JP2013149006A

JP2013149006A - Zero-cross power supply switch device and operation method thereof

Info

Publication number: JP2013149006A
Application number: JP2012007852A
Authority: JP
Inventors: Shin Sugano; 伸菅野
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2012-01-18
Filing date: 2012-01-18
Publication date: 2013-08-01

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To separate a load device when an AC power supply exhibits a sign of abnormalities and to reduce noise that is generated during separation.SOLUTION: If a zero-cross timing pulse is output (S33: YES) when a semiconductor switch provided between an AC power supply and a load device is turned on, a semiconductor switch control unit initializes the number of clock outputs (S31) and increments the number of clock outputs each time a clock is output (S37). If the zero-cross timing pulse is next output (S33: YES), the semiconductor switch control unit reads the number of clock outputs and a specified value for the number of clock outputs (S41), and if the number of clock outputs does not match the specified value for the number of clock outputs (S43: NO), turns off the semiconductor switch (S51).

Description

本発明は、交流電源の周期が不安定になったなら負荷装置を切り離せ、且つ、切り離すときのノイズの発生を防止可能なゼロクロス電源スイッチ装置およびその動作方法に関するものである。 The present invention relates to a zero-cross power switch device capable of disconnecting a load device when the cycle of an AC power supply becomes unstable and preventing noise from being generated when the cycle is disconnected, and an operation method thereof.

電力網に対する研究開発が進み、スマートグリッド、スマートコミュニティなど、大規模電力網から脱却し、小規模エリアで、発電・送電・電力消費平準化のシステム化が進んでいる。こういった、小規模発電による電力網では、電力供給安定性に問題が存在し、コミュニティ内での停電が頻発する恐れが今まで以上に大きくなる。 Research and development on the power grid has progressed, and the system has shifted away from large-scale power grids such as smart grids and smart communities, and power generation, transmission, and power consumption leveling have been systemized in small-scale areas. In such a power network using small-scale power generation, there is a problem in power supply stability, and the risk of frequent power outages in the community is greater than ever.

一方、インバータ技術などの省エネ技術を搭載した電気機器の普及にともない、瞬間的に消費される電気エネルギーの値は増加しており、電力網が具備する力率改善システムが効果を発揮する前に、停電へ陥る危険が高い。 On the other hand, with the spread of electrical equipment equipped with energy-saving technology such as inverter technology, the value of electrical energy consumed instantaneously has increased, and before the power factor improvement system provided by the power grid is effective, There is a high risk of falling into a power outage.

よって、異常と思しき前兆現象を検出し、直ちに電源を落とすことが、こういった小規模発電能力しか持たない電力網の安定運用には欠かせない機能である。 Therefore, detecting an antecedent phenomenon that seems to be abnormal and immediately turning off the power is an essential function for stable operation of a power network having only such a small-scale power generation capability.

特許第３９６４９１２号公報Japanese Patent No. 3964912

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、交流電源が異常の前兆を呈したときに負荷装置を切り離せ、且つ、切り離すときに発生するノイズを低減できるゼロクロス電源スイッチ装置およびその動作方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and the object of the present invention is to disconnect the load device when the AC power supply shows a sign of abnormality, and to reduce noise generated when disconnecting. It is an object of the present invention to provide a zero-cross power switch device and an operation method thereof.

上記の課題を解決するために、第１の本発明は、交流電源と負荷装置の間に設けられた半導体スイッチと、前記交流電源の電圧がゼロの際にゼロクロスタイミングパルスを出力するゼロクロス点検出回路と、前記交流電源の周期が安定している場合の前記ゼロクロスタイミングパルスの出力周期より短い周期でクロックを出力するクロック回路と、前記交流電源の周期が安定している場合の前記ゼロクロスタイミングパルスの出力周期と同じ時間が経過する間における前記クロックの出力回数であるクロック出力回数規定値が記憶されるクロック出力回数規定値記憶部と、前記クロックの出力回数であるクロック出力回数を記憶するためのクロック出力回数記憶部と、前記半導体スイッチがオンの場合、前記ゼロクロスタイミングパルスが出力されたなら、前記クロック出力回数記憶部のクロック出力回数を初期化し、前記クロックが出力されるごとに前記クロック出力回数をインクリメントし、次にゼロクロスタイミングパルスが出力されたなら、前記クロック出力回数記憶部からクロック出力回数を読み出すとともに前記クロック出力回数規定値記憶部からクロック出力回数規定値を読み出し、当該クロック出力回数が当該クロック出力回数規定値に一致しないなら、前記半導体スイッチをオフする半導体スイッチ制御部とを備えることを特徴とするゼロクロス電源スイッチ装置をもって解決手段とする。 In order to solve the above-described problems, a first aspect of the present invention is a semiconductor switch provided between an AC power supply and a load device, and a zero cross point detection that outputs a zero cross timing pulse when the voltage of the AC power supply is zero. A clock circuit that outputs a clock with a cycle shorter than an output cycle of the zero cross timing pulse when the cycle of the AC power source is stable, and the zero cross timing pulse when the cycle of the AC power source is stable In order to store a clock output number specified value storage unit that stores a clock output number specified value that is the number of times of output of the clock during the same period as the output cycle of the clock, and a clock output number that is the number of times of output of the clock When the clock output count storage section and the semiconductor switch are on, the zero cross timing pulse is output. If it is, the clock output count of the clock output count storage unit is initialized, the clock output count is incremented each time the clock is output, and if a zero cross timing pulse is output next, the clock output count storage A semiconductor switch control for turning off the semiconductor switch if the clock output count is read from the clock output count specified value storage unit and the clock output count specified value is read from the clock output count from the control section and the clock output count does not match the clock output count specified value And a zero cross power supply switch device characterized by comprising a unit.

第２の本発明は、前記交流電源の周期が安定していると判断するのに十分な時間の長さを前記交流電源が安定している場合の前記ゼロクロスタイミングパルスの出力周期で除した値である初期安定性判定用規定値が記憶される初期安定性判定用規定値記憶部と、前記クロック出力回数が前記クロック出力回数規定値に一致した一致回数を記憶するための一致回数記憶部とを備え、前記半導体スイッチ制御部は、前記半導体スイッチがオフの場合、前記ゼロクロスタイミングパルスが出力されたなら、前記クロック出力回数記憶部のクロック出力回数および前記一致回数記憶部の一致回数を初期化し、前記クロックが出力されるごとに前記クロック出力回数をインクリメントし、次にゼロクロスタイミングパルスが出力されたなら、前記クロック出力回数記憶部からクロック出力回数を読み出すとともに前記クロック出力回数規定値記憶部からクロック出力回数規定値規定値を読み出し、当該クロック出力回数が当該クロック出力回数規定値に一致したなら、前記一致回数記憶部の一致回数をインクリメントし、前記一致回数記憶部から一致回数を読み出すとともに前記初期安定性判定用規定値記憶部から初期安定性判定用規定値を読み出し、当該一致回数が当該初期安定性判定用規定値に一致したなら、前記半導体スイッチをオンすることを特徴とする請求項１記載のゼロクロス電源スイッチ装置をもって解決手段とする。 The second aspect of the present invention is a value obtained by dividing the length of time sufficient to determine that the cycle of the AC power source is stable by the output cycle of the zero cross timing pulse when the AC power source is stable. A predetermined value storage unit for initial stability determination in which a predetermined value for initial stability determination is stored, and a coincidence number storage unit for storing the number of matches in which the clock output number matches the clock output number specified value; The semiconductor switch control unit initializes the clock output count of the clock output count storage unit and the match count of the match count storage unit when the zero cross timing pulse is output when the semiconductor switch is off. Each time the clock is output, the clock output count is incremented, and if the next zero cross timing pulse is output, the clock is output. Read the clock output count from the output count storage unit and read the clock output count specified value specified value from the clock output count specified value storage unit. If the clock output count matches the clock output count specified value, store the match count Increment the number of coincidence of the unit, read the number of coincidence from the coincidence number storage unit and read the prescribed value for initial stability judgment from the prescribed value storage unit for initial stability judgment, and the number of coincidence is used for the initial stability judgment 2. The zero cross power supply switch device according to claim 1, wherein the semiconductor switch is turned on when a predetermined value is met.

第３の本発明は、前記交流電源と前記半導体スイッチの間に設けられ、前記交流電源の周期が安定している場合の当該周期と同じ周期を有する交流電力を発生させる交流電力発生回路または前記交流電源に前記半導体スイッチを接続できるように構成された切り換えスイッチを備え、前記半導体スイッチ制御部は、前記切り換えスイッチを前記交流電力発生回路または前記交流電源に接続するように構成され、前記ゼロクロス点検出回路は、前記切り換えスイッチと前記半導体スイッチの間での電圧がゼロの際にゼロクロスタイミングパルスを出力することを特徴とする請求項１または２記載のゼロクロス電源スイッチ装置をもって解決手段とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an AC power generation circuit that is provided between the AC power source and the semiconductor switch and generates AC power having the same cycle as the cycle when the cycle of the AC power source is stable. A switching switch configured to connect the semiconductor switch to an AC power source, and the semiconductor switch control unit is configured to connect the switching switch to the AC power generation circuit or the AC power source; The output circuit outputs a zero-cross timing pulse when the voltage between the change-over switch and the semiconductor switch is zero, and the zero-cross power switch device according to claim 1 or 2 is used as the solution means.

第４の本発明は、ゼロクロス電源スイッチ装置の動作方法であって、前記ゼロクロス電源スイッチ装置は、交流電源と負荷装置の間に設けられた半導体スイッチと、前記交流電源の電圧がゼロの際にゼロクロスタイミングパルスを出力するゼロクロス点検出回路と、前記交流電源の周期が安定している場合の前記ゼロクロスタイミングパルスの出力周期より短い周期でクロックを出力するクロック回路と、前記交流電源の周期が安定している場合の前記ゼロクロスタイミングパルスの出力周期と同じ時間が経過する間における前記クロックの出力回数であるクロック出力回数規定値が記憶されるクロック出力回数規定値記憶部と、前記クロックの出力回数であるクロック出力回数を記憶するためのクロック出力回数記憶部とを備え、前記動作方法は、前記ゼロクロス電源スイッチ装置の半導体スイッチ制御部が、前記半導体スイッチがオンの場合、前記ゼロクロスタイミングパルスが出力されたなら、前記クロック出力回数記憶部のクロック出力回数を初期化し、前記クロックが出力されるごとに前記クロック出力回数をインクリメントし、次にゼロクロスタイミングパルスが出力されたなら、前記クロック出力回数記憶部からクロック出力回数を読み出すとともに前記クロック出力回数規定値記憶部からクロック出力回数規定値を読み出し、当該クロック出力回数が当該クロック出力回数規定値に一致しないなら、前記半導体スイッチをオフすることを特徴とするゼロクロス電源スイッチ装置の動作方法をもって解決手段とする。 A fourth aspect of the present invention is an operation method of a zero-cross power switch device, wherein the zero-cross power switch device is a semiconductor switch provided between an AC power supply and a load device, and when the voltage of the AC power supply is zero. A zero-cross point detection circuit that outputs a zero-cross timing pulse, a clock circuit that outputs a clock with a cycle shorter than the output cycle of the zero-cross timing pulse when the cycle of the AC power source is stable, and the cycle of the AC power source is stable A clock output number specified value storage unit that stores a clock output number specified value that is the number of times of output of the clock during the same time as the output period of the zero cross timing pulse, and the number of times the clock is output A clock output number storage unit for storing the number of clock outputs, and the operation The semiconductor switch control unit of the zero cross power supply switch device initializes the clock output number of the clock output number storage unit when the semiconductor switch is on and the zero cross timing pulse is output, and the clock is The clock output count is incremented every time it is output, and if a zero cross timing pulse is output next, the clock output count is read from the clock output count storage section and the clock output count specification section is specified from the clock output count specified value storage section When the value is read and the clock output count does not match the clock output count specified value, the semiconductor switch is turned off.

第５の本発明は、ゼロクロス電源スイッチ装置の動作方法であって、前記ゼロクロス電源スイッチ装置は、交流電源と負荷装置の間に設けられた半導体スイッチと、前記交流電源の電圧がゼロの際にゼロクロスタイミングパルスを出力するゼロクロス点検出回路と、前記交流電源の周期が安定している場合の前記ゼロクロスタイミングパルスの出力周期より短い周期でクロックを出力するクロック回路と、前記交流電源の周期が安定している場合の前記ゼロクロスタイミングパルスの出力周期と同じ時間が経過する間における前記クロックの出力回数であるクロック出力回数規定値が記憶されるクロック出力回数規定値記憶部と、前記クロックの出力回数であるクロック出力回数を記憶するためのクロック出力回数記憶部と、前記交流電源の周期が安定していると判断するのに十分な時間の長さを前記交流電源が安定している場合の前記ゼロクロスタイミングパルスの出力周期で除した値である初期安定性判定用規定値が記憶される初期安定性判定用規定値記憶部と、前記クロック出力回数が前記クロック出力回数規定値に一致した一致回数を記憶するための一致回数記憶部とを備え、前記動作方法は、前記ゼロクロス電源スイッチ装置の半導体スイッチ制御部が、前記半導体スイッチがオフの場合、前記ゼロクロスタイミングパルスが出力されたなら前記クロック出力回数記憶部のクロック出力回数および前記一致回数記憶部の一致回数を初期化し、前記クロックが出力されるごとに前記クロック出力回数をインクリメントし、次にゼロクロスタイミングパルスが出力されたなら、前記クロック出力回数記憶部からクロック出力回数を読み出すとともに前記クロック出力回数規定値記憶部からクロック出力回数規定値規定値を読み出し、当該クロック出力回数が当該クロック出力回数規定値に一致したなら、前記一致回数記憶部の一致回数をインクリメントし、前記一致回数記憶部から一致回数を読み出すとともに前記初期安定性判定用規定値記憶部から初期安定性判定用規定値を読み出し、当該一致回数が当該初期安定性判定用規定値に一致したなら、前記半導体スイッチをオンすることを特徴とするゼロクロス電源スイッチ装置の動作方法をもって解決手段とする。 A fifth aspect of the present invention is an operation method of a zero-cross power switch device, wherein the zero-cross power switch device is a semiconductor switch provided between an AC power source and a load device, and when the voltage of the AC power source is zero. A zero-cross point detection circuit that outputs a zero-cross timing pulse, a clock circuit that outputs a clock with a cycle shorter than the output cycle of the zero-cross timing pulse when the cycle of the AC power source is stable, and the cycle of the AC power source is stable A clock output number specified value storage unit that stores a clock output number specified value that is the number of times of output of the clock during the same time as the output period of the zero cross timing pulse, and the number of times the clock is output A clock output number storage unit for storing the number of clock outputs, and the AC power supply An initial stability determination specified value that is a value obtained by dividing the length of time sufficient to determine that the period is stable by the output period of the zero cross timing pulse when the AC power supply is stable is stored. An initial stability determination prescribed value storage unit, and a coincidence number storage unit for storing a coincidence number in which the clock output number coincides with the clock output number prescribed value, and the operation method includes the zero-cross power supply When the semiconductor switch control unit of the switch device is off, if the zero cross timing pulse is output, the clock output number of the clock output number storage unit and the coincidence number of the coincidence number storage unit are initialized, If the number of clock outputs is incremented each time a clock is output, then the zero cross timing pulse is output Read the clock output number from the clock output number storage unit and read the clock output number specified value specified value from the clock output number specified value storage unit, and if the clock output number matches the clock output number specified value, the match The number of matches in the number of times storage unit is incremented, the number of matches is read from the number of matches storage unit and the specified value for initial stability determination is read from the specified value for initial stability determination, and the number of matches is the initial stability If the specified value for determination is matched, the semiconductor switch is turned on, and the operation method of the zero cross power supply switch device is used as the solving means.

本発明のゼロクロス電源スイッチ装置およびその動作方法によれば、交流電源が異常の前兆を呈し、つまり、周期が不安定になったなら、負荷装置を切り離せ、且つ、このときの電圧がゼロなので、発生するノイズを低減できる。 According to the zero cross power supply switch device and the operation method thereof of the present invention, the AC power supply presents a sign of abnormality, that is, if the cycle becomes unstable, the load device can be disconnected and the voltage at this time is zero. Noise generated can be reduced.

第１の実施の形態に係るゼロクロス電源スイッチ装置を用いた回路の回路図である。It is a circuit diagram of the circuit using the zero cross power switch device concerning a 1st embodiment. ゼロクロス点検出回路１２の各部波形を示す図である。It is a figure which shows each part waveform of the zero crossing point detection circuit. クロックとゼロクロスタイミングパルスの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a clock and a zero crossing timing pulse. 半導体スイッチ制御部１８の内部構成を示す図である。2 is a diagram showing an internal configuration of a semiconductor switch control unit 18. FIG. 半導体スイッチ制御部１８の動作を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing the operation of the semiconductor switch control unit 18. 負荷装置３に電力が供給されるタイミングを示すチャートである。4 is a chart showing timing when power is supplied to a load device 3; 負荷装置３への電力が遮断されるタイミングを示すチャートである。It is a chart which shows the timing when the electric power to the load apparatus 3 is interrupted | blocked. 第２の実施の形態に係るゼロクロス電源スイッチ装置を用いた回路の回路図である。It is a circuit diagram of the circuit using the zero cross power switch device concerning a 2nd embodiment.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態に係るゼロクロス電源スイッチ装置を用いた回路の回路図である。 [First Embodiment]
FIG. 1 is a circuit diagram of a circuit using the zero-cross power switch device according to the first embodiment.

ゼロクロス電源スイッチ装置１は、交流電源２と負荷装置３の間に設けられた半導体スイッチ１１と、交流電源２の電圧がゼロの際にゼロクロスタイミングパルスを出力するゼロクロス点検出回路１２と、交流電源２の周期が安定している場合のゼロクロスタイミングパルスの出力周期より短い周期でクロックを出力するクロック回路１３と、交流電源２の周期が安定している場合のゼロクロスタイミングパルスの出力周期と同じ時間が経過する間におけるクロックの出力回数であるクロック出力回数規定値が記憶されるクロック出力回数規定値記憶部１４と、所定のタイミング以降でのクロックの出力回数であるクロック出力回数を記憶するためのクロック出力回数記憶部１５と、交流電源２の周期が安定していると判断するのに十分な時間の長さを交流電源２が安定している場合のゼロクロスタイミングパルスの出力周期で除した値である初期安定性判定用規定値が記憶される初期安定性判定用規定値記憶部１６と、クロック出力回数がクロック出力回数規定値に一致した一致回数を記憶するための一致回数記憶部１７と、半導体スイッチ１１のオン／オフを制御する半導体スイッチ制御部１８と、半導体スイッチ制御部１８に処理を開始させるための電源スイッチ１９と、半導体スイッチ制御部１８に電力を供給するための電源回路１０１とを備える。 The zero cross power switch device 1 includes a semiconductor switch 11 provided between the AC power source 2 and the load device 3, a zero cross point detection circuit 12 that outputs a zero cross timing pulse when the voltage of the AC power source 2 is zero, and an AC power source. The clock circuit 13 that outputs a clock with a cycle shorter than the output cycle of the zero cross timing pulse when the cycle of 2 is stable, and the same time as the output cycle of the zero cross timing pulse when the cycle of the AC power supply 2 is stable A clock output count prescribed value storage section 14 that stores a clock output count prescribed value that is the number of clock outputs during the elapse of time, and a clock output count that is the number of clock outputs after a predetermined timing. When it is sufficient to determine that the cycle of the clock output count storage unit 15 and the AC power supply 2 is stable An initial stability determination specified value storage unit 16 for storing an initial stability determination specified value that is a value obtained by dividing the length of the signal by the output period of the zero cross timing pulse when the AC power supply 2 is stable, and a clock Processing is performed on the coincidence number storage unit 17 for storing the coincidence number in which the output number coincides with the clock output number prescribed value, the semiconductor switch control unit 18 for controlling on / off of the semiconductor switch 11, and the semiconductor switch control unit 18. A power switch 19 for starting and a power circuit 101 for supplying power to the semiconductor switch control unit 18 are provided.

交流電源２の周期が安定している時には、例えば、５０Ｈｚや６０Ｈｚの周波数を有する正弦波を出力する。ここでは、交流電源２は、５０Ｈｚの正弦波を出力することとする。 When the cycle of the AC power supply 2 is stable, for example, a sine wave having a frequency of 50 Hz or 60 Hz is output. Here, the AC power supply 2 outputs a 50 Hz sine wave.

半導体スイッチ１１は、例えば、交流電源２と負荷装置３を結ぶ電力線Ｌ（＋）、Ｌ（−）の一方である電力線Ｌ（−）に挿入され、例えば、ＭＯＳＦＥＴ１１１，１１２と制御回路１１３とを有する。ＭＯＳＦＥＴ１１１のドレイン端子は交流電源２側に接続され、ＭＯＳＦＥＴ１１２のドレイン端子は負荷装置３側に接続され、ＭＯＳＦＥＴ１１１、１１２のソース端子同士が接続され、ＭＯＳＦＥＴ１１１、１１２のゲート端子同士が接続される。制御回路１１３は、半導体スイッチ制御部１８から半導体スイッチ制御信号が入力されている間は、ＭＯＳＦＥＴ１１１、１１２のゲート−ソース間電圧を制御し、ＭＯＳＦＥＴ１１１、１１２のソース−ドレイン間を導通させる一方、半導体スイッチ制御信号が入力されていない間は、ＭＯＳＦＥＴ１１１、１１２のゲート−ソース間電圧を制御し、ＭＯＳＦＥＴ１１１、１１２のソース−ドレイン間を遮断するようになっている。 The semiconductor switch 11 is inserted into, for example, a power line L (−) which is one of power lines L (+) and L (−) connecting the AC power supply 2 and the load device 3. For example, the MOSFETs 111 and 112 and the control circuit 113 are connected. Have. The drain terminal of the MOSFET 111 is connected to the AC power supply 2 side, the drain terminal of the MOSFET 112 is connected to the load device 3 side, the source terminals of the MOSFETs 111 and 112 are connected, and the gate terminals of the MOSFETs 111 and 112 are connected. While the semiconductor switch control signal is input from the semiconductor switch control unit 18, the control circuit 113 controls the gate-source voltage of the MOSFETs 111 and 112, and conducts between the source and drain of the MOSFETs 111 and 112. While the switch control signal is not input, the gate-source voltage of the MOSFETs 111 and 112 is controlled, and the source-drain of the MOSFETs 111 and 112 are cut off.

ゼロクロス点検出回路１２は、例えば、電力線Ｌ（＋）、Ｌ（−）に接続された１次巻線を有する変圧器Ｔ１の２次巻線Ｗ１に接続された全波整流回路１２１と、全波整流回路１２１から出力される全波整流波形を微分する微分回路１２２と、微分回路１２２から出力される微分波形を半波整流する半波整流回路１２３とを備える。 The zero cross point detection circuit 12 includes, for example, a full-wave rectifier circuit 121 connected to the secondary winding W1 of the transformer T1 having a primary winding connected to the power lines L (+) and L (−), Differentiating circuit 122 for differentiating the full-wave rectified waveform output from wave rectifying circuit 121, and half-wave rectifying circuit 123 for half-wave rectifying the differentiated waveform output from differentiating circuit 122.

図２は、ゼロクロス点検出回路１２の各部波形を示す図である。
図２（ａ）は、２次巻線Ｗ１に生じた正弦波波形を示す図である。
図２（ｂ）は、全波整流回路１２１から出力される全波整流波形を示す図であり、全波整流波形は、２次巻線Ｗ１に生じた正弦波波形の負電圧を正電圧に整流した部分ならびに２次巻線Ｗ１に生じた正弦波波形の正電圧の部分を合成した波形となっている。 FIG. 2 is a diagram illustrating waveforms of the respective parts of the zero-cross point detection circuit 12.
FIG. 2A is a diagram showing a sine wave waveform generated in the secondary winding W1.
FIG. 2B is a diagram showing a full-wave rectified waveform output from the full-wave rectifier circuit 121. The full-wave rectified waveform is a negative voltage of a sine wave waveform generated in the secondary winding W1 as a positive voltage. It is a waveform obtained by synthesizing the rectified portion and the positive voltage portion of the sine wave waveform generated in the secondary winding W1.

図２（ｃ）は、微分回路１２２から出力される微分波形を示す図であり、微分波形は、全波整流波形にて電圧が下降する際は負電圧、電圧が上昇する際は正電圧を呈し、電圧の絶対値は下降、上昇の傾きが大きいほど大きい。 FIG. 2C is a diagram showing a differential waveform output from the differentiation circuit 122. The differential waveform is a negative voltage when the voltage drops in the full-wave rectified waveform, and a positive voltage when the voltage rises. As shown, the absolute value of the voltage increases as the slope of decrease and increase increases.

図２（ｄ）は、半波整流回路１２３から出力される半波整流波形を示す図であり、半波整流波形は、微分波形の正電圧の部分、つまり、全波整流波形にて電圧が上昇する部分に対応する部分のみの波形となっている。 FIG. 2D is a diagram showing a half-wave rectified waveform output from the half-wave rectifier circuit 123. The half-wave rectified waveform is a positive voltage portion of the differential waveform, that is, a voltage in the full-wave rectified waveform. Only the portion corresponding to the rising portion has a waveform.

半波整流波形を半導体スイッチ制御部１８に入力される。以下、半波整流波形で電圧が生じている各部分をゼロクロスタイミングパルスという。 The half-wave rectified waveform is input to the semiconductor switch control unit 18. Hereinafter, each portion where a voltage is generated in the half-wave rectified waveform is referred to as a zero cross timing pulse.

図１に戻り、クロック回路１３は、定期的に、ここでは１０μ秒の時間間隔でクロック（パルス）を出力するものである。 Returning to FIG. 1, the clock circuit 13 periodically outputs a clock (pulse) at a time interval of 10 μsec.

図３は、クロックとゼロクロスタイミングパルスの関係を示す図である。
ゼロクロスタイミングパルスは、交流電源２が安定時には５０Ｈｚの正弦波を出力するので、その半周期つまり、１０ｍ秒ごとに出力される。つまり、ゼロクロスタイミングパルスの出力周期は、１０ｍ秒である。クロックは、１０μ秒ごとに出力されるので、ゼロクロスタイミングパルスの出力周期（１０ｍ秒）と同じ時間が経過する間では、クロックは１０００回出力される。 FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the clock and the zero-cross timing pulse.
The zero cross timing pulse is output every half cycle, that is, every 10 msec, since a 50 Hz sine wave is output when the AC power supply 2 is stable. That is, the output period of the zero cross timing pulse is 10 milliseconds. Since the clock is output every 10 μsec, the clock is output 1000 times while the same time as the output period of the zero cross timing pulse (10 msec) elapses.

図１に戻り、クロック出力回数規定値記憶部１４のクロック出力回数規定値については、図３に示したように、１０ｍ秒間で１０００回のクロックが出力されるので、クロック出力回数規定値は「１０００」となっている。 Returning to FIG. 1, as for the clock output count prescribed value in the clock output count prescribed value storage unit 14, as shown in FIG. 3, 1000 clocks are output in 10 milliseconds, so the clock output count prescribed value is “ 1000 ".

クロック出力回数記憶部１５には、ゼロクロスタイミングパルスが発生したタイミング以降でのクロック出力回数を記憶するようになっている。 The clock output number storage unit 15 stores the number of clock outputs after the timing when the zero cross timing pulse is generated.

初期安定性判定用規定値記憶部１６の初期安定性判定用規定値については、交流電源２の周期が安定していると判断するのに十分な時間の長さを１００ｍ秒とし、１００ｍ秒を１０ｍ秒（交流電源２の周期が安定している場合のゼロクロスタイミングパルスの出力周期）で除した値は「１０」であるので、初期安定性判定用規定値は「１０」となっている。 With respect to the initial stability determination specified value in the initial stability determination specified value storage unit 16, the length of time sufficient to determine that the cycle of the AC power supply 2 is stable is 100 milliseconds, and 100 milliseconds is determined. Since the value divided by 10 milliseconds (the output period of the zero cross timing pulse when the period of the AC power supply 2 is stable) is “10”, the specified value for determining the initial stability is “10”.

一致回数記憶部１７には、クロック出力回数記憶部１５に記憶されたクロック出力回数がクロック出力回数規定値記憶部１４に記憶されたクロック出力回数規定値に一致した回数（一致回数）が記憶される。 The coincidence count storage unit 17 stores the number of times that the clock output count stored in the clock output count storage unit 15 matches the clock output count specified value stored in the clock output count specified value storage unit 14 (match count). The

クロック出力回数規定値記憶部１４、クロック出力回数記憶部１５、初期安定性判定用規定値記憶部１６および一致回数記憶部１７は、半導体によるメモリＭ内に配置される。 The clock output count prescribed value storage section 14, the clock output count storage section 15, the initial stability determination prescribed value storage section 16 and the coincidence count storage section 17 are arranged in a memory M made of semiconductor.

半導体スイッチ制御部１８は、半導体スイッチ１１がオフの場合、一致回数が初期安定性判定用規定値に一致したなら、半導体スイッチ１１をオンし、半導体スイッチ１１がオンの場合、クロック出力回数がクロック出力回数規定値に一致したなら、半導体スイッチ１１をオフするようになっている。 When the semiconductor switch 11 is off, the semiconductor switch control unit 18 turns on the semiconductor switch 11 when the number of matches matches the specified value for initial stability determination. When the semiconductor switch 11 is on, the number of clock outputs is the clock. The semiconductor switch 11 is turned off when it matches the output count prescribed value.

電源スイッチ１９は、例えば、通常は、オフ（開）になっており、負荷装置３を動作させる際、ユーザによりオン（閉）される。 For example, the power switch 19 is normally turned off (opened), and is turned on (closed) by the user when the load device 3 is operated.

電源回路１０１は、例えば、前述の変圧器の別の２次巻線に接続された全波整流回路１０１１と、全波整流回路１０１１から出力される全波整流波形を平滑する平滑コンデンサ１０１２とを備える。平滑コンデンサ１０１２で得られる電力は、半導体スイッチ制御部１８、メモリＭおよびクロック回路１３に供給される。 The power supply circuit 101 includes, for example, a full-wave rectifier circuit 1011 connected to another secondary winding of the above-described transformer, and a smoothing capacitor 1012 that smoothes the full-wave rectified waveform output from the full-wave rectifier circuit 1011. Prepare. The electric power obtained by the smoothing capacitor 1012 is supplied to the semiconductor switch control unit 18, the memory M, and the clock circuit 13.

図４は、半導体スイッチ制御部１８の内部構成を示す図である。 FIG. 4 is a diagram illustrating an internal configuration of the semiconductor switch control unit 18.

半導体スイッチ制御部１８は、中央演算装置（ＣＰＵ）１８１と、入出力回路１８２と、システムバス１８３とを備える。 The semiconductor switch control unit 18 includes a central processing unit (CPU) 181, an input / output circuit 182, and a system bus 183.

ＣＰＵ１８１は、半導体スイッチ１１のオン／オフを制御するための処理を行う。入出力回路１８２は、ゼロクロス点検出回路１２からのゼロクロスタイミングパルス、クロック回路１３からのクロック、電源スイッチ１９による制御信号を入力し、半導体スイッチ１１への半導体スイッチ制御信号を出力する。 The CPU 181 performs processing for controlling on / off of the semiconductor switch 11. The input / output circuit 182 inputs a zero cross timing pulse from the zero cross point detection circuit 12, a clock from the clock circuit 13, and a control signal from the power switch 19, and outputs a semiconductor switch control signal to the semiconductor switch 11.

システムバス１８３は、メモリＭと接続され、これにより、ＣＰＵ１８１は、クロック出力回数規定値記憶部１４、クロック出力回数記憶部１５、初期安定性判定用規定値記憶部１６および一致回数記憶部１７にアクセス可能となっている。 The system bus 183 is connected to the memory M, whereby the CPU 181 stores the clock output count prescribed value storage unit 14, the clock output count storage unit 15, the initial stability determination prescribed value storage unit 16, and the coincidence count storage unit 17. It is accessible.

図５は、半導体スイッチ制御部１８の動作を示すフローチャートである。
ここでは、半導体スイッチ制御部１８は、半導体スイッチ制御信号を出力しておらず、よって、半導体スイッチ１１はオフであることとする。 FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the semiconductor switch control unit 18.
Here, it is assumed that the semiconductor switch control unit 18 does not output a semiconductor switch control signal, and therefore the semiconductor switch 11 is off.

ユーザが負荷装置３を使用するべく、電源スイッチ１９をオン（閉）すると、半導体スイッチ制御部１８は、クロック出力回数記憶部１５のクロック出力回数を０に初期化する（Ｓ１）。 When the user turns on (closes) the power switch 19 to use the load device 3, the semiconductor switch control unit 18 initializes the number of clock outputs in the clock output number storage unit 15 to 0 (S1).

次に、半導体スイッチ制御部１８は、ゼロクロスタイミングパルスが入力されたか否かを判定する（Ｓ３）。 Next, the semiconductor switch control unit 18 determines whether a zero cross timing pulse is input (S3).

半導体スイッチ制御部１８は、ゼロクロスタイミングパルスが入力されないなら（Ｓ３：ＮＯ）、クロックが入力されたか否かを判定する（Ｓ５）。 If the zero cross timing pulse is not input (S3: NO), the semiconductor switch control unit 18 determines whether a clock is input (S5).

半導体スイッチ制御部１８は、クロックが入力されたなら（Ｓ５：ＹＥＳ）、クロック出力回数記憶部１５のクロック出力回数に１を加算（インクリメント）する（Ｓ７）。 If the clock is input (S5: YES), the semiconductor switch control unit 18 adds 1 to the clock output count of the clock output count storage unit 15 (S7).

半導体スイッチ制御部１８は、クロックが入力されないなら（Ｓ５：ＮＯ）、または、ステップＳ７の処理を終えたなら、制御をステップＳ３に戻す。 If the clock is not input (S5: NO), or if the process of step S7 is completed, the semiconductor switch control unit 18 returns the control to step S3.

半導体スイッチ制御部１８は、ゼロクロスタイミングパルスが入力されたなら（Ｓ３：ＹＥＳ）、クロック出力回数記憶部１５からクロック出力回数を読み出すとともにクロック出力回数規定値記憶部１４からクロック出力回数規定値を読み出し（Ｓ１１）、クロック出力回数がクロック出力回数規定値に一致するか否かを判定する（Ｓ１３）。 When the zero cross timing pulse is input (S3: YES), the semiconductor switch control unit 18 reads the clock output number from the clock output number storage unit 15 and reads the clock output number specified value from the clock output number specified value storage unit 14. (S11), it is determined whether or not the number of clock outputs coincides with a prescribed value for the number of clock outputs (S13).

半導体スイッチ制御部１８は、クロック出力回数がクロック出力回数規定値に一致しないなら（Ｓ１３：ＮＯ）、一致回数記憶部１７の一致回数を０に初期化し（Ｓ１４）、制御をステップＳ１に戻す。 If the clock output count does not match the clock output count specified value (S13: NO), the semiconductor switch control section 18 initializes the match count in the match count storage section 17 to 0 (S14), and returns control to step S1.

半導体スイッチ制御部１８は、クロック出力回数がクロック出力回数規定値に一致するなら（Ｓ１３：ＹＥＳ）、一致回数記憶部１７の一致回数に１を加算（インクリメント）する（Ｓ１５）。 If the clock output count matches the clock output count specified value (S13: YES), the semiconductor switch control section 18 adds 1 to the match count in the match count storage section 17 (increment) (S15).

次に、半導体スイッチ制御部１８は、一致回数記憶部１７から一致回数を読み出すとともに初期安定性判定用規定値記憶部１６から初期安定性判定用規定値を読み出し（Ｓ１７）、一致回数が初期安定性判定用規定値に一致するか否かを判定する（Ｓ１９）。 Next, the semiconductor switch control unit 18 reads the number of matches from the number-of-matches storage unit 17 and reads the specified value for initial stability determination from the specified value for initial stability determination unit 16 (S17), and the number of matches is initially stable. It is determined whether or not it matches the specified value for sex determination (S19).

半導体スイッチ制御部１８は、一致回数が初期安定性判定用規定値に一致しないなら（Ｓ１９：ＮＯ）、制御をステップＳ１に戻す。 If the number of coincidence does not coincide with the prescribed value for determining the initial stability (S19: NO), the semiconductor switch control unit 18 returns the control to step S1.

半導体スイッチ制御部１８は、一致回数が初期安定性判定用規定値に一致するなら（Ｓ１９：ＹＥＳ）、半導体スイッチ制御信号の出力を開始する（Ｓ２１）。 The semiconductor switch control unit 18 starts outputting the semiconductor switch control signal (S21) if the number of matches matches the specified value for determining the initial stability (S19: YES).

これにより、制御回路１１３は、ＭＯＳＦＥＴ１１１、１１２のゲート−ソース間電圧を制御し、ＭＯＳＦＥＴ１１１、１１２のソース−ドレイン間を導通させる。つまり、半導体スイッチ１１は半導体スイッチ１１はオンになる。その結果、交流電源２から負荷装置３に電力が供給され、負荷装置３が動作する。 As a result, the control circuit 113 controls the gate-source voltage of the MOSFETs 111 and 112 to conduct between the source and drain of the MOSFETs 111 and 112. That is, the semiconductor switch 11 is turned on. As a result, electric power is supplied from the AC power supply 2 to the load device 3, and the load device 3 operates.

さて、半導体スイッチ制御部１８は、半導体スイッチ制御信号の出力を開始したなら（Ｓ２１）、クロック出力回数記憶部１５のクロック出力回数を０に初期化する（Ｓ３１）。 When the semiconductor switch control unit 18 starts outputting the semiconductor switch control signal (S21), the semiconductor switch control unit 18 initializes the clock output count of the clock output count storage unit 15 to 0 (S31).

次に、半導体スイッチ制御部１８は、ゼロクロスタイミングパルスが入力されたか否かを判定する（Ｓ３３）。 Next, the semiconductor switch control unit 18 determines whether or not a zero cross timing pulse is input (S33).

半導体スイッチ制御部１８は、ゼロクロスタイミングパルスが入力されないなら（Ｓ３３：ＮＯ）、クロックが入力されたか否かを判定する（Ｓ３５）。 If the zero cross timing pulse is not input (S33: NO), the semiconductor switch control unit 18 determines whether or not a clock is input (S35).

半導体スイッチ制御部１８は、クロックが入力されたなら（Ｓ３５：ＹＥＳ）、クロック出力回数記憶部１５のクロック出力回数に１を加算（インクリメント）する（Ｓ３７）。 If the clock is input (S35: YES), the semiconductor switch control unit 18 adds 1 to the clock output count of the clock output count storage unit 15 (S37).

半導体スイッチ制御部１８は、クロックが入力されないなら（Ｓ３５：ＮＯ）、または、ステップＳ３７の処理を終えたなら、制御をステップＳ３３に戻す。 If the clock is not input (S35: NO), or if the process of step S37 is completed, the semiconductor switch control unit 18 returns the control to step S33.

半導体スイッチ制御部１８は、ゼロクロスタイミングパルスが入力されたなら（Ｓ３３：ＹＥＳ）、クロック出力回数記憶部１５からクロック出力回数を読み出すとともにクロック出力回数規定値記憶部１４からクロック出力回数規定値を読み出し（Ｓ４１）、クロック出力回数がクロック出力回数規定値に一致するか否かを判定する（Ｓ４３）。 When the zero cross timing pulse is input (S33: YES), the semiconductor switch control unit 18 reads the clock output number from the clock output number storage unit 15 and reads the clock output number specified value from the clock output number specified value storage unit 14. (S41), it is determined whether or not the number of clock outputs matches the specified clock output number (S43).

半導体スイッチ制御部１８は、クロック出力回数がクロック出力回数規定値に一致する（Ｓ４３：ＹＥＳ）、制御をステップＳ３１に戻す。 The semiconductor switch control unit 18 returns the control to step S31 when the clock output count matches the clock output count specified value (S43: YES).

半導体スイッチ制御部１８は、クロック出力回数がクロック出力回数規定値に一致しないなら（Ｓ４３：ＮＯ）、半導体スイッチ制御信号の出力を停止し（Ｓ５１）、処理を終える。 If the clock output count does not match the specified clock output count value (S43: NO), the semiconductor switch control unit 18 stops outputting the semiconductor switch control signal (S51) and ends the process.

これにより、制御回路１１３は、ＭＯＳＦＥＴ１１１、１１２のゲート−ソース間電圧を制御し、ＭＯＳＦＥＴ１１１、１１２のソース−ドレイン間を遮断する。つまり、半導体スイッチ１１は半導体スイッチ１１はオフになる。その結果、交流電源２から負荷装置３への電力供給が遮断され、負荷装置３の動作が停止する。 As a result, the control circuit 113 controls the gate-source voltage of the MOSFETs 111 and 112 and blocks between the source and drain of the MOSFETs 111 and 112. That is, the semiconductor switch 11 is turned off. As a result, the power supply from the AC power supply 2 to the load device 3 is cut off, and the operation of the load device 3 is stopped.

図６は、負荷装置３に電力が供給されるタイミングを示すチャートである。
図６（ａ）に示すように、交流電源２の周期が安定していれば、最初のゼロクロスタイミングパルスの出力時刻ｔ０から１００ｍ秒後の時刻ｔ１に半導体スイッチ１１がオンとなり、負荷装置３に電力が供給される。 FIG. 6 is a chart showing the timing at which power is supplied to the load device 3.
As shown in FIG. 6A, if the cycle of the AC power supply 2 is stable, the semiconductor switch 11 is turned on at time t1 100 ms after the output time t0 of the first zero cross timing pulse, and the load device 3 is turned on. Power is supplied.

一方、図６（ｂ）に示すように、交流電源２がの周期が不安定である間は、図５のステップＳ１３でクロック出力回数がクロック出力回数規定値に一致せず、負荷装置３に電力が供給されない。 On the other hand, as shown in FIG. 6B, while the cycle of the AC power supply 2 is unstable, the number of clock outputs does not match the specified clock output number in step S13 of FIG. Power is not supplied.

例えば、その後、交流電源２の周期が安定すれば、その後の最初のゼロクロスタイミングパルスの出力時刻ｔ２から１００ｍ秒後の時刻ｔ３に半導体スイッチ１１がオンとなり、負荷装置３に電力が供給される。 For example, if the period of the AC power supply 2 is then stabilized, the semiconductor switch 11 is turned on at time t3 100 ms after the output time t2 of the first zero cross timing pulse thereafter, and power is supplied to the load device 3.

図７は、負荷装置３への電力が遮断されるタイミングを示すチャートである。
図７に示すように、交流電源２がの周期が不安定となったなら、図５のステップＳ４３でクロック出力回数がクロック出力回数規定値に一致せず、その時刻ｔ４に負荷装置３への電力供給が遮断される。 FIG. 7 is a chart showing the timing at which the power to the load device 3 is cut off.
As shown in FIG. 7, if the cycle of the AC power supply 2 becomes unstable, the number of clock outputs does not coincide with the prescribed value of the clock output number in step S43 of FIG. Power supply is cut off.

したがって、第１の実施の形態に係るゼロクロス電源スイッチ装置１によれば、交流電源２と負荷装置３の間に設けられた半導体スイッチ１１と、交流電源２の電圧がゼロの際にゼロクロスタイミングパルスを出力するゼロクロス点検出回路１２と、交流電源２の周期が安定している場合のゼロクロスタイミングパルスの出力周期より短い周期でクロックを出力するクロック回路１３と、交流電源２の周期が安定している場合のゼロクロスタイミングパルスの出力周期と同じ時間が経過する間におけるクロックの出力回数であるクロック出力回数規定値が記憶されるクロック出力回数規定値記憶部１４と、クロックの出力回数であるクロック出力回数を記憶するためのクロック出力回数記憶部１５と、半導体スイッチ１１がオンの場合、ゼロクロスタイミングパルスが出力されたなら（Ｓ３３：ＹＥＳ）、クロック出力回数記憶部１５のクロック出力回数を初期化し（Ｓ３１）、クロックが出力されるごとにクロック出力回数をインクリメントし（Ｓ３７）、次にゼロクロスタイミングパルスが出力されたなら（Ｓ３３：ＹＥＳ）、クロック出力回数記憶部１５からクロック出力回数を読み出すとともにクロック出力回数規定値記憶部１４からクロック出力回数規定値を読み出し（Ｓ４１）、クロック出力回数がクロック出力回数規定値に一致しないなら（Ｓ４３：ＮＯ）、半導体スイッチをオフする（Ｓ５１）半導体スイッチ制御部１８とを備えることで、交流電源２が異常の前兆を呈し、つまり、周期が不安定になったなら、負荷装置３を切り離せ、且つ、このときの電圧がゼロなので、発生するノイズを低減できる。 Therefore, according to the zero cross power supply switch device 1 according to the first embodiment, the zero cross timing pulse when the voltage of the semiconductor switch 11 provided between the AC power supply 2 and the load device 3 and the AC power supply 2 is zero. , A clock circuit 13 that outputs a clock with a cycle shorter than the output cycle of the zero cross timing pulse when the cycle of the AC power supply 2 is stable, and the cycle of the AC power supply 2 is stabilized A clock output number prescribed value storage unit 14 that stores a clock output number prescribed value that is the number of clock outputs during the same period as the output period of the zero-cross timing pulse, and a clock output that is the number of clock outputs. When the clock output number storage unit 15 for storing the number of times and the semiconductor switch 11 are on, zero If the loss timing pulse is output (S33: YES), the clock output count of the clock output count storage unit 15 is initialized (S31), and the clock output count is incremented every time the clock is output (S37). If the zero cross timing pulse is output (S33: YES), the clock output number is read from the clock output number storage unit 15 and the clock output number specified value is read from the clock output number specified value storage unit 14 (S41). Is not equal to the clock output count prescribed value (S43: NO), the semiconductor switch is turned off (S51). By providing the semiconductor switch control unit 18, the AC power supply 2 presents a sign of abnormality, that is, the cycle is incomplete. When stable, the load device 3 can be disconnected and the voltage at this time is zero. So, it is possible to reduce the noise generated.

また、第１の実施の形態に係るゼロクロス電源スイッチ装置１によれば、交流電源２の周期が安定していると判断するのに十分な時間の長さを交流電源２が安定している場合のゼロクロスタイミングパルスの出力周期で除した値である初期安定性判定用規定値が記憶される初期安定性判定用規定値記憶部１６と、クロック出力回数がクロック出力回数規定値に一致した一致回数を記憶するための一致回数記憶部１７とを備え、半導体スイッチ制御部１８は、半導体スイッチ１１がオフの場合、ゼロクロスタイミングパルスが出力されたなら（Ｓ３：ＹＥＳ）、クロック出力回数記憶部１５のクロック出力回数および一致回数記憶部１７の一致回数を初期化し（Ｓ１、Ｓ１４）、クロックが出力されるごとにクロック出力回数をインクリメントし（Ｓ７）、次にゼロクロスタイミングパルスが出力されたなら（Ｓ３：ＹＥＳ）、クロック出力回数記憶部１５からクロック出力回数を読み出すとともにクロック出力回数規定値記憶部１４からクロック出力回数規定値規定値を読み出し（Ｓ１１）、クロック出力回数がクロック出力回数規定値に一致したなら（Ｓ１３：ＹＥＳ）、一致回数記憶部１７の一致回数をインクリメントし、一致回数記憶部１７から一致回数を読み出すとともに初期安定性判定用規定値記憶部１６から初期安定性判定用規定値を読み出し（Ｓ１７）、一致回数が初期安定性判定用規定値に一致したなら（Ｓ１９：ＹＥＳ）、半導体スイッチをオンする（Ｓ２１）ことで、交流電源２に異常がなく、つまり、周期が安定になったなら、負荷装置３を接続でき、且つ、このときの電圧がゼロなので、発生するノイズを低減できる。 Moreover, according to the zero cross power switch device 1 according to the first embodiment, when the AC power source 2 is stable for a sufficient length of time to determine that the cycle of the AC power source 2 is stable. The initial stability determination specified value storage unit 16 that stores the initial stability determination specified value that is a value divided by the output period of the zero-cross timing pulse, and the number of times that the clock output count matches the clock output count specified value When the semiconductor switch 11 is off and the zero cross timing pulse is output (S3: YES), the semiconductor switch control unit 18 stores the coincidence number storage unit 17 for storing the clock output number storage unit 15. The clock output count and the match count stored in the match count storage unit 17 are initialized (S1, S14), and the clock output count is incremented each time a clock is output. (S7) Next, if the zero cross timing pulse is output (S3: YES), the clock output count is read from the clock output count storage unit 15 and the clock output count specified value specified value is read from the clock output count specified value storage unit 14. Reading (S11), if the clock output count matches the clock output count specified value (S13: YES), the match count in the match count storage section 17 is incremented, the match count is read from the match count storage section 17, and the initial stability The initial stability determination specified value is read from the determination specified value storage unit 16 (S17). If the number of matches matches the initial stability determination specified value (S19: YES), the semiconductor switch is turned on (S21). If the AC power supply 2 is normal, that is, if the cycle becomes stable, the load device 3 can be connected, and Since the voltage at this time is zero, thereby reducing the noise generated.

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態では、第１の実施の形態に同一または類似の装置および装置構成を用い、同一または類似のものについては第１の実施の形態で使用した符号を使用して重複説明を略し、第１の実施の形態とは異なる事項を中心に説明を行う。 [Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, the same or similar apparatus and apparatus configuration as those in the first embodiment are used, and the same or similar elements are redundantly described by using the reference numerals used in the first embodiment. For brevity, the description will focus on matters different from the first embodiment.

図８は、第２の実施の形態に係るゼロクロス電源スイッチ装置を用いた回路の回路図である。 FIG. 8 is a circuit diagram of a circuit using the zero-cross power switch device according to the second embodiment.

ゼロクロス電源スイッチ装置１Ａは、半導体スイッチ１１と、ゼロクロス点検出回路１２と、クロック回路１３と、クロック出力回数規定値記憶部１４と、クロック出力回数記憶部１５と、初期安定性判定用規定値記憶部１６と、一致回数記憶部１７と、半導体スイッチ制御部１８と、電源スイッチ１９と、電源回路１０１と、切り換えスイッチ１０２と、スイッチ１０３とを備える。 The zero-cross power supply switch device 1A includes a semiconductor switch 11, a zero-cross point detection circuit 12, a clock circuit 13, a clock output number prescribed value storage unit 14, a clock output number prescribed storage unit 15, and an initial stability determination prescribed value storage. Unit 16, coincidence count storage unit 17, semiconductor switch control unit 18, power switch 19, power circuit 101, changeover switch 102, and switch 103.

切り換えスイッチ１０２は、交流電源２と半導体スイッチ１１の間に設けられ、交流電力発生回路４または交流電源２に半導体スイッチ１１を接続できるように構成されたものである。 The changeover switch 102 is provided between the AC power supply 2 and the semiconductor switch 11 and is configured to connect the semiconductor switch 11 to the AC power generation circuit 4 or the AC power supply 2.

交流電力発生回路４は、交流電源２の電力を蓄えた蓄電池５から電力供給を受け、交流電力を発生するようになっている。つまり、交流電源２には充電装置６が接続され、充電装置６は、交流電源２の電力を蓄電池５に充電し、交流電力発生回路４は、蓄電池５から電力供給を受け、５０Ｈｚの正弦波を出力する。例えば、蓄電池５は、交流電力発生回路４にのみ使用され、よって、交流電力発生回路４の周期は安定している。 The AC power generation circuit 4 receives power supply from the storage battery 5 that stores the power of the AC power supply 2 and generates AC power. That is, the charging device 6 is connected to the AC power source 2, the charging device 6 charges the storage battery 5 with the power of the AC power source 2, and the AC power generation circuit 4 receives power supply from the storage battery 5 and receives a 50 Hz sine wave. Is output. For example, the storage battery 5 is used only for the AC power generation circuit 4, and thus the cycle of the AC power generation circuit 4 is stable.

ゼロクロス点検出回路１２は、切り換えスイッチ１０２と半導体スイッチ１１の間での電圧がゼロの際にゼロクロスタイミングパルスを出力するようになっている。つまり、変圧器Ｔ１の一次巻線は、切り換えスイッチ１０２と半導体スイッチ１１の間の電力線に接続されている。よって、切り換えスイッチ１０２により、交流電力発生回路４が半導体スイッチ１１に接続されている間において、ゼロクロス点検出回路１２は、交流電力発生回路４の電圧がゼロの際にゼロクロスタイミングパルスを出力するようになっている。 The zero cross point detection circuit 12 outputs a zero cross timing pulse when the voltage between the changeover switch 102 and the semiconductor switch 11 is zero. That is, the primary winding of the transformer T1 is connected to the power line between the changeover switch 102 and the semiconductor switch 11. Therefore, while the AC power generation circuit 4 is connected to the semiconductor switch 11 by the changeover switch 102, the zero cross point detection circuit 12 outputs a zero cross timing pulse when the voltage of the AC power generation circuit 4 is zero. It has become.

電源回路１０１は、交流電力発生回路４から電力供給を受けるようになっている。つまり、変圧器Ｔ１とは別の変圧器Ｔ２の一次巻線は、交流電力発生回路４の出力側に接続され、電源回路１０１は、変圧器Ｔ２の二次巻線に接続されている。よって、切り換えスイッチ１０２により、半導体スイッチ１１が交流電源２から切り離されても、交流電力発生回路４からの電力供給により、半導体スイッチ制御部１８等を動作させることができるようになっている。 The power supply circuit 101 is supplied with power from the AC power generation circuit 4. That is, the primary winding of the transformer T2 different from the transformer T1 is connected to the output side of the AC power generation circuit 4, and the power supply circuit 101 is connected to the secondary winding of the transformer T2. Therefore, even if the semiconductor switch 11 is disconnected from the AC power supply 2 by the changeover switch 102, the semiconductor switch control unit 18 and the like can be operated by the power supply from the AC power generation circuit 4.

半導体スイッチ制御部１８は、スイッチ１０３がオフ（開）の際は、切り換えスイッチ１０２を制御し、半導体スイッチ１１を交流電源２に接続し、一方、スイッチ１０３がオン（閉）の際は、切り換えスイッチ１０２を制御し、半導体スイッチ１１を交流電力発生回路４に接続するようになっている。 The semiconductor switch control unit 18 controls the changeover switch 102 when the switch 103 is off (open), and connects the semiconductor switch 11 to the AC power supply 2, while switching when the switch 103 is on (closed). The switch 102 is controlled, and the semiconductor switch 11 is connected to the AC power generation circuit 4.

ユーザは、通常は、スイッチ１０３をオフ（開）しておく。これにより、第１の実施の形態と同様の動作がなされる。 The user normally turns off (opens) the switch 103. As a result, the same operation as in the first embodiment is performed.

例えば、交流電源２の周期が不安定となり、半導体スイッチ１１がオフされた場合、ユーザは、スイッチ１０３をオン（閉）する。これにより、半導体スイッチ１１が交流電力発生回路４に接続される。 For example, when the cycle of the AC power supply 2 becomes unstable and the semiconductor switch 11 is turned off, the user turns on (closes) the switch 103. As a result, the semiconductor switch 11 is connected to the AC power generation circuit 4.

次に、電源スイッチ１９がオン（閉）されると、図５の処理が開始される。交流電力発生回路４の周期は安定しているので、図６（ａ）と同様に、最初のゼロクロス点（ｔ０）から１００ｍ秒後の時刻ｔ１に半導体スイッチ１１がオンとなり、負荷装置３に電力が供給される。 Next, when the power switch 19 is turned on (closed), the processing of FIG. 5 is started. Since the cycle of the AC power generation circuit 4 is stable, the semiconductor switch 11 is turned on at time t1 after 100 msec from the first zero cross point (t0), as in FIG. Is supplied.

また、交流電力発生回路４の周期は安定しているので、図７に示すように、負荷装置３への電力供給が遮断されることはない。 Further, since the cycle of the AC power generation circuit 4 is stable, the power supply to the load device 3 is not interrupted as shown in FIG.

つまり、ゼロクロス電源スイッチ装置１Ａは、負荷装置３への電力供給が断たれる時間をできる限り短くしたい場合に好適である。 That is, the zero-cross power switch device 1A is suitable when it is desired to shorten the time during which the power supply to the load device 3 is cut off as much as possible.

なお、交流電力発生回路４の周期が仮に不安定になったとしても、第１の実施の形態と同様の動作により、負荷装置３を迅速に切り離せ、且つ、発生するノイズを低減することができる。 Even if the cycle of the AC power generation circuit 4 becomes unstable, the load device 3 can be quickly disconnected and the generated noise can be reduced by the same operation as in the first embodiment. .

したがって、第２の実施の形態に係るゼロクロス電源スイッチ装置１Ａによれば、交流電源２と半導体スイッチ１１の間に設けられ、交流電源の周期が安定している場合の当該周期と同じ周期を有する交流電力を発生させる交流電力発生回路４または交流電源２に半導体スイッチ１１を接続できるように構成された切り換えスイッチ１０２を備え、半導体スイッチ制御部１８は、切り換えスイッチ１０２を交流電力発生回路４または交流電源２に接続するように構成され、ゼロクロス点検出回路１２は、切り換えスイッチ１０２と半導体スイッチ１１の間での電圧がゼロの際にゼロクロスタイミングパルスを出力することで、交流電源２の周期が不安定になったなら、負荷装置３を切り離し、負荷装置３を交流電力発生回路４に接続することができる。 Therefore, according to the zero cross power supply switch device 1A according to the second embodiment, it is provided between the AC power supply 2 and the semiconductor switch 11 and has the same cycle as that when the cycle of the AC power supply is stable. A changeover switch 102 configured to connect the semiconductor switch 11 to the AC power generation circuit 4 or the AC power supply 2 that generates AC power is provided, and the semiconductor switch control unit 18 sets the changeover switch 102 to the AC power generation circuit 4 or AC. The zero cross point detection circuit 12 is configured to be connected to the power source 2 and outputs a zero cross timing pulse when the voltage between the changeover switch 102 and the semiconductor switch 11 is zero. When stable, disconnect the load device 3 and connect the load device 3 to the AC power generation circuit 4 It can be.

なお、第１、第２の実施の形態では、交流電源２、交流電力発生回路４の周波数を５０Ｈｚとしたが、周波数はこれに限ることはなく、６０Ｈｚなどであってもよい。
また、クロックの出力周期は、１０μ秒に限らず、任意に設定すればよい。
また、クロック出力回数規定値は、交流電源２などの周波数とクロックの出力周期（任意）に応じて設定すればよい。 In the first and second embodiments, the frequency of the AC power supply 2 and the AC power generation circuit 4 is 50 Hz, but the frequency is not limited to this and may be 60 Hz.
The clock output period is not limited to 10 μs, and may be set arbitrarily.
The prescribed clock output count value may be set according to the frequency of the AC power supply 2 and the like and the clock output cycle (arbitrary).

また、交流電源２の周期が安定していると判断するのに十分な時間の長さは、１００ｍ秒に限らず、任意に設定すればよい。 Further, the length of time sufficient for determining that the cycle of the AC power supply 2 is stable is not limited to 100 milliseconds, and may be set arbitrarily.

また、初期安定性判定用規定値は、交流電源２などの周波数と交流電源２の周期が安定していると判断するのに十分な時間の長さ（任意）に応じて設定すればよい。 Further, the specified value for determining the initial stability may be set according to the length of time (arbitrary) sufficient to determine that the frequency of the AC power source 2 and the period of the AC power source 2 are stable.

また、第１、第２の実施の形態では、交流電源２の半周期ごとにゼロクロスタイミングパルスを発生させたが、例えば、交流電源２の１周期ごとにゼロクロスタイミングパルスを発生させてもよい。 In the first and second embodiments, the zero cross timing pulse is generated every half cycle of the AC power supply 2. However, for example, the zero cross timing pulse may be generated every cycle of the AC power source 2.

また、ゼロクロス電源スイッチ装置１またはゼロクロス電源スイッチ装置１Ａの半導体スイッチ制御部１８としてコンピュータを機能させるためのコンピュータプログラムは、半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、磁気テープなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録でき、また、インターネットなどの通信網を介して伝送させて、広く流通させることができる。 A computer program for causing a computer to function as the semiconductor switch control unit 18 of the zero cross power switch device 1 or the zero cross power switch device 1A is readable by a computer such as a semiconductor memory, a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, and a magnetic tape. It can be recorded on a recording medium and can be widely distributed by being transmitted through a communication network such as the Internet.

１、１Ａゼロクロス電源スイッチ装置
２交流電源
３負荷装置
４交流電力発生回路
５蓄電池
６充電装置
１１半導体スイッチ
１２ゼロクロス点検出回路
１３クロック回路
１４クロック出力回数規定値記憶部
１５クロック出力回数記憶部
１６初期安定性判定用規定値記憶部
１７一致回数記憶部
１８半導体スイッチ制御部
１９電源スイッチ
１０１電源回路
１０２切り換えスイッチ
１０３スイッチ
１１１，１１２ＭＯＳＦＥＴ
１１３制御回路
１２１、１０１１全波整流回路
１２２微分回路
１２３半波整流回路
１８１ＣＰＵ
１８２入出力回路
１８３システムバス
１０１２平滑コンデンサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1A Zero cross power switch apparatus 2 AC power supply 3 Load apparatus 4 AC power generation circuit 5 Storage battery 6 Charging apparatus 11 Semiconductor switch 12 Zero cross point detection circuit 13 Clock circuit 14 Clock output frequency regulation value memory | storage part 15 Clock output frequency memory | storage part 16 Initial Stability-determined value storage unit 17 Number of coincidence storage unit 18 Semiconductor switch control unit 19 Power switch 101 Power circuit 102 Changeover switch 103 Switch 111, 112 MOSFET
113 Control circuit 121, 1011 Full wave rectifier circuit 122 Differentiation circuit 123 Half wave rectifier circuit 181 CPU
182 I / O circuit 183 System bus 1012 Smoothing capacitor

Claims

A semiconductor switch provided between the AC power supply and the load device;
A zero-cross point detection circuit that outputs a zero-cross timing pulse when the voltage of the AC power supply is zero; and
A clock circuit that outputs a clock with a cycle shorter than an output cycle of the zero cross timing pulse when the cycle of the AC power supply is stable;
A clock output number specified value storage unit that stores a clock output number specified value that is the number of times of output of the clock during the same time as the output period of the zero cross timing pulse when the period of the AC power supply is stable When,
A clock output number storage unit for storing a clock output number that is the number of output times of the clock;
When the semiconductor switch is on, if the zero cross timing pulse is output, the clock output count of the clock output count storage unit is initialized, and the clock output count is incremented each time the clock is output, If a zero-cross timing pulse is output, the clock output count is read from the clock output count storage section and the clock output count specified value is read from the clock output count specified value storage section, and the clock output count is the clock output count specified value. And a semiconductor switch controller that turns off the semiconductor switch if it does not match.

For initial stability determination, which is a value obtained by dividing the length of time sufficient to determine that the cycle of the AC power supply is stable by the output cycle of the zero cross timing pulse when the AC power supply is stable A default value storage unit for initial stability determination in which a specified value is stored;
A coincidence number storage unit for storing the number of coincidences in which the clock output number coincides with the clock output number prescribed value;
The semiconductor switch controller is
When the semiconductor switch is off and the zero cross timing pulse is output, the clock output count of the clock output count storage unit and the match count of the match count storage unit are initialized, and the clock is output each time the clock is output. If the clock output number is incremented and then a zero cross timing pulse is output, the clock output number is read from the clock output number storage unit and the clock output number specified value specified value is read from the clock output number specified value storage unit, If the clock output count matches the clock output count specified value, the match count in the match count storage section is incremented, the match count is read from the match count storage section, and the initial stability determination specified value storage section is read out. Read the specified value for initial stability judgment and match Number if matched to the initial stability determination specified value, zero-crossing power switching device according to claim 1, wherein the turning on the semiconductor switch.

An AC power generation circuit that is provided between the AC power source and the semiconductor switch and generates AC power having the same cycle as that when the cycle of the AC power source is stable, or the semiconductor switch in the AC power source It has a changeover switch configured to be connected,
The semiconductor switch control unit is configured to connect the changeover switch to the AC power generation circuit or the AC power source,
The zero-cross power switch device according to claim 1 or 2, wherein the zero-cross point detection circuit outputs a zero-cross timing pulse when the voltage between the changeover switch and the semiconductor switch is zero.

A method of operating a zero cross power switch device,
The zero cross power switch device is
A semiconductor switch provided between an AC power source and a load device, a zero cross point detection circuit that outputs a zero cross timing pulse when the voltage of the AC power source is zero, and the cycle when the cycle of the AC power source is stable A clock circuit that outputs a clock with a cycle shorter than the output cycle of the zero cross timing pulse, and the number of times the clock is output during the same time as the output cycle of the zero cross timing pulse when the cycle of the AC power supply is stable A clock output number prescribed value storage unit that stores a clock output number prescribed value, and a clock output number storage unit for storing a clock output number that is the number of clock outputs,
The operation method is as follows:
The semiconductor switch control unit of the zero-cross power supply switch device initializes the number of clock outputs of the clock output number storage unit and outputs the clock if the zero-cross timing pulse is output when the semiconductor switch is on. The clock output count is incremented every time, and if the zero cross timing pulse is output next, the clock output count is read from the clock output count storage section and the clock output count specified value is read from the clock output count specified value storage section. The operation method of the zero-cross power switch device, wherein the semiconductor switch is turned off if the clock output count does not match the clock output count specified value.

A method of operating a zero cross power switch device,
The zero cross power switch device is
A semiconductor switch provided between an AC power source and a load device, a zero cross point detection circuit that outputs a zero cross timing pulse when the voltage of the AC power source is zero, and the cycle when the cycle of the AC power source is stable A clock circuit that outputs a clock with a cycle shorter than the output cycle of the zero cross timing pulse, and the number of times the clock is output during the same time as the output cycle of the zero cross timing pulse when the cycle of the AC power supply is stable The clock output number specified value storage unit for storing the clock output number specified value, the clock output number storage unit for storing the clock output number as the clock output number, and the cycle of the AC power supply is stabilized. The zero crossing when the AC power source is stable for a sufficient amount of time to determine The initial stability determination specified value storage unit that stores the initial stability determination specified value that is a value divided by the output period of the imming pulse, and the number of times that the clock output count matches the clock output count specified value. A match number storage unit for storing,
The operation method is as follows:
When the semiconductor switch control unit of the zero cross power switch device is off, if the zero cross timing pulse is output, the clock output number of the clock output number storage unit and the coincidence number of the coincidence number storage unit are initialized. The clock output count is incremented each time the clock is output, and if a zero cross timing pulse is output next, the clock output count is read from the clock output count storage section and the clock output count specified value storage section When the clock output count specified value is read from the clock output count and the clock output count matches the clock output count specified value, the match count of the match count storage section is incremented, and the match count is read from the match count storage section. Rules for determining initial stability It reads the initial stability determination specified value from the storage unit, if the number of matches is matched to the initial stability determination specified value, the operation method of the zero-crossing power switching device, characterized in that on the semiconductor switch.

The computer program for functioning a computer as a semiconductor switch control part of the zero cross power supply switch apparatus in any one of Claim 1 thru | or 3.