JP2009219243A - 交流電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】誘導性負荷に応じたＭＥＲＳのコンデンサのコンデンサ容量を選定する。
【解決手段】蛍光灯２及び交流電源３間に接続され、蛍光灯を駆動する負荷電圧Ｖｌｏａｄを、交流電源の電源電圧Ｖから調整出力するＭＥＲＳ４と、このＭＥＲＳを制御する制御装置１３とを備えた蛍光灯システム１であって、ＭＥＲＳ内のコンデンサ２５は取替可能に配置され、制御装置は、蛍光灯に対する定格電圧印加時の蛍光灯の負荷インダクタンス量Ｌを算出する負荷インダクタンス量算出部４４と、負荷インダクタンス量に基づき、蛍光灯に対応した共振コンデンサ容量Ｃｏを算出する共振コンデンサ容量算出部４５と、共振コンデンサ容量を基準にして、蛍光灯の負荷インダクタンス量に適したＭＥＲＳ内のコンデンサの適合コンデンサ容量を選定する適合コンデンサ容量選定部４６とを有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば蛍光灯等の放電灯やモータ等の誘導性負荷及び交流電源間に接続され、前記誘導性負荷を駆動するための負荷電圧を、前記交流電源の電源電圧から調整出力する磁気エネルギー回生スイッチ（以下、単にＭＥＲＳと称する）と、所望の負荷電圧を、前記電源電圧から調整出力させるべく、ＭＥＲＳを駆動制御する制御装置とを備えた交流電源装置に関する。

従来、このようなＭＥＲＳを備えた交流電源装置としては、例えば放電灯やモータ等の誘導性負荷及び交流電源間に直列に接続され、前記誘導性負荷を駆動する負荷電圧を、前記交流電源の電源電圧から調整出力するＭＥＲＳと、所望の負荷電圧を、前記電源電圧から調整出力させるべく、ＭＥＲＳを駆動制御する制御装置とを備えた技術が広く知られている（例えば特許文献１参照）。

ＭＥＲＳは、直列に相互接続された一方側の２個の逆導通型半導体スイッチ及び、直列に相互接続された他方側の２個の逆導通型半導体スイッチで構成するブリッジ回路と、前記一方側の逆導通型半導体スイッチ間の中点及び前記他方側の逆導通型半導体スイッチ間の中点を接続するコンデンサとを有し、前記制御装置は、前記電源電圧の零クロスポイント及び、同零クロスポイントの時間差に相当するゲート位相角に基づき、前記ブリッジ回路を構成する４個の逆導通型半導体スイッチの内、対角線上に位置するペアの逆導通型半導体スイッチを同時にＯＮ又はＯＦＦ動作するためのスイッチ切替タイミングを調整制御し、このスイッチ切替タイミングに応じて、２組の逆導通型半導体スイッチのペアの内、一方のペアの逆導通型半導体スイッチがＯＮした場合、他方のペアの逆導通型半導体スイッチをＯＦＦするように、各ペアの逆導通型半導体スイッチを交互にＯＮ／ＯＦＦ制御すると共に、前記ゲート位相角を調整可能にし、この調整したゲート位相角に基づき、前記スイッチ切替タイミングを調整することで、同スイッチ切替タイミングに応じた所望の負荷電圧を、前記電源電圧から調整出力させるべく、ＭＥＲＳ内部の各逆導通型半導体スイッチをＯＮ／ＯＦＦ制御するようにしている。

特許文献１の交流電源装置によれば、前記ゲート位相角を調整することで、前記ＭＥＲＳ内の各逆導通型半導体スイッチのスイッチ切替タイミングを調整し、同スイッチ切替タイミングに応じた各逆導通型半導体スイッチのＯＮ／ＯＦＦ駆動制御及び、このＯＮ／ＯＦＦ駆動制御に伴うコンデンサの充放電動作に応じて、所望の負荷電圧を、前記電源電圧から調整出力することができる。
特許第３７３５６７３号公報（「特許請求の範囲」及び段落番号「００１４」〜「００１５」参照）

しかしながら、上記特許文献１の交流電源装置によれば、スイッチ切替タイミングに応じた各逆導通型半導体スイッチのＯＮ／ＯＦＦ駆動制御及び、このＯＮ／ＯＦＦ駆動制御に伴うコンデンサの充放電動作に応じて、誘導性負荷に対応する所望の負荷電圧を電源電圧から調整出力する際、ＭＥＲＳ内のコンデンサのコンデンサ容量は誘導性負荷の負荷インダクタンス量などの誘導性負荷特性に適応する必要があるため、誘導性負荷の誘導性負荷特性に応じたコンデンサ容量のコンデンサに取り替える必要があるが、ＭＥＲＳ内部のコンデンサは取外可能な構成となっておらず、同ＭＥＲＳ内のコンデンサのコンデンサ容量が誘導性負荷の誘導性負荷特性に適していない場合にはＭＥＲＳ自体を取り替える必要があるため、作業負担がかかることは勿論のこと、誘導性負荷の誘導性負荷特性に適したコンデンサ容量のＭＥＲＳ部品を夫々取り揃える必要がある。

本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）内のコンデンサのコンデンサ容量が誘導性負荷の誘導性負荷特性に適していなくても、磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）自体を取り替える必要はなく、磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）内のコンデンサのみを取り替えることで、その作業負担を大幅に軽減しながら、部品コストの大幅削減を図ることができる交流電源装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本願請求項１記載の交流電源装置は、誘導性負荷及び交流電源間に接続され、前記誘導性負荷を駆動するための負荷電圧を、前記交流電源の電源電圧から調整出力する磁気エネルギー回生スイッチと、この磁気エネルギー回生スイッチを制御する制御装置とを備え、前記磁気エネルギー回生スイッチは、４個の逆導通型半導体スイッチ及びコンデンサで構成し、各逆導通型半導体スイッチのＯＮ／ＯＦＦ駆動制御及び、このＯＮ／ＯＦＦ駆動制御に伴う前記コンデンサの充放電動作に応じて、前記誘導性負荷を駆動する負荷電圧を、前記交流電源の電源電圧から調整出力する交流電源装置であって、前記コンデンサは、前記磁気エネルギー回生スイッチに対して取替可能に配置し、前記誘導性負荷に対して負荷電圧を印可した場合における前記誘導性負荷の誘導性負荷特性に基づき定まる前記コンデンサの共振コンデンサ容量を求める共振コンデンサ容量特定手段と、共振コンデンサ容量に基づき、誘導性負荷に対応した前記磁気エネルギー回生スイッチ内部の前記コンデンサのコンデンサ容量を選定するコンデンサ容量選定手段と、を有するようにした。

従って、本願請求項１記載の交流電源装置によれば、前記コンデンサを前記磁気エネルギー回生スイッチに対して取替可能に配置し、前記誘導性負荷に対して負荷電圧を印可した場合における前記誘導性負荷の誘導性負荷特性に基づき定まる前記コンデンサの共振コンデンサ容量を求め、共振コンデンサ容量に基づき、誘導性負荷に対応した前記磁気エネルギー回生スイッチ内部の前記コンデンサのコンデンサ容量を選定するようにしたので、前記磁気エネルギー回生スイッチ内のコンデンサのコンデンサ容量が誘導性負荷の負荷インダクタンス量に適していなくても、磁気エネルギー回生スイッチ自体を取り替える必要はなく、前記誘導性負荷に対応したコンデンサ容量の選定結果に基づき、手作業又は自動的に、前記磁気エネルギー回生スイッチ内のコンデンサのみを取り替えることで作業負担の大幅軽減を図りながら、部品コストの大幅削減を図ることができる。

また、本願請求項２記載の交流電源装置は、本願請求項１記載の構成において、選定されたコンデンサ容量を外部に通知する通知手段を有することを特徴とする。

したがって、本願請求項２記載の交流電源装置によれば、選定されたコンデンサ容量が外部に通知されるため、その通知情報に基づいて手作業又は自動的に、前記磁気エネルギー回生スイッチ内のコンデンサのみを取り替えることで作業負担の大幅軽減を図りながら、部品コストの大幅削減を図ることができる。

また、本願請求項３記載の交流電源装置は、本願請求項１記載の構成において、前記コンデンサ容量選定手段は、前記共振コンデンサ容量に基づき、少なくとも一以上の所定容量コンデンサの内、前記誘導性負荷に対応した前記所定容量コンデンサを選定し、この選定した所定容量コンデンサを、前記磁気エネルギー回生スイッチ内部の前記コンデンサとして自動設定するコンデンサ自動設定手段を有するようにした。

従って、本願請求項３記載の交流電源装置によれば、本願請求項１記載の効果に加えて、前記共振コンデンサ容量に基づき、少なくとも一以上の所定容量コンデンサの内、前記誘導性負荷に対応した前記所定容量コンデンサを選定し、この選定した所定容量コンデンサを、前記磁気エネルギー回生スイッチ内部の前記コンデンサとして自動設定するようにしたので、前記磁気エネルギー回生スイッチ内のコンデンサのコンデンサ容量が誘導性負荷のインダクタンス容量に適していなくても、面倒なコンデンサの取替作業を要することなく、誘導性負荷のインダクタンス量に適したコンデンサを自動的に設定することができる。

また、本願請求項４記載の交流電源装置は、本願請求項３記載の構成において、前記一以上の所定容量コンデンサを内蔵したコンデンサユニットを、前記磁気エネルギー回生スイッチに対して外部接続可能にし、前記コンデンサ自動設定手段は、前記コンデンサユニット内の前記一以上の所定容量コンデンサの内、前記誘導性負荷に対応した前記所定容量コンデンサを選定し、この選定した所定容量コンデンサを、前記磁気エネルギー回生スイッチ内部の前記コンデンサとして自動設定するようにした。

従って、本願請求項４記載の交流電源装置によれば、本願請求項３記載の効果に加えて、前記一以上の所定容量コンデンサを内蔵したコンデンサユニットを、前記磁気エネルギー回生スイッチに対して外部接続可能にし、前記コンデンサユニット内の一以上の所定容量コンデンサの内、前記誘導性負荷に対応した所定容量コンデンサを選定し、この選定した所定容量コンデンサを、前記磁気エネルギー回生スイッチ内部の前記コンデンサとして自動設定するようにしたので、前記磁気エネルギー回生スイッチ内のコンデンサのコンデンサ容量が誘導性負荷の負荷インダクタンス容量に適していなくても、面倒なコンデンサの取替作業を要することなく、誘導性負荷の負荷インダクタンス量に適したコンデンサを自動的に設定することができると共に、所定容量コンデンサがコンデンサユニットに内蔵しているため、発熱体である磁気エネルギー回生スイッチから熱に弱いコンデンサを熱分離することで、コンデンサの信頼性を確保することができる。

また、本願請求項５記載の交流電源装置は、本願請求項１，３又は４記載の構成において、前記共振コンデンサ容量特定手段は、前記誘導性負荷に対して前記負荷電圧を印加した場合の同誘導性負荷の負荷インピーダンス量を算出する負荷インピーダンス量算出手段と、前記誘導性負荷に対して前記負荷電圧を印加した場合の同誘導性負荷の力率を算出する力率算出手段と、前記負荷インピーダンス量算出手段にて算出した前記誘導性負荷の負荷インピーダンス量及び前記力率算出手段にて算出した前記誘導性負荷の力率に基づき、前記誘導性負荷の誘導性負荷特性として、負荷インダクタンス量を算出する負荷インダクタンス量算出手段とを有するようにした。

従って、本願請求項５記載の交流電源装置によれば、本願請求項１乃至４のいずれか１つに記載の効果に加えて、前記誘導性負荷に対して前記負荷電圧を印加した場合の同誘電性負荷の負荷インピーダンス量及び力率に基づき、前記誘導性負荷の負荷インダクタンス量を算出するようにしたので、基準となる負荷電圧印加時の誘導性負荷の負荷インダクタンス量を簡単に算出することができる。

また、本願請求項６記載の交流電源装置は、本願請求項１乃至５のいずれか１つに記載の構成において、前記誘導性負荷は、前記磁気エネルギー回生スイッチにて調整出力した前記負荷電圧に応じて点灯する放電灯とした。

従って、本願請求項６記載の交流電源装置によれば、本願請求項１乃至５のいずれか１つに記載の効果に加えて、前記誘導性負荷は、前記磁気エネルギー回生スイッチにて調整出力した前記負荷電圧に応じて点灯する放電灯としたので、例えば放電灯の本数や種別が変わって放電灯の負荷インダクタンス量が変動し、前記磁気エネルギー回生スイッチ内のコンデンサのコンデンサ容量が放電灯の負荷インダクタンス量に適さなくなっても、前記磁気エネルギー回生スイッチ自体を取り替える必要がなく、放電灯に応じたコンデンサ容量の選定結果に基づき、磁気エネルギー回生スイッチ内のコンデンサのみを取り替えることで作業負担の大幅軽減を図りながら、部品コストの大幅削減を図ることができる。

上記のように構成された本発明の交流電源装置によれば、コンデンサを磁気エネルギー回生スイッチに対して取替可能に配置し、誘導性負荷に対して負荷電圧を印加した場合の同誘導性負荷の負荷インダクタンス量を検出し、この検出した誘導性負荷の負荷インダクタンス量に基づき、前記誘導性負荷に応じた共振コンデンサ容量を算出し、この算出した共振コンデンサ容量に基づき、前記誘導性負荷に対応した前記磁気エネルギー回生スイッチ内部の前記コンデンサのコンデンサ容量を選定するようにしたので、前記磁気エネルギー回生スイッチ内のコンデンサのコンデンサ容量が誘導性負荷の負荷インダクタンス量に適さなくなっても、前記磁気エネルギー回生スイッチ自体を取り替える必要はなく、前記誘導性負荷に応じてコンデンサ容量の選定結果に基づき、手作業又は自動的に、前記磁気エネルギー回生スイッチ内のコンデンサのみを取り替えることで作業負担の大幅軽減を図りながら、部品コストの大幅削減を図ることができる。

以下、図面に基づき本発明の交流電源装置に関わる実施の形態を示す蛍光灯システムについて説明する。

（実施の形態１）
図１は第１の実施の形態を示す蛍光灯システム内部の概略構成を示すブロック図である。

図１に示す蛍光灯システム１は、誘導性負荷に相当する蛍光灯２と、電源電圧Ｖを供給する交流電源３と、蛍光灯２及び交流電源３間に直列接続され、交流電源３の電源電圧Ｖから蛍光灯２へ印加する負荷電圧Ｖｌｏａｄを調整出力するＭＥＲＳ４と、蛍光灯２のＯＮ／ＯＦＦは勿論のこと、蛍光灯２の調光量を設定する調光量設定部５と、交流電源３の電源電圧Ｖを検出する電源電圧検出部６と、蛍光灯２への負荷電圧Ｖｌｏａｄを検出する負荷電圧検出部７と、通電電流を検出する通電電流検出部８と、ＭＥＲＳ４内部のコンデンサ電圧を検出するコンデンサ電圧検出部９と、蛍光灯２の現在調光量を測定する調光量測定部１０と、交流電源３及びＭＥＲＳ４間の位相を検出すると共に、蛍光灯２及びＭＥＲＳ４間の位相を検出する位相検出部１１と、様々な情報を表示する情報表示部１２と、ＭＥＲＳ４を駆動制御すると共に、蛍光灯システム１全体を制御する制御装置１３とを有している。

ＭＥＲＳ４は、スイッチＯＦＦ時の導通方向が相互に逆向きに直列接続した第１ＭＯＳＦＥＴ（以下、単に第１ＭＯＳと称する）２１Ａ及び第４ＭＯＳＦＥＴ（以下、単に第４ＭＯＳと称する）２４Ａ、スイッチＯＦＦ時の導通方向が相互に逆向きに直列接続した第２ＭＯＳＦＥＴ（以下、単に第２ＭＯＳと称する）２２Ａ及び第３ＭＯＳＦＥＴ（第３ＭＯＳと称する）２３Ａで構成するブリッジ回路２０と、第１ＭＯＳ２１Ａ及び第４ＭＯＳ２４Ａ間の中点にある端子ａ及び、第２ＭＯＳ２２Ａ及び第３ＭＯＳ２３Ａ間の中点にある端子ｂを接続し、各ＭＯＳ２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ及び２４ＡのＯＮ／ＯＦＦタイミング（スイッチ切替タイミング）に応じて充放電を繰り返すコンデンサ２５と、交流電源３に接続する接続端子２６と、蛍光灯２に接続する接続端子２７とを有している。尚、コンデンサ２５は、ＭＥＲＳ４に対して切替可能（取外可能）にコネクタ接続するコンデンサユニット５０内に内蔵しているものとする。一般的に、ＭＥＲＳ４を使用しない通常の電力変換装置においては高周波スイッチングであるためにスイッチングノイズが大きく、コンデンサを外付配置することは困難であるが、ＭＥＲＳ４は低周波スイッチング、かつソフトスイッチングであるためにスイッチングノイズが小さく、コンデンサユニット５０を使用して外付配置することは容易である。

また、各ＭＯＳ２１Ａ，２２Ａ，２３Ａ及び２４Ａには、ダイオードを並列に接続し、第１ＭＯＳ２１Ａには第１ダイオード２１Ｂ、第２ＭＯＳ２２Ａには第２ダイオード２２Ｂ、第３ＭＯＳ２３Ａには第３ダイオード２３Ｂ、第４ＭＯＳ２４Ａには第４ダイオード２４Ｂを並列接続している。

また、制御装置１３は、交流電源３の電源電圧Ｖの零クロスポイント及び、この零クロスポイントを基準にした時間差に相当するゲート位相角αに基づくスイッチ切替タイミングに応じて、ブリッジ回路２０を構成する各ＭＯＳ２１Ａ，２２Ａ，２３Ａ及び２４Ａの内、対角線上に位置する第１ＭＯＳ２１Ａ及び第３ＭＯＳ２３Ａを同時にＯＮ（又はＯＦＦ）動作すると共に、第２ＭＯＳ２２Ａ及び第４ＭＯＳ２４Ａを同時にＯＦＦ（又はＯＮ）動作すべく、ＭＥＲＳ４を駆動制御するものである。その結果、一方の第１ＭＯＳ２１Ａ及び第３ＭＯＳ２３Ａが同時にＯＮした場合、他方の第２ＭＯＳ２２Ａ及び第４ＭＯＳ２４Ａが同時にＯＦＦするのに対し、一方の第１ＭＯＳ２１Ａ及び第３ＭＯＳ２３Ａが同時にＯＦＦした場合、他方の第２ＭＯＳ２２Ａ及び第４ＭＯＳ２４Ａが同時にＯＮし、交互にＯＮ／ＯＦＦするものである。尚、第１ＭＯＳ２１Ａ、第２ＭＯＳ２２Ａ、第３ＭＯＳ２３Ａ及び第４ＭＯＳ２４Ａは、設定に応じて同時にＯＦＦする期間（デッドタイム）や同時にＯＮする期間を設けるようにしても良い。

また、制御装置１３は、ＭＥＲＳ４内の第１ＭＯＳ２１Ａ、第２ＭＯＳ２２Ａ、第３ＭＯＳ２３Ａ及び第４ＭＯＳ２４ＡのゲートＧ１，Ｇ２，Ｇ３及びＧ４をＯＮ／ＯＦＦ制御するゲート駆動信号を出力するゲート位相制御部４１を備え、ゲート位相制御部４１は、調光量設定部５で設定した調光量に相当する負荷電圧ＶｌｏａｄをＭＥＲＳ４で調整出力させるべく、同調光量に相当する負荷電圧Ｖｌｏａｄに対応したゲート位相角αを算出し、この算出したゲート位相角αを設定したゲート駆動信号を出力するものである。

また、ＭＥＲＳ４は、ゲート駆動信号に応じて、同ゲート駆動信号に含むゲート位相角αに基づき、第１ＭＯＳ２１Ａ、第２ＭＯＳ２２Ａ，第３ＭＯＳ２３Ａ及び第４ＭＯＳ２４ＡをＯＮ／ＯＦＦ駆動制御し、これら各ＭＯＳ２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ及び２４ＡのＯＮ／ＯＦＦ駆動及び、これらＯＮ／ＯＦＦ駆動に伴うコンデンサ２５の充放電動作に応じて、蛍光灯２へ印加する負荷電圧Ｖｌｏａｄを交流電源３の電源電圧Ｖから調整出力し、蛍光灯２は、負荷電圧Ｖｌｏａｄに応じた調光量で点灯するものである。尚、当然ながら、ＭＥＲＳ４は、負荷電圧Ｖｌｏａｄの調整に応じて負荷電力を調整し、同負荷電力の調整に応じて調光量を調整するものである。

また、調光量設定部５は、蛍光灯２の消灯（ＯＦＦ）は勿論のこと、蛍光灯２の点灯（ＯＮ）、例えば調光量１００％、すなわち負荷電圧たとえば定格電圧１．０相当の通常点灯から調光量約７０％、すなわち定格電圧０．７相当の範囲内で所定調光量相当の定格電圧の割合を設定するものである。

また、調光量測定部１０は、蛍光灯２の現在調光量、例えば蛍光灯２の明るさを直接測定する光センサに相当するものである。尚、調光量測定部１０としては、光センサを使用せず、例えばＭＥＲＳ４の入力電力や出力電力を測定し、この測定結果から逆算して間接的に蛍光灯２の現在調光量を測定するようにしても良いことは言うまでもない。

また、制御装置１３は、調光量測定部１０を通じて蛍光灯２の現在調光量を測定し、現在調光量が設定調光量となるように、ＭＥＲＳ４を駆動制御するものである。

また、位相検出部１１は、交流電源３の電源電圧Ｖの位相を検出し、この電源電圧Ｖの位相を位相情報としてゲート位相制御部４１に通知するものである。

ゲート位相制御部４１は、位相検出部１１からの電源電圧Ｖの位相情報に基づき、ゲート駆動信号をＭＥＲＳ４の各ＭＯＳ２１Ａ，２２Ａ，２３Ａ及び２４Ａ側のゲートＧ１，Ｇ２，Ｇ３及びＧ４に供給し、その結果、ゲート駆動信号ＯＮに応じてＭＯＳのゲートをＯＮ作動することでソース及びドレイン間の接続をスイッチＯＮすると共に、ゲート駆動信号ＯＦＦに応じてＭＯＳのゲートをＯＦＦ作動することでソース及びドレイン間の接続をスイッチＯＦＦするものである。

各ＭＯＳ２１Ａ，２２Ａ，２３Ａ及び２４Ａは、ゲート駆動信号ＯＮに応じてソース及びドレイン間の接続をスイッチＯＮした場合、電流Ｉを両方向に導通可能とするのに対し、ゲート駆動信号ＯＦＦに応じてソース及びドレイン間の接続をスイッチＯＦＦした場合、ダイオード２１Ｂ，２２Ｂ，２３Ｂ，２４Ｂを通じて電流Ｉをダイオード順方向の一方向にのみ導通可能とするものである。

また、ＭＥＲＳ４は、第１ＭＯＳ２１Ａ及び第３ＭＯＳ２３Ａへのゲート駆動信号ＯＮに応じて第１ＭＯＳ２１Ａ及び第３ＭＯＳ２３Ａ側のソース及びドレイン間の接続をスイッチＯＮすると同時に、第２ＭＯＳ２２Ａ及び第４ＭＯＳ２４Ａへのゲート駆動信号ＯＦＦに応じて第２ＭＯＳ２２Ａ及び第４ＭＯＳ２４Ａ側のソース及びドレイン間の接続をスイッチＯＦＦするものである。

また、同様に、ＭＥＲＳ４は、第２ＭＯＳ２２Ａ及び第４ＭＯＳ２４Ａへのゲート駆動信号ＯＮに応じて第２ＭＯＳ２２Ａ及び第４ＭＯＳ２４Ａ側のソース及びドレイン間の接続をスイッチＯＮすると同時に、第１ＭＯＳ２１Ａ及び第３ＭＯＳ２３Ａへのゲート駆動信号ＯＦＦに応じて第１ＭＯＳ２１Ａ及び第３ＭＯＳ２３Ａ側のソース及びドレイン間の接続をスイッチＯＦＦするものである。

つまり、第１ＭＯＳ２１Ａ及び第３ＭＯＳ２３Ａは同一方向のスイッチ極性、第２ＭＯＳ２２Ａ及び第４ＭＯＳ２４Ａは同一方向のスイッチ極性を備え、第１ＭＯＳ２１Ａ及び第３ＭＯＳ２３Ａのスイッチ極性は、第２ＭＯＳ２２Ａ及び第４ＭＯＳ２４Ａのスイッチ極性と逆方向となる。

では、まず、ＭＥＲＳ４の基本原理について説明する。図２は交流電源３の電源電圧ＶとＭＥＲＳ４を駆動制御するゲート駆動信号との関係を端的に示すタイミング説明図である。

図２（ａ）は交流電源３が供給する電源電圧Ｖの時間的な変化を示し、電源電圧Ｖは、定格電圧の正電圧＋Ｖａ及び定格電圧の負電圧−Ｖａを１周期Ｔとした正弦波である。尚、説明の便宜上、負電圧から正電圧へ移行する零クロスポイント（周期“０”）のタイミングを“ｔ２”、次の正電圧から負電圧へ移行する零クロスポイント（周期“Ｔ／２”＝１８０°）のタイミングを“ｔ４”、更に次の負電圧から正電圧へ再び移行する零クロスポイント（周期“Ｔ”＝３６０°）のタイミングを“ｔ７”とする。

図２（ｂ）及び（ｃ）はゲート位相角αに応じた第１ＭＯＳ２１Ａ、第２ＭＯＳ２２Ａ、第３ＭＯＳ２３Ａ及び第４ＭＯＳ２４Ａへのゲート駆動信号を端的に示すタイミング説明図である。尚、図２（ａ）乃至図２（ｃ）は同一時間軸に相当するものである。

図２（ｂ）はゲート位相角αを０°＜α≦９０°に設定した場合のゲート駆動信号を端的に示し、第１ＭＯＳ２１Ａ及び第３ＭＯＳ２３ＡをＯＦＦからＯＮするゲート駆動信号のタイミングを、電源電圧Ｖの零クロスポイント（周期“０”）のタイミング“ｔ２”を基準に、同タイミング“ｔ２”からαだけ位相を進めたタイミング“ｔ１”とした場合、同タイミング“ｔ１”から電源電圧Ｖの半周期Ｔ／２後のタイミング“ｔ３”を、第１ＭＯＳ２１Ａ及び第３ＭＯＳ２３ＡをＯＮからＯＦＦするゲート駆動信号のタイミングとするものである。尚、第２ＭＯＳ２２Ａ及び第４ＭＯＳ２４Ａのスイッチング位相は、第１ＭＯＳ２１Ａ及び第３ＭＯＳ２３Ａとは逆相となるため、タイミング“ｔ１”では第２ＭＯＳ２２Ａ及び第４ＭＯＳ２４ＡをＯＮからＯＦＦするタイミングに相当し、タイミング“ｔ３”では第２ＭＯＳ２２Ａ及び第４ＭＯＳ２４ＡをＯＦＦからＯＮするタイミングに相当するものである。

また、図２（ｃ）はゲート位相角αを９０°＜α＜１８０°に設定した場合のゲート駆動信号を端的に示し、第１ＭＯＳ２１Ａ及び第３ＭＯＳ２３ＡをＯＦＦからＯＮするゲート駆動信号のタイミングを、電源電圧Ｖの零クロスポイント（周期“０”）のタイミング“ｔ２”を基準に、同タイミング“ｔ２”からαだけ位相を進めたタイミング“ｔ０”とした場合、同タイミング“ｔ０”から電源電圧Ｖの半周期Ｔ／２後のタイミング“ｔ２ｙ”を、第１ＭＯＳ２１Ａ及び第３ＭＯＳ２３ＡをＯＮからＯＦＦするゲート駆動信号のタイミングとするものである。尚、タイミング“ｔ０”では第２ＭＯＳ２２Ａ及び第４ＭＯＳ２４ＡをＯＮからＯＦＦするタイミングに相当し、タイミング“ｔ２ｙ”では第２ＭＯＳ２２Ａ及び第４ＭＯＳ２４ＡをＯＦＦからＯＮするタイミングに相当するものである。

また、図示せぬが、ゲート位相角αをα＝１８０°に設定した場合、電源電圧Ｖが正電圧の場合、第１ＭＯＳ２１Ａ及び第３ＭＯＳ２３ＡがＯＦＦ、すなわち第２ＭＯＳ２２Ａ及び第４ＭＯＳ２４ＡがＯＮ、電源電圧Ｖが負電圧の場合、第１ＭＯＳ２１Ａ及び第３ＭＯＳ２３ＡがＯＮ、すなわち第２ＭＯＳ２２Ａ及び第４ＭＯＳ２４ＡがＯＦＦである。

また、同様に図示せぬが、ゲート位相角αをα＝０°に設定した場合、電源電圧Ｖ及びゲート駆動信号は同期し、電源電圧Ｖが正電圧の場合、第１ＭＯＳ２１Ａ及び第３ＭＯＳ２３ＡがＯＮ、すなわち第２ＭＯＳ２２Ａ及び第４ＭＯＳ２４ＡがＯＦＦ、また、電源電圧Ｖが負電圧の場合、第１ＭＯＳ２１Ａ及び第３ＭＯＳ２３ＡがＯＦＦ、すなわち第２ＭＯＳ２２Ａ及び第４ＭＯＳ２４ＡがＯＮである。

図３はゲート位相角αを（α＝０°）に設定した場合に関わるＭＥＲＳ４の内部動作を端的に示す説明図である。

ＭＥＲＳ４は、交流電源３の電源電圧Ｖが正電圧の場合、図３（ａ）に示すように、第１ＭＯＳ２１Ａ及び第３ＭＯＳ２３ＡがＯＮで導通状態、第２ＭＯＳ２２Ａ及び第４ＭＯＳ２４ＡがＯＦＦ、すなわち第２ダイオード２２Ｂ及び第４ダイオード２４Ｂが順方向で導通状態となるため、コンデンサ２５の両端が短絡状態となる。その結果、電源電圧Ｖは、そのまま、負荷電圧Ｖｌｏａｄとなる。

また、ＭＥＲＳ４は、交流電源３の電源電圧Ｖが負電圧の場合、図３（ｂ）に示すように、第２ＭＯＳ２２Ａ及び第４ＭＯＳ２４ＡがＯＮで導通状態、第１ＭＯＳ２１Ａ及び第３ＭＯＳ２３ＡがＯＦＦ、すなわち第１ダイオード２１Ｂ及び第３ダイオード２３Ｂが順方向で導通状態となるため、コンデンサ２５の両端が短絡状態となる。その結果、電源電圧Ｖは、そのまま、負荷電圧Ｖｌｏａｄとなる。

つまり、ＭＥＲＳ４は、ゲート位相角をα＝０°に設定した場合、電源電圧Ｖが、そのまま、蛍光灯２に対する負荷電圧Ｖｌｏａｄとなるため、交流電源３及び蛍光灯２間にＭＥＲＳ４を配置しない場合と同じである。

次にゲート位相角αを０°＜α≦９０°に設定した場合のＭＥＲＳ４の内部動作について説明する。図４はゲート位相角（０°＜α≦９０°）に設定した場合の電源電圧Ｖ、ゲート駆動信号、コンデンサ電圧Ｖｃ及び負荷電圧Ｖｌｏａｄ（点線）の関係を端的に示す説明図、図５乃至図６はゲート位相角（０°＜α≦９０°）に設定した場合に関わるＭＥＲＳ４の内部動作を端的に示す説明図である。

ＭＥＲＳ４は、図４に示すように、ゲート位相角αに設定したゲート駆動信号に応じて第１ＭＯＳ２１Ａ及び第３ＭＯＳ２３Ａと、第２ＭＯＳ２２Ａ及び第４ＭＯＳ２４Ａとを交互にＯＮ／ＯＦＦ駆動するものである。

タイミング“ｔ１”直前においてＭＥＲＳ４は、電源電圧Ｖが負電圧のため、図５（ａ）に示すように、第２ＭＯＳ２２Ａ及び第４ＭＯＳ２４ＡがＯＮで導通状態、第１ＭＯＳ２１Ａ及び第３ＭＯＳ２３ＡがＯＦＦ、すなわち第１ダイオード２１Ｂ及び第３ダイオード２３Ｂが順方向で導通状態となるため、コンデンサ２５の両端が短絡状態となる。その結果、第１ダイオード２１Ｂ→第４ＭＯＳ２４Ａ、第２ＭＯＳ２２Ａ→第３ダイオード２３Ｂの電流経路で、コンデンサ２５のコンデンサ電圧Ｖｃは０Ｖを保持、電源電圧Ｖが、そのまま、負荷電圧Ｖｌｏａｄとなる。

次にＭＥＲＳ４は、電源電圧Ｖが負電圧のまま、タイミング“ｔ１”に到達すると、図５（ｂ）に示すように、第１ＭＯＳ２１Ａ及び第３ＭＯＳ２３ＡがＯＮで導通状態、第２ＭＯＳ２２Ａ及び第４ＭＯＳ２４ＡがＯＦＦ、すなわち、第２ＭＯＳ２２Ａ、第２ダイオード２２Ｂ、第４ＭＯＳ２４Ａ及び第４ダイオード２４Ｂの電流経路は遮断状態となる。尚、第１ＭＯＳ２１Ａ及び第３ＭＯＳ２３Ａは、ＯＦＦからＯＮ駆動するに際し、第１ダイオード２１Ｂ及び第３ダイオード２３Ｂが導通状態であるため、スイッチング損失が生じることなく、零電圧スイッチングを実現している。

その結果、タイミング“ｔ１”〜“ｔ２”の最初の期間においてＭＥＲＳ４は、第１ＭＯＳ２１Ａ→コンデンサ２５→第３ＭＯＳ２３Ａの経路で電流が流れて、コンデンサ２５の充電動作を開始し、コンデンサ電圧Ｖｃは上昇することになる。

更に負荷電圧Ｖｌｏａｄは、図４に示すように、電源電圧Ｖに９０°までの進み位相でコンデンサ電圧Ｖｃが重畳されることになるため、負荷電圧Ｖｌｏａｄの負電圧の減少は更に加速され、電源電圧Ｖの周期０°に到達するタイミング“ｔ２”前、すなわち、電源電圧Ｖが負電圧であるにもかかわらず、負荷電圧Ｖｌｏａｄは正電圧に反転することになる。

その結果、ＭＥＲＳ４内の負荷電流は徐々に減少して電流の向きが反転して（図５（ｂ）内の点線電流方向参照）、コンデンサ２５の放電を開始し、コンデンサ電圧Ｖｃは、第３ＭＯＳ２３Ａ→コンデンサ２５→第１ＭＯＳ２１Ａの電流経由で放電することになる。

次にＭＥＲＳ４は、タイミング“ｔ２”に到達して、電源電圧Ｖが正電圧に反転した場合、図５（ｃ）に示すように、第３ＭＯＳ２３Ａ→コンデンサ２５→第１ＭＯＳ２１Ａの経路でコンデンサ２５の放電を継続することになる。

更にＭＥＲＳ４は、タイミング“ｔ２ｘ”に到達すると、放電中のコンデンサ２５のコンデンサ電圧Ｖｃが０Ｖとなるため、図６（ａ）に示すように、ＯＦＦ中の第２ＭＯＳ２２Ａ及び第４ＭＯＳ２４Ａ側の第２ダイオード２２Ｂ及び第４ダイオード２４Ｂは順方向で導通状態となり、コンデンサ２５の両端が短絡状態となるため、タイミング“ｔ２ｘ”〜“ｔ３”の期間では、第４ダイオード２４Ｂ→第１ＭＯＳ２１Ａ、第３ＭＯＳ２３Ａ→第２ダイオード２２Ｂの電流経路で、電源電圧Ｖは、そのまま、負荷電圧Ｖｌｏａｄとなる。

次にＭＥＲＳ４は、電源電圧Ｖが正電圧のまま、タイミング“ｔ３”に到達すると、図６（ｂ）に示すように、第２ＭＯＳ２２Ａ及び第４ＭＯＳ２４ＡがＯＮで導通状態、第１ＭＯＳ２１Ａ及び第３ＭＯＳ２３ＡがＯＦＦ、すなわち、第１ＭＯＳ２１Ａ、第１ダイオード２１Ｂ、第３ＭＯＳ２３Ａ及び第３ダイオード２３Ｂの電流経路は遮断状態となる。尚、第２ＭＯＳ２２Ａ及び第４ＭＯＳ２４Ａは、ＯＦＦからＯＮ駆動するに際し、第２ダイオード２２Ｂ及び第４ダイオード２４Ｂが導通状態であるため、スイッチング損失が生じることなく、零電圧スイッチングを実現している。

その結果、タイミング“ｔ３”〜“ｔ４”の最初の期間においてＭＥＲＳ４は、第４ＭＯＳ２４Ａ→コンデンサ２５→第２ＭＯＳ２２Ａの経路で電流が流れて、コンデンサ２５の充電動作を開始し、コンデンサ電圧Ｖｃは上昇することになる。

更に負荷電圧Ｖｌｏａｄは、電源電圧Ｖに９０°までの進み位相でコンデンサ電圧Ｖｃが重畳されることになるため、負荷電圧Ｖｌｏａｄの正電圧の減少は更に加速し、電源電圧Ｖの周期１８０°に到達するタイミング“ｔ４”前、すなわち、電源電圧Ｖが正電圧であるにもかかわらず、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、負電圧に反転することになる。

その結果、ＭＥＲＳ４内の負荷電流は徐々に減少して電流の向きが反転して（図６（ｂ）内の点線矢印参照）、コンデンサ２５の放電を開始し、コンデンサ電圧Ｖｃは、第２ＭＯＳ２２Ａ→コンデンサ２５→第４ＭＯＳ２４Ａの経由で放電することになる。

次にＭＥＲＳ４は、タイミング“ｔ４”に到達して、電源電圧Ｖが負電圧に反転した場合、図６（ｃ）に示すように、第２ＭＯＳ２２Ａ→コンデンサ２５→第４ＭＯＳ２４Ａの経路でコンデンサ２５の放電を継続することになる。

更にＭＥＲＳ４は、タイミング“ｔ４ｘ”に到達すると、放電中のコンデンサ２５のコンデンサ電圧Ｖｃが０Ｖとなるため、図５（ａ）に示すように、ＯＦＦ中の第１ＭＯＳ２１Ａ及び第３ＭＯＳ２３Ａ側の第１ダイオード２１Ｂ及び第３ダイオード２３Ｂは順方向で導通状態となり、コンデンサ２５の両端が短絡状態となるため、タイミング“ｔ４ｘ”〜“ｔ６”の期間では、第１ダイオード２１Ｂ→第４ＭＯＳ２４Ａ、第２ＭＯＳ２２Ａ→第３ダイオード２３Ｂの電流経路で、電源電圧Ｖは、そのまま、負荷電圧Ｖｌｏａｄとなる。

そして、ＭＥＲＳ４は、タイミング“ｔ６”以降、前述したタイミング“ｔ１”〜“ｔ６”の処理動作を繰り返し継続することになる。

従って、ＭＥＲＳ４は、ゲート位相角を０°＜α≦９０°に設定した場合、誘導性負荷の蛍光灯２による遅れ力率に対してコンデンサ電圧Ｖｃを進み位相で電源電圧Ｖに重畳することになるため、ゲート位相角αを進めるに連れて力率が改善され、負荷電圧Ｖｌｏａｄ（Ｖｌｏａｄ＝Ｖ＋Ｖｃ）が上昇し、その結果、負荷電力も上昇することになる。

尚、ＭＥＲＳ４内のコンデンサ２５の容量及びゲート位相角αのタイミングに応じてコンデンサ２５の充電から放電に反転するタイミングは異なる場合があることは言うまでもなく、さらに、コンデンサ２５の容量を大きくした場合、コンデンサ２５のコンデンサ電圧Ｖｃが０Ｖにはならない動作もあり得ることは言うまでもない。

次にゲート位相角αを９０°＜α＜１８０°に設定した場合のＭＥＲＳ４の内部動作について説明する。図７はゲート位相角（９０°＜α＜１８０°）に設定した場合の電源電圧Ｖ、ゲート駆動信号、コンデンサ電圧Ｖｃ及び負荷電圧Ｖｌｏａｄ（点線）の関係を端的に示す説明図、図８乃至図１０はゲート位相角（９０°＜α＜１８０°）に設定した場合に関わるＭＥＲＳ４の内部動作を端的に示す説明図である。

ＭＥＲＳ４は、図７に示すように、ゲート位相角αに設定したゲート駆動信号に応じて第１ＭＯＳ２１Ａ及び第３ＭＯＳ２３Ａと、第２ＭＯＳ２２Ａ及び第４ＭＯＳ２４Ａとを交互にＯＮ／ＯＦＦ駆動するものである。

タイミング“ｔ０”直前においてＭＥＲＳ４は、電源電圧Ｖが負電圧のため、図８（ａ）に示すように、第２ＭＯＳ２２Ａ及び第４ＭＯＳ２４ＡがＯＮで導通状態、第１ＭＯＳ２１Ａ及び第３ＭＯＳ２３ＡがＯＦＦ、すなわち第１ダイオード２１Ｂ及び第３ダイオード２３Ｂが順方向で導通状態となるため、コンデンサ２５の両端が短絡状態となる。その結果、第１ダイオード２１Ｂ→第４ＭＯＳ２４Ａ、第２ＭＯＳ２２Ａ→第３ダイオード２３Ｂの電流経路で、コンデンサ２５のコンデンサ電圧Ｖｃは０Ｖを保持、電源電圧Ｖが、そのまま、負荷電圧Ｖｌｏａｄとなる。

次にＭＥＲＳ４は、電源電圧Ｖが負電圧のまま、タイミング“ｔ０”に到達すると、図８（ｂ）に示すように、第１ＭＯＳ２１Ａ及び第３ＭＯＳ２３ＡがＯＮで導通状態、第２ＭＯＳ２２Ａ及び第４ＭＯＳ２４ＡがＯＦＦ、すなわち、第２ＭＯＳ２２Ａ、第２ダイオード２２Ｂ、第４ＭＯＳ２４Ａ及び第４ダイオード２４Ｂの電流経路は遮断状態となる。尚、第１ＭＯＳ２１Ａ及び第３ＭＯＳ２３Ａは、ＯＦＦからＯＮ駆動するに際し、第１ダイオード２１Ｂ及び第３ダイオード２３Ｂが導通状態であるため、スイッチング損失が生じることなく、零電圧スイッチングを実現している。

その結果、タイミング“ｔ０”〜“ｔ１ｘ”の最初の期間においてＭＥＲＳ４は、第１ＭＯＳ２１Ａ→コンデンサ２５→第３ＭＯＳ２３Ａの経路で電流が流れて、コンデンサ２５の充電動作を開始し、コンデンサ電圧Ｖｃは上昇することになる。

更に負荷電圧Ｖｌｏａｄは、電源電圧Ｖに９０°を超えて進み位相でコンデンサ電圧Ｖｃが重畳されることになるため、図７に示すように、電源電圧Ｖがピークの負電圧になる前に、逆電圧方向でコンデンサ電圧Ｖｃが重畳されることになるため、負荷電圧Ｖｌｏａｄは電源電圧Ｖに比較して減少する。その結果、タイミング“ｔ０”〜“ｔ１ｘ”間では、電源電圧Ｖが負電圧であるにもかかわらず、負荷電圧Ｖｌｏａｄは負電圧から正電圧に反転することになる。

その結果、ＭＥＲＳ４内のコンデンサ２５に流れる負荷電流の向きが反転して（図８（ｂ）内の点線電流方向参照）、コンデンサ２５の放電を開始し、コンデンサ電圧Ｖｃは、第３ＭＯＳ２３Ａ→コンデンサ２５→第１ＭＯＳ２１Ａの電流経路で放電することになる。

次にＭＥＲＳ４は、タイミング“ｔ１ｘ”に到達すると、コンデンサ２５のコンデンサ電圧Ｖｃが０Ｖ、さらに、タイミング“ｔ２”に到達すると、電源電圧Ｖが正電圧に反転することになる。尚、これらタイミング“ｔ１ｘ”〜タイミング“ｔ２”の期間は、電源電圧Ｖの位相が０Ｖに近く、しかも、コンデンサ電圧Ｖｃが０Ｖとなるため、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、電源電圧Ｖのピーク値に比較して０Ｖに近い電圧となる。図７に示す波形例では電源電圧Ｖが正電圧に反転するタイミング“ｔ２”の前にコンデンサ電圧Ｖｃが０Ｖとなるものである。

また、ＭＥＲＳ４は、タイミング“ｔ１ｘ”に到達すると、コンデンサ２５の放電継続に応じてコンデンサ電圧Ｖｃが０Ｖとなるため、図８（ｃ）に示すように、ＯＦＦ中の第２ＭＯＳ２２Ａ及び第４ＭＯＳ２４Ａ側の第２ダイオード２２Ｂ及び第４ダイオード２４Ｂが順方向で導通状態となり、コンデンサ２５の両端が短絡状態となるため、タイミング“ｔ１ｘ”〜“ｔ２”の期間では、第４ダイオード２１Ｂ→第１ＭＯＳ２１Ａ、第３ＭＯＳ２３Ａ→第２ダイオード２２Ｂの電流経路で、電源電圧Ｖは、そのまま、負荷電圧Ｖｌｏａｄとなる。

次にＭＥＲＳ４は、タイミング“ｔ２”に到達して、電源電圧Ｖが正電圧に反転すると、図９（ａ）に示すように、第２ダイオード２２Ｂ及び第４ダイオード２４Ｂは順方向で導通状態となり、コンデンサ２５の両端が短絡状態となるため、タイミング“ｔ２”〜“ｔ２ｙ”の期間では、第４ダイオード２４Ｂ→第１ＭＯＳ２１Ａ、第３ＭＯＳ２３Ａ→第２ダイオード２２Ｂの電流経路で、電源電圧Ｖは、そのまま、負荷電圧Ｖｌｏａｄとなる。

次にＭＥＲＳ４は、電源電圧Ｖが正電圧のまま、タイミング“ｔ２ｙ”に到達すると、図９（ｂ）に示すように、第２ＭＯＳ２２Ａ及び第４ＭＯＳ２４ＡがＯＮで導通状態、第１ＭＯＳ２１Ａ及び第３ＭＯＳ２３ＡがＯＦＦ、すなわち、第１ＭＯＳ２１Ａ、第１ダイオード２１Ｂ、第３ＭＯＳ２３Ａ及び第３ダイオード２３Ｂの電流経路は遮断状態となる。尚、第２ＭＯＳ２２Ａ及び第４ＭＯＳ２４Ａは、ＯＦＦからＯＮ駆動するに際し、第２ダイオード２２Ｂ及び第４ダイオード２４Ｂが導通状態であるため、スイッチング損失が生じることなく、零電圧スイッチングを実現している。

その結果、タイミング“ｔ２ｙ”〜“ｔ３ｘ”の最初の期間においてＭＥＲＳ４は、第４ＭＯＳ２４Ａ→コンデンサ２５→第２ＭＯＳ２２Ａの経路で電流が流れて、コンデンサ２５の充電動作を開始し、コンデンサ電圧Ｖｃは上昇することになる。

更に負荷電圧Ｖｌｏａｄは、電源電圧Ｖに９０°を超えて進み位相でコンデンサ電圧Ｖｃが重畳されることになるため、図７に示すように、電源電圧Ｖがピークの正電圧になる前に、逆電圧方向でコンデンサ電圧Ｖｃが重畳されることになるため、負荷電圧Ｖｌｏａｄは電源電圧Ｖに比較して減少する。その結果、タイミング“ｔ２ｙ”〜“ｔ３ｘ”間では、電源電圧Ｖが正電圧であるにもかかわらず、負荷電圧Ｖｌｏａｄは正電圧から負電圧に反転することになる。

その結果、ＭＥＲＳ４内のコンデンサ２５に流れる負荷電流の向きが反転して（図９（ｂ）内の点線電流方向参照）、コンデンサ２５の放電を開始し、コンデンサ電圧Ｖｃは、第２ＭＯＳ２２Ａ→コンデンサ２５→第４ＭＯＳ２４Ａの電流経路で放電することになる。

次にＭＥＲＳ４は、タイミング“ｔ３ｘ”に到達すると、コンデンサ２５のコンデンサ電圧Ｖｃが０Ｖ、さらに、タイミング“ｔ４”に到達すると、電源電圧Ｖが負電圧に反転することになる。尚、これらタイミング“ｔ３ｘ”〜タイミング“ｔ４”の期間は、電源電圧Ｖの位相が０Ｖに近く、しかも、コンデンサ電圧Ｖｃが０Ｖとなるため、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、電源電圧Ｖのピーク値に比較して０Ｖに近い電圧となる。図７に示す波形例では電源電圧Ｖが負電圧に反転するタイミング“ｔ４”の前にコンデンサ電圧Ｖｃが０Ｖとなるものである。

ＭＥＲＳ４は、タイミング“ｔ３ｘ”に到達すると、コンデンサ２５の放電継続に応じてコンデンサ電圧Ｖｃが０Ｖとなるため、図９（ｃ）に示すように、ＯＦＦ中の第１ＭＯＳ２１Ａ及び第３ＭＯＳ２３Ａ側の第１ダイオード２１Ｂ及び第３ダイオード２３Ｂが順方向で導通状態となり、コンデンサ２５の両端が短絡状態となるため、タイミング“ｔ３ｘ”〜“ｔ４”の期間では、第１ダイオード２１Ｂ→第４ＭＯＳ２４Ａ、第２ＭＯＳ２２Ａ→第３ダイオード２３Ｂの電流経路で、電源電圧Ｖは、そのまま、負荷電圧Ｖｌｏａｄとなる。

更にＭＥＲＳ２４は、タイミング“ｔ４”に到達すると、電源電圧Ｖが負電圧に反転し、図１０に示すように、第２ＭＯＳ２２Ａ及び第４ＭＯＳ２４ＡがＯＮで導通状態、第１ＭＯＳ２１Ａ及び第３ＭＯＳ２３ＡがＯＦＦ、すなわち第１ダイオード２１Ｂ及び第３ダイオード２３Ｂが順方向で導通状態となるため、コンデンサ２５の両端が短絡状態となる。その結果、第１ダイオード２１Ｂ→第４ＭＯＳ２４Ａ、第２ＭＯＳ２２Ａ→第３ダイオード２３Ｂの電流経路で、コンデンサ２５のコンデンサ電圧Ｖｃは０Ｖを保持、電源電圧Ｖが、そのまま、負荷電圧Ｖｌｏａｄとなる。

つまり、ＭＥＲＳ４は、タイミング“ｔ４”以降、前述したタイミング“ｔ０”〜“ｔ４”の処理動作を繰り返し継続することになる。

従って、ＭＥＲＳ４は、ゲート位相角を９０°＜α＜１８０°に設定した場合、誘導性負荷の蛍光灯２に対してコンデンサ電圧Ｖｃを更に９０°を超えた進み位相で電源電圧Ｖに、コンデンサ電圧Ｖｃを逆電圧方向に重畳することになるため、ゲート位相角αを進めるに連れて力率が低下し、負荷電圧Ｖｌｏａｄ（Ｖｌｏａｄ＝Ｖ−Ｖｃ）が減少し、その結果、負荷電力も減少することになる。

尚、ここまで、ゲート位相角αを変化させた場合のＭＥＲＳ４の基本原理について説明してきたが、次に本願発明の主眼であるコンデンサ切替設定処理について詳細に説明する。

コンデンサ切替設定処理とは、蛍光灯２の本数や種別に応じて蛍光灯２の負荷インダクタンス量が変動した場合、同負荷インダクタンス量に適したコンデンサ容量にＭＥＲＳ４内のコンデンサ２５に切替設定するための処理である。

前述したようにＭＥＲＳ４は、所定容量（例えば１０μＦ）の所定容量コンデンサ２５Ａを内蔵したコンデンサユニット５０とコネクタ接続し、この所定容量コンデンサ２５ＡでＭＥＲＳ４内のコンデンサ２５を構成するものである。尚、各種容量の所定容量コンデンサ２５Ａを内蔵したコンデンサユニット５０を取り揃えているものとする。

制御装置１３は、例えば蛍光灯２の設置時に、蛍光灯２に定格電圧を印加した状態で蛍光灯２の負荷インピーダンス量Ｚを算出する負荷インピーダンス量算出部４２と、蛍光灯２に定格電圧を印加した状態で蛍光灯２の力率ｃｏｓθを算出する力率算出部４３と、負荷インピーダンス量算出部４２にて算出した負荷インピーダンス量Ｚ及び力率算出部４３にて算出した力率ｃｏｓθに基づき、蛍光灯２の負荷インクダンス量Ｌを算出する負荷インダクタンス量算出部４４と、この負荷インダクタンス量算出部４４にて算出した負荷インダクタンス量Ｌに基づき共振コンデンサ容量Ｃｏを算出する共振コンデンサ容量算出部４５と、この共振コンデンサ容量算出部４５にて算出した共振コンデンサ容量Ｃｏを基準にして、蛍光灯２の負荷インダクタンス量Ｌに適応したＭＥＲＳ４のコンデンサ２５の適合コンデンサ容量を選定する適合コンデンサ容量選定部４６と、ＭＥＲＳ４にコネクタ接続するコンデンサユニット５０全体を制御するコンデンサユニット制御部４７とを有している。

蛍光灯２の設置時に、蛍光灯２に定格電圧を印加する方法としては、ゲート位相制御部４１を通じて第１ＭＯＳ２１Ａ，第２ＭＯＳ２２Ａ，第３ＭＯＳ２３Ａ及び第４ＭＯＳ２４Ａを同時にＯＮ駆動することで蛍光灯２に対して定格電圧を印加することになる。

負荷インピーダンス量算出部４２は、電源電圧検出部６にて検出した電源電圧Ｖ及び通電電流検出部８にて検出した通電電流Ｉに基づき、Ｖ／Ｉの数式で蛍光灯２の負荷インピーダンス量Ｚを算出するものである。

力率算出部４３は、蛍光灯２の有効電力Ｗ及び蛍光灯２の皮相電力ＶＡに基づき、Ｗ／ＶＡの数式で、蛍光灯２の力率ｃｏｓθを算出するものである。

負荷インダクタンス量算出部４４は、負荷インピーダンス量算出部４２にて算出した負荷インピーダンス量Ｚ及び力率算出部４３にて算出した力率ｃｏｓθに基づき、Ｚ＊ｓｉｎθ／２πｆの数式で蛍光灯２の負荷インダクタンス量Ｌを算出するものである。尚、周波数ｆは、電源電圧Ｖから検出するものである。

共振コンデンサ容量算出部４５は、負荷インダクタンス量算出部４４にて算出した負荷インダクタンス量Ｌに基づき、１／（（２πｆ）²＊Ｌ）の数式で共振コンデンサ容量Ｃｏを算出するものである。

適合コンデンサ容量選定部４６は、共振コンデンサ容量算出部４５にて算出した共振コンデンサ容量Ｃｏを基準に、現在の蛍光灯２の負荷インダクタンス量Ｌに適したＭＥＲＳ４の適合コンデンサ容量を選定し、この選定した適合コンデンサ容量を記憶するものである。尚、適合コンデンサ容量の選定に際しては、ＭＥＲＳ４のコンデンサ２５のコンデンサ容量を小さくした場合、コンデンサ電圧Ｖｃの最大電圧値ＶｃＭＡＸが高くなって、各部品に過電流が発生しやすくなるため、この点を踏まえて、想定する通電電流Ｉに基づき、ＶｃＭＡＸ＝１．４√（Ｌ／Ｖｃ）＊Ｉの数式で最大電圧値ＶｃＭＡＸを算出し、この算出した最大電圧値ＶｃＭＡＸを踏まえて、蛍光灯２の負荷インダクタンス量Ｌに適した適合コンデンサ容量を選定するものである。例えば、コンデンサ容量が異なるコンデンサが選定可能なコンデンサとして複数存在する場合には、共振コンデンサ容量Ｃｏ以上の容量を持つコンデンサを検索し、その検索されたコンデンサの容量を適合コンデンサ容量として選定する。あるいはコンデンサの合計容量が共振コンデンサ容量Ｃｏ以上となるコンデンサの組合せを検索し、その検索されたコンデンサ群の合計容量を、適合コンデンサ容量として選定する。

また、コンデンサユニット制御部４７は、適合コンデンサ容量選定部４６にてＭＥＲＳ４の適合コンデンサ容量を選定すると、ＭＥＲＳ４に対してコンデンサユニット５０をコネクタ接続していなかった場合、コンデンサ容量ＮＧ及び、ＭＥＲＳ４の適合コンデンサ容量を情報表示部１２に表示するものである。尚、ユーザは、情報表示部１２の表示内容に基づき、ＭＥＲＳ４内のコンデンサ容量が蛍光灯２の負荷インダクタンス量に適合しておらず、その蛍光灯２の負荷インダクタンス量Ｌに適したＭＥＲＳ４内の適合コンデンサ容量を認識することができるものである。

また、コンデンサユニット制御部４７は、適合コンデンサ容量選定部４６にてＭＥＲＳ４の適合コンデンサ容量を選定すると、ＭＥＲＳ４に対してコンデンサユニット５０をコネクタ接続している場合、コンデンサユニット５０内蔵の所定容量コンデンサ２５Ａが適合コンデンサ容量に適合しているか否かを判定し、所定容量コンデンサ２５Ａが適合コンデンサ容量に適合している場合、情報表示部１２にコンデンサ容量ＯＫを表示するものである。尚、ユーザは、情報表示部１２の表示内容に基づき、ＭＥＲＳ４内のコンデンサ容量が蛍光灯２の負荷インダクタンス量Ｌに適合しているものと認識することができるものである。

また、コンデンサユニット制御部４７は、適合コンデンサ容量選定部４６にてＭＥＲＳ４の適合コンデンサ容量を選定すると、ＭＥＲＳ４に対してコンデンサユニット５０をコネクタ接続している場合、コンデンサユニット５０内蔵の所定容量コンデンサ２５Ａが適合コンデンサ容量に適合しているか否かを判定し、所定容量コンデンサ２５Ａが適合コンデンサ容量に適合していない場合、コンデンサ容量ＮＧ及び、ＭＥＲＳ４の適合コンデンサ容量を情報表示部１２に表示するものである。尚、ユーザは、情報表示部１２の表示内容に基づき、ＭＥＲＳ４内のコンデンサ容量が蛍光灯２の負荷インダクタンス量に適合しておらず、その蛍光灯２の負荷インダクタンス量Ｌに適したＭＥＲＳ４内の適合コンデンサ容量を認識することができるものである。

尚、請求項記載の交流電源装置は蛍光灯システム１、誘導性負荷は蛍光灯２、交流電源は交流電源３、磁気エネルギー回生スイッチはＭＥＲＳ４、逆導通型半導体スイッチは第１ＭＯＳ２１Ａ，第２ＭＯＳ２２Ａ，第３ＭＯＳ２３Ａ及び第４ＭＯＳ２４Ａ、コンデンサはコンデンサ２５、所定容量コンデンサは所定容量コンデンサ２５Ａ、制御装置は制御装置１３、負荷インダクタンス量検出手段は負荷インダクタンス量算出部４４、共振コンデンサ容量算出手段は共振コンデンサ容量算出部４５、コンデンサ容量選定手段は適合コンデンサ容量選定部４６及びコンデンサユニット制御部４７、負荷インピーダンス量算出手段は負荷インピーダンス量算出部４２、力率算出手段は力率算出部４３、負荷インダクタンス量算出手段は負荷インダクタンス量算出部４４、コンデンサユニットはコンデンサユニット５０に相当するものである。

次に第１の実施の形態を示す蛍光灯システム１の動作について説明する。図１１は第１の実施の形態を示す蛍光灯システム１のコンデンサ切替設定処理に関わる制御装置１３の処理動作を示すフローチャートである。

図１１に示すコンデンサ切替設定処理は、蛍光灯２の設置時に、蛍光灯２の負荷インダクタンス量Ｌに適した適合コンデンサ容量のＭＥＲＳ４内のコンデンサ２５に手作業で切替設定するための処理である。

図１１において制御装置１３は、蛍光灯２の設置時に起動を開始し、ゲート位相制御部４１を通じて第１ＭＯＳ２１Ａ，第２ＭＯＳ２２Ａ，第３ＭＯＳ２３Ａ及び第４ＭＯＳ２４Ａを同時にＯＮ駆動することで（ステップＳ１１）、蛍光灯２に対して定格電圧を印加する。

制御装置１３内の負荷インピーダンス量算出部４２は、蛍光灯２に対して定格電圧を印加すると、電源電圧検出部６にて検出した電源電圧Ｖ及び通電電流検出部８にて検出した通電電流Ｉに基づき、Ｖ／Ｉの数式で蛍光灯２の負荷インピーダンス量Ｚを算出する（ステップＳ１２）。

さらに、制御装置１３内の力率算出部４３は、電源電圧Ｖ及び通電電流Ｉに基づき、蛍光灯２の有効電力Ｗ及び皮相電力ＶＩを算出し、これら有効電力Ｗ及び皮相電力ＶＩに基づき、Ｗ／ＶＩの数式で蛍光灯２の力率ｃｏｓθを算出する（ステップＳ１３）。

さらに、制御装置１３内の負荷インダクタンス量算出部４４は、ステップＳ１２にて算出した蛍光灯２の負荷インピーダンス量Ｚ及びステップＳ１３にて算出した蛍光灯２の力率ｃｏｓθに基づき、Ｚ＊ｓｉｎθ／２πｆの数式で蛍光灯２の負荷インダクタンス量Ｌを算出する（ステップＳ１４）。さらに、制御装置１３内の共振コンデンサ容量算出部４５は、ステップＳ１４にて算出した負荷インダクタンス量Ｌに基づき、１／（（２πｆ）²＊Ｌ）の数式で共振コンデンサ容量Ｃｏを算出する（ステップＳ１５）。

さらに、制御装置１３内の適合コンデンサ容量選定部４６は、ステップＳ１５にて算出した共振コンデンサ容量Ｃｏを基準にして、蛍光灯２の負荷インダクタンス量Ｚに適したＭＥＲＳ４の適合コンデンサ容量を選定し、この選定した適合コンデンサ容量を記憶する（ステップＳ１６）。

さらに、制御装置１３内のコンデンサユニット制御部４７は、蛍光灯２の負荷インダクタンス量Ｌに適したＭＥＲＳ４の適合コンデンサ容量を選定記憶すると、ＭＥＲＳ４に対して、コンデンサユニット５０が接続済みであるか否かを判定する（ステップＳ１７）。

コンデンサユニット制御部４７は、ＭＥＲＳ４に対して、コンデンサユニット５０が接続済みでない場合、蛍光灯２の負荷インダクタンス量ＬにＭＥＲＳ４のコンデンサ容量が適合していない旨を示すコンデンサ容量ＮＧ及び、ステップＳ１６にて記憶した負荷インダクタンス量Ｌに適した適合コンデンサ容量を情報表示部１２に表示し（ステップＳ１８）、ステップＳ１７に移行する。尚、ユーザは、情報表示部１２の表示内容に基づき、ＭＥＲＳ４内のコンデンサ容量が蛍光灯２の負荷インダクタンス量Ｌに適合しておらず、その蛍光灯２の負荷インダクタンス量Ｌに適したＭＥＲＳ４内の適合コンデンサ容量を認識することになる。その結果、ユーザは、適合コンデンサ容量の所定容量コンデンサ２５Ａを備えたコンデンサユニット５０を準備し、このコンデンサユニット５０をＭＥＲＳ４にコネクタ接続することになる。

また、コンデンサユニット制御部４７は、ステップＳ１７にてコンデンサユニット５０がＭＥＲＳ４に対して接続済みの場合、コンデンサユニット５０に内蔵した所定容量コンデンサ２５Ａの現在コンデンサ容量が負荷インダクタンス量に適しているか否かを判定する（ステップＳ１９）。

コンデンサユニット制御部４７は、コンデンサユニット５０に内蔵した所定容量コンデンサ２５Ａの現在コンデンサ容量が負荷インダクタンス量Ｌに適している場合、蛍光灯２の負荷インダクタンス量ＬがＭＥＲＳ４内のコンデンサ容量に適していることを示すコンデンサ容量ＯＫを情報表示部１２に表示することで（ステップＳ２０）、この処理動作を終了する。尚、ユーザは、情報表示部１２の表示内容に基づき、ＭＥＲＳ４内のコンデンサ容量が蛍光灯２の負荷インダクタンス量Ｌに適合しているものと認識することができる。

また、コンデンサユニット制御部４７は、ステップＳ１９にてコンデンサユニット５０に内蔵した所定容量コンデンサ２５Ａの現在コンデンサ容量が負荷インダクタンス量Ｌに適合していない場合、コンデンサ容量ＮＧ及び適合コンデンサ容量を情報表示部１２に表示すべく、ステップＳ１８に移行する。尚、ユーザは、情報表示部１２の表示内容に基づき、ＭＥＲＳ４内のコンデンサ容量が蛍光灯２の負荷インダクタンス量Ｌに適合しておらず、その蛍光灯２の負荷インダクタンス量Ｌに適したＭＥＲＳ４内の適合コンデンサ容量を認識することになる。その結果、ユーザは、適合コンデンサ容量の所定容量コンデンサ２５Ａを備えたコンデンサユニット５０を準備し、このコンデンサユニット５０をＭＥＲＳ４にコネクタ接続することになる。

図１１に示すコンデンサ切替設定処理によれば、蛍光灯２の設置時に、蛍光灯２の負荷インダクタンス量Ｌを算出し、この算出した負荷インダクタンス量Ｌに基づき共振コンデンサ容量Ｃｏを算出し、この算出した共振コンデンサ容量Ｃｏを基準にして、負荷インダクタンス量Ｌに適したＭＥＲＳ４内の適合コンデンサ容量を選定記憶し、ＭＥＲＳ４内の現在コンデンサ容量が負荷インダクタンス量Ｌに適した適合コンデンサ容量でない場合、同適合コンデンサ容量及びコンデンサ容量ＮＧを情報表示部１２に表示するようにしたので、ユーザは、情報表示部１２に表示中の適合コンデンサ容量及びコンデンサ容量ＮＧを見て、ＭＥＲＳ４内のコンデンサ容量が蛍光灯２の負荷インダクタンス量Ｌに適合しておらず、その蛍光灯２の負荷インダクタンス量Ｌに適したＭＥＲＳ４内の適合コンデンサ容量を認識することになる。

また、このコンデンサ切替設定処理によれば、ＭＥＲＳ４内の現在コンデンサ容量が負荷インダクタンス量Ｌに適した適合コンデンサ容量である場合、コンデンサ容量ＯＫを情報表示部１２に表示するようにしたので、ユーザは、情報表示部１２に表示中のコンデンサ容量ＯＫを見て、ＭＥＲＳ４内のコンデンサ容量が負荷インダクタンス量Ｌに適しているものと認識することができる。

第１の実施の形態によれば、ＭＥＲＳ４に対してコンデンサユニット５０が取外可能にコネクタ接続することでコンデンサ２５を取替可能に配置し、蛍光灯２に対して定格電圧を印加した状態で、同蛍光灯２の負荷インダクタンス量Ｌを検出し、この検出した蛍光灯２の負荷インダクタンス量Ｌに基づき、蛍光灯２に応じた共振コンデンサ容量Ｃｏを算出し、この算出した共振コンデンサ容量Ｃｏを基準に、蛍光灯２に対応したＭＥＲＳ４内部のコンデンサ２５の適合コンデンサ容量を選定するようにしたので、例えば蛍光灯２の本数や種別が変わって蛍光灯２の負荷インダクタンス量Ｌが変動し、ＭＥＲＳ４内のコンデンサ２５のコンデンサ容量が蛍光灯２のインダクタンス量に適合しなくなっても、ＭＥＲＳ４自体を取り替える必要はなく、蛍光灯２の負荷インダクタンス量Ｌに応じた適合コンデンサ容量の選定結果に基づき、ＭＥＲＳ４内のコンデンサ２５のみ、すなわちコンデンサユニット５０を手作業で取り替えることで作業負担の大幅軽減を図りながら、部品コストの大幅削減を図ることができる。

また、第１の実施の形態によれば、蛍光灯２に対して定格電圧を印加した場合の同蛍光灯２の負荷インピーダンス量Ｚ及び力率ｃｏｓθに基づき、蛍光灯２の負荷インダクタンス量Ｌを算出するようにしたので、基準となる定格電圧印加時の蛍光灯２の負荷インダクタンス量Ｌを簡単に算出することができる。

また、第１の実施の形態によれば、コンデンサユニット５０内の所定容量コンデンサ２５ＡをＭＥＲＳ４内のコンデンサ２５とし、この所定容量コンデンサ２５Ａを内蔵したコンデンサユニット５０をＭＥＲＳ４に外部接続するようにしたので、所定容量コンデンサ２５Ａがコンデンサユニット５０に内蔵しているため、発熱体であるＭＥＲＳ４から熱に弱いコンデンサ２５を熱分離することで、コンデンサの信頼性を確保することができる。

尚、上記第１の実施の形態においては、所定容量コンデンサ２５Ａを内蔵したコンデンサユニット５０をＭＥＲＳ４にコネクタ接続することで、蛍光灯２の負荷インダクタンス量Ｌに適した適合コンデンサ容量分のコンデンサ２５を簡単に取り替えることができるようにしたが、例えば一個の所定容量コンデンサ２５ＡではＭＥＲＳ４のコンデンサ２５のコンデンサ容量を賄えない場合、図１２に示すように所定容量コンデンサ２５Ａを内蔵したコンデンサユニット５０をコネクタ接続で複数台増設し、これら複数台のコンデンサユニット５０内の複数の所定容量コンデンサ２５Ａで適合コンデンサ容量分のコンデンサ容量を賄うようにしても良く、この場合、蛍光灯２の負荷インダクタンス量に適した適合コンデンサ容量を、複数台のコンデンサユニット５０Ａを増設することで、フレキシブルに対応することができる。

また、上記第１の実施の形態においては、一個分の所定容量コンデンサ２５Ａしか内蔵していないコンデンサユニット５０をＭＥＲＳ４にコネクタ接続した場合を例に挙げて説明したが、一台のコンデンサユニット５０に複数個の所定容量コンデンサ２５Ａを内蔵した場合でも良く、このような複数個の所定容量コンデンサ２５Ａを内蔵した複数コンデンサユニットをＭＥＲＳ４にコネクタ接続した場合の蛍光灯システムの実施の形態につき、第２の実施の形態として説明する。
（実施の形態２）
図１３は第２の実施の形態を示す蛍光灯システム内部の概略構成を示すブロック図である。尚、第１の実施の形態を示す蛍光灯システム１と同一の構成については同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。

第２の実施の形態を示す蛍光灯システム１Ａと第１の実施の形態を示す蛍光灯システム１とで異なるところは、複数個の所定容量コンデンサ２５Ａを内蔵した複数コンデンサユニット５０Ａと、この複数コンデンサユニット５０Ａを制御可能にした制御装置１３内部の複数コンデンサユニット制御部４７Ａとを備えた点にある。

複数コンデンサユニット５０Ａは、例えば２０μＦ、１０μＦ及び２μＦのコンデンサ容量が異なる３種類の複数個の所定容量コンデンサ２５Ａと、これら複数個の所定容量コンデンサ２５Ａの内、任意の所定容量コンデンサ２５Ａを選択設定するスイッチ２５Ｂとを備えている。

また、制御装置１３内部の複数コンデンサユニット制御部４７Ａは、適合コンデンサ容量選定部４６にてＭＥＲＳ４の適合コンデンサ容量を選定すると、ＭＥＲＳ４に対して複数コンデンサユニット５０Ａをコネクタ接続していない場合、コンデンサ容量ＮＧ及び、ＭＥＲＳ４の適合コンデンサ容量を情報表示部１２に表示するものである。尚、ユーザは、情報表示部１２の表示内容に基づき、ＭＥＲＳ４内のコンデンサ容量が蛍光灯２の負荷インダクタンス量に適合しておらず、その蛍光灯２の負荷インダクタンス量Ｌに適したＭＥＲＳ４内の適合コンデンサ容量を認識することができるものである。

また、コンデンサユニット制御部４７Ａは、適合コンデンサ容量選定部４６にてＭＥＲＳ４の適合コンデンサ容量を選定すると、ＭＥＲＳ４に対して複数コンデンサユニット５０Ａをコネクタ接続している場合、適合コンデンサ容量が複数コンデンサユニット５０Ａ内蔵の全所定容量コンデンサ２５Ａの合計コンデンサ容量、すなわち許容コンデンサ容量以内であるか否かを判定するものである。

また、コンデンサユニット制御部４７Ａは、適合コンデンサ容量が許容コンデンサ容量以内でない場合、コンデンサ容量ＮＧ及び、ＭＥＲＳ４の適合コンデンサ容量を情報表示部１２に表示するものである。尚、ユーザは、情報表示部１２の表示内容に基づき、ＭＥＲＳ４内のコンデンサ容量が蛍光灯２の負荷インダクタンス量に適合しておらず、その蛍光灯２の負荷インダクタンス量Ｌに適したＭＥＲＳ４内の適合コンデンサ容量を認識することができるものである。

また、コンデンサユニット制御部４７Ａは、適合コンデンサ容量が許容コンデンサ容量以内の場合、全所定容量コンデンサ２５Ａの内、蛍光灯２の負荷インダクタンス量Ｌに適した適合コンデンサ容量分の任意の所定容量コンデンサ２５Ａを、スイッチ部２５Ｂを通じて選択設定するものである。尚、前述したように、適合コンデンサ容量の選定に際しては、ＭＥＲＳ４のコンデンサ２５のコンデンサ容量を小さくした場合、コンデンサ電圧Ｖｃの最大電圧値ＶｃＭＡＸが高くなって、各部品に過電流が発生しやすくなるため、この点を踏まえて、想定する通電電流Ｉに基づき、ＶｃＭＡＸ＝１．４√（Ｌ／Ｖｃ）＊Ｉの数式で最大電圧値ＶｃＭＡＸを算出し、この算出した最大電圧値ＶｃＭＡＸを踏まえて、蛍光灯２の負荷インダクタンス量Ｌに適した適合コンデンサ容量を選定するものである。

また、コンデンサユニット制御部４７Ａは、適合コンデンサ容量分の所定容量コンデンサ２５Ａを選択設定すると、これら選択設定した所定容量コンデンサ２５Ａ分のコンデンサ容量が適合コンデンサ容量に適合しているか否かを判定し、所定容量コンデンサ２５Ａ分のコンデンサ容量が適合コンデンサ容量に適合している場合、情報表示部１２にコンデンサ容量ＯＫを表示するものである。尚、ユーザは、情報表示部１２の表示内容に基づき、ＭＥＲＳ４内のコンデンサ容量が蛍光灯２の負荷インダクタンス量Ｌに適合しているものと認識することができるものである。

また、コンデンサユニット制御部４７Ａは、これら選択設定した所定容量コンデンサ２５Ａ分のコンデンサ容量が適合コンデンサ容量に適合していない場合、コンデンサ容量ＮＧ及び、ＭＥＲＳ４の適合コンデンサ容量を情報表示部１２に表示するものである。尚、ユーザは、情報表示部１２の表示内容に基づき、ＭＥＲＳ４内のコンデンサ容量が蛍光灯２の負荷インダクタンス量に適合しておらず、その蛍光灯２の負荷インダクタンス量Ｌに適したＭＥＲＳ４内の適合コンデンサ容量を認識することができるものである。

尚、請求項記載の交流電源装置は蛍光灯システム１Ａ、コンデンサ自動設定手段はコンデンサユニット制御部４７Ａ、コンデンサユニットは複数コンデンサユニット５０Ａに相当するものである。

次に第２の実施の形態を示す蛍光灯システム１Ａの動作について説明する。図１４は第２の実施の形態を示す蛍光灯システム１Ａのコンデンサ自動切替設定処理に関わる制御装置１３内部の処理動作を示すフローチャートである。

図１４に示すコンデンサ自動切替設定処理は、蛍光灯２の設置時に蛍光灯２の負荷インダクタンス量Ｌに適した適合コンデンサ容量に対応すべく、ＭＥＲＳ４内のコンデンサ２５を、複数コンデンサユニット５０Ａ内の複数の所定容量コンデンサ２５Ａから自動的に切替選択設定するための処理である。

図１４において制御装置１３内のコンデンサユニット制御部４７Ａは、ステップＳ１１乃至ステップＳ１６までの処理動作を実行し、ステップＳ１６にて蛍光灯２の負荷インダクタンス量Ｌに適したＭＥＲＳ４の適合コンデンサ容量を選定記憶すると、ＭＥＲＳ４に対して、複数コンデンサユニット５０Ａが接続済みであるか否かを判定する（ステップＳ３１）。なお、蛍光灯２の負荷インダクタンス量Ｌに適したＭＥＲＳ４の適合コンデンサ容量とは、共振コンデンサ容量Ｃｏ以上の容量を持つコンデンサを検索し、その検索されたコンデンサの容量を適合コンデンサ容量として選定する。あるいはコンデンサの合計容量が共振コンデンサ容量Ｃｏ以上となるコンデンサの組合せを検索し、その検索されたコンデンサ群の合計容量を、適合コンデンサ容量として選定する。

コンデンサユニット制御部４７Ａは、ＭＥＲＳ４に対して、複数コンデンサユニット５０Ａが接続済みでない場合、蛍光灯２の負荷インダクタンス量ＬにＭＥＲＳ４のコンデンサ容量が適合していない旨を示すコンデンサ容量ＮＧ及び、ステップＳ１６にて記憶したＭＥＲＳ４の適合コンデンサ容量を情報表示部１２に表示し（ステップＳ３２）、ステップＳ３１に移行する。尚、ユーザは、情報表示部１２の表示内容に基づき、ＭＥＲＳ４内のコンデンサ容量が蛍光灯２の負荷インダクタンス量Ｌに適合しておらず、その蛍光灯２の負荷インダクタンス量Ｌに適したＭＥＲＳ４内の適合コンデンサ容量を認識することができる。その結果、ユーザは、適合コンデンサ容量の所定容量コンデンサ２５Ａを備えた複数コンデンサユニット５０Ａを準備し、この複数コンデンサユニット５０ＡをＭＥＲＳ４にコネクタ接続することになる。

また、コンデンサユニット制御部４７Ａは、ステップＳ３１にて複数コンデンサユニット５０ＡがＭＥＲＳ４に対して接続済みの場合、適合コンデンサ容量が複数コンデンサユニット５０Ａ内蔵の全所定容量コンデンサ２５Ａの許容コンデンサ容量以内であるか否かを判定する（ステップＳ３３）。

コンデンサユニット制御部４７Ａは、ステップＳ３３にて適合コンデンサ容量が許容コンデンサ容量以内でない場合、コンデンサ容量ＮＧ及び、ＭＥＲＳ４の適合コンデンサ容量を情報表示部１２に表示すべく、ステップＳ３２に移行する。尚、ユーザは、情報表示部１２の表示内容に基づき、ＭＥＲＳ４内のコンデンサ容量が蛍光灯２の負荷インダクタンス量Ｌに適合しておらず、その蛍光灯２の負荷インダクタンス量Ｌに適したＭＥＲＳ４内の適合コンデンサ容量を認識することになる。その結果、ユーザは、適合コンデンサ容量の所定容量コンデンサ２５Ａを備えた複数コンデンサユニット５０Ａを準備し、この複数コンデンサユニット５０ＡをＭＥＲＳ４にコネクタ接続することになる。

また、コンデンサユニット制御部４７Ａは、ステップＳ３３にて適合コンデンサ容量が許容コンデンサ容量以内の場合、全所定容量コンデンサ２５Ａの内、適合コンデンサ容量分の任意の所定容量コンデンサ２５Ａを、スイッチ部２５Ｂを通じて選択設定する（ステップＳ３４）。

さらに、コンデンサユニット制御部４７Ａは、適合コンデンサ容量分の任意の所定容量コンデンサ２５Ａを選択設定すると、これら選択設定した所定容量コンデンサ２５Ａ分のコンデンサ容量が適合コンデンサ容量に適合しているか否かを判定する（ステップＳ３５）。コンデンサユニット制御部４７Ａは、例えば、選択設定した所定容量コンデンサ２５Ａ分のコンデンサ容量が適合コンデンサ容量と一致する場合に、選択設定した所定容量コンデンサ２５Ａ分のコンデンサ容量が適合コンデンサ容量に適合すると判定する。

コンデンサユニット制御部４７Ａは、ステップＳ３５にて所定容量コンデンサ２５Ａ分のコンデンサ容量が適合コンデンサ容量に適合している場合、情報表示部１２にコンデンサ容量ＯＫを表示する（ステップＳ３６）。尚、ユーザは、情報表示部１２の表示内容に基づき、ＭＥＲＳ４内のコンデンサ容量が蛍光灯２の負荷インダクタンス量Ｌに適合しているものと認識することになる。

また、コンデンサユニット制御部４７Ａは、ステップＳ３４にて選択設定した所定容量コンデンサ２５Ａ分のコンデンサ容量が適合コンデンサ容量に適合していない場合、コンデンサ容量ＮＧ及び、ＭＥＲＳ４の適合コンデンサ容量を情報表示部１２に表示すべく、ステップＳ３２に移行する。尚、ユーザは、情報表示部１２の表示内容に基づき、ＭＥＲＳ４内のコンデンサ容量が蛍光灯２の負荷インダクタンス量Ｌに適合しておらず、その蛍光灯２の負荷インダクタンス量Ｌに適したＭＥＲＳ４内の適合コンデンサ容量を認識することになる。

図１４に示すコンデンサ自動切替設定処理によれば、蛍光灯２の設置時に、蛍光灯２の負荷インダクタンス量Ｌを算出し、この算出した負荷インダクタンス量Ｌに基づき共振コンデンサ容量Ｃｏを算出し、この算出した共振コンデンサ容量Ｃｏを基準にして、負荷インダクタンス量Ｌに適したＭＥＲＳ４内の適合コンデンサ容量を選定記憶し、ＭＥＲＳ４内の現在コンデンサ容量が負荷インダクタンス量Ｌに適した適合コンデンサ容量でない場合、複数コンデンサユニット５０Ａ内の全所定容量コンデンサ２５Ａの内、適合コンデンサ容量分の任意の所定容量コンデンサ２５Ａを自動的に選択設定するようにしたので、面倒なコンデンサ２５の取替作業を要することなく、複数コンデンサユニット５０Ａ内の複数の所定容量コンデンサ２５Ａから、蛍光灯２のインダクタンス量に適した適合コンデンサ容量を自動的に選択設定することができる。

第２の実施の形態によれば、共振コンデンサ容量Ｃｏを基準に、複数コンデンサユニット５０Ａ内の複数の所定容量コンデンサ２５Ａの内、適合コンデンサ容量分の任意の所定容量コンデンサ２５Ａを、ＭＥＲＳ４内部のコンデンサ２５として自動的に選択設定するようにしたので、ＭＥＲＳ４内のコンデンサ２５のコンデンサ容量が蛍光灯２の負荷インダクタンス容量Ｌに適していなくても、面倒なコンデンサ２５の取替作業を要することなく、蛍光灯２の負荷インダクタンス量Ｌに適した適合コンデンサ容量を自動的に選択することができる。

尚、上記第１及び第２の実施の形態においては、ＭＥＲＳ４のコンデンサ２５として所定容量コンデンサ２５Ａを内蔵したコンデンサユニット５０（複数コンデンサユニット５０Ａ）とＭＥＲＳ４との接続をコネクタで接続するようにしたが、ケーブルで接続するようにしても良いことは言うまでもない。

また、上記第１及び第２の実施の形態においては、誘導性負荷として蛍光灯２を例にあげて説明したが、Ｌ成分を備えた負荷であれば良く、例えばモータ等であっても、同様の効果が得られることは言うまでもない。

また、上記第１及び第２の実施の形態においては、図１１に示すコンデンサ切替設定処理及び図１４に示すコンデンサ自動切替設定処理のステップＳ１１にて第１ＭＯＳ２１Ａ、第２ＭＯＳ２２Ａ，第３ＭＯＳ２３Ａ及び第４ＭＯＳ２４Ａを同時にＯＮ駆動することで、蛍光灯２に定格電圧を印加するようにしたが、ＭＥＲＳ４を経由することなく、交流電源３及び蛍光灯２間を直接迂回接続する経路を設け、この直接迂回接続する経路をもって蛍光灯２に定格電圧を印加するようにしても、同様の効果が得られることは言うまでもない。

また、上記第１及び第２の実施の形態においては、例えばＭＥＲＳ４内のコンデンサ２５をコンデンサユニット５０（複数コンデンサユニット５０Ａ）の所定容量コンデンサ２５Ａに切替選択するタイミングは、色々なタイミングが考えられるが、例えばＭＥＲＳ４動作中の場合、ＭＥＲＳ４のコンデンサ電圧Ｖｃを監視し、図４に示すようにコンデンサ電圧Ｖｃの零ボルト区間βのタイミングで行うようにしても良く、この場合、ＭＥＲＳ４の動作に影響を与えることなく、コンデンサを切替選択することができる。

なお、第１及び第２の実施の形態では、蛍光灯２の負荷インダクタンス量Ｌを算出して、その負荷インダクタンス量Ｌに基づいて共振コンデンサ容量Ｃｏを求め、その共振コンデンサ容量Ｃｏを基準として、適合コンデンサ容量を選定する例について説明した。しかし、適合コンデンサ容量の選定方法は、上記の例には限られない。例えば、位相角をαとした場合のコンデンサのピーク電圧Ｖｃｐ（図４を参照）は、誘導性負荷（蛍光灯２）のインダクタンス量Ｌが大きいほど大きくなり、インダクタンス量Ｌが小さくなるほど小さくなる。つまり、誘導性負荷（蛍光灯２）のインダクタンス量Ｌは、コンデンサのピーク電圧Ｖｃｐと相関関係を有する。そこで、予め実験等に基づいて、インダクタンス量Ｌが異なる誘導性負荷（蛍光灯２）を蛍光灯システム１に順次接続し（例えば、接続する蛍光灯の個数や種類を変更するなど）、同一の位相角αの場合における各誘導性負荷に対するコンデンサのピーク電圧Ｖｃｐを測定し、その結果を図１５に示すようなインダクタンス量Ｌとピーク電圧Ｖｃｐとの関係を示すマップを求め、そのマップおよびそのマップに対応する位相角αを制御装置１３に記憶しておく。

そして、制御装置１３は、蛍光灯２が接続された段階で、記憶された位相角αでＭＥＲＳ４を駆動し、コンデンサのピーク電圧Ｖｃｐを測定し、上記マップを参照することで、測定されたピーク電圧Ｖｃｐに対応するインダクタンス量Ｌを求めることができる。なお、インダクタンス量Ｌに対応する共振コンデンサ容量も一意に特定することができるため、図１５のマップに代えて、図１６に示すように、コンデンサのピーク電圧Ｖｃｐと共振コンデンサ容量Ｃｏとのマップを制御装置１３に記憶しておき、そのマップに基づいて、測定されたピーク電圧Ｖｃｐに対応する共振コンデンサ容量Ｃｏを求めてもよい。なお、共振コンデンサ容量Ｃｏの代わりに直接適合コンデンサ容量を求めるように、コンデンサのピーク電圧Ｖｃｐと適合コンデンサ容量との関係を示すマップを制御装置１３に記憶しておいてもよい。

本発明の交流電源装置によれば、磁気エネルギー回生スイッチ内のコンデンサのコンデンサ容量が誘導性負荷の負荷インダクタンス量に適しなくなったとしても、前記磁気エネルギー回生スイッチ自体を取り替える必要はなく、前記誘導性負荷に応じたコンデンサ容量の選定結果に基づき、手作業又は自動的に、前記磁気エネルギー回生スイッチ内のコンデンサのみを取り替えることで作業負担の大幅軽減を図りながら、部品コストの大幅削減を図ることができるため、磁気エネルギー回生スイッチを使用して、例えば蛍光灯を調光する蛍光灯システムに有用である。

本発明の交流電源装置に関わる第１の実施の形態を示す蛍光灯システム内部の概略構成を示すブロック図である。 第１の実施の形態に関わる交流電源の電源電圧とＭＥＲＳを制御するゲート駆動信号との関係を端的に示すタイミング説明図である。（ａ）電源電圧のタイミング説明図（ｂ）ゲート位相角（０°＜α≦９０°）設定時のゲート駆動信号のタイミング説明図（ｃ）ゲート位相角（９０°＜α＜１８０°）設定時のゲート駆動信号のタイミング説明図 ゲート位相角（α＝０°）設定時に関わるＭＥＲＳ内部の動作を端的に示す説明図である。 ゲート位相角（０°＜α≦９０°）設定時に関わる電源電圧、ゲート駆動信号、コンデンサ電圧及び負荷電圧との関係を端的に示す説明図である。 ゲート位相角（０°＜α≦９０°）設定時に関わるＭＥＲＳ内部の動作を端的に示す説明図である。 ゲート位相角（０°＜α≦９０°）設定時に関わるＭＥＲＳ内部の動作を端的に示す説明図である。 ゲート位相角（９０°＜α＜１８０°）設定時に関わる電源電圧、ゲート駆動信号、コンデンサ電圧及び負荷電圧との関係を端的に示す説明図である。 ゲート位相角（９０°＜α＜１８０°）設定時に関わるＭＥＲＳ内部の動作を端的に示す説明図である。 ゲート位相角（９０°＜α＜１８０°）設定時に関わるＭＥＲＳ内部の動作を端的に示す説明図である。 ゲート位相角（９０°＜α＜１８０°）設定時に関わるＭＥＲＳ内部の動作を端的に示す説明図である。 第１の実施の形態を示す蛍光灯システムのコンデンサ切替設定処理に関わる制御装置内部の処理動作を示すフローチャートである。 第１の実施の形態を示す蛍光灯システムのコンデンサユニット増設時の蛍光灯システム内部の概略構成を示すブロック図である。 第２の実施の形態を示す蛍光灯システム内部の概略構成を示すブロック図である。 第２の実施の形態を示す蛍光灯システムのコンデンサ自動切替設定処理に関わる制御装置内部の処理動作を示すフローチャートである。 コンデンサのピーク電圧に基づいて誘導性負荷のインダクタンス量を求める場合に参照されるマップの一例である。 コンデンサのピーク電圧に基づいて共振コンデンサ容量を求める場合に参照されるマップの一例である。

符号の説明

１ 蛍光灯システム（交流電源装置）
１Ａ 蛍光灯システム（交流電源装置）
２ 蛍光灯（誘導性負荷）
３ 交流電源
４ ＭＥＲＳ（磁気エネルギー回生スイッチ）
１３ 制御装置
２１Ａ 第１ＭＯＳ（逆導通型半導体スイッチ）
２２Ａ 第２ＭＯＳ（逆導通型半導体スイッチ）
２３Ａ 第３ＭＯＳ（逆導通型半導体スイッチ）
２４Ａ 第４ＭＯＳ（逆導通型半導体スイッチ）
２５ コンデンサ
２５Ａ 所定容量コンデンサ
４２ 負荷インピーダンス量算出部（負荷インピーダンス量算出手段）
４３ 力率算出部（力率算出手段）
４４ 負荷インダクタンス量算出部（負荷インダクタンス量検出手段及び負荷インダクタンス量算出手段）
４５ 共振コンデンサ容量算出部（共振コンデンサ容量算出手段）
４６ 適合コンデンサ容量選定部（コンデンサ容量選定手段）
４７ コンデンサユニット制御部（コンデンサ容量選定手段）
４７Ａ コンデンサユニット制御部（コンデンサ自動設定手段）
５０ コンデンサユニット
５０Ａ 複数コンデンサユニット

Claims (6)

1. 誘導性負荷及び交流電源間に接続され、前記誘導性負荷を駆動するための負荷電圧を、前記交流電源の電源電圧から調整出力する磁気エネルギー回生スイッチと、この磁気エネルギー回生スイッチを制御する制御装置とを備え、前記磁気エネルギー回生スイッチは、４個の逆導通型半導体スイッチ及びコンデンサで構成し、各逆導通型半導体スイッチのＯＮ／ＯＦＦ駆動制御及び、このＯＮ／ＯＦＦ駆動制御に伴う前記コンデンサの充放電動作に応じて、前記誘導性負荷を駆動する負荷電圧を、前記交流電源の電源電圧から調整出力する交流電源装置であって、
   前記コンデンサは、
   前記磁気エネルギー回生スイッチに対して取替可能に配置し、
   前記制御装置は、
   前記誘導性負荷に対して負荷電圧を印可した場合における前記誘導性負荷の誘導性負荷特性に基づき定まる前記コンデンサの共振コンデンサ容量を求める共振コンデンサ容量特定手段と、
   共振コンデンサ容量に基づき、誘導性負荷に対応した前記磁気エネルギー回生スイッチ内部の前記コンデンサのコンデンサ容量を選定するコンデンサ容量選定手段と、
   を有することを特徴とする交流電源装置。
2. 選定されたコンデンサ容量を外部に通知する通知手段を有することを特徴とする請求項１記載の交流電源装置。
3. 前記コンデンサ容量選定手段は、
   前記共振コンデンサ容量に基づき、少なくとも一以上の所定容量コンデンサの内、前記誘導性負荷に対応した前記所定容量コンデンサを選定し、この選定した所定容量コンデンサを、前記磁気エネルギー回生スイッチ内部の前記コンデンサとして自動設定するコンデンサ自動設定手段を有することを特徴とする請求項１記載の交流電源装置。
4. 前記一以上の所定容量コンデンサを内蔵したコンデンサユニットを、前記磁気エネルギー回生スイッチに対して外部接続可能にし、
   前記コンデンサ自動設定手段は、
   前記コンデンサユニット内の前記一以上の所定容量コンデンサの内、前記誘導性負荷に対応した前記所定容量コンデンサを選定し、この選定した所定容量コンデンサを、前記磁気エネルギー回生スイッチ内部の前記コンデンサとして自動設定することを特徴とする請求項３記載の交流電源装置。
5. 前記共振コンデンサ容量特定手段は、
   前記誘導性負荷に対して負荷電圧を印加した場合の同誘導性負荷の負荷インピーダンス量を算出する負荷インピーダンス量算出手段と、
   前記誘導性負荷に対して前記負荷電圧を印加した場合の同誘導性負荷の力率を算出する力率算出手段と、
   前記負荷インピーダンス量算出手段にて算出した前記誘導性負荷の負荷インピーダンス量及び前記力率算出手段にて算出した前記誘導性負荷の力率に基づき、前記誘導性負荷の誘導性負荷特性として、負荷インダクタンス量を算出する負荷インダクタンス量算出手段とを有することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１つに記載の交流電源装置。
6. 前記誘導性負荷は、
   前記磁気エネルギー回生スイッチにて調整出力した前記負荷電圧に応じて点灯する放電灯としたことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１つに記載の交流電源装置。