JP2017011781A

JP2017011781A - ゼロクロス点検出装置、電源装置、ゼロクロス点検出方法及びプログラム

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Publication number: JP2017011781A
Application number: JP2015121699A
Authority: JP
Inventors: 雄佐藤; Takeshi Sato; 正和久原; Masakazu Kuhara; 謙一相場; Kenichi Aiba
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2015-06-17
Filing date: 2015-06-17
Publication date: 2017-01-12
Anticipated expiration: 2035-06-17
Also published as: JP6489689B2; EP3106885A1; EP3106885B1; ES2664919T3

Abstract

【課題】交流電源の出力が高インピーダンス状態である場合にも、ゼロクロス点を正確に特定することができるゼロクロス点検出装置を提供する。
【解決手段】クロス点検出部２１は、交流電圧と所定電圧の交差を検出する。制御回路２０は、ゼロボルト以下から上昇した後の交流電圧と所定電圧との交差が最初に検出された第１検出タイミングを特定し、時間の経過に伴って交流電圧が下がった際に交流電圧と所定電圧との交差が最後に検出された第２検出タイミングを特定し、第１検出タイミングと第２検出タイミングと交流電圧の周期とを用いて算出したゼロクロス点特定用パラメータと、交流電圧の周期とに基づき特定したゼロ交差時刻に基づいて、スイッチング素子１６の開閉動作を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ゼロクロス点検出装置、電源装置、ゼロクロス点検出方法及びプログラムに関する。

交流電源が出力する交流電圧を整流して直流電圧を生成し、生成した直流電圧で負荷を駆動する電源装置がある。そのような電源装置では、一般的に、交流電源が出力する交流電圧から直流電圧を生成する回路では、スイッチング素子が用いられる。そして、スイッチング素子の開閉動作は、交流電源が出力する交流電圧のゼロクロス点を基準とするタイミングにより生成される制御信号により制御される。
特許文献１〜特許文献４には、関連する技術として、ゼロクロス点を検出する技術が記載されている。

特開２０１３−２０８０１８号公報特許第３７０８４６８号公報特許第５４０９１５２号公報特開２０１４−１５０６２２号公報

ところで、交流電源の出力端子自体のインピーダンスが出力端子に接続される負荷のインピーダンスに対して相対的に高インピーダンスである場合がある。また、交流電源の出力端子に接続される配線のインピーダンスが高インピーダンスである場合がある。このような場合、電源装置の内部に設置されているスイッチング素子の影響により電源装置内部の交流部の電圧波形が擾乱され、従来採用していたゼロクロス点検出が困難な状況になることがある。
そのため、交流電源の出力が高インピーダンス状態である場合にも、ゼロクロス点を正確に特定することのできる技術が求められていた。

そこで、この発明は、上記の課題を解決することのできるゼロクロス点検出装置、電源装置、ゼロクロス点検出方法及びプログラムを提供することを目的としている。

本発明の第１の態様によれば、ゼロクロス点検出装置は、交流電源から出力される交流電圧と所定の正の電圧との交差を検出するクロス点検出部と、前記交流電圧がゼロボルト以下の電圧から上昇した後に前記クロス点検出部が前記交差を最初に検出した第１検出タイミングを特定し、前記交流電圧が単一周波数の正弦波波形の理想的な交流電圧であると仮定した場合に前記理想的な交流電圧が前記第１検出タイミング以降に前記所定の正の電圧と交差する最初のタイミングよりも前の時刻であって当該タイミングに基づいて決定された前記第１検出タイミングを基準とした検出停止期間の終了時刻から前記理想的な交流電圧が前記検出停止期間の終了以降にゼロボルトと交差する最初のタイミングよりも早いタイミングまでの所定の検出期間において、前記交流電圧が時間の経過に伴って下がった際に前記クロス点検出部が前記交差を最後に検出した第２検出タイミングを特定し、前記第１検出タイミングと前記第２検出タイミングと前記交流電圧の周期とを用いて、前記交流電圧の半周期から前記第１検出タイミングと前記第２検出タイミングとの差を減じた値を半分にしたゼロクロス点特定用パラメータを算出し、前記ゼロクロス点特定用パラメータと前記交流電圧の周期とに基づいて前記交流電圧とゼロボルトとが交差するゼロ交差時刻を特定し、特定したゼロ交差時刻に基づいて前記交流電圧を直流電圧に整流する際に用いるスイッチング素子の開閉動作を制御する制御回路と、を備える。

本発明の第２の態様によれば、上述のゼロクロス点検出装置において、前記制御回路は、前記第１検出タイミングに前記交流電圧の１周期を加算し前記ゼロクロス点特定用パラメータを減じる、または、前記第２検出タイミングに前記交流電圧の半周期と前記ゼロクロス点特定用パラメータとを加算して前記ゼロ交差時刻を特定する。

本発明の第３の態様によれば、上述のゼロクロス点検出装置において、前記制御回路は、前記第２検出タイミングに前記交流電圧の半周期と前記ゼロクロス点特定用パラメータの２倍とを加算して求めたタイミング、または、前記第１検出タイミングに前記交流電圧の１周期を加算して求めたタイミング、または、特定した前記ゼロ交差時刻以降であって、前記交流電源が低電圧側から高電圧側に変化した際に前記クロス点検出部が前記交差を最初に検出したタイミングの何れか１つを次の１周期のゼロ交差時刻を特定する際に用いる新たな第１検出タイミングとし、特定した新たな第１検出タイミングを用いて次の１周期における新たな第２タイミングを特定し、次の１周期における新たな第１タイミングと次の１周期における新たな第２タイミングとに基づいて、次の１周期における新たなゼロクロス点特定用パラメータを算出し、算出した次の１周期における新たなゼロクロス点特定用パラメータと前記交流電圧の周期とに基づいて次の１周期における新たなゼロ交差時刻を特定し、特定した次の１周期における新たなゼロ交差時刻に基づいてスイッチング素子の開閉動作を制御する処理を繰り返す。

本発明の第４の態様によれば、電源装置は、交流電源が出力する交流電力を直流電力に変換して負荷に供給する整流回路と、交流電源の出力と前記整流回路との間に直列に接続されたリアクトルと、前記リアクトルを介して前記整流回路に加えられる交流電圧経路間に並列に接続され、開閉動作を行うスイッチング素子と、前記整流回路に並列に接続された平滑回路と、交流電源から出力される交流電圧と所定の正の電圧との交差を検出するクロス点検出部と、前記交流電圧がゼロボルト以下の電圧から上昇した後に前記クロス点検出部が前記交差を最初に検出した第１検出タイミングを特定し、前記交流電圧が単一周波数の正弦波波形の理想的な交流電圧であると仮定した場合に前記理想的な交流電圧が前記第１検出タイミング以降に前記所定の正の電圧と交差する最初のタイミングよりも前の時刻であって当該タイミングに基づいて決定された前記第１検出タイミングを基準とした検出停止期間の終了時刻から前記理想的な交流電圧が前記検出停止期間の終了以降にゼロボルトと交差する最初のタイミングよりも早いタイミングまでの所定の検出期間において、前記交流電源が高電圧側から低電圧側に変化した際に前記クロス点検出部が前記交差を最後に検出した第２検出タイミングを特定し、前記第１検出タイミングと前記第２検出タイミングと前記交流電圧の周期とを用いて、前記交流電圧の半周期から前記第１検出タイミングと前記第２検出タイミングとの差を減じた値を半分にしたゼロクロス点特定用パラメータを算出し、前記ゼロクロス点特定用パラメータと前記交流電圧の周期とに基づいて前記交流電圧とゼロボルトとが交差するゼロ交差時刻を特定し、特定したゼロ交差時刻に基づいて前記交流電圧を直流電圧に整流する際に用いるスイッチング素子の開閉動作を制御する制御回路と、を備える。

本発明の第５の態様によれば、ゼロクロス点検出方法において、クロス点検出部は、交流電源から出力される交流電圧と所定の正の電圧との交差を検出し、制御回路は、前記交流電圧がゼロボルト以下の電圧から上昇した後に前記クロス点検出部が前記交差を最初に検出した第１検出タイミングを特定し、前記交流電圧が単一周波数の正弦波波形の理想的な交流電圧であると仮定した場合に前記理想的な交流電圧が前記第１検出タイミング以降に前記所定の正の電圧と交差する最初のタイミングよりも前の時刻であって当該タイミングに基づいて決定された前記第１検出タイミングを基準とした検出停止期間の終了時刻から前記理想的な交流電圧が前記検出停止期間の終了以降にゼロボルトと交差する最初のタイミングよりも早いタイミングまでの所定の検出期間において、前記交流電圧が時間の経過に伴って下がった際に前記クロス点検出部が前記交差を最後に検出した第２検出タイミングを特定し、前記第１検出タイミングと前記第２検出タイミングと前記交流電圧の周期とを用いて、前記交流電圧の半周期から前記第１検出タイミングと前記第２検出タイミングとの差を減じた値を半分にしたゼロクロス点特定用パラメータを算出し、前記ゼロクロス点特定用パラメータと前記交流電圧の周期とに基づいて前記交流電圧とゼロボルトとが交差するゼロ交差時刻を特定し、特定したゼロ交差時刻に基づいて前記交流電圧を直流電圧に整流する際に用いるスイッチング素子の開閉動作を制御する。

本発明の第６の態様によれば、プログラムは、コンピュータを、交流電源から出力される交流電圧と所定の正の電圧との交差を検出するクロス点検出手段、前記交流電圧がゼロボルト以下の電圧から上昇した後に前記クロス点検出手段が前記交差を最初に検出した第１検出タイミングを特定し、前記交流電圧が単一周波数の正弦波波形の理想的な交流電圧であると仮定した場合に前記理想的な交流電圧が前記第１検出タイミング以降に前記所定の正の電圧と交差する最初のタイミングよりも前の時刻であって当該タイミングに基づいて決定された前記第１検出タイミングを基準とした検出停止期間の終了時刻から前記理想的な交流電圧が前記検出停止期間の終了以降にゼロボルトと交差する最初のタイミングよりも早いタイミングまでの所定の検出期間において、前記交流電圧が時間の経過に伴って下がった際に前記クロス点検出手段が前記交差を最後に検出した第２検出タイミングを特定し、前記第１検出タイミングと前記第２検出タイミングと前記交流電圧の周期とを用いて、前記交流電圧の半周期から前記第１検出タイミングと前記第２検出タイミングとの差を減じた値を半分にしたゼロクロス点特定用パラメータを算出し、前記ゼロクロス点特定用パラメータと前記交流電圧の周期とに基づいて前記交流電圧とゼロボルトとが交差するゼロ交差時刻を特定し、特定したゼロ交差時刻に基づいて前記交流電圧を直流電圧に整流する際に用いるスイッチング素子の開閉動作を制御する制御手段、として機能させる。

本発明の実施形態によるゼロクロス点検出装置によれば、交流電源の出力が高インピーダンス状態である場合にも、ゼロクロス点を正確に特定することができる。

本発明の一実施形態による電源装置の構成を示す図である。本実施形態によるクロス点検出部の構成を示す図である。本実施形態によるクロス点検出部のクロス点検出を示す第一の図である。本実施形態によるクロス点検出部のクロス点検出を示す第二の図である。本実施形態による制御回路のゼロクロス検出を示す図である。本実施形態によるゼロクロス点検出装置の処理フローを示す図である。

＜実施形態＞
以下、図面を参照しながら実施形態について詳しく説明する。
まず、本発明の一実施形態による電源装置１０の構成について説明する。
本実施形態による電源装置１０は、図１に示すように、交流電源１１と、リアクトル１２と、整流回路１３と、キャパシタ１４（平滑回路）と、スイッチング素子１６と、ゼロクロス点検出装置２５とを備える。なお、図１には、電源装置１０と共に、負荷１５が示されている。

整流回路１３は、４つのダイオード１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄを備える。ダイオード１３ａのアノードは、ダイオード１３ｃのカソードに接続されている。ダイオード１３ａのカソードは、ダイオード１３ｂのカソードに接続されている。ダイオード１３ｂのアノードは、ダイオード１３ｄのカソードに接続されている。ダイオード１３ｃのアノードは、ダイオード１３ｄのアノードに接続されている。整流回路１３は、交流電源１１から出力される交流電力を直流電力に変換して負荷１５に供給する。

交流電源１１は、交流電力を出力する。具体的には、交流電源１１は、端子ａ、ｂを備え、端子ｂを基準電圧とした交流電圧を端子ａから出力する。

リアクトル１２は、交流電源１１の出力端子と整流回路１３との間に直列に接続される。具体的には、リアクトル１２は、交流電源１１の端子ａとダイオード１３ａのアノードの間に直列に接続される。

スイッチング素子１６は、リアクトル１２を介して整流回路１３に加えられる交流電圧経路間に並列に接続される。具体的には、スイッチング素子１６は、ダイオード１３ａのアノードと交流電源１１の端子ｂとの間に直列に接続される。スイッチング素子１６は、制御回路２０による制御に基づいて開閉動作を行う。

リアクトル１２と、スイッチング素子１６と、整流回路１３とは、昇圧回路１８を構成する。交流電源１１が端子ａから電流を出力し、端子ｂから電流を入力する場合、スイッチング素子１６が閉状態になると、リアクトル１２が交流電源１１の端子ｂに接続され、端子ａからリアクトル１２に流れる電流が増大する。ここで、スイッチング素子１６が開状態になると、リアクトル１２に蓄えられたエネルギが放出され、ダイオード１３ａ、キャパシタ１４、ダイオード１３ｄを介して電流が流れ、キャパシタ１４に電荷が蓄えられる。
また、交流電源１１が端子ｂから電流を出力し、端子ａから電流を入力する場合、スイッチング素子１６が閉状態になると、リアクトル１２が交流電源１１の端子ｂに接続され、端子ｂからリアクトル１２に流れる電流が増大する。ここで、スイッチング素子１６が開状態になると、リアクトル１２に蓄えられたエネルギが放出され、ダイオード１３ｂ、キャパシタ１４、ダイオード１３ｃを介して電流が流れ、キャパシタ１４に電荷が蓄えられる。このとき、キャパシタ１４は、平滑回路として機能する。

ゼロクロス点検出装置２５は、制御回路２０と、クロス点検出部２１と、負荷電流検出部２２と、負荷電圧検出部２３と、を備える。
クロス点検出部２１は、交流電源１１から出力される交流電圧とフォトカプラ２０１のフォトダイオードを発光させる所定の順バイアス電圧（所定の正の電圧）との交差を検出する。
負荷電流検出部２２は、負荷１５に供給される負荷電流を検出する。
負荷電圧検出部２３は、負荷１５に供給される直流電圧を検出する。

制御回路２０は、交流電源１１から出力される交流電圧がゼロボルト以下の電圧から上昇した後にクロス点検出部２１が交流電圧と所定の順バイアス電圧との交差を最初に検出した第１検出タイミングを特定する。制御回路２０は、交流電源１１から出力される交流電圧が単一周波数の正弦波波形の理想的な交流電圧であると仮定した場合に理想的な交流電圧が第１検出タイミング以降に所定の順バイアス電圧と交差する最初のタイミングよりも前の時刻であって当該タイミングに基づいて決定された第１検出タイミングを基準とした検出停止期間の終了時刻から理想的な交流電圧が検出停止期間の終了以降にゼロボルトと交差する最初のタイミングよりも早いタイミングまでの所定の検出期間において、交流電源１１から出力される交流電圧が時間の経過に伴って下がった際にクロス点検出部２１が交流電圧と所定の順バイアス電圧との交差を最後に検出した第２検出タイミングを特定する。制御回路２０は、第１検出タイミングと第２検出タイミングと交流電圧の周期とを用いて、交流電圧の半周期から第１検出タイミングと第２検出タイミングとの差を減じた値を半分にしたゼロクロス点特定用パラメータを算出する。制御回路２０は、ゼロクロス点特定用パラメータと交流電圧の周期とに基づいて交流電圧とゼロボルトとが交差するゼロクロス点（ゼロ交差時刻）を特定する。制御回路２０は、特定したゼロ交差時刻に基づいてスイッチング素子１６の開閉動作を制御する。具体的には、制御回路２０は、特定したゼロクロス点に同期させて、スイッチング素子１６を駆動する制御信号を生成する。制御回路２０は、生成した制御信号をスイッチング素子１６の駆動回路（図示せず）に伝達することで、スイッチング素子１６を断続させる。このような動作は、制御回路２０に予め記憶されたプログラムと設定値とに基づき、制御回路２０が所定の動作を行うことで実現される。
交流電源１１が出力する交流電圧の１周期は、理想的な周期の固定値としている。

また、制御回路２０は、第２検出タイミングに交流電源１１から出力される交流電圧の半周期とゼロクロス点特定用パラメータの２倍とを加算して求めたタイミング、または、第１検出タイミングに交流電源１１から出力される交流電圧の１周期を加算して求めたタイミング、または、特定したゼロクロス点が示す時刻以降であって、交流電源１１から出力される交流電圧が時間の経過に伴って上がった際にクロス点検出部２１が交流電圧と所定の順バイアス電圧との交差を最初に検出したタイミングの何れか１つを次の１周期のゼロ交差時刻を特定する際に用いる新たな第１検出タイミングとする。制御回路２０は、新たな第１検出タイミングを用いて、次の１周期における新たな第２タイミングを特定する。制御回路２０は、次の１周期における新たな第１タイミングと次の１周期における新たな第２タイミングとに基づいて、次の１周期における新たなゼロクロス点特定用パラメータを算出する。制御回路２０は、算出した次の１周期における新たなゼロクロス点特定用パラメータと交流電源１１から出力される交流電圧の周期とに基づいて次の１周期における新たなゼロ交差時刻を特定する。制御回路２０は、特定した次の１周期における新たなゼロ交差時刻に基づいてスイッチング素子１６の開閉動作を制御する処理を繰り返す。

スイッチング素子１６がＩＧＢＴ（ＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である場合には、制御回路２０は、ＩＧＢＴのゲートにＩＧＢＴをオン状態にする電圧を印加する継続時間とＩＧＢＴをオフ状態にする電圧に切り替えるタイミングとを制御することによりスイッチング素子１６の開状態となるタイミングを制御してもよい。また、制御回路２０は、ＩＧＢＴのゲートにＩＧＢＴをオフ状態にする電圧を印加する継続時間とＩＧＢＴをオン状態にする電圧に切り替えるタイミングとを制御することによりスイッチング素子１６の閉状態となるタイミングを制御してもよい。

なお、スイッチング素子１６は、ＩＧＢＴに限定するものではない。閉状態のスイッチング素子１６のインピーダンスは、スイッチング素子１６に並列な回路のインピーダンスに比べて充分に小さく、制御回路２０からの制御信号に応じて適切なタイミングで開状態と閉状態とが切り替わる素子であれば、どのような素子であってもよい。

次に、クロス点検出部２１について説明する。
クロス点検出部２１は、図２に示すように、フォトカプラ２０１、抵抗２０２、２０３、２０４、２０６、２０７、及び、バイポーラトランジスタ２０５を備える。
なお、図２には、クロス点検出部２１と共に交流電源１１が示されている。

抵抗２０２とフォトカプラ２０１のフォトダイオードは、交流電源１１の端子ａと端子ｂの間に直列に接続される。
フォトカプラ２０１の電流出力トランジスタのコレクタは、直流電源ＶＣＣに接続される。
抵抗２０３は、フォトカプラ２０１の電流出力トランジスタのエミッタとバイポーラトランジスタ２０５のベースの間に直列に接続される。
抵抗２０４は、バイポーラトランジスタ２０５のベースとエミッタとの間に並列に接続される。なお、バイポーラトランジスタ２０５のエミッタは、グラウンドＧＮＤに接続される。
抵抗２０６は、直流電源ＶＣＣとバイポーラトランジスタ２０５のコレクタとの間に直列に接続される。
抵抗２０７は、バイポーラトランジスタ２０５のコレクタと図示していない制御回路２０との間に直列に接続される。

交流電源１１の出力電圧がＬｏｗレベル電圧であり、フォトカプラ２０１のフォトダイオードに所定の順バイアス電圧（例えば、図３に示す電圧Ｖｔｈ）よりも低い電圧が印加される場合、フォトカプラ２０１のフォトダイオードは充分な発光を行わず、フォトカプラ２０１の電流出力トランジスタに光が照射されないため、フォトカプラ２０１の電流出力トランジスタは殆ど電流を流さない。そのため、抵抗２０４には、殆ど電流が流れず、バイポーラトランジスタ２０５のベース・エミッタ間電圧はオン電圧（典型的には約０．７ボルト）よりも低くなる。そして、バイポーラトランジスタ２０５は、オフ状態となり、バイポーラトランジスタ２０５は電流を流さない。バイポーラトランジスタ２０５が電流を流さない場合、制御回路２０の入力インピーダンスが高インピーダンスであるものとすると、抵抗２０６及び抵抗２０７には電流が流れないため、制御回路２０の入力はＨｉｇｈレベル電圧となる。

また、交流電源１１の出力電圧がＨｉｇｈレベル電圧であり、フォトカプラ２０１のフォトダイオードに所定の順バイアス電圧（例えば、図３（Ａ）に示す電圧Ｖｔｈ）以上の高い電圧が印加される場合、フォトカプラ２０１のフォトダイオードが充分な発光を行い、フォトカプラ２０１の電流出力トランジスタに光が照射される。なお、図３（Ａ）は、交流電源１１の出力電圧を示し、図３（Ｂ）は、クロス点検出部２１の検出電圧を示す。フォトカプラ２０１の電流出力トランジスタに光が照射されると、電流出力トランジスタのコレクタからエミッタに向けて大きな電流を流す。フォトカプラ２０１の電流出力トランジスタがコレクタからエミッタに向けて大きな電流を流すと、抵抗２０４には、大きな電流が流れ、ベース・エミッタ間電圧はオン電圧（典型的には約０．７ボルト）以上に高くなる。そして、バイポーラトランジスタ２０５は、オン状態となり、バイポーラトランジスタ２０５はコレクタからエミッタに向けて電流を流す。バイポーラトランジスタ２０５が電流を流す場合、抵抗２０６に電流が流れて電圧降下が生じ、バイポーラトランジスタ２０５のコレクタは、Ｌｏｗレベル電圧となる。制御回路２０の入力インピーダンスが高インピーダンスであるものとすると、抵抗２０７には電流が流れず、制御回路２０の入力はＬｏｗレベル電圧となる。

すなわち、クロス点検出部２１は、論理反転するインバータ回路として動作する。したがって、クロス点検出部２１は、フォトカプラ２０１のフォトダイオードに印加される電圧が図３（Ａ）に示す電圧Ｖｔｈよりも低い電圧である場合、図３（Ｂ）に示すＨｉｇｈレベル電圧を出力する。また、クロス点検出部２１は、フォトカプラ２０１のフォトダイオードに印加される電圧が図３（Ａ）に示す電圧Ｖｔｈ以上に高い電圧である場合、図３（Ｂ）に示すＬｏｗレベル電圧を出力する。

次に、交流電源１１の出力におけるインピーダンスが高インピーダンスである場合の交流電源１１の出力電圧について説明する。
交流電源１１の端子ａ自体のインピーダンスが端子ａに接続される負荷のインピーダンスに対して相対的に高インピーダンスであること、交流電源１１の端子ａからリアクトル１２までの配線のインピーダンスが高インピーダンスであること、または、スイッチング素子１６の開閉動作時のインピーダンスが低インピーダンスに安定するまでに高インピーダンスで不安定に変動することなどの原因により、交流電源１１の内部で発生するノイズの交流電源１１の出力電圧変動への影響、または、外乱などの交流電源１１の出力電圧変動への影響が大きくなる。その結果、交流電源１１が出力する交流電圧は、図４（Ａ）に示すように、正弦波にノイズが重畳したような電圧となり、交流電源１１が出力する正弦波の電圧の１周期Ｔｐの間に電圧Ｖｔｈと４回以上（図４（Ａ）の場合、９回）交差する。

クロス点検出部２１は、交流電源１１が出力する交流電圧が電圧Ｖｔｈと交差する度に、図４（Ｂ）に示すように、Ｌｏｗレベル電圧からＨｉｇｈレベル電圧に立ち上がる電圧、または、Ｈｉｇｈレベル電圧からＬｏｗレベル電圧に立ち下がる検出電圧を出力する。クロス点検出部２１が出力する検出信号のうち、図４（Ｂ）において符号ｅｒｒで示す検出信号は、交流電源１１の出力電圧が理想的な正弦波の電圧である場合には出力されない、好ましくない検出信号ｅｒｒである。

そこで、本実施形態による制御回路２０は、クロス点検出部２１が最初に検出した、交流電源１１の出力する交流電圧が時間の経過に伴って上昇してフォトカプラ２０１のフォトダイオードを発光させる所定の順バイアス電圧と交差したクロス点を示す第１検出タイミングｔ１を特定する。具体的には、図５（Ａ）に示す交流電源１１の出力電圧の場合、クロス点検出部２１は、交流電源１１の出力電圧が上昇し電圧Ｖｔｈと最初に交差すると、検出電圧を制御回路２０に出力する。制御回路２０は、クロス点検出部２１から最初の検出電圧を入力したタイミングを第１検出タイミングｔ１と特定する。

また、制御回路２０は、交流電源１１から出力される交流電圧が単一周波数の正弦波波形の理想的な交流電圧であると仮定した場合に理想的な交流電圧が第１検出タイミングｔ１以降に所定の順バイアス電圧と交差する最初のタイミング（図５で示す例の場合、符号“ｔ２”により示されるタイミング）よりも前の時刻であって当該タイミングに基づいて決定された第１検出タイミングを基準とした検出停止期間の終了時刻（図５で示す例の場合、符号“ｔ１”により示されるタイミングからｈｓ−ｚｃ×３の時間が経過した時刻）から理想的な交流電圧が検出停止期間の終了以降にゼロボルトと交差する最初のタイミング（図５で示す例の場合、符号“１８０°”に対応するタイミング）よりも早いタイミングまでの所定の検出期間において、交流電源１１から出力される交流電圧が時間の経過に伴って下がった際にクロス点検出部２１が交流電圧と所定の順バイアス電圧との交差を最後に検出した第２検出タイミングｔ２を特定する。具体的には、制御回路２０は、検出停止期間として例えばｈｓ−ｚｃ×３を算出する。符号“ｈｓ”は、交流電源１１の出力電圧の半周期（１周期Ｔｐ÷２）であり、固定値である。また、符号“ｚｃ”は、それぞれのゼロクロス点の検出タイミングと当該ゼロクロス点に最も近い交流電源１１の出力電圧が電圧Ｖｔｈと交差するクロス点の検出タイミングとの差であり、ここではゼロクロス点特定用パラメータと呼ぶ。ゼロクロス点特定用パラメータｚｃの初期値は、交流電源１１の理想的な正弦波から算出した値を用いる。例えば、交流電源１１の振幅をＡｍとすると、ゼロクロス点特定用パラメータｚｃの初期値は、ｚｃ＝（ｈｓ／π）ｓｉｎ^−１（Ｖｔｈ／Ａｍ）と算出することができる。

なお、所定の検出停止期間は、クロス点検出部２１が検出する上述の好ましくない検出電圧ｅｒｒを無視する期間であり、交流電源１１の出力電圧の振幅に応じて決定される。クロス点検出部２１は、第１検出タイミングｔ１から所定の検出停止期間（例えば、ｈｓ−ｚｃ×３）が経過した以降であって、第１検出タイミングｔ１から交流電源１１の出力電圧の半周期が経過するまでの検出期間（例えば、第１検出タイミングｔ１からｈｓ−ｚｃ×３が経過した以降であって、更にｚｃ×２が経過するまでの期間）に、交流電源１１の出力する交流電圧が高電圧側から低電圧側に変化してフォトカプラ２０１のフォトダイオードを発光させる所定の順バイアス電圧と交差すると、検出電圧を制御回路２０に出力する。制御回路２０は、クロス点検出部２１から検出電圧を入力したタイミングのうち最後に検出電圧を入力したタイミングを第２検出タイミングｔ２と特定する。

制御回路２０は、第１検出タイミングｔ１と第２検出タイミングｔ２と予め取得した交流電圧の半周期とを用いて、交流電源１１が出力する交流電圧の半周期から第１検出タイミングｔ１と第２検出タイミングｔ２との差を減じた値を半分にしたゼロクロス点特定用パラメータを算出する。制御回路２０は、第１検出タイミングｔ１に交流電源１１の出力する交流電圧の１周期を加算しゼロクロス点特定用パラメータを減じてゼロクロス点を特定する。制御回路２０は、特定したゼロクロス点に同期させて、スイッチング素子１６を駆動する制御信号を生成する。

次に、図６に示す本実施形態によるゼロクロス点検出装置２５の処理フローについて説明する。
なお、交流電源１１の出力インピーダンスは、高インピーダンスであり、クロス点検出部２１は、図４で示した好ましくない検出信号ｅｒｒを出力するものとする。また、交流電圧がゼロボルト以下となるタイミングを交流電圧の各周期における半周期から1周期までの間であるため、制御回路２０は、交流電源１１の起動タイミングと交流電圧の周期から交流電圧がゼロボルト以下となるタイミングを算出することができる。制御回路２０は、交流電源１１の起動タイミングと交流電圧の周期とを予め取得し、交流電圧がゼロボルト以下となるタイミングを予め算出しているものとする。

交流電源１１は、オン状態になると、図４（Ａ）で示したような正弦波にノイズが重畳したような交流電圧を出力する。
クロス点検出部２１は、交流電源１１が出力する交流電圧を検出し（ステップＳ１）、検出電圧を制御回路２０に出力する。具体的には、クロス点検出部２１は、図２で示したように、フォトカプラ２０１、抵抗２０２、２０３、２０４、２０６、２０７、及び、バイポーラトランジスタ２０５を備える。クロス点検出部２１は、論理反転するインバータ回路として動作する。クロス点検出部２１は、交流電源１１がゼロボルト以下の電圧から上昇するタイミング以降、フォトカプラ２０１のフォトダイオードに印加される電圧が図３（Ａ）に示す電圧Ｖｔｈよりも低い電圧である場合、図３（Ｂ）に示すＨｉｇｈレベル電圧を制御回路２０に出力する。また、クロス点検出部２１は、フォトカプラ２０１のフォトダイオードに印加される電圧が図３（Ａ）に示す電圧Ｖｔｈ以上に高い電圧である場合、図３（Ｂ）に示すＬｏｗレベル電圧を制御回路２０に出力する。

制御回路２０は、クロス点検出部２１から検出電圧を入力する。制御回路２０は、予め算出した交流電源１１がゼロボルト以下の電圧から上昇するタイミング以降、クロス点検出部２１から入力したＨｉｇｈレベル電圧からＬｏｗレベル電圧に立ち下がる最初の検出電圧を取得したタイミングを第１検出タイミングｔ１と特定する（ステップＳ２）。なお、第１検出タイミングｔ１は、クロス点検出部２１が最初に検出した、交流電源１１の出力する交流電圧が時間の経過に伴って上昇してフォトカプラ２０１のフォトダイオードを発光させる所定の順バイアス電圧と交差したクロス点のタイミングである。

制御回路２０は、特定した第１検出タイミングｔ１から所定の検出停止期間が経過した以降であって所定の検出期間のうち最後に検出した第２検出タイミングｔ２を特定する（ステップＳ３）。なお、第２検出タイミングｔ２は、交流電源１１の出力する交流電圧が高電圧側から低電圧側に変化してフォトカプラ２０１のフォトダイオードを発光させる所定の順バイアス電圧と交差したクロス点のタイミングである。具体的には、制御回路２０は、所定の検出停止期間として例えばｈｓ−ｚｃ×３を算出する。なお、ゼロクロス点特定用パラメータｚｃの初期値は、交流電源１１の理想的な正弦波から算出した値を用いる。例えば、交流電源１１の振幅をＡｍとすると、ゼロクロス点特定用パラメータｚｃの初期値は、ｚｃ＝（ｈｓ／π）ｓｉｎ^−１（Ｖｔｈ／Ａｍ）と算出することができる。クロス点検出部２１は、第１検出タイミングｔ１から所定の検出停止期間（例えば、ｈｓ−ｚｃ×３）が経過した以降であって、第１検出タイミングｔ１から交流電源１１の出力電圧の半周期ｈｓが経過するまでの検出期間（例えば、第１検出タイミングｔ１からｈｓ−ｚｃ×３が経過した以降であって、更にｚｃ×２が経過するまでの期間）に、交流電源１１の出力する交流電圧が高電圧側から低電圧側に変化してフォトカプラ２０１のフォトダイオードを発光させる所定の順バイアス電圧と交差すると、検出電圧を制御回路２０に出力する。制御回路２０は、クロス点検出部２１から検出電圧を入力したタイミングのうち最後に検出電圧を入力したタイミングを第２検出タイミングｔ２と特定する。

制御回路２０は、第１検出タイミングｔ１と第２検出タイミングｔ２との差（ｔ２−ｔ１）を算出する。制御回路２０は、算出した差（ｔ２−ｔ１）が差（ｔ２−ｔ１）の取り得る理論値の範囲以内であるか否かを判定する（ステップＳ４）。

制御回路２０は、算出した差（ｔ２−ｔ１）が差（ｔ２−ｔ１）の取り得る理論値の範囲以内であると判定した場合（ステップＳ４、ＹＥＳ）、算出した差（ｔ２−ｔ１）と、予め取得している交流電圧の半周期ｈｓとを用いて、交流電源１１が出力する交流電圧の半周期ｈｓから算出した差（ｔ２−ｔ１）を減じた値を半分にしたゼロクロス点特定用パラメータｚｃを算出する（ステップＳ５）。

また、制御回路２０は、算出した差（ｔ２−ｔ１）が差（ｔ２−ｔ１）の取り得る理論値の範囲を超えていると判定した場合（ステップＳ４、ＮＯ）、差（ｔ２−ｔ１）の取り得る理論値（例えば、差（ｔ２−ｔ１）の取り得る理論値の範囲の中央値）と予め取得している交流電圧の半周期ｈｓとを用いて、交流電源１１が出力する交流電圧の半周期ｈｓから差（ｔ２−ｔ１）の取り得る理論値を減じた値を半分にしたゼロクロス点特定用パラメータｚｃを算出する（ステップＳ６）。

制御回路２０は、ゼロクロス点特定用パラメータｚｃと交流電源１１が出力する交流電圧の周期Ｔｐとに基づいてゼロクロス点を特定する（ステップＳ７）。例えば、制御回路２０は、第１検出タイミングｔ１に交流電源１１の出力する交流電圧の１周期Ｔｐを加算しゼロクロス点特定用パラメータｚｃを減じてゼロクロス点を特定する。または、制御回路２０は、第２検出タイミングに交流電圧の半周期ｈｓとゼロクロス点特定用パラメータとを加算してゼロクロス点を特定する。

制御回路２０は、特定したゼロクロス点に同期させて、スイッチング素子１６を駆動する制御信号を生成する（ステップＳ８）。

制御回路２０は、次のゼロクロス点を特定する際に用いる新たな第１検出タイミングと特定する（ステップＳ９）。例えば、制御回路２０は、現在の第２検出タイミングｔ１に現在のゼロクロス点特定用パラメータｚｃを２倍した値（２×ｚｃ）と交流電源１１が出力する交流電圧の半周期ｈｓとを加算して求めたタイミングを新たな第１検出タイミングと特定する。または、制御回路２０は、第１検出タイミングに交流電圧の１周期Ｔｐを加算して求めたタイミングを新たな第１検出タイミングと特定する。または、制御回路２０は、特定したゼロ交差時刻以降であって、交流電源１１が低電圧側から高電圧側に変化した際にクロス点検出部２１が交流電圧と所定の順バイアス電圧との交差を最初に検出したタイミングを新たな第１検出タイミングと特定する。

制御回路２０は、特定した新たな第１検出タイミングｔ１から所定の検出停止期間が経過した以降であって所定の検出期間において、交流電源１１が高電圧側から低電圧側に変化した際にクロス点検出部２１が交流電圧と所定の順バイアス電圧との交差を最後に検出した第２検出タイミングを特定する。（ステップＳ１０）。例えば、制御回路２０は、所定の検出停止期間ｈｓ−ｚｃ×３を算出する。なお、ゼロクロス点特定用パラメータｚｃは、交流電源１１が出力する交流電圧の１周期Ｔｐから１つ前のゼロクロス点を特定する際に算出したゼロクロス点特定用パラメータｚｃの値を用いる。クロス点検出部２１は、新たな第１検出タイミングｔ１から所定の検出停止期間（例えば、ｈｓ−ｚｃ×３）が経過した以降であって、新たな第１検出タイミングｔ１から交流電源１１の出力電圧の半周期ｈｓが経過するまでの検出期間（例えば、第１検出タイミングｔ１からｈｓ−ｚｃ×３が経過した以降であって、更にｚｃ×２が経過するまでの期間）に、交流電源１１の出力する交流電圧が高電圧側から低電圧側に変化してフォトカプラ２０１のフォトダイオードを発光させる所定の順バイアス電圧と交差すると、検出電圧を制御回路２０に出力する。制御回路２０は、クロス点検出部２１から検出電圧を入力したタイミングのうち最後に検出電圧を入力したタイミングを新たな第２検出タイミングｔ２と特定する。

制御回路２０は、新たな第１検出タイミングｔ１と新たな第２検出タイミングｔ２との差（ｔ２−ｔ１）を算出する。制御回路２０は、算出した差（ｔ２−ｔ１）が差（ｔ２−ｔ１）の取り得る理論値の範囲以内であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。

制御回路２０は、算出した差（ｔ２−ｔ１）が差（ｔ２−ｔ１）の取り得る理論値の範囲以内であると判定した場合（ステップＳ１１、ＹＥＳ）、算出した差（ｔ２−ｔ１）と、予め取得している交流電圧の半周期ｈｓとを用いて、交流電源１１が出力する交流電圧の半周期ｈｓから算出した差（ｔ２−ｔ１）を減じた値を半分にした新たなゼロクロス点特定用パラメータｚｃを算出する（ステップＳ１２）。

また、制御回路２０は、算出した差（ｔ２−ｔ１）が差（ｔ２−ｔ１）の取り得る理論値の範囲を超えていると判定した場合（ステップＳ１１、ＮＯ）、前回のゼロクロス点特定用パラメータｚｃを算出した際に用いた差の値（差（ｔ２−ｔ１）または差（ｔ２−ｔ１）の取り得る理論値）と、予め取得している交流電圧の半周期ｈｓとを用いて、交流電源１１が出力する交流電圧の半周期ｈｓから前回のゼロクロス点特定用パラメータｚｃを算出した際に用いた差の値を減じた値を半分にした新たなゼロクロス点特定用パラメータｚｃを算出する（ステップＳ１３）。

制御回路２０は、新たなゼロクロス点特定用パラメータｚｃと交流電源１１が出力する交流電圧の周期Ｔｐとに基づいて、次のゼロクロス点を特定する（ステップＳ１４）。例えば、制御回路２０は、新たな第１検出タイミングｔ１に交流電源１１の出力する交流電圧の１周期Ｔｐを加算しゼロクロス点特定用パラメータｚｃを減じてゼロクロス点を特定する。または、制御回路２０は、第２検出タイミングｔ２に交流電圧の半周期とゼロクロス点特定用パラメータｚｃとを加算してゼロクロス点を特定する。そして、制御回路２０は、ステップＳ８の処理に戻す。

制御回路２０は、以降ステップＳ８からステップＳ１４の処理を繰り返すことによりゼロクロス点を特定し、特定したゼロクロス点に同期させて、スイッチング素子１６を駆動する制御信号を生成する。

以上、本発明の一実施形態によるゼロクロス点検出装置２５の処理フローについて説明した。上述のゼロクロス点検出装置２５の処理において、クロス点検出部２１は、交流電源１１から出力される交流電圧と所定の電圧との交差を検出する。制御回路２０は、交流電源１１から出力される交流電圧がゼロボルト以下の電圧から上昇した後にクロス点検出部２１が交流電圧と所定の電圧との交差を最初に検出した第１検出タイミングを特定する。制御回路２０は、交流電源１１から出力される交流電圧が単一周波数の正弦波波形の理想的な交流電圧であると仮定した場合に理想的な交流電圧が第１検出タイミング以降に所定の順バイアス電圧と交差する最初のタイミングよりも前の時刻であって当該タイミングに基づいて決定された第１検出タイミングを基準とした検出停止期間の終了時刻から理想的な交流電圧が検出停止期間の終了以降にゼロボルトと交差する最初のタイミングよりも早いタイミングまでの所定の検出期間において、交流電源１１から出力される交流電圧が時間の経過に伴って下がった際にクロス点検出部２１が交流電圧と所定の順バイアス電圧との交差を最後に検出した第２検出タイミングを特定する。制御回路２０は、第１検出タイミングと第２検出タイミングと交流電圧の周期とを用いて、交流電圧の半周期から第１検出タイミングと第２検出タイミングとの差を減じた値を半分にしたゼロクロス点特定用パラメータを算出する。制御回路２０は、ゼロクロス点特定用パラメータと交流電圧の周期とに基づいて交流電圧とゼロボルトとが交差するゼロクロス点（ゼロ交差時刻）を特定する。制御回路２０は、特定したゼロ交差時刻に基づいてスイッチング素子１６の開閉動作を制御する。
このようにすれば、ゼロクロス点検出装置２５は、交流電源１１の出力が高インピーダンス状態である場合にも、クロス点検出部２１が好ましくない検出信号ｅｒｒを出力する場合であっても、交流電源１１が出力する交流電圧のゼロクロス点を正確に特定することができる。

また、制御回路２０は、第２検出タイミングに交流電源１１から出力される交流電圧の半周期とゼロクロス点特定用パラメータの２倍とを加算して求めたタイミング、または、第１検出タイミングに交流電源１１から出力される交流電圧の１周期を加算して求めたタイミング、または、特定したゼロクロス点が示す時刻以降であって、交流電源１１から出力される交流電圧が時間の経過に伴って上がった際にクロス点検出部２１が交流電圧と所定の順バイアス電圧との交差を最初に検出したタイミングの何れか１つを次の１周期のゼロ交差時刻を特定する際に用いる新たな第１検出タイミングとする。制御回路２０は、新たな第１検出タイミングを用いて、次の１周期における新たな第２タイミングを特定する。制御回路２０は、次の１周期における新たな第１タイミングと次の１周期における新たな第２タイミングとに基づいて、次の１周期における新たなゼロクロス点特定用パラメータを算出する。制御回路２０は、算出した次の１周期における新たなゼロクロス点特定用パラメータと交流電源１１から出力される交流電圧の周期とに基づいて次の１周期における新たなゼロ交差時刻を特定する。制御回路２０は、特定した次の１周期における新たなゼロ交差時刻に基づいてスイッチング素子１６の開閉動作を制御する処理を繰り返す。
このようにすれば、ゼロクロス点検出装置２５は、交流電源１１の出力が高インピーダンス状態である場合にも、クロス点検出部２１が好ましくない検出信号ｅｒｒを出力する場合であっても、交流電源１１が出力する交流電圧のゼロクロス点を１周期毎に正確に特定することができる。

なお、ゼロクロス点検出装置２５において、制御回路２０は、例えば、特許第５４０９１５２号に記載されているように、負荷電流検出部２２、負荷電圧検出部２３における検出結果に基づいて、スイッチング素子１６を制御する制御信号を生成するものであってもよい。なお、詳細な説明については省略する。
このようにすれば、ゼロクロス点検出装置２５は、負荷１５に供給される電流に含まれる高調波成分を低減することができ、力率を向上させることができる。

なお、本実施形態による制御回路２０が算出した差（ｔ２−ｔ１）が差（ｔ２−ｔ１）の取り得る理論値の範囲以内であるか否かを判定するステップＳ４、ステップＳ１１のそれぞれの処理を行うことにより、何らかの原因により第１検出タイミングを検出し損なった時にゼロクロス点特定用パラメータｚｃの値が不適切な値となることを防止することができる。

なお、本発明の一実施形態における処理フローは、適切な処理が行われる範囲において、処理の順番が入れ替わってもよい。

なお、本発明の一実施形態によるクロス点検出部２１は、図２で示したように正の電源電圧ＶＣＣが印加され動作する回路を例に示したが、それに限定するものではない。クロス点検出部２１は、例えば、バイポーラトランジスタ２０５がＰＮＰトランジスタであり、負の電源電圧−ＶＥＥが印加され動作する回路であってもよい。その場合、図３、図４、及び、図５における電圧Ｖｔｈは、負の電圧となる。また、ゼロクロス点検出装置２５において、クロス点検出部２１は、交流電源１１から出力される交流電圧と所定の負の電圧との交差を検出する。制御回路２０は、交流電圧がゼロボルト以上の電圧から下降した後にクロス点検出部２１が交流電圧と所定の順バイアス電圧との交差を最初に検出した第１検出タイミングを特定する。制御回路２０は、交流電源１１から出力される交流電圧が単一周波数の正弦波波形の理想的な交流電圧であると仮定した場合に理想的な交流電圧が第１検出タイミング以降にフォトカプラ２０１のフォトダイオードを発光させる所定の順バイアス電圧（所定の正の電圧）と交差する最初のタイミングよりも前の時刻であって当該タイミングに基づいて決定された第１検出タイミングを基準とした検出停止期間の終了時刻から理想的な交流電圧が検出停止期間の終了以降にゼロボルトと交差する最初のタイミングよりも早いタイミングまでの所定の検出期間において、交流電圧が時間の経過に伴って下がった際にクロス点検出部２１が交流電圧と所定の順バイアス電圧との交差を最後に検出した第２検出タイミングを特定する。制御回路２０は、第１検出タイミングと第２検出タイミングと交流電圧の周期とを用いて、交流電圧の半周期から第１検出タイミングと第２検出タイミングとの差を減じた値を半分にしたゼロクロス点特定用パラメータを算出する。制御回路２０は、ゼロクロス点特定用パラメータと交流電圧の周期とに基づいて交流電圧とゼロボルトとが交差するゼロ交差時刻を特定する。制御回路２０は、特定したゼロ交差時刻に基づいて交流電圧を直流電圧に整流する際に用いるスイッチング素子１６の開閉動作を制御する。

なお、本発明の実施形態について説明したが、上述のゼロクロス点検出装置２５は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。

また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定するものではない。また、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができるものである。

１１・・・交流電源
１２・・・リアクトル
１３・・・整流回路
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ・・・ダイオード
１４・・・キャパシタ
１５・・・負荷
１６・・・スイッチング素子
２０・・・制御回路
２１・・・クロス点検出部
２２・・・負荷電流検出部
２３・・・負荷電圧検出部
２５・・・ゼロクロス点検出装置
２０１・・・フォトカプラ
２０２、２０３、２０４、２０６、２０７・・・抵抗
２０５・・・バイポーラトランジスタ

Claims

交流電源から出力される交流電圧と所定の正の電圧との交差を検出するクロス点検出部と、
前記交流電圧がゼロボルト以下の電圧から上昇した後に前記クロス点検出部が前記交差を最初に検出した第１検出タイミングを特定し、前記交流電圧が単一周波数の正弦波波形の理想的な交流電圧であると仮定した場合に前記理想的な交流電圧が前記第１検出タイミング以降に前記所定の正の電圧と交差する最初のタイミングよりも前の時刻であって当該タイミングに基づいて決定された前記第１検出タイミングを基準とした検出停止期間の終了時刻から前記理想的な交流電圧が前記検出停止期間の終了以降にゼロボルトと交差する最初のタイミングよりも早いタイミングまでの所定の検出期間において、前記交流電圧が時間の経過に伴って下がった際に前記クロス点検出部が前記交差を最後に検出した第２検出タイミングを特定し、前記第１検出タイミングと前記第２検出タイミングと前記交流電圧の周期とを用いて、前記交流電圧の半周期から前記第１検出タイミングと前記第２検出タイミングとの差を減じた値を半分にしたゼロクロス点特定用パラメータを算出し、前記ゼロクロス点特定用パラメータと前記交流電圧の周期とに基づいて前記交流電圧とゼロボルトとが交差するゼロ交差時刻を特定し、特定したゼロ交差時刻に基づいて前記交流電圧を直流電圧に整流する際に用いるスイッチング素子の開閉動作を制御する制御回路と、
を備えるゼロクロス点検出装置。
前記制御回路は、前記第１検出タイミングに前記交流電圧の１周期を加算し前記ゼロクロス点特定用パラメータを減じる、または、前記第２検出タイミングに前記交流電圧の半周期と前記ゼロクロス点特定用パラメータとを加算して前記ゼロ交差時刻を特定する、
請求項１に記載のゼロクロス点検出装置。
前記制御回路は、前記第２検出タイミングに前記交流電圧の半周期と前記ゼロクロス点特定用パラメータの２倍とを加算して求めたタイミング、または、前記第１検出タイミングに前記交流電圧の１周期を加算して求めたタイミング、または、特定した前記ゼロ交差時刻以降であって、前記交流電源が低電圧側から高電圧側に変化した際に前記クロス点検出部が前記交差を最初に検出したタイミングの何れか１つを次の１周期のゼロ交差時刻を特定する際に用いる新たな第１検出タイミングとし、特定した新たな第１検出タイミングを用いて次の１周期における新たな第２タイミングを特定し、次の１周期における新たな第１タイミングと次の１周期における新たな第２タイミングとに基づいて、次の１周期における新たなゼロクロス点特定用パラメータを算出し、算出した次の１周期における新たなゼロクロス点特定用パラメータと前記交流電圧の周期とに基づいて次の１周期における新たなゼロ交差時刻を特定し、特定した次の１周期における新たなゼロ交差時刻に基づいてスイッチング素子の開閉動作を制御する処理を繰り返す、
請求項１または請求項２に記載のゼロクロス点検出装置。
交流電源が出力する交流電力を直流電力に変換して負荷に供給する整流回路と、
交流電源の出力と前記整流回路との間に直列に接続されたリアクトルと、
前記リアクトルを介して前記整流回路に加えられる交流電圧経路間に並列に接続され、開閉動作を行うスイッチング素子と、
前記整流回路に並列に接続された平滑回路と、
交流電源から出力される交流電圧と所定の正の電圧との交差を検出するクロス点検出部と、
前記交流電圧がゼロボルト以下の電圧から上昇した後に前記クロス点検出部が前記交差を最初に検出した第１検出タイミングを特定し、前記交流電圧が単一周波数の正弦波波形の理想的な交流電圧であると仮定した場合に前記理想的な交流電圧が前記第１検出タイミング以降に前記所定の正の電圧と交差する最初のタイミングよりも前の時刻であって当該タイミングに基づいて決定された前記第１検出タイミングを基準とした検出停止期間の終了時刻から前記理想的な交流電圧が前記検出停止期間の終了以降にゼロボルトと交差する最初のタイミングよりも早いタイミングまでの所定の検出期間において、前記交流電源が高電圧側から低電圧側に変化した際に前記クロス点検出部が前記交差を最後に検出した第２検出タイミングを特定し、前記第１検出タイミングと前記第２検出タイミングと前記交流電圧の周期とを用いて、前記交流電圧の半周期から前記第１検出タイミングと前記第２検出タイミングとの差を減じた値を半分にしたゼロクロス点特定用パラメータを算出し、前記ゼロクロス点特定用パラメータと前記交流電圧の周期とに基づいて前記交流電圧とゼロボルトとが交差するゼロ交差時刻を特定し、特定したゼロ交差時刻に基づいて前記交流電圧を直流電圧に整流する際に用いるスイッチング素子の開閉動作を制御する制御回路と、
を備える電源装置。
クロス点検出部は、交流電源から出力される交流電圧と所定の正の電圧との交差を検出し、
制御回路は、前記交流電圧がゼロボルト以下の電圧から上昇した後に前記クロス点検出部が前記交差を最初に検出した第１検出タイミングを特定し、前記交流電圧が単一周波数の正弦波波形の理想的な交流電圧であると仮定した場合に前記理想的な交流電圧が前記第１検出タイミング以降に前記所定の正の電圧と交差する最初のタイミングよりも前の時刻であって当該タイミングに基づいて決定された前記第１検出タイミングを基準とした検出停止期間の終了時刻から前記理想的な交流電圧が前記検出停止期間の終了以降にゼロボルトと交差する最初のタイミングよりも早いタイミングまでの所定の検出期間において、前記交流電圧が時間の経過に伴って下がった際に前記クロス点検出部が前記交差を最後に検出した第２検出タイミングを特定し、前記第１検出タイミングと前記第２検出タイミングと前記交流電圧の周期とを用いて、前記交流電圧の半周期から前記第１検出タイミングと前記第２検出タイミングとの差を減じた値を半分にしたゼロクロス点特定用パラメータを算出し、前記ゼロクロス点特定用パラメータと前記交流電圧の周期とに基づいて前記交流電圧とゼロボルトとが交差するゼロ交差時刻を特定し、特定したゼロ交差時刻に基づいて前記交流電圧を直流電圧に整流する際に用いるスイッチング素子の開閉動作を制御する、ゼロクロス点検出方法。
コンピュータを、
交流電源から出力される交流電圧と所定の正の電圧との交差を検出するクロス点検出手段、
前記交流電圧がゼロボルト以下の電圧から上昇した後に前記クロス点検出手段が前記交差を最初に検出した第１検出タイミングを特定し、前記交流電圧が単一周波数の正弦波波形の理想的な交流電圧であると仮定した場合に前記理想的な交流電圧が前記第１検出タイミング以降に前記所定の正の電圧と交差する最初のタイミングよりも前の時刻であって当該タイミングに基づいて決定された前記第１検出タイミングを基準とした検出停止期間の終了時刻から前記理想的な交流電圧が前記検出停止期間の終了以降にゼロボルトと交差する最初のタイミングよりも早いタイミングまでの所定の検出期間において、前記交流電圧が時間の経過に伴って下がった際に前記クロス点検出手段が前記交差を最後に検出した第２検出タイミングを特定し、前記第１検出タイミングと前記第２検出タイミングと前記交流電圧の周期とを用いて、前記交流電圧の半周期から前記第１検出タイミングと前記第２検出タイミングとの差を減じた値を半分にしたゼロクロス点特定用パラメータを算出し、前記ゼロクロス点特定用パラメータと前記交流電圧の周期とに基づいて前記交流電圧とゼロボルトとが交差するゼロ交差時刻を特定し、特定したゼロ交差時刻に基づいて前記交流電圧を直流電圧に整流する際に用いるスイッチング素子の開閉動作を制御する制御手段、
として機能させるプログラム。