JP5741736B1

JP5741736B1 - 周期的変移電圧の周期及び位相検出装置及び方法

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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。

特開平１１−３１８０７２号公報特公昭５６−１９７６７号公報

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。

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である。第１の実施形態の周期及び位相検出の態様例を示す図である。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である。周期及び位相検出時のノイズのマスクの態様例を示す図である。１周期選択の処理フローを示す図である。１周期選択の具体例を示す図である。第２の実施形態の周期及び位相検出の態様例を示す図である。第３の実施形態の周期及び位相検出の態様例を示す図である。第４の実施形態の周期及び位相検出の態様例を示す図である。半端整流電圧の周期及び位相検出の態様例を示す図である。瞬停時の半周期検出の態様例を示す図である。リターンツーゼロ矩形波の周期及び位相検出の態様例示す図である。ノンリターンツーゼロ矩形波の周期及び位相検出の態様例を示す図である。第５の実施形態の周期および位相検出の態様例を示す図である。従来のゼロクロスの検出の態様を示す図である。

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。

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
１２ＡＣ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
１５ＡＣ／ＤＣ電力変換制御部
１６ＡＣ／ＤＣ電力変換機

Claims

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。