(57)【要約】【課題】  交流入力波形のゼロクロス点を検出してその位相を求め、この位相から基準波形を生成して、この基準波形と交流入力波形の差分電圧を、交流入力波形に加算するようにした交流電源装置において、ゼロクロス点付近に水平部分がある交流入力波形では、ゼロクロス点を正確に検出することができないので、正確な基準波形を生成することができなかったという課題を解決する。【解決手段】  ゼロクロス点を検出する位相検出部の前にインダクタあるいはフィルタを設け、このインダクタ／フィルタでゼロクロス点付近の波形を鈍らせて傾斜を付けるようにした。ゼロクロス点付近で水平部分を有する波形でも正確にゼロクロス点を検出でき、正確な基準波形を生成することができる。【選択図】                    図１
2008125275.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
その一端に交流電圧が引加されるインダクタと、
前記インダクタの他端の波形のゼロクロス点を検出することにより、基準波形の位相を決定する位相検出部と、
前記位相検出部が決定した位相に基づいて、基準波形を生成する基準波形生成部と、
前記インダクタの他端の電圧を測定する電圧測定部と、
前記基準波形と前記電圧測定部が測定した電圧の差分を演算する差分発生部と、
前記差分発生部が演算した差分に対応する電圧を発生する電圧発生部と、
この電圧発生部の出力および前記インダクタの他端の電圧を加算する加算器と、
を具備したことを特徴とする交流電源装置。
【請求項２】
前記インダクタはチョークコイルであることを特徴とする請求項１記載の交流電源装置。
【請求項３】
交流電圧が入力されるフィルタと、
前記フィルタの出力波形のゼロクロス点を検出することにより、基準波形の位相を決定する位相検出部と、
前記位相検出部の出力を、前記フィルタの特性に基づいて補正する位相補正部と、
前記位相補正部が補正した位相が入力され、この入力された位相に基づいて基準波形を生成する基準波形生成部と、
前記交流電圧の電圧を測定する電圧測定部と、
前記基準波形および前記電圧測定部が測定した電圧が入力され、これらの差分を演算する差分発生部と、
前記差分発生部が演算した差分が入力され、この差分に対応する電圧を発生する電圧発生部と、
前記交流電圧および前記電圧発生部の出力が入力され、これらの電圧を加算する加算器と、
を具備したことを特徴とする交流電源装置。
【請求項４】
前記フィルタは、インダクタおよびコンデンサで構成されることを特徴とする請求項３記載の交流電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波形歪みのない交流電力を出力できる電源装置の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図４に、波形歪みのない交流電力を出力する交流電源装置の構成を示す。図４において、１０は交流電源装置であり、位相検出部１１、基準波形生成部１２、電圧測定部１３、差分発生部１４、電圧発生部１５および加算器１６で構成されている。
【０００３】
位相検出部１１は入力された交流波形のゼロクロス点（電圧が０になる点）を検出し、生成する電圧波形の位相を決定する。この決定した位相は基準波形生成部１２に入力される。基準波形生成部１２は、入力された位相に基づいて、出力する交流の基準波形を生成する。
【０００４】
入力された交流の瞬時電圧は電圧測定部１３で測定され、この測定値は差分発生部１４に入力される。差分発生部１４は、基準電圧波形と入力波形の差分を演算し、電圧発生部１５に出力する。電圧発生部１５は、入力された差分に相当する電圧波形を出力する。この電圧波形と入力された交流波形は加算器１６で加算され、交流出力として出力される。このようにすることにより、入力される交流波形に歪みがあっても、この歪みを補正して波形歪みのない交流電力に変換して出力することができる。
【０００５】
【特許文献１】特開平０３−０３６９５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような交流電源装置には次のような課題があった。図５の２０は、０Ｖの期間がΔｔ時間続く交流入力波形の一例である。位相検出部１１は入力波形が０Ｖを横切るタイミング（ゼロクロス点）を測定してその位相を測定するものであるので、２０のような０Ｖが続く波形ではゼロクロス点を正確に検出することができない。そのため、基準波形生成部１２が正確な基準波形を生成することができず、出力波形が安定しないという課題があった。
【０００７】
従って本発明の目的は、０Ｖになる期間が続くような波形でも安定した交流電力を供給できる交流電源装置を提供することある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような課題を解決するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
その一端に交流電圧が引加されるインダクタと、
前記インダクタの他端の波形のゼロクロス点を検出することにより、基準波形の位相を決定する位相検出部と、
前記位相検出部が決定した位相に基づいて、基準波形を生成する基準波形生成部と、
前記インダクタの他端の電圧を測定する電圧測定部と、
前記基準波形と前記電圧測定部が測定した電圧の差分を演算する差分発生部と、
前記差分発生部が演算した差分に対応する電圧を発生する電圧発生部と、
この電圧発生部の出力および前記インダクタの他端の電圧を加算する加算器と、
を具備したものである。インダクタによってゼロクロス点付近の波形に傾斜を付けることができるので、位相を正確に検出することができる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、
前記インダクタとしてチョークコイルを用いたものである。インダクタの形状を小さくできる。
【００１０】
請求項３記載の発明は、
交流電圧が入力されるフィルタと、
前記フィルタの出力波形のゼロクロス点を検出することにより、基準波形の位相を決定する位相検出部と、
前記位相検出部の出力を、前記フィルタの特性に基づいて補正する位相補正部と、
前記位相補正部が補正した位相が入力され、この入力された位相に基づいて基準波形を生成する基準波形生成部と、
前記交流電圧の電圧を測定する電圧測定部と、
前記基準波形および前記電圧測定部が測定した電圧が入力され、これらの差分を演算する差分発生部と、
前記差分発生部が演算した差分が入力され、この差分に対応する電圧を発生する電圧発生部と、
前記交流電圧および前記電圧発生部の出力が入力され、これらの電圧を加算する加算器と、
を具備したものである。フィルタによってゼロクロス点付近の波形に傾斜を付けることができるので、位相を正確に検出することができる。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、
前記フィルタをインダクタおよびコンデンサで構成したものである。フィルタを小型化できる。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
請求項１，２、３および４の発明によれば、入力交流波形のゼロクロス点を検出することによりその位相を求め、この位相から基準波形を生成して、この基準波形と入力交流波形の差分に相当する電圧を発生して、この電圧を入力交流波形に加算するようにした交流電源装置であって、インダクタあるいはフィルタを用いて入力交流波形に傾斜を付けるようにした。
【００１３】
入力交流波形がゼロクロス点付近で水平部分を有する波形であっても、ゼロクロス点を正確に求めることができる。そのため、安定した基準波形を生成することができるので、交流電源装置の出力波形が安定するという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明に係る交流電源装置の一実施例を示す構成図である。なお、図４と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。この実施例は、位相検出部１１で交流入力の位相を測定して基準波形の位相を決定し、この決定した位相を基準波形生成部１２に入力して基準波形を生成し、この基準波形と電圧測定部１３が測定した交流入力の瞬時電圧との差分を差分発生部１４で演算し、この差分に相当する電圧を電圧発生部１５で発生させて、この電圧発生部１５の出力と交流入力を加算器１６で加算するようにしたものである。この構成は図４の構成と同じである。
【００１５】
図１において、３１はチョークコイルであり、交流入力が流れる経路中で、かつ位相検出部１１より入力側に配置されている。チョークコイル１３は磁芯にコイルを巻いた素子であり、直流抵抗は非常に小さいが、インダクタンスを有するために交流に対して抵抗成分を有する。このチョークコイル３１と交流電源装置３０の出力側に接続された負荷（図示せず）の抵抗成分によりＩ−Ｒフィルタが構成される。このＩ−Ｒフィルタにより、交流入力の波形は鈍され、ゼロクロス点付近の水平部分（Δｔ）はほとんど０になる。このため、位相検出部１１は正確に基準波形の位相を決定することができ、その結果基準波形生成部１２は正確な基準波形を生成することができる。
【００１６】
図２にチョークコイル３１の効果の一例を示す。図２において、４０は交流入力の波形であり、０Ｖ付近に水平部分を有する。４１は位相検出部１１の入力波形であり、チョークコイル３１によるＩ−Ｒフィルタのために波形がかなり鈍らされ、ゼロクロス点付近の水平部分（Δｔ）はほぼ０になっている。
【００１７】
このため、位相検出部１１は交流入力の位相を正確に測定して基準波形の位相を決定することができ、基準波形生成部１２は正確な基準波形を生成できる。その結果、波形４０のようにゼロクロス点付近に水平部分がある波形であっても、安定した波形を出力することができる。なお、交流入力の波形はチョークコイル３１によって鈍らされて元の波形とかなり異なった波形になるが、加算器１６にも同じ鈍らさせた波形が入力されるので、交流電源装置３０の交流出力に影響を与えることはない。
【００１８】
なお、チョークコイル３１のインダクタンスが大きくなると損失が大きくなるので、チョークコイル３１のインダクタンスの値は交流入力の波形と負荷の抵抗成分を勘案して、ゼロクロス点付近の水平部分が無視できる程度の値を選択する。また、チョークコイル３１は、大きさおよびインダクタンス値が許容できれば、空芯コイルを含むインダクタであってもよい。
【００１９】
図３に、本発明の他の実施例を示す。なお、図１と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。図３において、５０は交流電源装置であり、交流入力が入力されるフィルタ５１、フィルタ５１の出力が入力される位相検出部１１、位相検出部１１の出力が入力される位相補正部５２、位相補正部５２の出力が入力される基準波形生成部１２、交流入力の瞬時電圧を測定する電圧測定部１３、基準波形生成部１２の出力と電圧測定部１３の出力の差分を演算する差分発生部１４、差分発生部１４の出力が入力される電圧発生部１５、および交流入力と電圧発生部１５の出力とを加算する加算器１６で構成されている。
【００２０】
フィルタ５１はチョークコイル５１ａとコンデンサ５１ｂで構成され、Ｌ−Ｃフィルタを構成している。交流入力はこのフィルタ５１でゼロクロス点付近の水平部分がなくなるように鈍らされ、位相検出部１１に入力される。位相検出部１１はフィルタ５１の出力波形のゼロクロス点を検出し、基準波形の位相を決定する。
【００２１】
決定された位相は、位相補正部５２に入力される。図２から分かるように、フィルタで鈍らされた波形のゼロクロス点は元の波形のゼロクロス点と異なっており、決定された位相も元の交流入力の位相とは異なっている。そのため、位相補正部５２で元の交流入力の位相に一致するように補正する。基準波形生成部１２は、この補正された位相に基づいて基準波形を生成する。
【００２２】
その後の処理は図１実施例と同じである。すなわち、電圧測定部１３で交流入力の瞬時電圧を測定し、差分発生部１４で基準波形と電圧測定部１３の差分を演算する。電圧発生部１５はこの差分に相当する電圧を発生する。加算器１６で交流入力と電圧発生部１５の出力を加算し、交流出力として出力する。この実施例は、チョークコイル５１ａに大きな電流が流れず、かつフィルタ５１の時定数はチョークコイル５１ａのインダクタンスとコンデンサ５１ｂの容量で決まるので、時定数選定の自由度が大きくなるという特徴がある。なお、フィルタ５１の構成素子はチョークコイルとコンデンサに限られることはなく、抵抗など他の素子を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図２】位相検出部の入力信号の波形図である。
【図３】本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図４】従来の交流電源装置の構成図である。
【図５】交流入力の波形図である。
【符号の説明】
【００２４】
１１  位相検出部
１２  基準波形生成部
１３  電圧測定部
１４  差分発生部
１５  電圧発生部
１６  加算器
３０、５０  交流電源装置
３１、５１ａ  チョークコイル
５１  フィルタ
５１ｂ  コンデンサ
【図１】
2008125275.tif 000003
【図２】
2008125275.tif 000004
【図３】
2008125275.tif 000005
【図４】
2008125275.tif 000006
【図５】
2008125275.tif 000007