(57)【要約】  【課題】放電電力が小さく、インピーダンスが大きい場合でも安定に制御され、且つ入力電流の脈動が無い放電管用電力変換装置の制御方法を提供する。  【解決手段】電力変換装置により放電管へ交流電力を供給するにあたり、放電管電圧をフィードバック調節器またはフィードフォワード調節器により調節制御して前記電力変換装置を制御する電力変換装置の制御方法において、電力変換装置の放電管電力が予め設定した値以下である場合に、前記放電管電圧のフィードバック調節器あるいはフィードフォワード調節器におけるゲインを小さくする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換装置により放電管へ交流電力を供給するにあたり、放電管電圧をフィードバック調節器またはフィードフォワード調節器により調節制御して前記電力変換装置を制御する電力変換装置の制御方法において、
前記電力変換装置の放電管電力が予め設定した値以下である場合に、前記放電管電圧のフィードバック調節器あるいはフィードフォワード調節器におけるゲインを小さくすることを特徴とする電力変換装置の制御方法。
【請求項２】
電力変換装置により放電管へ交流電力を供給するにあたり、放電管電圧をフィードバック調節器またはフィードフォワード調節器により調節制御して前記電力変換装置を制御する電力変換装置の制御方法において、
前記電力変換装置の放電管電力が予め設定した値以下である場合に、前記放電管電圧のフィードバック調節器あるいはフィードフォワード調節器を切断することを特徴とする電力変換装置の制御方法。
【請求項３】
電力変換装置により放電管へ交流電力を供給するにあたり、放電管電圧をフィードバック調節器またはフィードフォワード調節器により調節制御して前記電力変換装置を制御する電力変換装置の制御方法において、
前記電力変換装置の放電管電力が予め設定した値以下である場合に、前記放電管電圧のフィードバック調節器あるいはフィードフォワード調節器の出力をゼロとすることを特徴とする電力変換装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オゾン発生管等の放電管に交流電力を供給する電力変換装置の制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電力変換装置により交流電力を発生させ、オゾン発生管等の放電管に電力供給するシステムは特許文献１に記載されるようによく知られている。すなわち特許文献１の図１においては、電力変換器１を用いて直流電力を所望の交流電力に変換し、トランス２を介して２次側のオゾン発生管３に電力を供給している。
交流電源１は電力変換装置２の入力に接続されている。電力変換装置２は入力に交流電源１を接続する交流−直流変換器３とコンデンサ４を介して接続される直流−交流変換器５とから構成されている。電力変換装置２の出力（直流−交流変換器５の出力）は昇圧トランス６を介してオゾン発生管などの放電管７に接続される。
放電管電力指令Ｐ＊と放電管電力実際値Ｐとの照合を行い、一致するように電力調節器８は動作する。電力調節器８の出力が下限リミッタ１１の設定値より大きいときは、放電管電圧指令Ｖｐ＊が変化し、その値に放電管電圧Ｖｐを一致させるよう電圧調節器１０が動作することにより放電管電力を制御する。図５と図６にこのときの出力電流Ｉｏと入力電流Ｉｉｎの波形を示す。
【０００３】
図５のＰ＊＝１００％電力から図６のＰ＊＝５０％電力に放電管電力を変化させるとき、Ｖｐの変化に伴い、Ｉｏの振幅が小さくなり、またＩｉｎの振幅が小さくなっている。
次に電力調節器８の出力が下限リミッタ１１の設定値より小さいときであるが、Ｖｐ＊は一定となるので、Ｖｐも一定となるように電圧調節器１０は動作する。またこのときは運転時間制御回路１２により出力パルス数の増減を行い、放電管電力を制御する。図７にそのときのＩｏとＩｉｎの波形を示す。図６のＰ＊＝５０％電力から図７のＰ＊＝２５％電力に変化させるとき、Ｖｐは一定であるのでＩｏの振幅は一定であるが、出力パルス数を１／２（ｔ／Ｔ）にしているので放電管電力を５０％の１／２である２５％に制御することができる。また、ＩｉｎもＩｏに伴い断続している。
以上のような制御では、下記を目的としている。
1)放電管電力が大きいときは出力パルス数を運転時間調節により変化させず、Ｖｐを変化させることにより放電管電力を制御することによってＩｉｎの脈動をなくす。
2)放電管電力が小さいときはＶｐを一定電圧値以上とし、放電管の効率を低くすることを避ける。そして、Ｉｏの出力パルス数を増減させることにより放電管電力を制御する方法を電力が小さいときに限って行うことで、Ｉｉｎの脈動を小さく抑える。
【特許文献１】特開平8−251944号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したような放電管においては、放電していない場合と放電時におけるインピーダンスが大きく異なることが分っている。つまり、放電していない場合に、放電管電圧Ｖｐを放電開始電圧以下にして、放電時と同様の制御をしていると、制御が不安定になってしまう。
すなわち、インピーダンスが大きくなると、Ｖｐ＊、Ｖｐの偏差を入力として電圧フィードバック調節器１０が出力するＩ＊、つまり電流調節器１１で制御される出力電流ＩＯに対して、Ｖｐ＊を超える大きな電圧となってしまうのである。また、放電をしたり、しなかったりした場合も同様の減少が起きる。この問題を回避するべく、従来は放電電力Ｐが小さいときでもＶｐが放電開始する電圧以上としてＰを制御していた。
さらに、放電電力が小さいときに、放電管の電圧を一定にし、出力パルス数を増減させて放電電力を制御する上記従来の方法では、入力電流の脈動を生じる短所もあった。
【０００５】
そこで本発明は、放電電力が小さいときでも安定に制御され、且つ入力電流の脈動が無い電力変換装置の制御方法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】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、電力変換装置により放電管へ交流電力を供給するにあたり、放電管電圧をフィードバック調節器またはフィードフォワード調節器により調節制御して前記電力変換装置を制御する電力変換装置の制御方法において、
前記電力変換装置の放電管電力が予め設定した値以下である場合に、前記放電管電圧のフィードバック調節器あるいはフィードフォワード調節器におけるゲインを小さくするものである。
また、請求項２記載の発明は、電力変換装置により放電管へ交流電力を供給するにあたり、放電管電圧をフィードバック調節器またはフィードフォワード調節器により調節制御して前記電力変換装置を制御する電力変換装置の制御方法において、前記電力変換装置の放電管電力が予め設定した値以下である場合に、前記放電管電圧のフィードバック調節器あるいはフィードフォワード調節器を切断するものである。
【０００７】
請求項３記載の発明は、電力変換装置により放電管へ交流電力を供給するにあたり、放電管電圧をフィードバック調節器またはフィードフォワード調節器により調節制御して前記電力変換装置を制御する電力変換装置の制御方法において、前記電力変換装置の放電管電力が予め設定した値以下である場合に、前記放電管電圧のフィードバック調節器あるいはフィードフォワード調節器の出力をゼロとするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、放電電力が小さく、インピーダンスが大のときにおいても安定な制御が可能となる。また、放電管電力が小さいときにパルス断続方式を使用しないので、入力電流が断続せず、電流低減が円滑になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の第１実施形態を示す主回路図及びその制御ブロック図である。この図１における主回路は従来技術と同様であるので詳述を略す。
放電電力指令Ｐ＊と放電電力Ｐの照らし合わせを行い、一致するように電力調節器８は動作し、放電管電圧指令Ｖｐ＊を出力する。Ｖｐ＊が、コンパレータ１２の予め設定した値以上のときは、Ｖｐ＊を入力として演算するフィードフォワード制御器９の出力と、Ｖｐ＊と放電管電圧Ｖｐを一致するように動作する電圧フィードバック調節器９の出力を加算した値を出力電流指令Ｉ＊としている。さらに、Ｉ＊と出力電流Ｉｏを一致させるように電流調節器１１は動作して電力変換器２を制御する。
放電管電圧指令Ｖｐ＊が、コンパレータ１２の予め設定した値以下となると、電圧フィードフォワード制御器または電圧フィードバック調節器のゲインをゲイン変更指令により小としている。放電していないときのインピーダンスが大のときは、電圧フィードフォワード制御器９の入力Ｖｐ＊または電圧フィードバック調節器１０の入力Ｖｐ＊、Ｖｐの偏差に対する出力、すなわち電流調節器１１の入力Ｉ＊を、インピーダンスが小のときと比較して小の値としている。これにより、Ｉｏも小となってインピーダンスが大のときでも目標とするＶｐ＊にほぼ等しいＶｐの値となり、安定な制御が可能となる。
【００１０】
ここで、図１におけるスイッチは、ゲイン変更指令が電圧フィードフォワード制御器９、電圧フィードバック調節器１０両方に対して入力されても、またはどちらか一方に対して入力されても良いことを示している。
またここでは図示しないが、図１における電圧フィードフォワード制御器９を除く制御系としたり、電圧フィードバック調節器１０を除く制御系としたりしてもよい。さらに、Ｐ＊、Ｐ、Ｖｐ、Ｉ＊、Ｉｏなどの制御系の各値をコンパレータに入力し、予め設定した値以下のときに、ゲイン変更指令を出力するようにしてもよい。
図２に、Ｐ＊＝５０％電力からＰ＊＝０％電力にＰを変化させたときの波形を示す。放電電力が小さいときでも、Ｉｏ及びＶｐは不安定になったり振動したりすることなく、徐々に小さくなり安定に制御されている。さらに、Ｉｏが断続していないので、入力電流は明らかに断続しない。
【００１１】
図３は、本発明の第２実施形態を示す主回路図及び制御ブロック図である。
図１に示した第１実施形態と比較して、放電管電圧指令Ｖｐ＊が、コンパレータ１２の予め設定した値以下となると、電圧フィードフォワード制御器９または電圧フィードバック調節器１０のどちらか一方の動作を停止指令により停止させる。放電していないときのインピーダンスが大のときは、電圧フィードフォワード制御器９または電圧フィードバック調節器１０のどちらか一方を停止し、Ｖｐ＊またはＶｐ＊とＶｐの偏差に対するＶｐ＊、Ｖｐの制御系の出力、つまり電流調節器１１の入力Ｉ＊を、インピーダンスが小のときと比較して小の値としている。これにより、Ｉｏも小となってインピーダンスが大のときでも目標とするＶｐ＊にほぼ等しいＶｐの値となり、安定な制御が可能となる。さらに、Ｉｏが断続していないので、入力電流も断続しない。
【００１２】
また、Ｐ＊、Ｐ、Ｖｐ、Ｉ＊、Ｉｏ、などの制御系の各値をコンパレータに入力し、予め設定した値以下のときに停止指令を出力するようにしてもよい。尚、出力波形は図２と同様であるからここでは省略する。
図４は、本発明の第２実施形態を示す主回路図及び制御ブロック図である。第１実施形態と比較すると、放電管電圧指令Ｖｐ＊が、コンパレータ１２の予め設定した値以下となると、電圧フィードフォワード制御器９の出力または電圧フィードバック調節器１０の出力のどちらか一方をゼロホールド指令により０としている。放電していないときのインピーダンスが大のときは、電圧フィードフォワード制御器９または電圧フィードバック調節器１０のどちらか一方の出力を０とし、Ｖｐ＊またはＶｐ＊とＶｐの偏差に対するＶｐ＊、Ｖｐの制御系の出力、つまり電流調節器１１の入力Ｉ＊を、インピーダンスが小のときと比較して小の値としている。これにより、Ｉｏも小となってインピーダンスが大のときでも目標とするＶｐ＊にほぼ等しいＶｐの値となり、安定な制御が可能となる。さらに、Ｉｏが断続していないので、入力電流も断続しない。
【００１３】
また、Ｐ＊、Ｐ、Ｖｐ、Ｉ＊、Ｉｏ、などの制御系の各値をコンパレータに入力し、予め設定した値以下のときにゼロホールド指令を出力するようにしてもよい。尚、出力波形は図２と同様であるからここでは省略する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態を示す主回路図及び制御ブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態による動作波形図である。
【図３】本発明の第２実施形態を示す主回路図及び制御ブロック図である。
【図４】本発明の第３実施形態を示す主回路図及び制御ブロック図である。
【図５】従来技術を示す主回路図及び制御ブロック図である。
【図６】従来技術における動作波形図である。
【図７】従来技術における動作波形図である。
【図８】従来技術における動作波形図である。
【符号の説明】
【００１５】
１：交流電源
２：電力変換装置
３：交流／直流変換器
４：コンデンサ
５：直流／交流変換器
６：昇圧トランス
７：放電管
８：電力調節器
９：電圧フィードフォワード制御器
１０：電圧フィードバック調節器
１１：電流調節器
１２：コンパレータ
１３：下限リミッタ
１４：運転時間制御回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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