ACの定電流制御？

質問

AC（電源AC100V、50Hz）を定電流制御したいのですが、どのような方法があるでしょうか？

いろいろ調べてみました。
１．電流を検出して、機械的に電圧を制御する。
２．バイポーラ直流電源を使用する。

この他に簡単にできるような方法はないでしょうか？
よろしくお願いします。

回答No.1

ikkyu3 · ベストアンサー

＞AC（電源AC100V、50Hz）を定電流制御したいのですが、どのような方法があるでしょうか？
基本的には電流を検出して、閉ループ自動制御で電圧を制御すればよいと思います。
サイリスタやトランジスタなど電気的でもスライドトランスをモーターで機械的にサーボ式に制御でもかまいません。
応答速度や精度などは違いますが。

問題は、交流電流というだけでは、目的の制御対象がはっきりしません。
ご存知のように交流には波形がありますから、対象が瞬時値なのか実効値なのか平均値なのか波高値なのかで電流の検出方法や制御方法を考える必要が有ります。
負荷が非線形のものですと、もとの電圧が歪んでいなくても電流が歪みます。
あとは、直流の場合となんら変わりません。

平均値でよいなら、電流を整流してから直流増幅器でフィードバックすればよいと思います。
波高値にしたいときは、積分すればよいと思います。
実効値や瞬時値は、かなり難しいのでおいておきます。

簡単にできる方法ということですが、必要とする精度・応答速度・波形ひずみ、その他負荷について詳しく説明していただけば、それによっては、方法が有るかも知れません。

お礼

回答ありがとうございます。
制御対象ですが、白熱灯やドライヤー（ACモータ？）を考えています。電流は1～5A程度です。
ひとつだけ条件がありまして、サイリスタによる位相制御はなしです。負荷による波形の歪はしょうがないにしても、正弦波波形はそのままの形で出力したいのです。
平均値、実効値、精度などは特に指定しません。とりあえず制御の方法がわかれば後で対応できると思います。
連続して制御したいので、応答速度は数秒かかっても良いと考えています。
機械式はOKですが、バイポーラ方式は回路が複雑になるので今回は見合わせています。AC100Vの電圧を制御できるデバイスがあれば良いのにと考えています。

回答No.3

ikkyu3

簡単にいきそうなものを見つけました。
先ほど案内したスライドトランスの製品案内を後から見ていると、オートパワーというスライドトランスをモータ駆動している交流定電圧装置がありました。

これの改造で、できそうです。
これの電圧検出部を切り離し、負荷電流に検出抵抗を入れて比較部を少し改造すれば定電流化できるはずですね。

参考URL：

http://www.tokyorikosha.co.jp/products/auto_p/

お礼

お礼が大変遅くなってしまいました。
いろいろ聞いて回っていたのですが、結局コストを考えて、機械式を改造する方法になりそうです。
別のメーカーの製品が大変低価格で購入できること、バイポーラ電源は高いこと、自作した場合結果が読みきれないことが理由です。
応答速度を早くしたいという本音があったのですが、マイコン側で見込み制御で対応しようと考えています。
どうもありがとうございました。

回答No.2

ikkyu3

参考にしてください。
波形を歪ませないで交流１００Ｖを簡単に制御できるものとなると、機械式でも良いということですからスライドトランス（摺動変圧器）になりますね。

スライドトランスは、回転軸を機械的に回転することで、ＡＣ１００Ｖから０～１３０Ｖを得ることができます。
スライドトランス（下記ＵＲＬ）をサーボモータで駆動するために減速機（減速比1：数十位か）その他若干の機構の開発と駆動パワー（速度とトルク）の計算が必要です。

サーボモータはＤＣモータかステッピングモータになると思いますが、アナログかデジタルか得意な方でよいと思います。
減速機の設計が終わってからの選定になります。

電流の検出は、負荷に直列に低抵抗を挿入して端子電圧を取り出します。
その電圧を整流して平滑し直流にして、ツエナーダイオードなどの基準電圧との差動回路などでフィードバック信号にします。
この信号でサーボモーターの回転方向を指示するようにします。

フィードバックループの応答速度や増幅率や位相によって制御の良さが決まりますので、場合によっては、自動制御理論の安定性の補償回路（伝達関数）をループの途中に挿入する必要があるでしょう。

簡単といっても、自動制御の経験が無いと、それほど簡単では無いかもしれません。簡単な新製品開発程度の手間はかかるかもしれません。

もっと簡単には、例えば±５パーセントなどと精度を荒くして段階制御にしてモーターをＯＮ／ＯＦＦ制御にしてしまうと良いですね。

参考URL：

http://www.tokyorikosha.co.jp/products/slide/