JP5741736B1 - 周期的変移電圧の周期及び位相検出装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】交流電圧、半波/全波整流電圧、矩形波等の周期的変移電圧の変動する周期及び位相を正確に検出する。【解決手段】正/負電圧閾値クロス検出部13は、周期検出カウンタにより周期的変移電圧11からの入力電圧が正電圧閾値又は負電圧閾値を跨ぐタイミング毎にカウントアップを開始し、正電圧閾値下回り継続カウンタにより周期的変移電圧が正電圧閾値を下回った継続時間を計測し、負電圧閾値上回り継続カウンタにより周期的変移電圧が負電圧閾値を上回った継続時間を計測する。周期・位相検出処理部14は、正電圧閾値下回り継続カウンタ又は負電圧閾値上回り継続カウンタのカウント値が、所定数の過去のカウント値の最大値を基に定めた所定の時間閾値に相当する値を越えた後に検出される、正電圧閾値又は負電圧閾値を跨ぐタイミングの直前までにカウントした周期検出カウンタのカウント値を用いて、周期的変移電圧の周期及び位相を検出する。【選択図】図1
Description
本発明は、交流電圧、半波整流電圧、全波整流電圧又は矩形波電圧、三角波電圧等の周期的変移電圧から直流電圧に変換する電圧変換装置等に適用される周期的変移電圧の周期及び位相検出装置及び方法に関する。
交流電圧等の周期的に変移する入力電圧から直流電圧を発生するAC−DC変換装置を備えた車載用の充電器等は、力率を改善するためにPFC(power factor correction)制御を行ない、交流電圧を整流回路により整流し、平滑コンデンサにより平滑して直流電圧に変換し、該直流電圧をDC−DCコンバータにより所定の直流に変換して、最終的にバッテリー等に給電する。
PFC制御では、入力される交流電圧の波形と同様の波形となるよう入力電流の波形を制御する方法、或いはマイクロコントローラ内にサイン波のマップを設けておき、入力される交流電圧の位相に合わせて該サイン波のマップに沿って電流を生成する方法が用いられる。
サイン波のマップを使用して電流を生成する場合には、入力される交流電圧の0度及び180度の位相でマップの読出しを開始するため、入力される交流電圧の位相検出が必要となる。そのために、入力される交流電圧が0ボルトを跨ぐタイミング、即ちゼロクロスを正しく検出する必要がある。
入力される交流電圧の周期の検出は、当該交流電圧の実効値の演算、電流の実効値の演算、及び電力(平均値)を演算するために必要となる。交流電圧の実効値、交流電流の実効値及び交流電力(平均値)を基に、AC−DC変換装置の電流制御モードにおける目標電流となるよう入力電流を制御する。
このような電流制御において、入力される交流電圧の周期性が乱れ、周期が変動する場合、既定の周期の値を用いた演算では、電圧及び電流の実効値並びに電力を正しく算出することができない。また、上位装置から指令される充電電力の指令値に対する応答性(追従性)、電圧変動に対する応答性(追従性)に高速に対応するために、上述の目標電流の更新を半周期(半波)又は1周期毎に行なう。そのため、変移電圧の0度又は180度の位相を正確に検出し、半周期(半波)又は1周期毎の目標電流の更新タイミングを精度良く決定する必要がある。
変移電圧の0度又は180度の位相、即ちゼロクロスの点で、目標電流を更新することにより、電流が0アンペアから徐々に変化するため、滑らかな電流波形とすることができる。一方、交流電圧が0ボルト以外の電圧のとき、例えばピーク電圧付近のとき、目標電流を更新すると、ピーク電流付近の電流が変更後の電流に急激に上昇又は下降するため、大きく歪んだ電流波形となってしまう。
本発明に関連する文献として、交流電圧のゼロクロス検出に関して、下記の特許文献1には、ノイズ等による誤検出を防止するために、ゼロクロス検出に対するマスク期間(不感帯)を設定する構成が記載されている。特許文献1に記載のものは、図15に示すように、起動時から最初の所定期間T1に交流電圧の周波数が50Hzであるか60Hzであるかを検出し、検出した周波数を基に(1/検出周波数)/2により半周期を求める。
特許文献1の交流電圧の周波数波の検出は、周波数測定期間T1(例えば200ms)におけるゼロクロスの回数が45以上55以下であれば50Hzとし、56以上65以下であれば60Hzとして検出する。そして、交流電圧の最大周波数変動率aから、交流電圧の半周期の許容変動幅αを、(1/検出周波数)/2×aとして算定し、マスク期間T2を、(1/検出周波数)/2−αとして設定する。
そして、交流電圧のゼロクロスのタイミングをトリガとしてカウンタにより所定時間毎のカウントアップを開始し、該カウンタによるカウント値がマスク期間T2内の値のときに検出されたゼロクロスを、半周期の正規のゼロクロスとしては検出しないようにし、マスク期間T2経過後に検出されるゼロクロスを、半周期の正規のゼロクロスとして検出するようにしている。
また、一定周期のパルス列に雑音パルスが混入し、或いは該パルス列のパルス周期に変動が生じ、パルス周期が所定値以下に短縮した場合、パルスインヒビットを行って、周期短縮を阻止する回路に関して下記の特許文献2に記載されている。
特許文献1等に記載の従来のゼロクロス検出方法では、最初に電源周波数を検出し、検出した電源周波数を基に算出した固定的なマスク期間を設けて、ノイズ等による誤検出を防止して交流電圧のゼロクロスの検出を行なっているが、マスク期間が固定であるため、交流電圧の周期が揺らいで変動する場合、半周期の正規のゼロクロス以外のゼロクロスを誤検出する可能性がある。
また、半波整流電圧若しくは全波整流電圧のように0ボルトを跨がない周期的変移電圧、又は矩形波等のように0ボルトの期間が所定時間継続する周期的変移電圧に対して、従来のゼロクロス検出方法では、周期及び0度又は180度の位相を正確に検出することができない。上記課題に鑑み、本発明は、種々の周期的変移電圧の周期及び位相をより精度良く検出することが可能な、周期的変移電圧の周期及び位相検出装置及び方法を提供することを目的とする。
本発明に係る一つの形態としての周期的変移電圧の周期及び位相検出装置は、周期的変移電圧が正電圧閾値又は負電圧閾値を跨ぐタイミング毎に、カウント値をリセットしてカウントアップを開始する周期検出カウンタと、前記周期的変移電圧が前記正電圧閾値を下回った継続時間を計測する正電圧閾値下回り継続カウンタと、前記周期的変移電圧が前記負電圧閾値を上回った継続時間を計測する負電圧閾値上回り継続カウンタと、前記正電圧閾値下回り継続カウンタ又は前記負電圧閾値上回り継続カウンタのカウント値が、所定数の過去のカウント値の最大値を基に定めた所定の時間閾値に相当する値を越えた後に検出される、前記正電圧閾値又は負電圧閾値を跨ぐタイミングの直前までにカウントした前記周期検出カウンタのカウント値を用いて、前記周期的変移電圧の周期及び位相を検出する周期・位相検出手段と、を備えたものである。
また、前記周期検出カウンタとして、前記周期的変移電圧が正電圧閾値を上回るタイミング毎にカウント値をリセットしてカウントアップを開始する正側の周期検出カウンタと、前記周期的変移電圧が負電圧閾値を下回るタイミング毎にカウント値をリセットしてカウントアップを開始する負側の周期検出カウンタと、を備え、前記周期・位相検出手段は、直近の正電圧閾値下回り継続カウンタのカウント値と前記負電圧閾値上回り継続カウンタのカウント値とを比較し、該カウント値の小さい方のカウント値のカウントを終了したタイミングでカウントを終了する前記周期検出カウンタのカウンタ値を選択して前記周期的変移電圧の周期及び位相を検出することを特徴とする。
また、前記周期的変移電圧が前記正電圧閾値又は前記負電圧閾値を跨ぐタイミングで、前記正電圧閾値下回り継続カウンタ又は前記負電圧閾値上回り継続カウンタが、所定の時間閾値以下であるとき、前記周期検出カウンタのカウント値及び前記正電圧閾値下回り継続カウンタのカウント値又は前記負電圧閾値上回り継続カウンタのカウント値として、前周期の周期検出カウンタのカウント値及び正電圧閾値下回り継続カウンタのカウント値又は負電圧閾値上回り継続カウンタのカウント値を用いることを特徴とする。
本発明に係る他の形態としての周期的変移電圧の周期及び位相検出装置は、周期的変移電圧が正電圧閾値又は負電圧閾値を跨ぐタイミング毎に、カウント値をリセットしてカウントアップを開始する周期検出カウンタと、前記周期的変移電圧が前記正電圧閾値を上回った継続時間を計測する正電圧閾値上回り継続カウンタと、前記周期的変移電圧が前記負電圧閾値を下回った継続時間を計測する負電圧閾値下回り継続カウンタと、前記正電圧閾値上回り継続カウンタ又は前記負電圧閾値下回り継続カウンタのカウント値が、所定数の過去のカウント値の最大値を基に定めた所定の時間閾値に相当する値を越えた後に検出される、前記正電圧閾値又は負電圧閾値を跨ぐタイミングの直前までにカウントした前記周期検出カウンタのカウント値を用いて、前記周期的変移電圧の周期及び位相を検出する周期・位相検出手段と、を備えたものである。
また、前記周期的変移電圧が前記正電圧閾値又は前記負電圧閾値を跨ぐタイミングで、前記周期検出カウンタのカウント値から、正電圧閾値上回り継続カウンタのカウント値又は負電圧閾値下回り継続カウンタのカウント値を差し引いた減算値の2分の1の値に、前記周期検出カウンタのカウント値が達するタイミング毎に、カウント値をリセットしてカウントアップを開始する周期カウンタを備え、前記周期・位相検出手段は、前記周期カウンタのカウント値を用いて、前記周期的変移電圧の周期及び位相を検出することを特徴とする。
本発明によれば、周期が揺らいで変動する周期的変移電圧に対して、過去の周期を基に動的に定めた所定の時間閾値を越えて正又は負の電圧閾値を跨いだタイミングを検出して周期及び位相を検出することにより、周期及び位相の誤検出を防ぐことができる。
また、正電圧閾値下回り継続カウンタ及び負電圧閾値上回り継続カウンタを用い、それらのカウンタのカウント値を越えた後に、周期及び位相を検出することにより、高調波のノイズが重畳する電圧に対して、周期及び位相を誤検出することなく、精度良く周期及び位相を検出することが可能となる。
また、正側波形の周期と負側波形の周期とを検出し、正電圧閾値下回り継続カウンタのカウント値と負電圧閾値上回り継続カウンタのカウント値とを比較して、その値の小さい方の周期で検出される周期を選択することにより、より精度良く周期及び位相を検出することが可能となる。
また、周期及び位相を検出するための比較判定に用いる電圧閾値を正側電圧又は負側電圧としたことにより、0ボルトを跨がない半波整流電圧や全波整流電圧や0ボルトの期間が所定時間存在する矩形波電圧に対しても、精度良く周期及び位相を検出することが可能となる。
また、正電圧閾値下回り継続カウンタのカウント値又は負電圧閾値上回り継続カウンタのカウント値を基に瞬停を検出し、瞬停に対して周期及び位相を誤検出することなく、正確に周期及び位相を検出することが可能となる。
また、正電圧閾値上回り継続カウンタのカウント値又は負電圧閾値下回り継続カウンタのカウント値を基にサイン波のマップを使用して電流を生成することで、AC電圧符号あるいはサイン波の始まりの起点設定が可能となる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明による周期及び位相検出装置を適用した構成例を示す。図1に示す構成例のように、本発明による周期及び位相検出装置は、商用配電線網から供給される交流電源(系統電源)等の周期的変移電圧源11からの入力電圧を検知するAC電圧センサ12と、該AC電圧センサ12で検知された入力電圧が所定の正電圧閾値及び負電圧閾値を跨ぐタイミングを検出する正/負電圧閾値クロス検出部13と、周期的変移電圧の周期及び位相を検出する周期・位相検出処理部14とを備える。
周期・位相検出処理部14で検出した周期及び位相は、AC/DC電力変換制御部15に通知される。AC/DC電力変換制御部15は、周期・位相検出処理部14から通知された周期及び位相に基づいて、AC/DC電力変換機16の入力電流等を制御する。
図2は、第1の実施形態の周期及び位相検出の例を示す。図2の(a)は、交流電圧が入力される場合の例を示している。第1の実施形態では、正/負電圧閾値クロス検出部13により、入力電圧が正電圧閾値Vpth又は負電圧閾値Vmthを跨いだタイミングを検出する。正電圧閾値Vpth及び電圧閾値Vmthとして、AC電圧センサ12を含む電圧検出回路で検出される電圧と実際の電圧との誤差に相当する電圧とすることができる。
そして、周期・位相検出処理部14では、正電圧閾値Vpthを下回った正電圧閾値下回り継続時間を、正電圧閾値下回り継続カウンタにより計測し、また、負電圧閾値Vmthを上回った負電圧閾値上回り継続時間を、負電圧閾値上回り継続カウンタにより計測する。
図2の(b)に示すように、正電圧閾値下回り継続カウンタは、入力電圧が正電圧閾値Vpthを下回っているときにカウントアップを行ない、正電圧閾値Vpthを上回ったときにゼロにクリアされる。
図2の(c)に示すように、負電圧閾値上回り継続カウンタは、周期的変移電圧が負電圧閾値Vmthを上回っているときにカウントアップを行ない、負電圧閾値Vmthを下回ったときにゼロにクリアされる。
周期・位相検出処理部14は、正電圧閾値下回り継続カウンタ及び負電圧閾値上回り継続カウンタが、所定の時間閾値Tthに相当する値を越えた後、周期的変移電圧が正電圧閾値Vpthを跨いだときに周期検出カウンタのカウント値を読み出して周期を検出して該周期検出カウンタをリセットし、ゼロからカウントアップを開始させる、又は負電圧閾値Vmthを跨いだときに周期検出カウンタのカウント値を読み出して周期を検出して該周期検出カウンタをリセットし、ゼロからカウントアップを開始させる。該周期検出カウンタにより、周期的変移電圧の周期と0Vの位相とが検出される。
図2の(d)は、入力電圧が、正電圧閾値Vpthを上回るタイミング毎に、正側1周期検出カウンタのカウント値を読み出して周期及び位相を検出し、該正側1周期検出カウンタをリセットし、ゼロからカウントアップを開始させる例を示している。
図2の(e)は、入力電圧が、負電圧閾値Vmthを下回るタイミング毎に、負側1周期検出カウンタのカウント値を読み出して周期及び位相を検出し、該負側1周期検出カウンタをリセットし、ゼロからカウントアップを開始させる例を示している。
図2の(f)は、入力電圧が、正電圧閾値Vpthを上回るタイミング及び負電圧閾値Vmthを下回るタイミング毎に、半周期検出カウンタのカウント値を読み出して周期及び位相を検出し、該半周期検出カウンタをリセットし、ゼロからカウントアップを開始させる例を示している。半周期検出カウンタは、周期的変移電圧が、正電圧閾値Vpthを下回るタイミング及び負電圧閾値Vmthを上回るタイミング毎に、カウント値を読み出して周期的変移電圧の周期及び位相を検出してリセットし、ゼロからカウントアップを開始させるようにしてもよい。
図3に、入力される交流電圧の1周期及び位相を検出する例を示す。図3の(a)は、交流電圧を示し、正の電圧閾値Vpthを越える点Pを上向き三角で示し、負の電圧閾値Vmthを下回る点Qを下向き三角で示している。(b)は正側の1周期を検出する正側周期検出カウンタのカウント値を示し、(c)は負側の1周期を検出する負側周期検出カウンタのカウント値を示している。
図3に示すように、正電圧閾値Vpthを越える点P、又は負電圧閾値Vmthを下回る点Qを検出し、1周期の検出位相として点P又は点Qを用いる。正電圧に変移した後に負電圧に変移し次に再度正電圧に変移する直前までの1周期(正側の1周期)の検出位相には、点Pと次の点Pとを用いる。また、負電圧に変移した後に正電圧に変移し次に再度負電圧に変移する直前までの1周期(負側の1周期)の検出位相には、点Qと次の点Qとを用いる。
ここで、図4を参照して周期検出時のノイズのマスクについて説明する。図4の(a)は、0ボルト付近にノイズが重畳した交流電圧の波形を示す。正の電圧閾値Vpthを越える点Pを上向き三角で示し、負の電圧閾値Vmthを下回る点Qを下向き三角で示している。
図4の(b)は、正電圧閾値下回り継続カウンタのカウント値を示している。正電圧閾値下回り継続カウンタは、入力電圧が正電圧閾値Vpth未満のときカウントアップを行ない、正電圧閾値Vpthを上回るときゼロにクリアされる。
図4の(c)は、負電圧閾値上回り継続カウンタのカウント値を示している。負電圧閾値上回り継続カウンタは、入力電圧が負電圧閾値Vmthを上回るときカウントアップを行ない、負電圧閾値Vmthを下回るときゼロにクリアされる。
周期・位相検出処理部14は、入力電圧が正電圧閾値Vpthを下回り、その下回り継続時間が或る所定の時間閾値Tthを越えるまで、即ち、正電圧閾値下回り継続カウンタが所定の値に達するまで、点Pの検出による周期検出を行なわないようにする。
また、周期・位相検出処理部14は、入力電圧が負電圧閾値Vmthを上回り、その上回り継続時間が或る所定の時間閾値Tthを越えるまで、即ち、負電圧閾値上回り継続カウンタが所定の値に達するまで、点Qの検出による周期検出を行なわないようにする。
図4の(b)及び(c)において、時間閾値Tthのマスク(不感帯)期間を、斜線を施した時間帯によりを示している。マスク(不感帯)期間は、正電圧閾値下回り継続カウンタ及び負電圧閾値上回り継続カウンタの過去の所定回数のカウント値の最大値等を基に、例えばその4分の3等、所定の時間閾値Tthとして動的に定める。
図4の(d)は、正電圧閾値Vpthの下回り継続時間が時間閾値Tthを越えたことにより、正電圧閾値Vpthを上回る点Pを検出して1周期を検出する正側周期検出カウンタのカウント値を示す。
図4の(e)は、負電圧閾値Vmthの上回り継続時間が時間閾値Tthを越えたことにより、負電圧閾値Vmthを下回る点Qを検出して1周期を検出する負側周期検出カウンタのカウント値を示す。
上述の実施形態のように、正電圧閾値Vpth又は負電圧閾値Vmthのクロス点を検出して行なう周期検出は、半波整流電圧や全波整流電圧等の電圧のように0ボルトを跨がない電圧、及び0ボルトの区間が所定時間継続する矩形波電圧等の入力電圧に対して、想定される電圧範囲内であれば、正確に周期及び位相を検出することができる。
次に1周期検出の動的選択、即ち、正側の1周期又は負側の1周期のいずれを選択するかの判定方法について説明する。図5は、1周期選択の処理フローを示す。図5の(a)は正の周期検出時の処理フローを示し、(b)は負の周期検出時の処理フローを示す。(a)及び(b)の処理は、例えば36μs周期でタイマ割り込みにより実行される。
正の周期検出時の処理は、まず、正の周期を検出したか否かを判定する(S51)。正の周期を検出しない場合(S51でNOの場合)、この処理を終了する。正の周期を検出した場合(S51でYESの場合)、直近の正電圧閾値下回り継続時間から直近の負電圧閾値上回り継続時間を差し引いた減算値が、1ms未満であるか否かを判定する(S52)。
前述の減算値が1ms未満である場合(S52でYESの場合)、ステップS53に移行し、ステップS53により、正側の1周期を検出する正側周期検出カウンタのカウント値を選択する。一方、前述の減算値が1ms未満でない場合(S52でNOの場合)、ステップS54に移行し、ステップS54により負側の1周期を検出する負側周期検出カウンタのカウント値を選択する。
負の周期検出時の処理は、まず、負の周期を検出したか否かを判定する(S55)。負の周期を検出しない場合(S55でNOの場合)、この処理を終了する。負の周期を検出した場合(S55でYESの場合)、正電圧閾値下回り継続時間から負電圧閾値上回り継続時間を差し引いた減算値が、1ms未満であるか否かを判定する(S56)。
前述の減算値が1ms未満である場合(S56でYESの場合)、ステップS57に移行し、ステップS57により、正側の1周期を検出する正側周期検出カウンタのカウント値を選択する。一方、前述の減算値が1ms未満でない場合(S56でNOの場合)、ステップS58に移行し、ステップS58により、負側の1周期を検出する負側周期検出カウンタのカウント値を選択する。
ステップS52及びステップS56において、上述の減算値が、0未満ではなく、1ms未満であるか否かを判定するようにしたのは、正側の1周期と負側の1周期とが頻繁に切り替わらないように、何れか一方が優先的に選択されるようにするため、一例として正側の1周期が優先的に選択されるようにしたものである。
図6は1周期選択の具体例を示す。図6の(a)は、0ボルト付近にノイズが重畳するとともに、一時的に電圧波高が低下する交流電圧の波形例を示す。(b)は、正電圧閾値下回り継続カウンタのカウント値を示す。(c)は負電圧閾値上回り継続カウンタのカウント値を示す。(d)は正側の1周期を検出する周期検出カウンタのカウント値を示し、(e)は負側の1周期を検出する周期検出カウンタのカウント値を示している。
図6に示すように、正の周期が検出される期間t1において、その直近の期間T1の負電圧閾値上回り継続カウンタのカウント値が400であり、期間T2の正電圧閾値下回り継続カウンタのカウント値が425であったとする。
正側閾値下回り継続時間425から負側閾値上回り継続時間400を差し引いた減算値は25となり、この値は、1msに相当するカウント値35より小さい値であるので、この場合、正側の1周期を検出する正側周期検出カウンタのカウント値が選択される。
次に、期間T3の負電圧閾値上回り継続カウンタのカウント値が450であったとする。すると、負の周期が検出される期間t2において、直近の正電圧閾値下回り継続カウンタのカウント値425から負電圧閾値上回り継続カウンタのカウント値450を差し引いた減算値は、−25となり、この値は、1msに相当するカウント値35より小さい値であるので、正側の1周期を検出する正側周期検出カウンタのカウント値が選択される。
次に、期間T4において正電圧閾値下回り継続カウンタのカウント値が395であったとする。すると、正の周期が検出される期間t3において、直近の正電圧閾値下回り継続カウンタのカウント値395から負電圧閾値上回り継続カウンタのカウント値450を減算した減算値は、−55となり、この値は、1msに相当するカウント値35より小さい値であるので、正側の1周期を検出する正側周期検出カウンタのカウント値が選択される。
このように、正電圧閾値下回り継続カウンタのカウント値と負電圧閾値上回り継続カウンタのカウント値とを比べ、カウント値が小さい方の側の1周期を選択するようにした理由は以下のとおりである。
例えば期間t2のように交流電圧の波高が低くなると、その直前の期間T3における負電圧閾値上回り継続カウンタのカウント値は増加する。一方、例えば期間t3のように交流電圧の波高が高くなると、その直前の期間T4における正電圧閾値下回り継続カウンタのカウント値は減少する。
そこで、これらの正電圧閾値下回り又は負電圧閾値上回りの継続カウンタのカウント値を比較して、該カウント値が小さい方の継続カウンタのカウント終了時に周期カウントを終了する周期検出カウンタを選択することにより、電圧波高がより高い側の閾値の上回り又は下回りの検出による周期検出カウンタのカウント値を採用し、より精度の良い1周期検出が可能となる。
周期的変移電圧が正電圧閾値又は負電圧閾値を跨ぐタイミングで、正電圧閾値下回り継続カウンタ又は負電圧閾値上回り継続カウンタが、所定の時間閾値以下であるとき、周期検出カウンタのカウント値及び正電圧閾値下回り継続カウンタのカウント値又は負電圧閾値上回り継続カウンタのカウント値として、前周期の周期検出カウンタのカウント値及び正電圧閾値下回り継続カウンタのカウント値又は負電圧閾値上回り継続カウンタのカウント値を用いるようにしてもよい。
図7は、第2の実施形態の周期及び位相検出の例を示す。(a)は、一例として入力される交流電圧を示している。第2の実施形態において、正/負電圧閾値クロス検出部13により、入力電圧が正電圧閾値Vpth又は負電圧閾値Vmthを跨いだタイミングを検出する。
そして、周期・位相検出処理部14では、正電圧閾値Vpthを上回った正電圧閾値上回り継続時間を、正電圧閾値上回り継続カウンタにより計測し、また、負電圧閾値Vmthを下回った負電圧閾値下回り継続時間を、負電圧閾値下回り継続カウンタにより計測する。
図7の(b)に示すように、正電圧閾値上回り継続カウンタは、入力電圧が正電圧閾値Vpthを上回ったときにカウントアップを行ない、正電圧閾値Vpthを下回ったときにゼロにクリアされる。
図7の(c)に示すように、負電圧閾値下回り継続カウンタは、周期的変移電圧が負電圧閾値Vmthを下回ったときにカウントアップを行ない、負電圧閾値Vmthを上回ったときにゼロにクリアされる。
周期・位相検出処理部14は、正電圧閾値上回り継続カウンタ及び負電圧閾値下回り継続カウンタが、所定の時間閾値Tthに相当する値を越えた後、周期的変移電圧が正電圧閾値Vpth又は負電圧閾値Vmthを跨いだときに、周期検出カウンタのカウント値を読み出して周期を検出し、該周期検出カウンタをリセットし、ゼロからカウントアップを開始させる。該周期検出カウンタにより、周期的変移電圧の周期と0Vの位相とが検出される。
図7の(d)は、入力電圧が、正電圧閾値Vpthを下回るタイミング及び負電圧閾値Vmthを上回るタイミング毎に、周期検出カウンタのカウント値を読み出して周期及び位相を検出し、該周期検出カウンタをリセットし、ゼロからカウントアップを開始させる例を示している。周期的変移電圧が、正電圧閾値Vpthを上回るタイミング及び負電圧閾値Vmthを下回るタイミング毎に、周期的変移電圧の周期及び位相の検出を行なうようにしてもよい。
また、図7に示す実施形態において、周期検出カウンタとして、周期的変移電圧が正電圧閾値を跨ぐタイミング毎にカウント値をリセットしてカウントアップを開始する正側の周期検出カウンタと、周期的変移電圧が前記負電圧閾値を跨ぐタイミング毎にカウント値をリセットしてカウントアップを開始する負側の周期検出カウンタとを備え、周期・位相検出において、直近の正電圧閾値上回り継続カウンタのカウント値と負電圧閾値下回り継続カウンタのカウント値とを比較し、該カウント値の小さい方のカウント値のカウントを終了したタイミングでカウントを終了する周期検出カウンタのカウンタ値を選択して周期的変移電圧の周期を検出する構成としてもよい。
また、周期的変移電圧が正電圧閾値又は負電圧閾値を跨ぐタイミングで、正電圧閾値上回り継続カウンタ又は負電圧閾値下回り継続カウンタが、所定の時間閾値以下であるとき、周期検出カウンタのカウント値及び正電圧閾値上回り継続カウンタのカウント値又は負電圧閾値下回り継続カウンタのカウント値として、前周期の周期検出カウンタのカウント値及び正電圧閾値上回り継続カウンタのカウント値又は負電圧閾値下回り継続カウンタのカウント値を用いるようにしてもよい。
また、図8に示す第3の実施形態のように変形してもよい。図8に示す第3の実施形態では、正電圧閾値上回り継続カウンタが、所定の時間閾値Tthに相当するカウント値を越えたことを検出したとき、図8の(e)に示すように、正電圧閾値上回りフラグをオンに設定し、正電圧閾値上回りフラグがオンの状態で、周期的変移電圧が正から負に変移するタイミングを検出し、そのタイミングを0ボルト位相(0度)とし、この0ボルト位相を使用して周期検出カウンタをカウントアップさせ、周期を検出する。
同様に、負電圧閾値下回り継続カウンタが、所定の時間閾値Tthに相当するカウント値を越えたことを検出したとき、図8の(f)に示すように、負電圧閾値下回りフラグをオンに設定し、負電圧閾値下回りフラグがオンの状態で、入力電圧が負から正に変移するタイミングを検出し、そのタイミングを0ボルト位相(180度)とし、この0ボルト位相を使用して周期検出カウンタをカウントアップさせ、周期を検出する。
次に第4の実施形態について説明する。第4の実施形態では、入力電圧が正電圧閾値又は負電圧閾値を跨ぐ位相から推測される0度及び180度の位相を検出する。0度及び180度の位相検出は、0ボルトの位相を推測することにより検出する。
まず、正電圧及び負電圧の双方を生じるサイン波、矩形波、擬似サイン波、三角波等の交流電圧に対する周期の検出について説明する。図9は、正電圧及び負電圧を生じるサイン波の半周期を検出する態様を示す。
図9の(a)はサイン波の交流電圧を示す。負電圧閾値Vmthを越える点P1,P2,P3を上向き三角で示し、正電圧閾値Vpthを下回る点Q1,Q2を下向き三角で示している。(b)は周期検出カウンタのカウント値を示す。(c)は正電圧閾値上回り継続カウンタのカウント値を示す。(d)は負電圧閾値下回り継続カウンタのカウント値を示す。(e)は推測される0ボルトの位相、即ちゼロクロスの点でカウントを開始する周期カウンタのカウント値を示している。
周期検出カウンタは、負電圧閾値Vmthを上回る点P(P1,P2,P3)から正電圧閾値Vpthを下回る点Q(Q1,Q2)までの期間、及び正電圧閾値Vpthを下回る点Q(Q1,Q2)から負電圧閾値Vmthを上回る点P(P2,P3)までの期間をカウントする。図9に示すようにそのカウント値をC1,C2,C3,C4とする。
正電圧閾値上回り継続カウンタは、入力電圧が正電圧閾値Vpthを上回ったときカウントアップし、正電圧閾値Vpthを下回ったときゼロにクリアされ、入力電圧が正電圧閾値Vpthを上回っている継続時間をカウントする。図9に示すようにそのカウント値をA1,A2とする。
負電圧閾値下回り継続カウンタは、入力電圧が負電圧閾値Vmthを下回ったときカウントアップし、負電圧閾値Vmthを上回ったときゼロにクリアされ、入力電圧が負電圧閾値Vmthを下回っている継続時間をカウントする。図9に示すようにそのカウント値をB1,B2とする。
入力電圧が正電圧閾値Vpthを上回る継続時間が所定の時間閾値Tthを越えた後に、正電圧閾値Vpthを下回る点Q1が検出された時点で、周期検出カウンタのカウント値C1及び正電圧閾値上回り継続カウンタのカウント値A1が確定する。このタイミングでカウント値C1及びA1を読み出し、周期検出カウンタ及び正電圧閾値上回り継続カウンタをリセットする。
そして、カウント値C1からカウント値A1を減算し、減算値D1を求める。この減算値D1は、交流電圧等の入力電圧が負電圧閾値Vmthを上回る点P1から次に正電圧閾値Vpthを下回る点までの時間幅に相当する値であり、この時間幅は、交流電圧等の入力電圧が正電圧閾値Vpthを下回る点Q1から次に負電圧閾値Vmthを上回る点までの時間幅に略等しい。そして、この時間幅の略中心位置が交流電圧等の0度又は180度の位相であると推測される。
従って、周期検出カウンタの値がD1/2=(C1−A1)/2となったタイミングで、180度又は0度の位相として検出し、図9の(e)に示すように、その時の周期カウンタのカウント値により、半周期の値を更新し、周期カウンタのカウント値をリセットしてゼロからカウントアップを開始させる。そして、該半周期の値を用いてAC−DC変換における入力電圧の実効値、入力電流の実効値、入力電力の平均値を更新し、目標電流を更新する。
同様に、入力電圧が負電圧閾値Vmthを下回る継続時間が所定の時間閾値Tthを越えた後に、負電圧閾値Vmthを上回る点P2が検出された時点で、周期検出カウンタのカウント値C2及び負電圧閾値下回り継続カウンタのカウント値B1が確定する。このタイミングでカウント値C2及びB1を読出し、周期検出カウンタ及び負電圧閾値下回り継続カウンタをリセットする。
そして、カウント値C2からカウント値B1を減算し、減算値D2を求める。周期検出カウンタのカウント値がD2/2=(C2−B1)/2になったタイミングで、0度又は180度の位相として検出し、その時の周期カウンタのカウント値により、半周期の値を更新し、周期カウンタのカウント値をリセットしてゼロからカウントアップを開始させる。そして、該半周期の値を用いてAC−DC変換における入力電圧の実効値、入力電流の実効値、入力電力の平均値を更新し、目標電流を更新する。
同様に、入力電圧が正電圧閾値Vpthを上回る継続時間が所定の時間閾値を越えた後に、正電圧閾値Vpthを下回る点Q2が検出された時点で、周期検出カウンタのカウント値C3及び正電圧閾値上回り継続カウンタのカウント値A2が確定する。このタイミングでカウント値C3及びA2を読出し、周期検出カウンタ及び正電圧閾値上回り継続カウンタをリセットする。
そして、カウント値C3からカウント値A2を減算し、減算値D3を求める。周期検出カウンタのカウント値がD3/2=(C3−A2)/2になったタイミングで、180度又は0度の位相として検出し、その時の周期カウンタのカウント値により、半周期の値を更新し、周期カウンタのカウント値をリセットしてゼロからカウントアップを開始させる。そして、該半周期の値を用いてAC−DC変換における入力電圧の実効値、入力電流の実効値、入力電力の平均値を更新し、目標電流を更新する。
同様に、入力電圧が負電圧閾値Vmthを下回る継続時間が所定の時間閾値を越えた後に、負電圧閾値Vmthを上回る点P3が検出された時点で、周期検出カウンタのカウント値C4及び負電圧閾値下回り継続カウンタのカウント値B2が確定する。このタイミングでカウント値C4及びB2を読出し、周期検出カウンタ及び負電圧閾値下回り継続カウンタをリセットする。
そして、カウント値C4からカウント値B2を減算し、減算値D4を求める。周期検出カウンタのカウント値がD4/2=(C4−B2)/2になったタイミングで、0度又は180度の位相として検出し、その時の周期カウンタのカウント値により、半周期の値を更新し、周期カウンタのカウント値をリセットしてゼロからカウントアップを開始させる。そして、該半周期の値を用いてAC−DC変換における入力電圧の実効値、入力電流の実効値、入力平均電力値を更新し、目標電流を更新する。
次に、正側又は負側の一方のみに電圧を生じる半波整流電圧又は全波整流電圧の周期検出について説明する。図10は、正側にのみに電圧を生じる半波整流電圧の例を示す。図10の(a)は半波整流電圧を示し、正電圧閾値Vpthを下回る点Q1,Q2を下向き三角で示している。
図10の(b)は周期検出カウンタのカウント値を示す。(c)は、正電圧閾値上回り継続カウンタのカウント値を示す。(d)は負電圧閾値下回り継続カウンタのカウント値を示す。(e)は推測されるゼロクロスの点でカウントを開始する周期カウンタのカウント値を示している。
周期検出カウンタは、入力電圧が正電圧閾値Vpthを下回る一つの点Qから次の正電圧閾値Vpthを下回る点Qまでの期間をカウントする。図10に示すようにそのカウント値をC1,C2とする。
正電圧閾値上回り継続カウンタは、正電圧閾値Vpthを上回ったときカウントアップし、正電圧閾値Vpthを下回ったときゼロにクリアされ、入力電圧が正電圧閾値Vpthを上回っている継続時間をカウントする。図10に示すようにそのカウント値をA1,A2とする。
負電圧閾値下回り継続カウンタは、負電圧閾値Vmthを下回ったときカウントアップし、負電圧閾値Vmthを上回ったときゼロにクリアされ、入力電圧が負電圧閾値Vmthを下回っている継続時間をカウントする。図10に示す例では、半波整流電圧が負電圧閾値を下回ることがないのでカウントアップされず、そのカウント値はゼロのままである。
半波整流電圧が正電圧閾値Vpthを上回る継続時間が所定の時間閾値Tthを越えた後に、正電圧閾値Vpthを下回る点Q1が検出された時点で、周期検出カウンタのカウント値C1及び正電圧閾値上回り継続カウンタのカウント値A1が確定する。このタイミングでカウント値C1及びA1を読み出し、周期検出カウンタ及び正電圧閾値上回り継続カウンタをリセットする。
そして、カウント値C1からカウント値A1を減算し、減算値D1を求める。この減算値D1は、半波整流電圧が正電圧閾値Vpthを下回る点Q1から次に正電圧閾値Vpthを上回る点までの時間幅に相当する。そして、この時間幅の略中心位置が、整流前の交流電圧等の0度又は180度の位相であると推測される。
従って、周期検出カウンタの値がD1/2=(C1−A1)/2となったタイミングで、0度の位相として検出し、その時の周期カウンタのカウント値により、1周期の値を更新し、周期カウンタのカウント値をリセットしてゼロからカウントアップを開始させる。そして、該1周期の値を基にAC−DC変換における入力電圧の実効値、入力電流の実効値、入力電力の平均値を更新し、目標電流を更新する。
同様に、半波整流電圧が正電圧閾値Vpthを上回る継続時間が所定の時間閾値を越えた後に、正電圧閾値Vpthを下回る点Q2が検出された時点で、周期検出カウンタのカウント値C2及び正電圧閾値上回り継続カウンタのカウント値A2が確定する。このタイミングでカウント値C2及びA2を読出し、周期検出カウンタ及び正電圧閾値上回り継続カウンタをリセットする。
そして、カウント値C2からカウント値A2を減算し、減算値D2を求める。周期検出カウンタのカウント値がD2/2=(C2−A2)/2になったタイミングで、0度の位相として検出し、その時の周期カウンタのカウント値により、1周期の値を更新し、周期カウンタのカウント値をリセットしてゼロからカウントアップを開始させる。そして、該1周期の値を基に電圧実効値を更新し、入力電力の平均値を更新し、目標電流を更新する。
次に、図11を参照して瞬停時の半周期検出について説明する。図11は、サイン波の交流電圧の半周期検出において、瞬停が発生した場合の態様例を示す。図11の(a)は、瞬停が発生したサイン波の交流電圧を示す。(b)は周期検出カウンタのカウント値を示す。(c)は、正電圧閾値上回り継続カウンタのカウント値を示す。(d)は負電圧閾値下回り継続カウンタのカウント値を示す。(e)は推測されるゼロクロスの点でカウントを開始する周期カウンタのカウント値を示している。
周期検出カウンタは、負電圧閾値Vmthを越える点P(P1,P2)から正電圧閾値Vpthを下回る点Q(Q1,Q2)までの期間、及び正電圧閾値Vpthを下回る点Q(Q1,Q2)から負電圧閾値Vmthを越える点P(P2)までの期間をカウントする。
ただし、点P2と点Q2の間の点Rで瞬停が発生し、正電圧閾値上回り継続カウンタが点Rでリセットされ、点Q2の時点で交流電圧が正電圧閾値Vpthを下回っても、このとき正電圧閾値上回り継続カウンタが所定の時間閾値Tth以下であるので、周期検出カウンタのカウンタ値を用いず、このときの周期検出カウンタの値として、前回のカウント値C1を用いる。従って、点Q1,P2,Q2における周期検出カウンタのカウンタ値は、C1,C2,C1となる。
正電圧閾値上回り継続カウンタは、正電圧閾値Vpthを上回ったときカウントアップし、正電圧閾値Vpthを下回ったときゼロにクリアされ、入力電圧が正電圧閾値Vpthを上回っている継続時間をカウントする。図11に示すようにそのカウント値をA1,A2,A3とする。ただし、点Rで瞬停が発生したことにより、カウント値A2,A3は、所定の時間閾値Tthに相当する値に達していない。
負電圧閾値下回り継続カウンタは、負電圧閾値Vmthを下回ったときカウントアップし、負電圧閾値Vmthを上回ったときゼロにクリアされ、入力電圧が負電圧閾値Vmthを下回っている継続時間をカウントする。図11に示すようにそのカウント値をB1とする。
図9の場合と同様に、入力電圧が正電圧閾値Vpthを上回る継続時間が所定の時間閾値Tthを越えた後に、正電圧閾値Vpthを下回る点Q1が検出された時点で、周期検出カウンタのカウント値C1及び正電圧閾値上回り継続カウンタのカウント値A1が確定し、このタイミングで周期検出カウンタ及び正電圧閾値上回り継続カウンタをリセットする。
そして、周期検出カウンタのカウント値がD1/2=(C1−A1)/2になったタイミングで、周期カウンタのカウント値により、半周期の値を更新し、周期カウンタのカウント値をリセットする。そして、該半周期の値を用いてAC−DC変換における入力電圧の実効値、入力電流の実効値、入力電力の平均値を更新し、目標電流を更新する。
次に、図9の場合と同様に、入力電圧が負電圧閾値Vmthを下回る継続時間が所定の時間閾値Tthを越えた後に、負電圧閾値Vmthを上回る点P2が検出された時点で、周期検出カウンタのカウント値C2及び負電圧閾値下回り継続カウンタのカウント値B1が確定し、このタイミングで周期検出カウンタ及び負電圧閾値下回り継続カウンタをリセットする。
そして、周期検出カウンタのカウント値がD2/2=(C2−B1)/2になったタイミングで、周期カウンタのカウント値により、半周期の値を更新し、周期カウンタのカウント値をリセットする。そして、該半周期の値を用いてAC−DC変換における入力電圧の実効値、入力電流の実効値、入力電力の平均値を更新し、目標電流を更新する。
ここまでは、前述の図9の場合と同様であるが、入力電圧が正電圧閾値Vpthを上回る継続時間が所定の時間閾値Tthを越えることなく、正電圧閾値Vpthを下回る点Q2が検出されたとき、周期検出カウンタのカウント値として、前回検出したカウント値C1及びA1を採用する。なお、点Q2が検出されたタイミングで周期検出カウンタ及び正電圧閾値上回り継続カウンタをリセットする。
そして、周期検出カウンタのカウント値がD3/2=(C1−A1)/2になったタイミングで、周期カウンタのカウント値により、半周期の値を更新し、周期カウンタのカウント値をリセットする。そして、該半周期の値を用いてAC−DC変換における入力電圧の実効値、入力電流の実効値、入力平均電力値を更新し、目標電流を更新する。
次に矩形波電圧の半周期検出について説明する。図12はリターンツーゼロ矩形波の半周期検出の態様を示す。図12の(a)は、0ボルトの区間が存在する複流リターンツーゼロ矩形波の電圧を示す。負電圧閾値Vmthを越える点P1,P2を上向き三角で示し、正電圧閾値Vpthを下回る点Q1,Q2,Q3を下向き三角で示している。
図12の(b)は、周期検出カウンタのカウント値を示す。(c)は、正電圧閾値上回り継続カウンタのカウント値を示す。(d)は負電圧閾値下回り継続カウンタのカウント値を示す。(e)は推測されるゼロクロスの点でカウントアップを開始するサインマップカウンタのカウント値を示している。なお、サインマップカウンタは、正弦波形のデータを格納したサインマップから順次正弦波データを読み出すためのカウンタである。
周期検出カウンタは、正電圧閾値Vpthを下回る点Q(Q1,Q2,Q3)から負電圧閾値Vmthを越える点P(P1,P2)までの期間及び負電圧閾値Vmthを越える点P(P1,P2)から正電圧閾値Vpthを下回る点Q(Q1,Q2,Q3)までの期間をカウントする。図12に示すようにそのカウント値をC1,C2,C3,C4とする。
正電圧閾値上回り継続カウンタは、正電圧閾値Vpthを上回ったときカウントアップし、正電圧閾値Vpthを下回ったときゼロにクリアされ、矩形波電圧が正電圧閾値Vpthを上回っている継続時間をカウントする。図12に示すようにそのカウント値をA1,A2とする。
負電圧閾値下回り継続カウンタは、負電圧閾値Vmthを下回ったときカウントアップし、負電圧閾値Vmthを上回ったときゼロにクリアされ、矩形波電圧が負電圧閾値Vmthを下回っている継続時間をカウントする。図12に示すようにそのカウント値をB1,B2とする。
矩形波電圧が負電圧閾値Vmthを下回る継続時間が所定の時間閾値Tthを越えた後に、負電圧閾値Vmthを上回る点P1が検出された時点で、周期検出カウンタのカウント値C1及び負電圧閾値下回り継続カウンタのカウント値B1が確定し、このタイミングで周期検出カウンタ及び負電圧閾値下回り継続カウンタをリセットする。
そして、カウント値C1からカウント値B1を減算し、減算値D1を求める。この減算値D1は、矩形波電圧が0ボルトとなっている時間幅に相当する。そして、この時間幅の略中心位置が、矩形波電圧等の0度又は180度の位相であると推測される。
従って、周期検出カウンタの値がD1/2=(C1−B1)/2となったタイミングで、180度又は0度の位相として検出し、その時のサインマップカウンタのカウント値により、半周期の値を更新し、周期カウンタのカウント値をリセットしてゼロからカウントアップを開始させる。そして、該半周期の値を用いてAC−DC変換における入力電圧の実効値、入力電流の実効値、入力電力の平均値を更新し、目標電流を更新する。
同様に、矩形波電圧が正電圧閾値Vpthを上回る継続時間が所定の時間閾値Tthを越えた後に、正電圧閾値Vpthを下回る点Q2が検出された時点で、周期検出カウンタのカウント値C2及び正電圧閾値上回り継続カウンタのカウント値A1が確定し、このタイミングで周期検出カウンタ及び正電圧閾値上回り継続カウンタをリセットする。
そして、周期検出カウンタのカウント値が、D2/2=(C2−A1)/2になったタイミングで、サインマップカウンタのカウント値により、半周期の値を更新し、サインマップカウンタのカウント値をリセットする。そして、該半周期の値を用いてAC−DC変換における入力電圧の実効値、入力電流の実効値、入力電力の平均値を更新し、目標電流を更新する。
同様に、矩形波電圧が負電圧閾値Vmthを下回る継続時間が所定の時間閾値Tthを越えた後に、負電圧閾値Vmthを上回る点P2が検出された時点で、周期検出カウンタのカウント値C3及び負電圧閾値下回り継続カウンタのカウント値B2が確定し、このタイミングで周期検出カウンタ及び負電圧閾値下回り継続カウンタをリセットする。
そして、周期検出カウンタのカウント値がD3/2=(C3−B2)/2になったタイミングで、サインマップカウンタのカウント値により、半周期の値を更新し、サインマップカウンタのカウント値をリセットする。そして、該半周期の値を用いてAC−DC変換における入力電圧の実効値、入力電流の実効値、入力電力の平均値を更新し、目標電流を更新する。
図13は、ノンリターンツーゼロ矩形波の半周期検出の態様を示す。図13の(a)は、0ボルトの区間が存在しない複流ノンリターンツーゼロ矩形波電圧を示す。該矩形波電圧が負電圧閾値Vmthを越える点P1,P2,・・・を上向き三角で示し、正電圧閾値Vpthを下回る点Q1,Q2,・・・を下向き三角で示している。
図13の(b)は、周期検出カウンタのカウント値を示す。(c)は、正電圧閾値上回り継続カウンタのカウント値を示す。(d)は負電圧閾値下回り継続カウンタのカウント値を示す。(e)はサインマップカウンタのカウント値を示している。
周期検出カウンタは、正電圧閾値Vpthを下回る点Q(Q1,Q2)から負電圧閾値Vmthを越える点P(P1,P2)までの期間及び負電圧閾値Vmthを越える点P(P1,P2)から正電圧閾値Vpthを下回る点Q(Q2,Q3)までの期間をカウントする。図13に示すようにそのカウント値をC1,C2,C3,C4とする。
正電圧閾値上回り継続カウンタは、正電圧閾値Vpthを上回ったときカウントアップし、正電圧閾値Vpthを下回ったときゼロにクリアされ、矩形波電圧が正電圧閾値Vpthを上回っている継続時間をカウントする。図13に示すようにそのカウント値をA1,A2とする。
負電圧閾値下回り継続カウンタは、負電圧閾値Vmthを下回ったときカウントアップし、負電圧閾値Vmthを上回ったときゼロにクリアされ、矩形波電圧が負電圧閾値Vmthを下回っている継続時間をカウントする。図13に示すようにそのカウント値をB1,B2とする。
矩形波電圧が負電圧閾値Vmthを下回る継続時間が所定の時間閾値Tthを越えた後に、負電圧閾値Vmthを上回る点P1が検出された時点で、周期検出カウンタのカウント値C1及び負電圧閾値下回り継続カウンタのカウント値B1が確定し、このタイミングで周期検出カウンタ及び負電圧閾値下回り継続カウンタをリセットする。
そして、カウント値C1からカウント値B1を減算し、減算値D1を求める。この減算値D1は、矩形波電圧が正電圧閾値Vpthを下回る点Q1から次に負電圧閾値Vmthを下回る点までの時間幅に相当し、この時間幅は、矩形波電圧が負電圧閾値Vmthを上回る点P1から次に正電圧閾値Vpthを上回る点までの時間幅に略等しい。そして、この時間幅の略中心位置が矩形波電圧の0度又は180度の位相であると推測される。
従って、周期検出カウンタの値がD1/2=(C1−B1)/2となったタイミングで、180度又は0度の位相として検出し、その時の周期カウンタのカウント値により、半周期の値を更新し、周期カウンタのカウント値をリセットしてゼロからカウントアップを開始させる。そして、該半周期の値を用いてAC−DC変換における入力電圧の実効値、入力電流の実効値、入力電力の平均値を更新し、目標電流を更新する。
同様に、矩形波電圧が正電圧閾値Vpthを上回る継続時間が所定の時間閾値Tthを越えた後に、正電圧閾値Vpthを下回る点Q1が検出された時点で、周期検出カウンタのカウント値C2及び正電圧閾値上回り継続カウンタのカウント値A1が確定し、このタイミングで周期検出カウンタ及び負電圧閾値下回り継続カウンタをリセットする。
そして、カウント値C2からカウント値A1を減算し、減算値D2を求め、周期検出カウンタの値がD2/2=(C2−A1)/2となったタイミングで、0度又は180度の位相として検出し、その時の周期カウンタのカウント値により、半周期の値を更新し、周期カウンタのカウント値をリセットしてゼロからカウントアップを開始させる。そして、該半周期の値を用いて電圧実効値を更新し、平均電力値を更新し、目標電流を更新する。
点P2及び点Q3のタイミングでも同様に、0度又は180度の位相として検出し、その時の周期カウンタのカウント値により、半周期の値を更新し、周期カウンタのカウント値をリセットしてゼロからカウントアップを開始させる。
図14は、第5の実施形態の周期及び位相検出の例を示す。(a)は、一例として入力される交流電圧を示している。第5の実施形態において、正/負電圧閾値クロス検出部13の正/負電圧閾値をともに0Vに置き換えている。第5の実施形態において、正/負電圧閾値クロス検出部13により、入力電圧が0V閾値0Vthを跨いだタイミングを検出する。
そして、周期・位相検出処理部14では、0V電圧閾値0Vthを上回った0V電圧閾値上回り継続時間を、0V電圧閾値上回り継続カウンタにより計測し、また、0V電圧閾値0Vthを下回った0V電圧閾値下回り継続時間を、0V電圧閾値下回り継続カウンタにより計測する。
図14の(b)に示すように、0V電圧閾値上回り継続カウンタは、入力電圧が0V電圧閾値0Vthを上回ったときにカウントアップを行ない、0V電圧閾値0Vthを以下となったときにゼロにクリアされる。
図14の(c)に示すように、0V電圧閾値下回り継続カウンタは、周期的変移電圧が0V電圧閾値0Vthを下回ったときにカウントアップを行ない、0V電圧閾値0Vth以上となったときにゼロにクリアされる。
周期・位相検出処理部14は、0V電圧閾値上回り継続カウンタ及び0V電圧閾値下回り継続カウンタが、所定の時間閾値Tthに相当する値を越えた後、周期的変移電圧が0V電圧閾値0Vth以下となる又は0V電圧閾値0Vth以上となったときに、周期検出カウンタのカウント値を読み出して周期を検出し、該周期検出カウンタをリセットし、ゼロからカウントアップを開始させる。該周期検出カウンタにより、周期的変移電圧の周期と0Vの位相とが検出される。
図14の(d)は、入力電圧が、0V電圧閾値0Vth以下となるタイミング及び0V電圧閾値0Vth以上となるタイミング毎に、周期検出カウンタのカウント値を読み出して周期及び位相を検出し、該周期検出カウンタをリセットし、ゼロからカウントアップを開始させる例を示している。
以上説明した各実施形態による周期及び位相の検出を、入力される周期的変異電圧の波形に応じて、カウンタやフラグの使い方を切り替え、また、上述の各手段又はステップを適宜組み合わせて、最適な検出モードで周期及び位相を検出することにより、種々の波形の電圧に対して精度よく周期及び位相を検出することが可能となる。
なお、本発明は、以上に述べた実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の構成又は実施形態を取ることができる。
11 周期的変移電圧源
12 AC電圧センサ
13 正/負電圧閾値クロス検出部
14 周期・位相検出処理部
15 AC/DC電力変換制御部
16 AC/DC電力変換機
12 AC電圧センサ
13 正/負電圧閾値クロス検出部
14 周期・位相検出処理部
15 AC/DC電力変換制御部
16 AC/DC電力変換機
Claims (17)
- 周期的変移電圧が正電圧閾値又は負電圧閾値を跨ぐタイミング毎に、カウント値をリセットしてカウントアップを開始する周期検出カウンタと、
前記周期的変移電圧が前記正電圧閾値を下回った継続時間を計測する正電圧閾値下回り継続カウンタと、
前記周期的変移電圧が前記負電圧閾値を上回った継続時間を計測する負電圧閾値上回り継続カウンタと、
前記正電圧閾値下回り継続カウンタ又は前記負電圧閾値上回り継続カウンタのカウント値が、所定数の過去のカウント値の最大値を基に定めた所定の時間閾値に相当する値を越えた後に検出される、前記正電圧閾値又は負電圧閾値を跨ぐタイミングの直前までにカウントした前記周期検出カウンタのカウント値を用いて、前記周期的変移電圧の周期及び位相を検出する周期・位相検出手段と、
を備えた周期的変移電圧の周期及び位相検出装置。 - 前記周期検出カウンタとして、前記周期的変移電圧が前記正電圧閾値を跨ぐタイミング毎にカウント値をリセットしてカウントアップを開始する正側の周期検出カウンタと、前記周期的変移電圧が前記負電圧閾値を以下となるタイミング毎にカウント値をリセットしてカウントアップを開始する負側の周期検出カウンタと、を備え、
前記周期・位相検出手段は、直近の正電圧閾値下回り継続カウンタのカウント値と前記負電圧閾値上回り継続カウンタのカウント値とを比較し、該カウント値の小さい方のカウント値のカウントを終了したタイミングでカウントを終了する前記周期検出カウンタのカウンタ値を選択して前記周期的変移電圧の周期を検出する、
ことを特徴とする請求項1に記載の周期的変移電圧の周期及び位相検出装置。 - 前記周期的変移電圧が前記正電圧閾値又は前記負電圧閾値を跨ぐタイミングで、前記正電圧閾値下回り継続カウンタ又は前記負電圧閾値上回り継続カウンタが、所定の時間閾値以下であるとき、前記周期検出カウンタのカウント値及び前記正電圧閾値下回り継続カウンタのカウント値又は前記負電圧閾値上回り継続カウンタのカウント値として、前周期の周期検出カウンタのカウント値及び正電圧閾値下回り継続カウンタのカウント値又は負電圧閾値上回り継続カウンタのカウント値を用いる、
ことを特徴とする請求項2に記載の周期的変移電圧の周期及び位相検出装置。 - 周期検出カウンタにより、周期的変移電圧が正電圧閾値又は負電圧閾値を跨ぐタイミング毎に、カウント値をリセットしてカウントアップを開始するステップと、
正電圧閾値下回り継続カウンタにより、前記周期的変移電圧が前記正電圧閾値を下回った継続時間を計測するステップと、
負電圧閾値上回り継続カウンタにより、前記周期的変移電圧が前記負電圧閾値を上回った継続時間を計測するステップと、
前記正電圧閾値下回り継続カウンタ又は前記負電圧閾値上回り継続カウンタのカウント値が、所定数の過去のカウント値の最大値を基に定めた所定の時間閾値に相当する値を越えた後に検出される、前記正電圧閾値又は負電圧閾値を跨ぐタイミングの直前までにカウントした前記周期検出カウンタのカウント値を用いて、前記周期的変移電圧の周期及び位相を検出する周期・位相検出ステップと、
を含む周期的変移電圧の周期及び位相検出方法。 - 正側の周期検出カウンタにより、前記周期的変移電圧が前記正電圧閾値を跨ぐタイミング毎にカウント値をリセットしてカウントアップを開始するステップと、
負側の周期検出カウンタにより、前記周期的変移電圧が前記負電圧閾値を跨ぐタイミング毎にカウント値をリセットしてカウントアップを開始するステップと、を含み、
前記周期・位相検出ステップは、直近の正電圧閾値下回り継続カウンタのカウント値と前記負電圧閾値上回り継続カウンタのカウント値とを比較し、該カウント値の小さい方のカウント値のカウントを終了したタイミングでカウントを終了する前記周期検出カウンタのカウンタ値を選択して前記周期的変移電圧の周期を検出する、
ことを特徴とする請求項4に記載の周期的変移電圧の周期及び位相検出方法。 - 前記周期的変移電圧が前記正電圧閾値又は前記負電圧閾値を跨ぐタイミングで、前記正電圧閾値下回り継続カウンタ又は前記負電圧閾値上回り継続カウンタが、所定の時間閾値以下であるとき、前記周期検出カウンタのカウント値及び前記正電圧閾値下回り継続カウンタのカウント値又は前記負電圧閾値上回り継続カウンタのカウント値として、前周期の周期検出カウンタのカウント値及び正電圧閾値下回り継続カウンタのカウント値又は負電圧閾値上回り継続カウンタのカウント値を用いる、
ことを特徴とする請求項5に記載の周期的変移電圧の周期及び位相検出方法。 - 周期的変移電圧が正電圧閾値又は負電圧閾値を跨ぐタイミング毎に、カウント値をリセットしてカウントアップを開始する周期検出カウンタと、
前記周期的変移電圧が前記正電圧閾値を上回った継続時間を計測する正電圧閾値上回り継続カウンタと、
前記周期的変移電圧が前記負電圧閾値を下回った継続時間を計測する負電圧閾値下回り継続カウンタと、
前記正電圧閾値上回り継続カウンタ又は前記負電圧閾値下回り継続カウンタのカウント値が、所定数の過去のカウント値の最大値を基に定めた所定の時間閾値に相当する値を越えた後に検出される、前記正電圧閾値又は負電圧閾値を跨ぐタイミングの直前までにカウントした前記周期検出カウンタのカウント値を用いて、前記周期的変移電圧の周期及び位相を検出する周期・位相検出手段と、
を備えた周期的変移電圧の周期及び位相検出装置。 - 前記周期検出カウンタとして、前記周期的変移電圧が前記正電圧閾値を跨ぐタイミング毎にカウント値をリセットしてカウントアップを開始する正側の周期検出カウンタと、前記周期的変移電圧が前記負電圧閾値を跨ぐタイミング毎にカウント値をリセットしてカウントアップを開始する負側の周期検出カウンタと、を備え、
前記周期・位相検出手段は、直近の正電圧閾値上回り継続カウンタのカウント値と前記負電圧閾値下回り継続カウンタのカウント値とを比較し、該カウント値の小さい方のカウント値のカウントを終了したタイミングでカウントを終了する前記周期検出カウンタのカウンタ値を選択して前記周期的変移電圧の周期を検出する、
ことを特徴とする請求項7に記載の周期的変移電圧の周期及び位相検出装置。 - 前記周期的変移電圧が前記正電圧閾値又は前記負電圧閾値を跨ぐタイミングで、前記周期検出カウンタのカウント値から、直近の前記正電圧閾値上回り継続カウンタのカウント値又は前記負電圧閾値下回り継続カウンタのカウント値を差し引いた減算値の2分の1の値に、前記周期検出カウンタのカウント値が達するタイミング毎に、カウント値をリセットしてカウントアップを開始する周期カウンタを備え、
前記周期・位相検出手段は、前記周期カウンタのカウント値を用いて、前記周期的変移電圧の周期及び位相を検出する、
ことを特徴とする請求項8に記載の周期的変移電圧の周期及び位相検出装置。 - 前記周期的変移電圧が前記正電圧閾値又は前記負電圧閾値を跨ぐタイミングで、前記正電圧閾値上回り継続カウンタ又は前記負電圧閾値下回り継続カウンタが、所定の時間閾値以下であるとき、前記周期検出カウンタのカウント値及び前記正電圧閾値上回り継続カウンタのカウント値又は前記負電圧閾値下回り継続カウンタのカウント値として、前周期の周期検出カウンタのカウント値及び正電圧閾値上回り継続カウンタのカウント値又は負電圧閾値下回り継続カウンタのカウント値を用いる、
ことを特徴とする請求項9に記載の周期的変移電圧の周期及び位相検出装置。 - 周期検出カウンタにより、周期的変移電圧が正電圧閾値又は負電圧閾値を跨ぐタイミング毎に、カウント値をリセットしてカウントアップを開始するステップと、
正電圧閾値上回り継続カウンタにより、前記周期的変移電圧が前記正電圧閾値を上回った継続時間を計測するステップと、
負電圧閾値下回り継続カウンタにより、前記周期的変移電圧が前記負電圧閾値を下回った継続時間を計測するステップと、
前記正電圧閾値上回り継続カウンタ又は前記負電圧閾値下回り継続カウンタのカウント値が、所定数の過去のカウント値の最大値を基に定めた所定の時間閾値に相当する値を越えた後に検出される、前記正電圧閾値又は負電圧閾値を跨ぐタイミングの直前までにカウントした前記周期検出カウンタのカウント値を用いて、前記周期的変移電圧の周期及び位相を検出する周期・位相検出ステップと、
を含む周期的変移電圧の周期及び位相検出方法。 - 正側の周期検出カウンタにより、前記周期的変移電圧が前記正電圧閾値を跨ぐタイミング毎にカウント値をリセットしてカウントアップを開始するステップと、
負側の周期検出カウンタにより、前記周期的変移電圧が前記負電圧閾値を跨ぐタイミング毎にカウント値をリセットしてカウントアップを開始するステップと、を含み、
前記周期・位相検出ステップは、直近の正電圧閾値上回り継続カウンタのカウント値と前記負電圧閾値下回り継続カウンタのカウント値とを比較し、該カウント値の小さい方のカウント値のカウントを終了したタイミングでカウントを終了する前記周期検出カウンタのカウンタ値を選択して前記周期的変移電圧の周期を検出する、
ことを特徴とする請求項11に記載の周期的変移電圧の周期及び位相検出方法。 - 前記周期的変移電圧が前記正電圧閾値又は前記負電圧閾値を跨ぐタイミングで、前記周期検出カウンタのカウント値から、直近の前記正電圧閾値上回り継続カウンタのカウント値又は前記負電圧閾値下回り継続カウンタのカウント値を差し引いた減算値の2分の1の値に、前記周期検出カウンタのカウント値が達するタイミング毎に、周期カウンタにより、カウント値をリセットしてカウントアップを開始するステップを含み、
前記周期・位相検出ステップは、前記周期カウンタのカウント値を用いて、前記周期的変移電圧の周期及び位相を検出する、
ことを特徴とする請求項12に記載の周期的変移電圧の周期及び位相検出方法。 - 周期的変移電圧が0Vを跨ぐタイミング毎に、カウント値をリセットしてカウントアップを開始する周期検出カウンタと、
前記周期的変移電圧が正電圧閾値を上回った継続時間を計測する正電圧閾値上回り継続カウンタと、
前記周期的変移電圧が負電圧閾値を下回った継続時間を計測する負電圧閾値下回り継続カウンタと、
前記正電圧閾値上回り継続カウンタ又は前記負電圧閾値下回り継続カウンタのカウント値が、所定数の過去のカウント値の最大値を基に定めた所定の時間閾値に相当する値を越えた後にオンにセットし、周期検出時にオフにセットされるフラグを用いて、前記フラグがオンになった後、前記0Vを跨ぐタイミングの直前までにカウントした前記周期検出カウンタのカウント値を用いて、前記周期的変移電圧の周期及び位相を検出する周期・位相検出手段と、
を備えた周期的変移電圧の周期及び位相検出装置。 - 周期的変移電圧が0Vを跨ぐタイミング毎に、カウント値をリセットしてカウントアップを開始するステップと、
前記周期的変移電圧が正電圧閾値を上回った継続時間を計測するステップと、
前記周期的変移電圧が負電圧閾値を下回った継続時間を計測するステップと、
前記正電圧閾値が前記正電圧閾値を上回った継続時間又は前記負電圧閾値を下回った継続時間が、所定数の過去の継続時間の最大値を基に定めた所定の時間閾値を越えた後にフラグをオンにセットし、周期検出時に前記フラグをオフにセットするステップを用いて、前記フラグがオンになった後、前記0Vを跨ぐタイミングの直前までにカウントした周期検出カウンタのカウント値を用いて、前記周期的変移電圧の周期及び位相を検出する周期・位相検出ステップと、
を含む周期的変移電圧の周期及び位相検出方法。 - 周期的変移電圧が0Vを跨ぐタイミング毎に、カウント値をリセットしてカウントアップを開始する周期検出カウンタと、
前記周期的変移電圧が0V電圧閾値を上回った継続時間を計測する0V電圧閾値上回り継続カウンタと、
前記周期的変移電圧が0V電圧閾値を下回った継続時間を計測する0V電圧閾値下回り継続カウンタと、
前記0V電圧閾値上回り継続カウンタ又は前記0V電圧閾値下回り継続カウンタのカウント値が、所定数の過去のカウント値の最大値を基に定めた所定の時間閾値に相当する値を越えた後にオンにセットし、周期検出時にオフにセットされるフラグを用いて、前記フラグがオンになった後、前記0Vを跨ぐタイミングの直前までにカウントした前記周期検出カウンタのカウント値を用いて、前記周期的変移電圧の周期及び位相を検出する周期・位相検出手段と、
を備えた周期的変移電圧の周期及び位相検出装置。 - 周期的変移電圧が0Vを跨ぐタイミング毎に、カウント値をリセットしてカウントアップを開始するステップと、
前記周期的変移電圧が0V電圧閾値を上回った継続時間を計測するステップと、
前記周期的変移電圧が0V電圧閾値を下回った継続時間を計測するステップと、
前記周期的変移電圧が前記0V電圧閾値を上回った継続時間又は前記0V電圧閾値を下回った継続時間が、所定数の過去の継続時間の最大値を基に定めた所定の時間閾値を越えた後にフラグをオンにセットし、周期検出時に前記フラグをオフにセットするステップを用いて、前記フラグがオンになった後、前記0Vを跨ぐタイミングの直前までにカウントした周期検出カウンタのカウント値を用いて、前記周期的変移電圧の周期及び位相を検出する周期・位相検出ステップと、
を含む周期的変移電圧の周期及び位相検出方法。
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