(57)【要約】【課題】ゼロクロス検知信号のエッジと、実際のゼロクロスタイミングとのずれを補正し、正規のゼロクロスタイミングを出力することによって、高調波電流やフリッカの観点で有利な制御を行う。【解決手段】ゼロクロス信号がＨ状態である時間とＬ状態である時間を測定し、その値を元に補正を行う。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接続された交流電圧源が所定の電圧以上の時に第一の状態を出力し、前記所定の電圧未満の場合には第二の状態を出力する零交差検出手段と、前記第一の状態が出力されている期間である第一の時間を測定する第一の計時手段と、前記第二の状態が出力されている期間である第二の時間を測定する第二の計時手段と、前記零交差検出手段からの出力と前記第一の時間と前記第二の時間が入力され、前記第一の時間と前記第二の時間に応じて前記零交差手段からの出力を補正して出力する零交差信号出力手段を備えたことを特徴とする零交差信号生成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電源回路に用いる零交差信号の時刻補正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
零交差信号を出力する一般的な零交差出力回路の例を図４に示す。外部より交流電圧４０１が供給されると、ダイオードブリッジ４０２で全波整流後のＢ点の電圧と半波整流後のＡ点の電圧の差でトランジスタ４０４が駆動されるとフォトトライアックカプラ４０３の発光側に電流が流れなくなり零交差信号であるＺＥＲＯＸ信号にＨ状態に維持される。トランジスタ４０４が停止しているときはフォトトライアックカプラ４０３の発光側が駆動され、ＺＥＲＯＸ信号にはＬ状態に維持される。ここでＨ状態を１、Ｌ状態を０とすれば図５に示すように表すことができる。従来では図５に示すＡＢＣＤ．．．各点をそれぞれ零交差タイミングとして使用していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図５に示すように実際の回路ではトランジスタ４０４のオン電圧等の関係から、実際の零交差点よりＡ点はΔｔ１時間遅れ、Ｂ点はΔｔ２時間早まり、Ｃ点ではΔｔ３時間遅れ、Ｄ点ではΔｔ４時間遅れるという波形になってしまっている。この結果、外部に接続される装置が各点を零交差点として制御を行うと、実際の零交差点ではない位置より交流電源の駆動または停止が行われるので、高調波電流の観点からは望ましくない駆動波形となっていた。また、各点を零交差点として位相制御を行った場合は、実際とは位相がずれる事になるので、所望の電力とは若干異なる電力が供給されることになり、制御に多少の乱れを発生させることがあった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の点を鑑み本発明に基づく零交差信号補正装置は、計時手段を備え、零交差信号が１である時間Δｔ１と０である時間Δｔ２を測定し、それを元に零交差信号を補正することを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
次に図１乃至図３を用いて、本発明に基づく零交差信号補正装置の実施例について説明する。また、交流電圧源の状態に応じて零交差信号を出力するまでの回路、及び手段においては従来例と同様であるので説明を省略する。零交差信号生成手段により生成された零交差信号がＺＥＲＯＸＩＮ信号として補正装置に入力される。ＺＥＲＯＸＩＮは図２に示すような、あるデューティーを持った周期的な信号である。タイマＡ１０２はＺＥＲＯＸＩＮ信号がＳＴＡＲＴ端子に、インバータ１０１によって反転された／ＺＥＲＯＸＩＮ信号（信号名の前の／記号は負論理であることを示す）がＳＴＯＰ端子に入力される。これにより、ＺＥＲＯＸＩＮの立ち上がりエッジに同期してタイマをスタートさせ、たち下がりエッジに同期してタイマをストップさせる。測定された時間はｔｉｍｅ端子より出力され、図２に示すように次の測定が終了するまでは前回の値が保持されるようになっている。また、ｖａｌｉｄ信号はタイマの出力値が測定終了後の値であるときに１となり、一度も測定を終了していないときは０である信号である（図２の通り）。同様にタイマＢは／ＺＥＲＯＸＩＮ信号がＳＴＡＲＴ端子に、ＺＥＲＯＸＩＮ信号がＳＴＯＰ端子に接続され、ＺＥＲＯＸＩＮ信号のたち下がりエッジから立ち上がりエッジまでの時間を測定する。測定された時間を便宜上ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４…、ｔｎ（ｎは自然数）とすると、タイマＡのｔｉｍｅ信号はｔ１，ｔ３…ｔ（２ｍ−１）（ｍは自然数）、タイマＢのｔｉｍｅ信号はｔ２，ｔ４，…ｔ２ｍと表される。これらの値は演算器１０４に入力される。演算器１０４は入力された二つのデータＤＡとＤＢを元に演算を行いＱＡ及びＱＢ信号を出力するものである。図３のＡＣ入力とＺＥＲＯＸＩＮ信号の関係によれば図３の区間ＥＦに当たる時間Δｔ１とＧＨに当たるΔｔ２、ＩＪにあたるΔｔ３は等しいことがわかる。すると、ＡＣラインの周期はｔ１＋ｔ２である。区間ＥＨに注目すると半周期＝Δｔ１＋Δｔ２＋ｔ１であることがわかる。ただしΔｔ１＝Δｔ２なので、半周期＝Δｔ１５＋ｔ１であり、半周期＝Ｔ／２＝（ｔ１＋ｔ２）／２であるから、Δｔ１＝（ｔ２−ｔ１）／４である。ここで、それぞれ演算器１０４はＱＡ＝ＤＡ＋（ＤＢ−ＤＡ）／４、ＱＢ＝ＤＢ−（ＤＢ−ＤＡ）／４の値が出力される様にすると、図２に示すようにＱＡの出力はｔ１＋（ｔ２−ｔ１）／４，ｔ３＋（ｔ２−ｔ３）／４，ｔ３＋（ｔ４−ｔ３）／４…、ＱＢの出力はｔ２−（ｔ２−ｔ１）／４，ｔ２−（ｔ２−ｔ３）／４，ｔ４−（ｔ４−ｔ３）／４…というように変化していく。演算器１０４の出力ＱＡはタイマＣ１０６のＤＡ端子にＱＢはタイマＤ１０７のＤＡ端子に接続される。タイマＣ１０６とタイマＤ１０７はＬＯＡＤ＆ＳＴＡＲＴ端子に接続される信号の立ち上がりエッジでＣＯ端子を０にしてＤＡ端子の値を読み込みタイマをスタートさせ、タイマが読み込んだ値になるとＣＯ端子を１にする。また、／ＲＥＳＥＴ端子に０を入力することでＣＯ端子を０にする。タイマＣ１０６のＬＯＡＤ＆ＳＴＡＲＴ端子にはＺＥＲＯＸＩＮ信号が、／ＲＥＳＥＴ信号にはタイマＡ１０２とタイマＢ１０３のｖａｌｉｄ信号をＡＮＤ回路１０５で論理積を取ったＳＥＬＥＣＴ信号が入力され、タイマＤ１０７のＬＯＡＤ＆ＳＴＡＲＴ端子には／ＺＥＲＯＸＩＮ信号が、／ＲＥＳＥＴ信号にはＳＥＬＥＣＴ信号が入力されるので、それぞれのＣＯ信号は図２に示すような信号となる。タイマＣ１０６のＣＯはセットリセット回路１０８のＲ端子に、タイマＤ１０７のＣＯ信号はセットリセット回路１０８のＳ端子に入力される。セットリセット回路１０８は、Ｒ端子に入力される信号の立ち上がりエッジに同期してＱに０をセットし、Ｓ端子に入力される信号のたち下がりエッジに同期してＱに１をセットする。すなわち、図２に示す様な信号となる。
【０００６】
セレクタ１０９はｓｅｌ端子に入力される信号が０の時にはＤＢの値をＱに出力し、１の時にはＤＡの値をＱに出力する。セレクタ１０９端子のＤＡにはＲＳＱ信号が、ＤＢ端子にはＺＥＲＯＸＩＮ信号が、ｓｅｌ端子にはＳＥＬＥＣＴ信号が入力されるので、セレクタ１０９のＱ端子の出力をＺＥＲＯＸＯＵＴ信号とすれば、図２に示すような整形された零交差信号を出力することができる。このように整形されたＺＥＲＯＸＯＵＴ信号の各エッジは交流電源の零交差点に非常に近いタイミングに補正されている。
【０００７】
また、通常は交流電圧源は周期は一定であるのでｔ１＝ｔ３＝…＝ｔ２（ｍ−１），ｔ２＝ｔ４＝…＝ｔ２ｍと見做してもよい。したがって、今回はｔ１、ｔ２を測定周期１回毎に更新しているが、測定された値を保持しておいても同様な効果が得られる。さらに、実施例に示すような方法は、適当な演算能力を持つマイクロコンピュータ上ではプログラムすることによっても、実現可能である。
【０００８】
【発明の効果】
以上見てきたように、本発明に基づく零交差信号補正装置、もしくは方法にしたがって補正された零交差信号を用いることにより、実際の零交差時刻に極めて近い時刻を検知することができ、それにより、電源高調波電流やフリッカ等の観点から優れた特性の交流スイッチングを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく実施例のブロック図
【図２】実施例における信号説明図
【図３】交流信号説明図
【図４】零交差信号生成回路例
【図５】交流信号の説明図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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