モータ４へ供給される電力Ｐが適正出力Ｗ内に入るように変圧調整する。【選択図】図１
2008141911.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源から負荷手段へ供給される電力を適正出力に調整する際に用いられる電力制御装置であって、
上記負荷手段へ供給される電力の電流を検知する電流検知手段と、該負荷手段へ供給される電力の電圧を検知する電圧検知手段と、
上記電流検知手段と電圧検知手段から出力される検知情報に基づいて、上記電流及び電圧の変動を測定する測定手段と、
上記測定手段から出力される測定結果に基づいて、上記負荷手段へ供給される電力の電流及び電圧を適正出力に調整する制御手段を備えた
電力制御装置。
【請求項２】
上記適正出力を、上記電流及び電圧の変化に比例する出力を基準として、予め設定された上限値から下限値の範囲に設定した
請求項１に記載の電力制御装置。
【請求項３】
上記電源を、交流電源で構成した
請求項１に記載の電力制御装置。
【請求項４】
上記電源から供給される電力を、２００Ｖ〜４００Ｖの範囲に含まれる高電圧の電力で構成した
請求項１に記載の電力制御装置。
【請求項５】
上記負荷手段を、上記電源から供給される電力により駆動される大型の交流モータで構成した
請求項１に記載の電力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば搬送用モータ、牽引用モータ、昇降用モータ等の大きな電力を必要とする大型のモータを駆動する際に用いられる電力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上述のモータを制御する装置としては、例えば出力トランジスタ群のベース電流の増加により電流検出手段の電圧が増加し、電圧比較手段の出力が入力電圧に応じて増加する際に、最小値検出器の出力との差電圧が、Ｖａ＞Ｖｂならば電圧比較手段は電流加算手段への電流を伝達せず、Ｖａ＜Ｖｂならば電流を差電圧に応じて伝達し出力トランジスタ群のベース電流を減少させ、出力トランジスタ群のＶｃｅ（ｓａｔ）を確保することにより、出力トランジスタ群のコレクタ電圧が飽和しないように制御する特許文献１のモータ駆動装置がある。
【特許文献１】特開２００３−１６４１８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１のモータ駆動装置は、ビデオ機器、ＣＤ，ＤＶＤディスク機器等に使用される直流の３相モータを、家庭用電源から供給される１００Ｖの電力で駆動するものであり、１００Ｖ以上の大きな電力を必要とする大型のモータを駆動する際に用いた場合、モータへ供給される高電圧の電力により回路が焼き切れてしまうので、１００Ｖの電力で駆動される小型のモータのみに用途が限定される。また、モータへ供給される電力の電圧を検知する構成がなく、出力トランジスタ群のコレクタ電圧が飽和しないように制御するものであるため、モータへ供給される電圧が変動しても、電力の電圧を秒間隔で適正出力に変圧調整することが不可能であり、仕事量に応じた電力をモータへ安定供給することができない。
【０００４】
この発明は上記問題に鑑み、負荷手段を駆動するのに適した電力が安定して得られ、消費電力の低減及び省エネを図ることができる電力制御装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載した発明の電力制御装置は、負荷手段へ供給される電力を適正出力に調整する際に用いられる電力制御装置であって、上記負荷手段へ供給される電力の電流を検知する電流検知手段と、該負荷手段へ供給される電力の電圧を検知する電圧検知手段と、上記電流検知手段と電圧検知手段から出力される検知情報に基づいて、上記電流及び電圧の変動を測定する測定手段と、上記測定手段から出力される測定結果に基づいて、上記負荷手段へ供給される電力の電流及び電圧を適正出力に調整する制御手段を備えたことを特徴とする。
【０００６】
この発明によると、負荷手段へ供給される電力の電流を電流検知手段で検知し、負荷手段へ供給される電力の電圧を電圧検知手段で検知して、電流検知手段と電圧検知手段で検知した検知情報を測定手段へ出力する。電流検知手段と電圧検知手段から出力される検知情報に基づいて、負荷手段へ供給される電流及び電圧の変動を測定手段で測定し、その測定結果を制御手段へ出力する。測定手段から出力される測定結果に基づいて、負荷手段へ供給される電力の電流又は電圧が適正出力内であるか否かを制御手段で判定する。電力の電流又は電圧が適正出力外であると判定された場合、制御手段により電力の電圧を昇圧又は降圧して、負荷手段へ供給される電力の電流及び電圧が適正出力内に入るように変圧調整する。
【０００７】
上記電源は、例えば交流電源、直流電源等で構成することができる。また、負荷手段は、例えば高電圧の電力で駆動される大型の交流モータや装置等で構成することができる。また、バッテリーや太陽光発電装置等を電源として用いてもよい。また、電流検知手段は、例えば電流センサ、電流検知装置等で構成することができる。また、電流検知手段は、例えば電圧センサ、電圧検知装置等で構成することができる。また、測定手段と制御手段は、例えばＰＩＣ(Peripheral Interface Controller＝周辺機器接続制御用ＩＣ)、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを備えた制御回路等で構成することができる。
【０００８】
請求項２に記載した発明の電力制御装置は、上記請求項１に記載の構成と併せて、上記適正出力を、上記電流及び電圧の変化に比例する出力を基準として、予め設定された上限値から下限値の範囲に設定したことを特徴とする。
【０００９】
この発明によると、負荷手段へ供給される電力の電流及び電圧を、予め設定された適正出力の数値と厳密に一致させなくても、適正出力の上限値から下限値の範囲内に入っていれば適正な出力であるとみなされるので、適正出力内に入るような電流値及び電圧値に変圧調整する作業が容易に行える。
【００１０】
請求項３に記載した発明の電力制御装置は、上記請求項１に記載の構成と併せて、上記電源を、交流電源で構成したことを特徴とする。
【００１１】
この発明によると、交流電源から供給される電力により大型のモータや装置等の負荷手段を駆動することができる。
【００１２】
請求項４に記載した発明の電力制御装置は、上記請求項１に記載の構成と併せて、上記電源から供給される電力を、２００Ｖ〜４００Ｖの範囲に含まれる高電圧の電力で構成したことを特徴とする。
【００１３】
この発明によると、大型のモータや装置等の負荷手段を駆動するのに必要な高電圧の電力が得られる。
【００１４】
請求項５に記載した発明の電力制御装置は、上記請求項１に記載の構成と併せて、上記負荷手段を、上記電源から供給される電力により駆動される大型の交流モータで構成したことを特徴とする。
【００１５】
この発明によると、大型の交流モータを、交流電源から供給される高電圧の電力により駆動すれば、例えば搬送、牽引、昇降等の大きな負荷が掛かる仕事や作業に用いることができる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、電流検知手段と電圧検知手段の検知情報に基づいて、負荷手段へ供給される電力の電圧を制御手段により昇圧又は降圧して適正出力内に入るように変圧調整するので、負荷手段を駆動するのに適した電力が安定して得られ、電力に過不足が生じることがなく、仕事量に応じた最小の電力で負荷手段が駆動されるため、消費電力の低減及び省エネを図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
この発明は、負荷手段を駆動するのに適した電力が安定して得られ、消費電力の低減及び省エネを図ることができるという目的を、電流検知手段と電圧検知手段の検知情報に基づいて、負荷手段へ供給される電力の電圧を昇圧又は降圧して適正出力内に入るように変圧調整することで達成した。
【実施例】
【００１８】
この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳述する。
【００１９】
図面は、負荷手段の一例である大型の交流モータへ供給される電力を適正出力に調整する際に用いられる電力制御装置を示し、図１に於いて、この電力制御装置１は、電源２から供給される電力Ｐの電圧を変圧するためのトランス３と、モータ４へ供給される電力Ｐの電流を検知する電流センサ５と、モータ４へ供給される電力Ｐの電圧を検知する電圧センサ６と、電流センサ５及び電圧センサ６から出力される検知情報に基づいて、電流及び電圧の変動を測定する測定装置７と、測定装置７から出力される測定結果に基づいて、モータ４へ供給される電流及び電圧を適正出力Ｗに調整する制御装置８とで構成される。
【００２０】
電源２は、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相からなる三相式の交流電源で構成され、後述するトランス３の入力側に接続されている。実施例において２．２ｋｗのモータ４を駆動する必要があるため、電源２から送電される２００Ｖ〜４００Ｖの範囲に含まれる高電圧の電力Ｐを、後述する適正出力Ｗに変圧してモータ４へ供給するので、大型のモータ４を駆動するのに必要な高電圧の電力Ｐが得られる。
【００２１】
トランス３は、後述する制御装置８によりモータ４の駆動状況に応じて、電力Ｐの電圧が適正出力Ｗとなるように変圧調整され、電源２から供給される電力Ｐの電圧を適正出力Ｗに昇圧又は降圧してモータ４へ供給する。
【００２２】
モータ４は、上記高電圧の電力Ｐで駆動される大型の交流モータで構成され、トランス３から出力される適正出力Ｗの電力Ｐに応じて回転される。つまり、大型の交流モータ４を、電源２から供給される高電圧の電力Ｐにより駆動するので、例えば搬送、牽引、昇降等の大きな負荷が掛かる仕事や作業に用いることができる。
【００２３】
電流センサ５と電圧センサ６は、トランス３とモータ４の間に設けられており、電流センサ５は、トランス３からモータ４へ供給される電力Ｐの電流を検知するとともに、その検知した電流情報を測定装置７へ出力する。
【００２４】
電圧センサ６は、トランス３からモータ４へ供給される電力Ｐの電圧を検知するとともに、その検知した電圧情報を測定装置７へ出力する。
【００２５】
測定装置７と後述する制御装置８は、後述する整流回路１４から出力される電力Ｐで駆動され、予め記憶されたプログラムに沿って装置全体の駆動を制御する。
【００２６】
測定装置７の入力側は、電流センサ５と電圧センサ６に接続されている。また、測定装置７の出力側は、抵抗９，９と、整流用ダイオード１０，１０を介して、後述する制御装置８に接続されている。
【００２７】
測定装置７は、電流センサ５から出力される電流情報に基づいて、モータ４へ供給される電流の変動を１秒間隔で測定し、その測定結果を制御装置８へ出力する。且つ、電圧センサ６から出力される電圧情報に基づいて、モータ４へ供給される電圧の変動を１秒間隔で測定し、その測定結果を制御装置８へ出力する。
【００２８】
制御装置８の出力側は、制御に必要な時間を計時するための水晶振動子１１に接続されている。また、複数のトランジスタ１２…と、複数のリレー１３…を介して、トランス３の入力側にも接続されている。
【００２９】
制御装置８は、測定装置７から出力される電流及び電圧の測定値と、記憶部８ａに記憶された電流及び電圧の基準値とを比較して、モータ４へ供給される電力Ｐの電流及び電圧が適正出力Ｗ内であるか否かを判定するとともに、トランス３によりモータ４へ供給される電力Ｐの電圧を適正出力Ｗ内に入るように変圧調整する。
【００３０】
適正出力Ｗは、図２、図３に示すように、電流及び電圧の変化に比例する適正出力Ｗを基準として、予め設定された＋２．５Ｖの上限値から−２．５Ｖの下限値の範囲内に電流及び電圧が入っていれば適正な出力であるとみなされる。
【００３１】
つまり、モータ４へ供給される電力Ｐの電流及び電圧を、予め設定された適正出力Ｗの数値と厳密に一致させなくても、適正出力Ｗの上限値から下限値の範囲内に入っていれば適正な出力であるとみなされるので、適正出力Ｗ内に入るような電流値及び電圧値に変圧調整する作業が容易に行える。
【００３２】
測定装置７から出力される測定結果に基づいて、リレー１３…をＯＮ状態に切り替えるか、ＯＦＦ状態に切り替える等して、モータ４へ供給される電力Ｐの電圧を、該モータ４の駆動状態に応じて適正出力Ｗ内に入るような電圧に昇圧又は降圧する。
【００３３】
モータ４へ供給される電力Ｐの電圧が不足していると判定された場合、モータ４へ供給される電力Ｐの電圧を２Ｖずつ１秒間隔で昇圧して、適正出力Ｗ内に入るような電圧に昇圧調整する。
【００３４】
モータ４へ供給される電力Ｐの電圧が余っていると判定された場合、モータ４へ供給される電力Ｐの電圧を２Ｖずつ２秒間隔で降圧して、適正出力Ｗ内に入るような電圧に降圧調整する。
【００３５】
モータ始動時において、モータ４へ供給される電力Ｐの電圧を１８０Ｖにして始動した際に、モータ４の仕事量に対して電力Ｐが不足していると判定された場合、始動時の電圧を１８０Ｖから２Ｖずつ１秒間隔で昇圧して、モータ４の仕事量に応じて適正な電流及び電圧に調整する。
【００３６】
一方、モータ４へ供給される電力Ｐの電圧が余っていると判定された場合、始動時の電圧を１８０Ｖから２秒間隔で２Ｖずつ降圧して、適正出力Ｗ内に入るような電圧に降圧調整する。
【００３７】
始動時にモータ４へ供給される電力Ｐの電圧が１８０Ｖでよければ、電流は１８１Ａとなる（図２参照）。また、電流及び電圧が適正出力Ｗ内に入っている場合（図３参照）、適正出力Ｗで供給される電力Ｐでモータ４が始動及び駆動される。
【００３８】
なお、変圧時の昇降電圧を、２Ｖ以下又は２Ｖ以上の変圧間隔に変更してもよい。また、昇圧時の時間を、２秒以下又は２秒以上の昇圧間隔に変更してもよく、降圧時の時間を、１秒以下又は１秒以上の降圧間隔に変更してもよい。また、適正出力Ｗの上限値を＋２．５Ｖ以下又は以上の電圧値に変更し、上限値を−２．５Ｖ以下又は以上の電圧値に変更してもよい。
【００３９】
整流回路１４は、電源２から供給される高電圧の電力ＰをＡＣ７Ｖ〜ＡＣ１２Ｖに変圧するためのトランス１５と、ブリッジダイオード１６と、三端子レギュレータ１７と、コンデンサ１８，１９，２０，２１，２２と、整流用ダイオード２３と、抵抗２４、緑色発光ダイオード２５とで構成され、電源２８から供給される電力Ｐを交流から直流へ変換するとともに、回路を駆動するのに適した電圧（０．５Ｖ）に変圧して、制御装置８へ出力する。
【００４０】
図示実施例は上記の如く構成するものにして、以下、電力制御装置１によりモータ４へ供給される電力Ｐを適正出力Ｗに調整する制御方法を説明する。
【００４１】
先ず、図１に示すように、図示しないモータスイッチをＯＮ操作して、交流の電源２から供給される高電圧の電力Ｐで大型の交流モータ４を始動する場合、
始動時及び駆動時において、モータ４へ供給される電力Ｐの電流を電流センサ５で検知し、該電力Ｐの電圧を電圧センサ６で検知して、電流センサ５で検知した電流情報と電圧センサ６で検知した電圧情報を測定装置７へ出力する。
【００４２】
測定装置７は、電流センサ５及び電圧センサ６から出力される検知情報に基づいて、モータ４へ供給される電流及び電圧の変動を１秒間隔で測定し、その測定結果を制御装置８へ出力する。
【００４３】
制御装置８は、測定装置７から出力される電流及び電圧の測定値と、記憶部８ａに記憶された電流及び電圧の基準値とを比較して、モータ４へ供給される電力Ｐの電流及び電圧が適正出力Ｗ内に入っているか否かを判定する（図３参照）。
【００４４】
電力Ｐの電流又は電圧が適正出力Ｗ外であると判定された場合、トランス３によりモータ４へ供給される電力Ｐの電圧を昇圧又は降圧して、電流又は電圧が適正出力Ｗ内に入るように変圧調整して、適正出力Ｗに調整された電力Ｐでモータ４を駆動する。また、電力Ｐの電流及び電圧が適正出力Ｗ内に入っていると判定された場合、変圧調整する必要がない適正出力Ｗの電力Ｐでモータ４を駆動する。
【００４５】
モータ４を、１８０Ｖの電圧を有する電力Ｐで始動させる際に、電力Ｐの電流が５．５Ａ〜５．７Ａの範囲内に入っていれば、１８０Ｖの電圧を有する電力Ｐでモータ４を始動及び駆動する。つまり、予め算出された図４の表を参照すると、電圧を１８０Ｖに調整した場合、モータ４の出力は１．７Ｋｗ、電流は５．６Ａとなり、適正出力Ｗ内に電力Ｐが入っているので、モータ４を駆動するのに適した電力Ｐが得られる。
【００４６】
モータ４を１８０Ｖの電圧で始動させる際に、出力が足らない場合、例えば１秒間隔で２Ｖずつ電力Ｐを昇圧して、モータ４へ供給される適正な電力Ｐ及び電圧となるように制御する。
【００４７】
モータ４へ供給される電力Ｐの電圧が１８０Ｖのとき、電流値が５．５Ａ以下であれば、電圧センサ６により電力Ｐの電圧を１タップ毎に２秒間隔で検知するとともに、その検知した電圧情報を測定装置７へ出力する。
【００４８】
測定装置７は、電圧センサ６から２秒間隔で検知される検知情報に基づいて、モータ４へ供給される電圧の変動を測定し、その測定結果を制御装置８へ出力する。
【００４９】
制御装置８は、測定装置７から出力される電圧の測定値と、記憶部８ａに記憶された電圧の基準値を比較して、モータ４へ供給される電力Ｐの電流及び電圧が適正出力Ｗ内に入っているか否かを判定する。電流値が５．５Ａ以下であると判定された場合、トランス３により電圧を降圧調整して、電圧の値と電流の値が適正出力Ｗ内に入るところまで下げるとともに、その適正出力Ｗ内に入るような電流及び電圧に調整された電力Ｐでモータ４を駆動する。
【００５０】
一方、モータ４へ供給される電力Ｐの電圧が１８０Ｖのとき、電流値が５．５Ａ以上であれば、電圧センサ６により電力Ｐの電圧を１タップ毎に１秒間隔で検知するとともに、その検知した電圧情報を測定装置７へ出力する。
【００５１】
測定装置７は、電圧センサ６から１秒間隔で検知される検知情報に基づいて、モータ４へ供給される電圧の変動を測定し、その測定結果を制御装置８へ出力する。
【００５２】
制御装置８は、測定装置７から出力される電圧の測定値と、記憶部８ａに記憶された電圧の基準値を比較して、モータ４へ供給される電力Ｐの電圧が適正出力Ｗ内に入っているか否かを判定する。電流値が５．５Ａ以上であると判定された場合、トランス３により電圧を昇圧調整して、電圧の値と電流の値が適正出力Ｗ内に入るところまで上げるとともに、その適正出力Ｗ内に入るような電流及び電圧に調整された電力Ｐでモータ４を駆動する。
【００５３】
つまり、モータ４による仕事量が減少すると、モータ４に対する負荷が小さくなり、モータ４へ供給する電力Ｐも少なくて済むので、電力Ｐの電流及び電圧を下げて適正出力Ｗに調整すれば、電力Ｐの過剰供給を防止することができる。
【００５４】
また、モータ４による仕事量が増加すると、モータ４に対する負荷が大きくなり、モータ４へ供給する電力Ｐが不足するので、電力Ｐの電流及び電圧を上げて適正出力Ｗ内に調整すれば、電力Ｐの供給不足を解消することができる。
【００５５】
以上のように、電流センサ５と電圧センサ６の検知情報に基づいて、モータ４へ供給される電力Ｐの電圧を制御装置８により昇圧又は降圧して適正出力Ｗ内に入るように変圧調整するので、大型の交流モータ４を駆動するのに適した電力Ｐが安定して得られ、モータ４へ供給される電力Ｐに過不足が生じることがなく、仕事量に応じた最小の電力Ｐでモータ４が駆動されるため、消費電力の低減及び省エネを図ることができる。また、電力Ｐの電圧を適正出力Ｗ内に入るように変圧調整することにより、モータ４の出力を仕事量に応じて可変調整することができる。
【００５６】
この発明の構成と、上述の実施例との対応において、  
この発明の負荷手段は、実施例のモータ４に対応し、  
以下同様に、  
電流検知手段は、電流センサ５に対応し、  
電圧検知手段は、電圧センサ６に対応し、  
測定手段は、測定装置７に対応し、  
制御手段は、制御装置８に対応するも、  
この発明は、上述の実施例の構成のみに限定されるものではなく、請求項に示される技術思想に基づいて応用することができ、多くの実施の形態を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明の電力制御装置は、実施例における２．２ｋｗ以上の大型モータへ供給される電力を適正出力に調整する際にも利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】電力制御装置の回路構成を示す説明図。
【図２】電流、電圧、電力の関係を示すグラフ。
【図３】モータへ出力される電力の適正出力を示す説明図。
【図４】変圧時における電流、電圧、出力の関係を示す説明図。
【符号の説明】
【００５９】
Ｐ…電力
Ｗ…適正出力
１…電力制御装置
２…電源
３…トランス
４…モータ
５…電流センサ
６…電圧センサ
７…測定装置
８…制御装置
【図１】
2008141911.tif 000003
【図２】
2008141911.tif 000004
【図３】
2008141911.tif 000005
【図４】
2008141911.tif 000006