(57)【要約】【課題】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する。【解決手段】半導体スイッチ制御部は、交流電源と負荷装置の間に設けた半導体スイッチがオンの場合、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する（Ｓ３７）。半導体スイッチ制御部は、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）、クロック出力回数と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）。【選択図】図５
2013149006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
請求項１ないし３のいずれかに記載のゼロクロス電源スイッチ装置の半導体スイッチ制御部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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３９６４９１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【発明の効果】
【００１２】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】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。
【図２】ゼロクロス点検出回路１２の各部波形を示す図である。
【図３】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。
【図４】半導体スイッチ制御部１８の内部構成を示す図である。
【図５】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。
【図６】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７】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８】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。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
［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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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）。
【００４０】
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）。
【００４１】
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）。
【００４２】
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）。
【００４３】
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。
【００４４】
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）。
【００４５】
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。
【００４６】
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）。
【００４７】
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）。
【００４８】
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。
【００４９】
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）。
【００５０】
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。
【００５１】
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）。
【００５２】
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）。
【００５３】
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）。
【００５４】
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）。
【００５５】
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。
【００５６】
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）。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
［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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【符号の説明】
【００８６】
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
１１１，１１２  ＭＯＳＦＥＴ
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
１８１  ＣＰＵ
１８２  入出力回路
１８３  システムバス
１０１２  平滑コンデンサ
【図１】
2013149006.tif 000003
【図２】
2013149006.tif 000004
【図３】
2013149006.tif 000005
【図４】
2013149006.tif 000006
【図５】
2013149006.tif 000007
【図６】
2013149006.tif 000008
【図７】
2013149006.tif 000009
【図８】
2013149006.tif 000010