JP2008253102A - 電源供給回路 - Google Patents

Abstract

【課題】ＰＡＭ制御の高精度化を図ること。
【解決手段】ダイオードブリッジ回路（12）の出力電力を短絡させるスイッチング素子（S）と、入力電圧が基準値以下になる点を検出するゼロクロス検出部（5a）と、その検出時からカウントが開始するタイマー部（5d）と、そのカウントを用いて、入力電流の波形が正弦波になるようにスイッチング素子（S）を所定のタイミングでスイッチングさせるＰＡＭ波形出力部（5c）とを備えている。ゼロクロス検出部（5a）の検出間隔がそれまでの平均値と差が生じると、その差の分だけタイマー部（5d）のカウントの初期値を補正する補正部（5e）を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電源供給回路に関し、特に、ＰＡＭ制御の高精度化に係るものである。

従来より、交流電力を整流回路によって直流電力に変換する電源装置（電源供給回路）が知られている。この種の電源装置では、高調波電流が生じやすく、電源効率が低下するという問題がった。そこで、いわゆるＰＡＭ（Pulse Amplitude Modulation：パルス振幅変調）制御によって高調波電流を抑制するようにした電源装置が例えば特許文献１に開示されている。

具体的に、特許文献１の電源装置は、ダイオードブリッジ回路の整流回路と、平滑回路とを備えている。平滑回路は、直列接続された２つのコンデンサと、該２つのコンデンサに並列に接続された１つのコンデンサとで成り、整流回路との間で倍電圧整流するように構成されている。また、この電源装置は、整流回路の出力端子に設けられ、ＯＮされることで整流回路の出力電力を短絡させるスイッチング素子を備えている。

そして、この電源装置では、ＰＡＭ制御が行われる。具体的に、整流回路において、入力電流の波形が入力電圧の波形（正弦波）に近づくように、上記スイッチング素子がスイッチングされる。このスイッチングは、入力電圧のゼロクロス点を起点に所定のタイミングで行われる。これにより、目標とするＰＡＭ波形（パルス信号）が出力され、入力電流の波形が正弦波に近づく。その結果、高調波電流が抑制される。
特開２００１−１４５３５８号公報

ところで、上述した特許文献１のＰＡＭ制御において、起点とするゼロクロス点を検出する必要がある。この検出方法として、例えば、入力電圧がゼロになる点（ゼロクロス点）を直接検出する方法や、また入力電圧が基準値以下になってから所定時間を経過した点をゼロクロス点として検出する方法がある。

しかしながら、入力電圧に歪みやチャタリングが生じた場合、入力電圧のゼロ点がずれたり、入力電圧の基準値以下になるタイミングがずれるおそれがある。したがって、起点となるゼロクロス点がずれてしまい、目標とするＰＡＭ波形を適切に出力できないという問題があった。その結果、高調波電流を確実には抑制することができないという問題があった。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、整流回路の入力電流の波形を正弦波に近づけるために、ゼロクロス点を基準にしてＰＡＭ制御を行う電源供給回路において、ゼロクロス点がずれるとＰＡＭ波形の出力タイミングを補正して所定のＰＡＭ波形を確実に生成することである。

第１の発明は、交流電源に接続され、交流電流を整流する整流回路（12）と、ＯＮされて該整流回路（12）の出力電力を短絡させるスイッチング素子（S）と、上記整流回路（12）の入力電圧におけるゼロクロス点または所定の電圧値以上になる点を検出するゼロクロス検出部（5a）と、上記整流回路（12）の入力電流の波形が正弦波になるように上記スイッチング素子（S）をスイッチングさせる複数のパルス信号を上記ゼロクロス検出部（5a）の検出時から所定の出力タイミングで出力するＰＡＭ波形出力部（5c）とを備えた電源供給回路を前提としている。そして、本発明は、上記ゼロクロス検出部（5a）の前回の検出から今回の検出までの検出間隔が所定値以下の場合、ゼロクロス検出のチャタリングが発生したと判定して、上記前回の検出を無効にし、前々回の検出から今回の検出までの検出間隔と前々回の検出までの検出間隔の平均値との時間差の分だけ、上記ＰＡＭ波形出力部（5c）の出力タイミングが遅れるように上記ＰＡＭ波形出力部（5c）の所定の出力タイミングを補正する補正部（5e）を備えているものである。

上記の発明では、ゼロクロス検出部（5a）がゼロクロス点そのものを検出する場合、その検出時から所定の出力タイミングでパルス信号が出力される。これにより、ゼロクロス点を基準に目標のＰＡＭ波形が生成される。また、ゼロクロス検出部（5a）が所定の電圧値以上になる点を検出する場合、その検出時からゼロクロス点までの時間が考慮された所定の出力タイミングでその検出時からパルス信号が出力される。これにより、上記と同様に、ゼロクロス点を基準に目標のＰＡＭ波形が生成される。したがって、入力電流の波形が入力電圧の正弦波になる（近づく）。

ここで、図２に示すように、電圧が基準値以上（所定の電圧値以上）になる点をゼロクロス検出部（5a）が検出する場合について説明する。図６に示すように、入力電圧が歪み、電圧値が短い周期で数回基準値を上回ると、ゼロクロス信号にチャタリングが生じる。したがって、入力電圧が基準値を上回る毎にゼロクロス検出部（5a）が検出してしまう。この状態のままでは、ＰＡＭ波形出力部（5c）のパルス信号が短い周期で何回も出力される。そのため、目標のＰＡＭ波形が生成されずに、入力電流の波形が崩れてしまう。

ところが、本発明では、ゼロクロス検出部（5a）の前回の検出から今回の検出までの検出間隔が所定値以下の場合、前回の検出が無効にされ、今回の検出時から所定のタイミングでパルス信号が出力される。つまり、本発明は、検出間隔が著しく短いことをもって、チャタリングが発生していると判定する。さらに、前々回の検出から今回の検出までの検出間隔と前々回の検出までの検出間隔の平均値との差に応じてＰＡＭ波形の所定の出力タイミングが補正される。つまり、今回の検出間隔が平均値より小さいため、その分だけ出力タイミングが遅れるように補正される。これにより、検出間隔のずれが吸収され、結果として、ゼロクロス点からパルス信号が所定のタイミングで出力される。したがって、ゼロクロス点を基準に目標のＰＡＭ波形が生成される。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記ゼロクロス検出部（5a）の検出毎に、カウントがリセットされてスタートするタイマー部（5d）を備えている。一方、上記ＰＡＭ波形出力部（5c）は、上記タイマー部（5d）のカウントを用いて、所定の出力タイミングでパルス信号を出力するように構成されているものである。さらに、上記補正部（5e）は、上記時間差に応じて、上記タイマー部（5d）のカウントの初期値を補正するように構成されているものである。

上記の発明では、ゼロクロス検出部（5a）によって、入力電圧のゼロクロス点または所定の電圧値以上になる点が検出されると、タイマー部（5d）がカウントを開始する。また、ゼロクロス検出部（5a）が検出すると、タイマー部（5d）のカウントが所定の値になる毎に、ＰＡＭ波形出力部（5c）からパルス信号が出力される。

ここで、電源電圧に歪みが生じて、ゼロクロス検出部（5a）の検出位置がずれると、補正部（5e）によってタイマー部（5d）のカウントの初期値が補正される。例えば、ゼロクロス検出部（5a）の検出間隔が平均値より小さいと、タイマー部（5d）の初期値がその分だけ引き下げられる。そうすると、タイマー部（5d）のカウントが上記の所定値に到達するまでの時間が遅くなる。これにより、ゼロクロス点を基準に所定のタイミングでパルス信号が出力される。したがって、目標とするＰＡＭ波形が生成される。なお、逆に、ゼロクロス検出部（5a）の検出間隔が平均値より大きい場合、タイマー部（5d）の初期値がその分だけ引き上げられる。そうすると、タイマー部（5d）のカウントが上記の所定値に到達するまでの時間が早くなる。ゼロクロス点を基準に所定のタイミングでパルス信号が出力される。

第３の発明は、上記第１または第２の発明において、上記整流回路が、ダイオードブリッジ回路（12）である。そして、本発明は、互いに直列接続された２つのコンデンサ（C1,C2）が上記ダイオードブリッジ回路（12）の出力側に設けられ、該ダイオードブリッジ回路（12）の入力側と上記２つのコンデンサ（C1,C2）の中点とが上記スイッチング素子（S）を介して接続されて、倍電圧整流するように構成されているものである。

上記の発明では、例えば図１に示すように、倍電圧整流を行う回路が構成される。つまり、本発明の電源供給回路は、スイッチング素子（S）がＯＮされると、倍電圧整流回路に切り換わり、スイッチング素子（S）がＯＦＦされると、全波整流回路に切り換わるように構成されている。

本発明によれば、電源電圧の歪みやゼロクロス信号のチャタリングによってゼロクロス検出部（5a）の検出位置がずれた場合、そのずれ量に応じてＰＡＭ波形出力部（5c）の所定の出力タイミングを補正するようにした。したがって、ＰＡＭ波形出力部（5c）に対して、ゼロクロス点Ｐを基準に所定のタイミングでパルス信号を出力させることができる。これにより、目標のＰＡＭ波形を確実に生成することができる。その結果、入力電流の波形を確実に正弦波にする（近付ける）ことができ、高調波電流を一層抑制することができる。

また、第２の発明によれば、ゼロクロス検出部（5a）の検出位置がずれた場合、そのずれ量に応じてタイマー部（5d）のカウントの初期値を補正するようにした。そのため、ＰＡＭ波形出力部（5c）によるパルス信号の出力を遅くしたり早くしたりすることができる。これにより、ゼロクロス点を基準に目標のＰＡＭ波形を確実に生成することができる。このように、タイマー部（5d）の初期値を変更するだけでよいため、ＰＡＭ波形出力部（5c）に設定された所定の出力タイミングを複数用意しなくてもすむ。つまり、本発明によれば、簡易な方法でパルス信号の出力タイミングを補正することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１に示すように、本実施形態の電源供給回路（10）は、コンバータ回路（11）と、インバータ回路（14）と、マイコン（15）とを備えている。

−コンバータ回路の構成−
上記電源供給回路（10）は、交流電力をコンバータ回路（11）によって整流し、その直流をインバータ回路（14）によって三相交流に変換して電動機（30）へ供給するものである。この電動機（30）は、空調機の冷媒回路に設けられる圧縮機を駆動するものである。空調機の冷媒回路は、図示しないが、圧縮機と凝縮器と膨張機構と蒸発器が閉回路に接続され、冷媒が循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルを行うように構成されている。そして、冷房運転では、蒸発器で冷却された空気が室内へ供給され、暖房運転では、凝縮器で加熱された空気が室内へ供給される。

上記コンバータ回路（11）は、交流電源（20）に接続され、交流電力を整流する。このコンバータ回路（11）は、リアクトル（L）を備えると共に、ダイオードブリッジ回路（12）および平滑回路（13）を備えている。

上記ダイオードブリッジ回路（12）は、交流電源（20）に接続され、４つのダイオード（D1〜D4）がブリッジ結線された回路である。つまり、このダイオードブリッジ回路（12）は、交流電流を整流するものであり、本発明に係る整流回路を構成している。

上記平滑回路（13）は、ダイオードブリッジ回路（12）の出力側に設けられている。この平滑回路（13）は、互いに直列に接続された２つのコンデンサ（C1,C2）と、その２つのコンデンサ（C1,C2）に並列に接続された１つのコンデンサ（C3）とで構成されている。直列接続された２つのコンデンサ（C1,C2）は、ダイオードブリッジ回路（12）の出力電圧（Vo）を分圧し、入力電圧（Vi）が低くても電流（IL）が流れるようにする。並列接続されたコンデンサ（C3）は、ダイオードブリッジ回路（12）によって整流された出力電圧（Vo）を平滑するものである。

上記リアクトル（L）は、交流電源（20）の一方の電極とダイオードブリッジ回路（12）との間に接続されている。

また、上記コンバータ回路（11）には、双方向にＯＮ−ＯＦＦ可能なスイッチング素子（S）が設けられている。このスイッチング素子（S）は、ダイオードブリッジ回路（12）における入力側と、直列接続された２つのコンデンサ（C3）の中点との間に接続されている。つまり、本実施形態のコンバータ回路（11）は、スイッチング素子（S）がＯＮされると、倍電圧整流回路に切り換わり、スイッチング素子（S）がＯＦＦされると、全波整流回路に切り換わるように構成されている。

上記インバータ回路（14）は、コンデンサ（C3）の直流電圧を三相交流電圧に変換し、電動機（30）へ供給するように構成されている。なお、このインバータ回路（14）は、図示しないが、例えば６つのスイッチング素子が三相ブリッジ状に結線された一般的な構成となっている。

−マイコンの構成−
上記マイコン（15）は、インバータ回路（14）のスイッチング制御の他に、コンバータ回路（11）のＰＡＭ（Pulse Amplitude Modulation：パルス振幅変調）制御を行うものであり、ＰＡＭ制御部を構成している。このマイコン（15）は、ゼロクロス検出部（5a）と、チャタリング検出部（5b）と、ＰＡＭ波形出力部（5c）と、タイマー部（5d）と、初期値補正部（5e）とを備えている。

また、本実施形態の電源供給回路（10）には、ダイオードブリッジ回路（12）の入力電圧（Vi）、即ち電源電圧（Vi）を検出する電圧検出回路（16）が設けられている。さらに、電源供給回路（10）には、ダイオードブリッジ回路（12）の入力電流（IL）を検出する電流検出回路（17）が設けられている。

上記ゼロクロス検出部（5a）は、図２に示すように、電圧検出回路（16）によって検出された電源電圧（Vi）に応じてゼロクロス信号（ＯＮ−ＯＦＦ信号）を出力するように構成されている。具体的に、ゼロクロス検出部（5a）は、電源電圧（Vi）が基準値より低いとＯＮ信号を出力し、基準値以上になるとＯＦＦになる。

また、上記ゼロクロス検出部（5a）は、電源電圧の周期毎にゼロクロス点Ｐの位置を算出（推定）するように構成されている。ゼロクロス点Ｐは、ゼロクロス信号（ＯＮ信号）の立ち下がり位置から最初のゼロクロスの点である。

具体的に、上記ゼロクロス検出部（5a）は、電源電圧の周期毎に、「ゼロクロス幅ｔｚ」と「電源周期ｔｓ」を算出する。「ゼロクロス幅ｔｚ」は、ゼロクロス信号の立ち下がり位置から次の立ち上がり位置までの時間、即ちゼロクロス信号のＬレベル（ＯＦＦ）の幅である。「電源周期ｔｓ」は、ゼロクロス信号の立ち上がり位置から次の立ち上がり位置までの時間、即ち「ゼロクロス幅ｔｚ」＋「ゼロクロス幅ｔｚｈ」の値である。なお、「ゼロクロス幅ｔｚｈ」は、ゼロクロス信号のＨレベル（ＯＮ）の幅である。

そして、上記ゼロクロス検出部（5a）は、周期毎の「ゼロクロス幅ｔｚ」および「電源周期ｔｓ」からそれぞれ「平均ゼロクロス幅ｔｚａ」および「平均電源周期ｔｓａ」を算出する。つまり、これらの平均値（ｔｚａ、ｔｓａ）は、「ゼロクロス幅ｔｚ」および「電源周期ｔｓ」の前回までの所定回数分（本実施形態では、１６回）の平均である。そして、ゼロクロス検出部（5a）は、以下の式１により、ゼロクロス点Ｐの位置ｔｚｗａｖを算出する。

ｔｚｗａｖ＝（ｔｚａ／２）−（ｔｓａ／４） ・・・式１
したがって、ゼロクロス信号の立ち下がり位置から時間ｔｚｗａｖが経過した位置がゼロクロス点Ｐとして推定される。

上記チャタリング検出部（5b）は、電源電圧に生じたチャタリング（即ち、極めて短い周期で電圧が上下する現象）を検出するように構成されている。具体的な検出方法については、後述する。

上記タイマー部（5d）は、図３に示すように、ゼロクロス検出部（5a）の立ち下がり位置が検出されると、初期値「ゼロ」からカウントがスタートする。そして、タイマー部（5d）は、ゼロクロス検出部（5a）の次の立ち下がり位置が検出されると、カウントがリセットされて再スタートする。このように、タイマー部（5d）は、ゼロクロス検出部（5a）の立ち下がり位置の検出毎に、リセットされてカウントを開始する。

上記ＰＡＭ波形出力部（5c）は、図３に示すように、スイッチング素子（S）をスイッチングするためのＯＮ−ＯＦＦパルス（ＰＡＭ波形）を出力するものである。そして、ＰＡＭ波形出力部（5c）は、入力電流の波形が入力電圧と同じ正弦波形になる（近似する）ように、パルス信号（ＯＮ−ＯＦＦパルス）を出力する。具体的に、ＰＡＭ波形出力部（5c）は、ゼロクロス検出部（5a）の立ち下がり位置の検出毎に、タイマー部（5d）のカウントを用いて、所定のタイミング（出力タイミング）でパルス信号を出力する。つまり、ゼロクロス点Ｐを基準に目標のＰＡＭ波形が生成されるように、ゼロクロス信号の立ち下がり位置から所定のタイミングでパルス信号が出力される。

上記ＰＡＭ波形出力部（5c）は、電源電圧のゼロクロス点毎に、５つのパルスから成るパルス群が生成されるようにパルス信号を出力する。このパルス群は、中央のパルス１（ＯＮパルス）が他の４つのパルス２〜５に比べて幅広に形成され、そのパルス１を基準に対称形になっている。そして、このパルス群は、図３に示す寸法ｔｗ１〜ｔｗ５が固定されている。つまり、本実施形態では、パルス幅が固定されている。

また、上記ＰＡＭ波形出力部（5c）は、中央のパルス１が常にゼロクロス点Ｐを跨って生成されるようにパルス信号を出力する。そして、ＰＡＭ波形出力部（5c）は、立ち下がり位置が検出されると、まず最初にＯＦＦパルスを出力し、その後ＯＮパルスおよびＯＦＦパルスを交互に出力するように出力タイミングが設定されている。このように、本実施形態では、電源電圧の半周期の間に複数のパルス（ＯＮパルス）が生成される、いわゆるマルチパルス制御が行われる。

上記初期値補正部（5e）は、電源電圧に歪みまたはゼロクロス信号にチャタリングが生じて、ゼロクロス信号の立ち下がり位置がずれた場合、即ちゼロクロス点Ｐの推定位置がずれた場合に、そのずれた分だけタイマー部（5d）のカウントの初期値を補正するように構成されている。これにより、立ち下がり位置から所定のタイミングでＰＡＭ波形のパルス信号が出力される。この初期値補正部（5e）は、本発明に係る補正部を構成している。具体的な補正方法については、後述する。

−ＰＡＭ波形の出力動作−
次に、具体的なＰＡＭ波形の出力動作について、図３〜図６に基づいて詳細に説明する。

先ず、電源電圧が正常である通常時の出力動作について説明する。図３に示すように、ゼロクロス検出部（5a）によってゼロクロス信号の立ち下がり位置が検出されると、タイマー部（5d）において初期値「ゼロ」からカウントがスタートする。そうすると、ＰＡＭ波形出力部（5c）によって、パルス信号が所定のタイミングで出力される。

具体的には、図４に示すように、先ず、タイマー部（5d）のカウントが「ｔ１」になると、ＯＦＦパルスが出力される。続いて、タイマー部（5d）のカウントが「ｔ２」、「ｔ３」、・・・「ｔ１８」、「ｔ１９」になる毎に、ＯＮパルスとＯＦＦパルスが交互に出力される。これにより、入力電圧の１周期分のＰＡＭ波形が出力されることになる。ここで、上記のカウント値ｔ１，ｔ２，・・・ｔ１８，ｔ１９は、ゼロクロス点Ｐを基準に目標のＰＡＭ波形が出力されるように、ゼロクロス検出部（5a）で算出されたゼロクロス位置ｔｚｗａｖを考慮して設定されている。続いて、次のゼロクロス信号の立ち下がり位置が検出されると、タイマー部（5d）においてカウントがリセットされ再び初期値「ゼロ」からスタートする。そうすると、上述したカウント値でパルス信号が出力される。このように、電源電圧のゼロクロス点Ｐを基準に目標のＰＡＭ波形を生成することができる。したがって、入力電流の波形を正弦波にすることができ、高調波電流を抑制することができる。

〈電圧歪み時の出力動作〉
次に、図５に示すように、何らかの要因で電源電圧に歪みが生じて、ゼロクロス信号の立ち下がり位置がずれた場合のＰＡＭ波形の出力動作について説明する。なお、ここでは、電源電圧の歪みによって立ち下がり位置が図５において左側にずれた場合（即ち、立ち下がり位置が早めに検出された場合）を説明する。

図５に示すように、電源電圧に歪みが生じて電圧値が通常時よりも早めに基準値以上になると、ゼロクロス信号の立ち下がり位置が左側にずれる。そして、タイマー部（5d）においてカウントがリセットされ再スタートする。ここで、上述した通常時と同様に、初期値「ゼロ」からカウントがスタートすると、立ち下がり位置が左側にずれた分だけ早めにＰＡＭ波形出力部（5c）からパルス信号が出力される。そのため、ＰＡＭ波形が左側にずれて生成され、入力電流の波形が崩れてしまう。ところが、この場合、本実施形態では、初期値補正部（5e）によってタイマー部（5d）のカウントの初期値が補正される。

初期値補正部（5e）は、電源電圧の周期毎に、前回の立ち下がり位置から今回の立ち下がり位置までの時間（以下、ｗｏｒｋという。）を算出する（図５に示すｗｏｒｋ１〜ｗｏｒｋ３を参照）。即ち、ｗｏｒｋは、電源周期ｔｓでもある。そして、初期値補正部（5e）は、以下の式２により、カウントの初期値の補正量Δｔを算出する。

Δｔ＝ｔｓａ−ｗｏｒｋ ・・・式２
ここに、ｔｓａは上述した平均電源周期である。つまり、初期値補正部（5e）は、今回の電源周期と前回までの平均電源周期ｔｓａとの差に応じてタイマー部（5d）の初期値を補正するように構成されている。

本実施形態のケースでは、式２のｗｏｒｋに「ｗｏｒｋ２」が代入される。ｗｏｒｋ２は、通常時のｗｏｒｋより小さいため、補正量Δｔがプラスの値で算出される。そして、初期値補正部（5e）は、タイマー部（5d）の初期値を「ゼロ」から「−Δｔ」に補正する。これにより、タイマー部（5d）のカウントが「−Δｔ」からスタートするので、カウントが上述した所定の値ｔ１，ｔ２，・・・に到達する時間が通常時より遅くなる。そのため、立ち下がり位置のずれが吸収されて、ゼロクロス点Ｐから通常時と同様のタイミングでＰＡＭ波形のパルス信号が出力される。したがって、確実に目標のＰＡＭ波形が生成されるので、入力電流波形が正弦波に維持される。このように、本実施形態では、タイマー部（5d）のカウントの初期値が補正されることで、結果、ＰＡＭ波形出力部（5c）の所定の出力タイミングが補正されることになる。

なお、上記とは逆に、電源電圧の歪みによって電圧値が通常時よりも遅めに基準値以上になった場合、即ち立ち下がり位置が図５において右側にずれた場合、ｗｏｒｋ２が通常時のｗｏｒｋより大きくなる。そうすると、補正量Δｔは、マイナスの値で算出される。その場合、初期値補正部（5e）は、タイマー部（5d）の初期値を「ゼロ」から「＋Δｔ」に補正する。これにより、タイマー部（5d）のカウントが「＋Δｔ」からスタートするので、カウントが上述した所定の値ｔ１，ｔ２，・・・に到達する時間が通常時より早くなる。したがって、上述した同様の作用効果が得られる。

〈チャタリング時の出力動作〉
次に、図６に示すように、電源電圧の歪みによってゼロクロス信号にチャタリングが生じた場合のＰＡＭ波形の出力動作について説明する。なお、ここでは、電圧値が短い周期で基準値を上下するチャタリングの場合を説明する。

図６に示すように、ゼロクロス信号にチャタリングが生じると、ゼロクロス信号が通常時よりも短い周期でＯＮ−ＯＦＦを数回（本実施形態では、２回）繰り返す。つまり、１回目の立ち下がり位置ｂ１が検出されてから、短い間隔で、２回目の立ち下がり位置ｂ２および３回目の立ち下がり位置ｂ３が順に検出される。

先ず、図６（Ａ）に示すように、前回の立ち下がり位置ａから１回目の立ち下がり位置ｂ１が検出されると、タイマー部（5d）のカウントがリセットされる。そうすると、初期値補正部（5e）によって、タイマー部（5d）のカウントの初期値が補正される。具体的に、図６（Ｂ）に示すように、初期値補正部（5e）は、前回の立ち下がり位置ａから立ち下がり位置ｂ１までの間隔ｔｍ１を算出する。そして、初期値補正部（5e）は、以下の式３により、カウントの初期値の補正量Δｔ１を算出する。
Δｔ１＝ｔｓａ−ｔｍ１ ・・・式３
ここに、ｔｓａは上述した平均電源周期である。また、ｔｍ１は上記式２のｗｏｒｋに相当する。つまり、１回目の立ち下がり位置ｂ１が検出された時点では、カウントの初期値が上述した式２と同様の論理で補正される。このように、初期値補正部（5e）は、タイマー部（5d）の初期値を「ゼロ」から「−Δｔ１」に補正する。これにより、タイマー部（5d）のカウントが「−Δｔ１」からスタートする（図６（Ｂ）に白丸で示す）。

続いて、図６（Ｂ）に示すように、２回目の立ち下がり位置ｂ２が検出されると、再び、タイマー部（5d）のカウントがリセットされる。また、チャタリング検出部（5b）において、前回の立ち下がり位置ｂ１から今回の立ち下がり位置ｂ２までの間隔ｔｍｎｏｗ１が所定値以下であるか否かが判断される。そして、ｔｍｎｏｗ１が所定値以下であると、チャタリング検出部（5b）によってチャタリングの発生が検出される。このように、チャタリング検出部（5b）は、ゼロクロス検出部（5a）における前回の検出から今回の検出までの検出間隔が所定値以下であるとチャタリングの発生を検出するように構成されている。つまり、ゼロクロス信号のＯＮ−ＯＦＦの周期が通常の周期より著しく短いことをもって、チャタリングの発生が検知される。

チャタリングの発生が検出されると、図６（Ｃ）に示すように、初期値補正部（5e）は、ゼロクロス検出部（5a）による前回の立ち下がり位置ｂ１の検出を無効にして、タイマー部（5d）のカウントの初期値を補正する。具体的に、初期値補正部（5e）は、以下の式４および式５により、カウントの初期値の補正量Δｔ２を算出する。
ｔｍ２＝ｔｍ１＋ｔｍｎｏｗ１ ・・・式４
Δｔ２＝ｔｓａ−ｔｍ２ ・・・式５
ここに、ｔｍ２は、前々回の立ち下がり位置ａから今回の立ち下がり位置ｂ２までの間隔である。つまり、チャタリングが発生すると、前回の立ち下がり位置を無効にして、前々回の立ち下がり位置と今回の立ち下がり位置の検出間隔が対象にされる。このように、初期値補正部（5e）は、タイマー部（5d）の初期値を「ゼロ」から「−Δｔ２」だけ引き下げる。これにより、タイマー部（5d）のカウントが「−Δｔ２」からスタートする（図６（Ｃ）に白丸で示す）。

続いて、図６（Ｃ）に示すように、３回目の立ち下がり位置ｂ３が検出されると、再び、タイマー部（5d）のカウントがリセットされる。また、チャタリング検出部（5b）において、前回の立ち下がり位置ｂ２から今回の立ち下がり位置ｂ３までの間隔ｔｍｎｏｗ２が所定値以下であるか否かが判断される。そして、ｔｍｎｏｗ２が所定値以下であると、チャタリング検出部（5b）によってチャタリングの発生が検出される。

チャタリングの発生が検出されると、図６（Ｄ）に示すように、初期値補正部（5e）は、ゼロクロス検出部（5a）による前回の立ち下がり位置ｂ２の検出を無効にして、タイマー部（5d）のカウントの初期値を補正する。具体的に、初期値補正部（5e）は、以下の式６および式７により、カウントの初期値の補正量Δｔ３（図示せず）を算出する。
ｔｍ３＝ｔｍ２＋ｔｍｎｏｗ２ ・・・式６
Δｔ３＝ｔｓａ−ｔｍ３ ・・・式７
ここに、ｔｍ３は、前々々回の立ち下がり位置ａから今回の立ち下がり位置ｂ３までの間隔である。つまり、この場合も上記と同様に、前回の立ち下がり位置ｂ２が無効にされるので、結果として、立ち下がり位置ｂ１および立ち下がり位置ｂ２の２つの検出が無効にされる。したがって、この場合は、前々々回の立ち下がり位置と今回の立ち下がり位置の検出間隔が対象にされる。ここで、ｔｍ３が平均電源周期ｔｓａと同じであれば、補正量Δｔ３は「ゼロ」になる。よって、初期値補正部（5e）は、タイマー部（5d）の初期値を「ゼロ」のまま維持する。これにより、タイマー部（5d）のカウントが「ゼロ」からスタートする（図６（Ｄ）に白丸で示す）。その後、立ち下がり位置が検出されず、そのままタイマー部（5d）のカウントが刻まれていく。

以上により、チャタリングの検出毎に、ｔｍ１（ｔｍ２，ｔｍ３）と平均電源周期ｔｓａとの時間差が算出され、時間差がある場合はその分だけタイマー部（5d）の初期値が補正される。したがって、ｔｍ１等と平均電源周期ｔｓａとの差がゼロになる立ち下がり位置が検知され、その位置から初期値「ゼロ」でカウントをスタートさせることができる。よって、ゼロクロス点Ｐから通常時と同様のタイミングでＰＡＭ波形のパルス信号を出力させることができる。したがって、確実に目標のＰＡＭ波形を生成することができ、入力電流波形を正弦波に維持することができる。

−実施形態の効果−
この実施形態によれば、電源電圧の歪みやチャタリングによってゼロクロス検出部（5a）の検出位置が通常とずれた場合、即ちゼロクロス点Ｐの推定位置がずれた場合、そのずれ量に応じてタイマー部（5d）のカウントの初期値を補正するようにした。したがって、ＰＡＭ波形出力部（5c）に対して、ゼロクロス点Ｐを基準に所定のタイミングでパルス信号を出力させることができる。これにより、目標のＰＡＭ波形を確実に生成することができる。その結果、入力電流の波形を確実に正弦波にすることができ、高調波電流を一層抑制することができる。

《その他の実施形態》
上述した実施形態については以下のような構成としてもよい。

例えば、上記実施形態では、タイマー部（5d）の初期値の補正量を、電圧歪み時には上記式２により、またチャタリング時には例えば式５により求めるようにしたが、本発明は、これに限らずそれぞれ以下の式８および式９によって求めるようにしてもよい。
Δｔ＝（ｔｓａ−ｗｏｒｋ）×η／１００ ・・・式８
Δｔ２＝（ｔｓａ−ｔｍ２）×η／１００ ・・・式９
ここに、ηは１００以下の係数であり、例えば「９８」に設定される。これにより、タイマー部（5d）の初期値が一度に補正されずに徐々に補正されることになる。

したがって、初期値が補正された後に、例えば、何らかの要因で周期の異なる電源電圧が入力された場合でも、過電流および過電圧の発生を抑制することができる。つまり、電源電圧の周期が変動する（即ち、ゼロクロス点の周期が変動する）と、その周期に合わせてＰＡＭ波形を出力する必要がある。ところが、初期値を一度に補正すると、ＰＡＭ波形の周期が一気に通常時に設定されるため、その後に周期の異なる電源電圧が入力されると、その周期とＰＡＭ波形の周期が大きくずれてしまう。これにより、過電圧および過電流が発生してしまう。そこで、初期値を徐々に補正することにより、ＰＡＭ波形の周期を少しずつ変動させることができ、ＰＡＭ波形の周期と電源電圧の周期とのずれを抑制することができる。よって、過電流および過電圧の発生を抑制できる。

また、上記実施形態では、ゼロクロス信号の立ち下がり位置からタイマー部（5d）のカウントをスタートさせるようにしたが、本発明はこれに限るものではない。例えば、ゼロクロス検出部（5a）がゼロクロス点Ｐそのものを検出するように構成され、そのゼロクロス点Ｐからタイマー部（5d）のカウントをスタートさせるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、ゼロクロス点毎に生成するパルス群を５つのパルスから構成するようにしたが、これに限らず、７つや９つのパルスによって構成するようにしてもよい。また、パルス群は、奇数のパルス数に限らず、偶数のパルス数で構成するようにしてもよい。

なお、上記実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、整流回路に対して電圧のゼロクロス点を基準にＰＡＭ制御を行う電源供給回路として有用である。

実施形態に係る電源供給回路の全体構成を示す配線系統図である。 入力電圧とゼロクロス信号との関係を示す波形図である。 タイマーに対するＰＡＭ波形の出力状態を示す波形図である。 ＰＡＭ波形の出力タイミングを説明するための波形図である。 電圧の歪み発生時におけるタイマーの初期値の補正処理を示す波形図である。 チャタリング発生時におけるタイマーの初期値の補正処理を示す波形図である。

符号の説明

10 電源供給回路
12 ダイオードブリッジ回路（整流回路）
5a ゼロクロス検出部
5c ＰＡＭ波形出力部
5d タイマー部
5e 初期値補正部（補正部）
S スイッチング素子
D1〜D4 ダイオード
C1,C2 コンデンサ

Claims (5)

1. 交流電源に接続され、交流電流を整流する整流回路（12）と、ＯＮされて該整流回路（12）の出力電力を短絡させるスイッチング素子（S）と、上記整流回路（12）の入力電圧におけるゼロクロス点または所定の電圧値以上になる点を検出するゼロクロス検出部（5a）と、上記整流回路（12）の入力電流の波形が正弦波になるように上記スイッチング素子（S）をスイッチングさせる複数のパルス信号を上記ゼロクロス検出部（5a）の検出時から所定の出力タイミングで出力するＰＡＭ波形出力部（5c）とを備えた電源供給回路であって、
   上記ゼロクロス検出部（5a）の前回の検出から今回の検出までの検出間隔と前回の検出までの検出間隔の平均値との時間差に応じて、上記ＰＡＭ波形出力部（5c）の所定の出力タイミングを補正する補正部（5e）を備えている
   ことを特徴とする電源供給回路。
2. 交流電源に接続され、交流電流を整流する整流回路（12）と、ＯＮされて該整流回路（12）の出力電力を短絡させるスイッチング素子（S）と、上記整流回路（12）の入力電圧におけるゼロクロス点または所定の電圧値以上になる点を検出するゼロクロス検出部（5a）と、上記整流回路（12）の入力電流の波形が正弦波になるように上記スイッチング素子（S）をスイッチングさせる複数のパルス信号を上記ゼロクロス検出部（5a）の検出時から所定の出力タイミングで出力するＰＡＭ波形出力部（5c）とを備えた電源供給回路であって、
   上記ゼロクロス検出部（5a）の前回の検出から今回の検出までの検出間隔が所定値以下の場合、上記前回の検出を無効にし、前々回の検出から今回の検出までの検出間隔と前々回の検出までの検出間隔の平均値との時間差に応じて、上記ＰＡＭ波形出力部（5c）の所定の出力タイミングを補正する補正部（5e）を備えている
   ことを特徴とする電源供給回路。
3. 請求項１において、
   上記補正部（5e）は、上記ゼロクロス検出部（5a）の今回の検出から次回の検出までの検出間隔が所定値以下の場合、上記今回の検出を無効にし、前回の検出から次回の検出までの検出間隔と前回の検出までの検出間隔の平均値との時間差に応じて、上記ＰＡＭ波形出力部（5c）の上記次回の検出時の所定の出力タイミングを補正する
   ことを特徴とする電源供給回路。
4. 請求項１乃至３の何れか１項において、
   上記ゼロクロス検出部（5a）の検出毎に、カウントがリセットされてスタートするタイマー部（5d）を備える一方、
   上記ＰＡＭ波形出力部（5c）は、上記タイマー部（5d）のカウントを用いて、所定の出力タイミングでパルス信号を出力するように構成され、
   上記補正部（5e）は、上記時間差に応じて、上記タイマー部（5d）のカウントの初期値を補正するように構成されている
   ことを特徴とする電源供給回路。
5. 請求項１乃至４の何れか１項において、
   上記整流回路は、ダイオードブリッジ回路（12）であり、
   互いに直列接続された２つのコンデンサ（C1,C2）が上記ダイオードブリッジ回路（12）の出力側に設けられ、該ダイオードブリッジ回路（12）の入力側と上記２つのコンデンサ（C1,C2）の中点とが上記スイッチング素子（S）を介して接続されて、倍電圧整流するように構成されている
   ことを特徴とする電源供給回路。

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