特許 7386778 制御装置、制御方法、及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-16

(45)【発行日】2023-11-27

(54)【発明の名称】制御装置、制御方法、及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   H02M 1/08 20060101AFI20231117BHJP

【ＦＩ】

H02M1/08 A

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020183643

(22)【出願日】2020-11-02

(65)【公開番号】P2022073576

(43)【公開日】2022-05-17

【審査請求日】2023-03-15

(73)【特許権者】

【識別番号】000002107

【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(72)【発明者】

【氏名】小島 和彦

【審査官】麻生 哲朗

(56)【参考文献】

【文献】特開平０８－２２３９１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１３５９００（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５３６３０２０（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｍ １／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電力用半導体素子の点弧を制御する制御装置であって、
交流信号を第１周期でサンプリングすることにより第１デジタル信号を生成するＡ／Ｄ変換処理部と、
前記Ａ／Ｄ変換処理部により生成された前記第１デジタル信号を、前記第１周期より高い第２周期で補間することにより、第２デジタル信号を生成する補間処理部と、
前記補間処理部により生成された前記第２デジタル信号を所定の閾値と比較することにより、前記第２デジタル信号が前記所定の閾値を超えた第２時刻を算出する第２時刻算出処理部と、
前記第２時刻算出処理部により算出された前記第２時刻に基づいて、電力用半導体素子を点弧するための点弧信号を生成する点弧制御処理部と、を有する制御装置。

【請求項2】

前記点弧制御処理部は、
前記第１デジタル信号を前記所定の閾値と比較することにより、前記第１デジタル信号が前記所定の閾値を超えた第１時刻を算出する第１時刻算出処理部と、
前記第２時刻と前記第１時刻との差分であるオフセット値を算出し、所定の点弧角値から前記オフセット値を差し引くことにより前記点弧角値を補正する点弧角値補正部と、
前記第２周期でカウントするカウンタ部と、
前記カウンタ部が出力するカウント値が補正された前記点弧角値以上となった場合に、前記点弧信号を生成する点弧信号生成部と、を有する、請求項１に記載の制御装置。

【請求項3】

前記カウンタ部は、ハードウェアカウンタにより構成される、請求項２に記載の制御装置。

【請求項4】

前記電力用半導体素子は、単方向サイリスタ、ＧＴＯサイリスタ、及びトライアックのうち少なくともいずれかを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の制御装置。

【請求項5】

電力用半導体素子の点弧を制御する制御方法であって、
交流信号を第１周期でサンプリングすることにより第１デジタル信号を生成するＡ／Ｄ変換処理ステップと、
前記Ａ／Ｄ変換処理ステップにより生成された前記第１デジタル信号を、前記第１周期より高い第２周期で補間することにより、第２デジタル信号を生成する補間処理ステップと、
前記補間処理ステップにより生成された前記第２デジタル信号を所定の閾値と比較することにより、前記第２デジタル信号が前記所定の閾値を超えた第２時刻を算出する第２時刻算出処理ステップと、
前記第２時刻算出処理ステップにより算出された前記第２時刻に基づいて、電力用半導体素子を点弧するための点弧信号を生成する点弧制御処理ステップと、を含む制御方法。

【請求項6】

情報処理装置に電力用半導体素子の点弧を制御させるためのプログラムであって、
前記情報処理装置を、
交流信号を第１周期でサンプリングすることにより第１デジタル信号を生成するＡ／Ｄ変換処理部と、
前記Ａ／Ｄ変換処理部により生成された前記第１デジタル信号を、前記第１周期より高い第２周期で補間することにより、第２デジタル信号を生成する補間処理部と、
前記補間処理部により生成された前記第２デジタル信号を所定の閾値と比較することにより、前記第２デジタル信号が前記所定の閾値を超えた第２時刻を算出する第２時刻算出処理部と、
前記第２時刻算出処理部により算出された前記第２時刻に基づいて、電力用半導体素子を点弧するための点弧信号を生成する点弧制御処理部と、として機能させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、制御装置、制御方法、及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、様々な装置において、サイリスタ等の電力制御用の半導体素子が広く用いられている。例えば、特許文献１には、サイリスタと、電源回路から電源電圧の供給を受けてサイリスタのオンオフを制御する制御部とを有する電力変換装置が開示されている。当該電力変換装置では、制御部が、入力電圧の検出値が所定の閾値電圧を超えた場合に、点弧信号をサイリスタに供給することにより、サイリスタをオンする。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０１６／２０３５１７号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、入力電圧の検出をマイコン等の制御部で行う場合、制御部におけるソフトウェアの動作周期がサンプリング周期の限界となるが、これが十分に高速でなく当該サンプリング周期でのサンプリング値をそのまま閾値との比較に用いる場合、電力用半導体素子の点弧制御における誤差が大きくなる。

【0005】

そこで、本発明は、電力用半導体素子の点弧制御の精度を向上させることの可能な制御装置、制御方法、及びプログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様に係る制御装置は、交流信号を第１周期でサンプリングすることにより第１デジタル信号を生成するＡ／Ｄ変換処理部と、Ａ／Ｄ変換処理部により生成された第１デジタル信号を、第１周期より高い第２周期で補間することにより、第２デジタル信号を生成する補間処理部と、補間処理部により生成された第２デジタル信号を所定の閾値と比較することにより、第２デジタル信号が所定の閾値を超えた第２時刻を算出する第２時刻算出処理部と、第２時刻算出処理部により算出された第２時刻に基づいて、電力用半導体素子を点弧するための点弧信号を生成する点弧制御処理部と、を有する。

【0007】

この態様によれば、第１デジタル信号を生成するためのサンプリングの第１周期より高い第２周期によって第１デジタル信号が補間された上で、当該補間処理により生成された第２デジタル信号が所定の閾値以上となる第２時刻が算出される。そのため、第１デジタル信号を当該閾値と比較する場合よりも、交流信号が所定の閾値以上となる真のタイミングにより近い第２時刻が得られる。そして、当該第２時刻に基づいて電力用半導体素子を点弧するための点弧信号が生成されるため、電力用半導体素子の点弧制御の精度を向上させることが可能となる。

【0008】

上記態様において、点弧制御処理部は、第１デジタル信号を所定の閾値と比較することにより、第１デジタル信号が所定の閾値を超えた第１時刻を算出する第１時刻算出処理部と、第２時刻と第１時刻との差分であるオフセット値を算出し、所定の点弧角値からオフセット値を差し引くことにより点弧角値を補正する点弧角値補正部と、第２周期でカウントするカウンタ部と、カウンタ部が出力するカウント値が補正された点弧角値以上となった場合に、点弧信号を生成する点弧信号生成部と、を備えてもよい。

【0009】

この態様によれば、高性能なＡ／Ｄコンバータやプロセッサ等を用いずに、電力用半導体素子の点弧制御の精度を向上させることが可能となる。

【0010】

上記態様において、カウンタ部は、ハードウェアカウンタにより構成されてもよい。

【0011】

この態様によれば、高性能なＡ／Ｄコンバータやプロセッサ等を用いずに、電力用半導体素子の点弧制御の精度を向上させることが可能となる。

【0012】

上記態様において、電力用半導体素子は、単方向サイリスタ、ＧＴＯサイリスタ、及びトライアックのうち少なくともいずれかを含んでもよい。

【0013】

この態様によれば、各種の電力用半導体素子の点弧制御の精度を向上させることが可能となる。

【0014】

本発明の一態様に係る制御方法は、交流信号を第１周期でサンプリングすることにより第１デジタル信号を生成するＡ／Ｄ変換処理ステップと、Ａ／Ｄ変換処理ステップにより生成された第１デジタル信号を、第１周期より高い第２周期で補間することにより、第２デジタル信号を生成する補間処理ステップと、補間処理ステップにより生成された第２デジタル信号を所定の閾値と比較することにより、第２デジタル信号が所定の閾値を超えた第２時刻を算出する第２時刻算出ステップと、第２時刻算出処理ステップにより算出された第２時刻に基づいて、電力用半導体素子を点弧するための点弧信号を生成する点弧制御処理ステップと、を含む。

【0015】

この態様によれば、第１デジタル信号を生成するためのサンプリングの第１周期より高い第２周期によって第１デジタル信号が補間された上で、当該補間処理により生成された第２デジタル信号が所定の閾値以上となる第２時刻が算出される。そのため、第１デジタル信号を当該閾値と比較する場合よりも、交流信号が所定の閾値以上となる真のタイミングにより近い第２時刻が得られる。そして、当該第２時刻に基づいて電力用半導体素子を点弧するための点弧信号が生成されるため、電力用半導体素子の点弧制御の精度を向上させることが可能となる。

【0016】

本発明の一態様に係るプログラムは、情報処理装置に電力用半導体素子の点弧を制御させるためのプログラムであって、情報処理装置を、交流信号を第１周期でサンプリングすることにより第１デジタル信号を生成するＡ／Ｄ変換処理部と、Ａ／Ｄ変換処理部により生成された第１デジタル信号を、第１周期より高い第２周期で補間することにより、第２デジタル信号を生成する補間処理部と、補間処理部により生成された第２デジタル信号を所定の閾値と比較することにより、第２デジタル信号が所定の閾値を超えた第２時刻を算出する第２時刻算出処理部と、第２時刻算出処理部により算出された第２時刻に基づいて、電力用半導体素子を点弧するための点弧信号を生成する点弧制御処理部と、として機能させる。

【0017】

この態様によれば、第１デジタル信号を生成するためのサンプリングの第１周期より高い第２周期によって第１デジタル信号が補間された上で、当該補間処理により生成された第２デジタル信号が所定の閾値以上となる第２時刻が算出される。そのため、第１デジタル信号を当該閾値と比較する場合よりも、交流信号が所定の閾値以上となる真のタイミングにより近い第２時刻が得られる。そして、当該第２時刻に基づいて電力用半導体素子を点弧するための点弧信号が生成されるため、電力用半導体素子の点弧制御の精度を向上させることが可能となる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、電力用半導体素子の点弧制御の精度を向上させることの可能な制御装置、制御方法、及びプログラムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】実施形態に係る装置１の電気系統のブロック図である。

【図2】装置１の動作を説明するための概略的なタイミングチャートの一例を示す図である。

【図3】図２の交流信号の電圧波形のうちゼロクロスＺｃ付近を拡大した図である。

【図4】図４は、Ａ／Ｄ変換処理部１１による第１デジタル信号の生成処理の動作フローの一例を示す図である。

【図5】第１時刻算出部１５１による第１時刻の算出処理の動作フローの一例を示す図である。

【図6】補間処理部１２による第２デジタル信号の生成処理の動作フローの一例を示す図である。

【図7】第２時刻算出部１３による第２時刻の算出処理の動作フローの一例を示す図である。

【図8】点弧角値補正部１５２による点弧角値の補正処理の動作フローの一例を示す図である。

【図9】点弧信号生成部１５４による点弧信号の生成処理の動作フローの一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。（なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。）

【0021】

（１）構成
図１は、実施形態に係る装置１の電気系統のブロック図である。装置１は、特に限定されないが、例えば、各種の産業用プラント内に設置される電気集塵機等であってよい。装置１は、交流電源ＡＣに電気的に接続される負荷Ｌと、負荷Ｌに直列に電気的に接続されるサイリスタ２と、プロセッサ１０と、レベル変換部３０、４０と、を有する。

【0022】

交流電源ＡＣは、例えば、所定の周波数（例えば、約５０Ｈｚや６０Ｈｚ）の交流信号を供給する商用交流電源であってよい。負荷Ｌは、特に限定されないが、例えば、電気集塵機に含まれる放電極系や集塵極系等であってよい。

【0023】

サイリスタ２は、例えば、双方向サイリスタ（トライアック）であって、プロセッサ１０から供給される点弧信号によって点弧が制御される。なお、装置１は、サイリスタ２に限らず、（単方向）サイリスタ、及びＧＴＯサイリスタ等の電力用半導体素子を有してもよい。

【0024】

レベル変換部３０は、例えば、トランスや抵抗分圧回路により構成される。レベル変換部３０には、交流電源ＡＣの交流信号が入力される。レベル変換部３０は、入力された交流信号を、適宜降圧した上でＡ／Ｄ変換処理部１１に出力する。

【0025】

レベル変換部４０は、例えば、トランスやトランジスタ等による信号増幅回路として構成される。レベル変換部４０には、点弧信号生成部１５４から、サイリスタ２を点弧させるための点弧信号が入力される。レベル変換部４０は、入力された点弧信号を、サイリスタのゲート制御に適したレベルに増幅した上でサイリスタ２のゲートに出力する。交流電源ＡＣの交流信号の絶対値が所定閾値以上である状態において、サイリスタ２のゲートにレベル変換部４０から点弧信号が入力されると、サイリスタ２は点弧（ターンオン）する。そして、サイリスタ２は、交流電源ＡＣの交流信号が逆バイアス状態になると、消弧（ターンオフ）する。

【0026】

プロセッサ１０は、不図示のメモリ（ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｃ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等）に記憶されるプログラムに含まれるコードまたは命令によって実現する処理、機能、または、方法を実行する。プロセッサ１０は、限定でなく例として、中央処理装置（ＣＰＵ）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、マイクロプロセッサ（microprocessor）、プロセッサコア（processor core）、マルチプロセッサ（multiprocessor）、ＡＳＩＣ（Application-Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等を含み、集積回路（ＩＣ（Integrated Circuit）チップ、ＬＳＩ（Large Scale Integration））等に形成された論理回路（ハードウェア）や専用回路によって各実施形態に開示されるそれぞれの、処理、機能、または、方法を実現してもよい。また、これらの回路は、１または複数の集積回路により実現されてよく、各実施形態に示す複数の処理を１つの集積回路により実現されることとしてもよい。また、ＬＳＩは、集積度の違いにより、ＶＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩなどと呼称されることもある。

【0027】

プロセッサ１０は、交流信号が所定の閾値以上となるタイミングを起点としてサイリスタ２の点弧を制御する。なお、以下では、当該所定の閾値として電圧がゼロのタイミング（ゼロクロス）を例に説明するが、所定の閾値はゼロクロスに限らず、任意の値であってよい。プロセッサ１０は、例えば、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換処理部１１と、補間処理部１２と、第２時刻算出部１３と、フィードバック演算部１４と、点弧制御処理部１５とを有する。プロセッサ１０が有するこれらの各機能モジュールの少なくとも一部又は全ては、例えば、プロセッサとソフトウェアとして実現されてもよいし、ハードウェアとして実現されてもよい。プロセッサ１０は、交流電源ＡＣに接続されており、交流電源ＡＣが供給する交流信号を検知する。そして、プロセッサ１０は、検知した交流信号に基づいてサイリスタ２を点弧する。

【0028】

Ａ／Ｄ変換処理部１１は、レベル変換部３０から入力された交流信号を所定の第１周期でサンプリングすることにより、第１デジタル信号を生成する。そして、Ａ／Ｄ変換処理部１１は、生成した第１デジタル信号を、補間処理部１２及び後述する第１時刻算出部１５１に出力する。ここで、Ａ／Ｄ変換処理部１１がサンプリングを実行する第１周期は、例えば、サンプリングを実行する周期として予めソフトウェアにおいて設定された値であってよい。第１周期は、特に限定されないが、例えば、約１０ｋＨｚであってよい。

【0029】

補間処理部１２は、Ａ／Ｄ変換処理部１１から入力された第１デジタル信号を第１周期よりも高い第２周期で補間することにより、第２デジタル信号を生成し、これを第２時刻算出部１３に出力する。ここで、第２周期は、例えば、プロセッサ１０が実装されるプロセッサのクロックの周期に相当する値であってよい。第２周期の高さは、特に限定されないが、例えば、約１０ＭＨｚであってよい。特に、第２周期は、第１周期の整数倍であってよい。また、補間処理部１２が実行する補間処理は、例えば、第１デジタル信号において時間的に連続した２点を直線（一次近似直線）で結び、当該直線上を第２周期に相当する間隔でプロットすることにより第２デジタル信号を構成する点を求めてもよい。

【0030】

第２時刻算出部１３は、補間処理部１２から入力された第２デジタル信号に基づいて、第２デジタル信号におけるゼロクロスのタイミングである第２時刻を算出する。例えば、第２時刻算出部１３は、第２デジタル信号において時間的に連続する２つの信号のうち、先の信号がゼロ未満であり、後の信号がゼロ以上である場合、当該後の信号の時刻を第２時刻として算出する。

【0031】

フィードバック演算部１４は、所定のフィードバック演算によって、サイリスタ２を点弧させるタイミングを規定した点弧角の値である点弧角値を算出する。ここで、所定のフィードバック演算は、装置１や負荷Ｌの構成に応じて任意に設定可能であり、装置１に配置された任意のセンサ（電圧センサ、及び電流センサ等）に基づいて実行される。フィードバック演算部１４は、算出した点弧角値を示す情報を、点弧制御処理部１５の点弧角値補正部１５２に供給する。

【0032】

点弧制御処理部１５は、第１デジタル信号と、第２時刻算出部１３により算出された第２時刻とに基づいて、電力用半導体素子を点弧するための点弧信号を生成する。点弧制御処理部１５は、第１時刻算出部１５１と、点弧角値補正部１５２と、カウンタ部１５３と、点弧信号生成部１５４とを有する。

【0033】

第１時刻算出部１５１は、Ａ／Ｄ変換処理部１１から入力された第１デジタル信号に基づいて、第１デジタル信号におけるゼロクロスのタイミングである第１時刻を算出する。例えば、第１時刻算出部１５１は、第１デジタル信号において時間的に連続する２つの信号のうち、先の信号がゼロ未満であり、後の信号がゼロ以上である場合、当該後の信号の時刻を第１時刻として算出する。第１時刻算出部１５１は、算出した第１時刻を、点弧角値補正部１５２及びカウンタ部１５３に出力する。

【0034】

点弧角値補正部１５２は、第１時刻算出部１５１により算出された第１時刻と、第２時刻算出部１３により算出された第２時刻とに基づいて、フィードバック演算部１４により算出された点弧角値を補正する。具体的には、点弧角値補正部１５２は、所定のタイミングにおいて、第１時刻と第２時刻との差分をオフセット値として算出した上で、フィードバック演算部１４より取得した点弧角値から上述したオフセット値を差し引くことにより点弧角値を補正する。当該補正後の点弧角値は、換言すれば、相対的に誤差の大きい第１時刻を起点とする、点弧すべきタイミングを規定する点弧角である。点弧角値補正部１５２は、補正した点弧角値を、点弧信号生成部１５４に供給する。

【0035】

カウンタ部１５３は、例えば、プロセッサに専用回路として組み込まれたハードウェアカウンタであってよい。カウンタ部１５３は、プロセッサにおけるクロックを第２周期（例えば、１０ＭＨｚ）でカウントする。また、カウンタ部１５３によるカウント値は、第１デジタル信号におけるゼロクロスのタイミングである第１時刻が第１時刻算出部１５１から入力される毎にリセットされる。そして、カウンタ部１５３は、カウントした値（カウント値）を第２周期で逐次、点弧信号生成部１５４に出力する。

【0036】

点弧信号生成部１５４は、例えば、不図示の比較器とパルス発生器を備えて構成される。点弧信号生成部１５４は、所定のタイミングでカウンタ部１５３からカウント値が入力される。ここで、当該所定のタイミングは、例えば、第２デジタル信号の信号値の間隔である第２周期と同一であってもよい。点弧信号生成部１５４は、カウンタ部１５３から第２周期でカウント値が入力される毎に、点弧角値補正部１５２から供給される補正された点弧角値を参照して、カウント値と当該点弧角値を比較する。点弧信号生成部１５４は、カウント値が点弧角値以上となった場合に、サイリスタ２の点弧を指示する点弧信号を生成し、これをレベル変換部４０に出力する。

【0037】

（２）動作
次に、図２～９を適宜参照して、装置１の動作について説明する。特に、図２は、装置１の動作を説明するための概略的なタイミングチャートの一例を示す図である。最上段は、交流信号の電圧波形を示す。中段は、サイリスタ２を点弧するための点弧信号を示す。最下段は、サイリスタ２のオンオフの状態を示す。また、図３は、図２の交流信号の電圧波形のうちゼロクロスＺｃ付近を拡大した図である。

【0038】

（２－１）第１デジタル信号の生成処理
図４は、Ａ／Ｄ変換処理部１１による第１デジタル信号の生成処理の動作フローの一例を示す図である。

【0039】

（Ｓ１１）まず、Ａ／Ｄ変換処理部１１は、第１周期における時刻が到来したか否かを判定し、図３に示す例では、時刻ｔ０、ｔ５、及びｔ１０のそれぞれが、第１周期における時刻を示している。

【0040】

（Ｓ１２）Ａ／Ｄ変換処理部１１は、第１周期における時刻が到来したと判定された場合（Ｓ１１；Ｙｅｓ）、レベル変換部３０から入力された交流信号をサンプリングすることにより第１デジタル信号としての信号値を生成する。生成された各信号値は、補間処理部１２及び第１時刻算出部１５１それぞれに第１デジタル信号として逐次出力される。図３に示す例では、交流信号の電圧波形上の黒塗りプロットとして示された信号値Ｓ０、Ｓ５、及びＳ１０それぞれが、時刻ｔ０、ｔ５、及びｔ１０それぞれにおいてＡ／Ｄ変換処理部１１のサンプリングにより生成された信号値（第１デジタル信号）を示している。以上のＳ１１～Ｓ１２が、処理が終了するまで実行される。

【0041】

（２－２）第１時刻の算出処理
図５は、第１時刻算出部１５１による第１時刻の算出処理の動作フローの一例を示す図である。

【0042】

（Ｓ２１）まず、第１時刻算出部１５１は、Ａ／Ｄ変換処理部１１から入力された第１デジタル信号のうち時間的に連続する２つの信号値の組を選択する。例えば、図３に示す例では、時刻ｔ０及びｔ５の信号値Ｓ０及びＳ５や、時刻ｔ５及びｔ１０の信号値Ｓ５及びＳ１０のそれぞれが、２つの信号値の組に相当する。

【0043】

（Ｓ２２）次に、第１時刻算出部１５１は、選択された２つの信号値の組において、先の信号値がゼロ未満であり、且つ、後の信号値がゼロ以上であるか否かを判定する。当該判定結果が否定的であった場合（Ｓ２２；Ｎｏ）、処理はＳ２１に戻る。図３に示す例では、第１デジタル信号において、時刻ｔ０の信号値Ｓ０はゼロ未満であり、時刻ｔ０の次の時刻ｔ５の信号値Ｓ５もゼロ未満である。そのため、信号値Ｓ０及びＳ５の組については、Ｓ２２の判定結果は否定的となる。一方、時刻ｔ５の信号値Ｓ５はゼロ未満であり、時刻ｔ５の次の時刻ｔ１０の信号値Ｓ１０はゼロ以上である。そのため、信号値Ｓ５及びＳ１０の組については、Ｓ２２の判定結果は肯定的となる。

【0044】

（Ｓ２３）次に、第１時刻算出部１５１は、Ｓ２１において先の信号値がゼロ未満であり、且つ、後の信号値がゼロ以上であった場合（Ｓ２１；Ｙｅｓ）、後の信号値に対応する時刻を第１時刻として決定する。以上で第１時刻の算出処理が終了する。図３に示す例では、Ｓ２２の判定結果が肯定的であった信号値Ｓ５及びＳ１０のうち、後の信号値であるＳ１０に対応する時刻ｔ１０が第１時刻（第１デジタル信号におけるゼロクロスのタイミング）として決定される。更に、図２に示す例では、符号Ｔ１が当該第１時刻に相当する。

【0045】

（２－３）第２デジタル信号の生成処理
図６は、補間処理部１２による第２デジタル信号の生成処理の動作フローの一例を示す図である。

【0046】

（Ｓ３１）まず、補間処理部１２は、第１デジタル信号を補間するための第２周期を設定する（オーバーサンプリングする）。ここで、第２周期の設定方法は任意であるが、例えば、第１周期を所定の整数倍することによって第２周期を設定してもよい。具体的には、例えば、第１周期が約１０ｋＨｚである場合、第２周期を、当該第１周期（約１０ｋＨｚ）の１０００倍である約１０ＭＨｚとして設定してよい。図３に示す例では、時刻ｔ０、ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ６、ｔ７、ｔ８、ｔ９、及びｔ１０のそれぞれが、第２周期における時刻を示している。なお、図３では、説明の便宜上、第２周期を第１周期の５倍であるものとして示している。

【0047】

（Ｓ３２）次に、補間処理部１２は、第１デジタル信号において時間的に連続する２つの信号値について、当該２つの信号値を結ぶ近似曲線（直線を含む）を算出する。近似曲線は、例えば、一次近似による直線であってよい。例えば、図３には、信号値Ｓ０及びＳ５を結ぶ一次近似直線Ｌ１と、信号値Ｓ５及びＳ１０を結ぶ一次近似直線Ｌ２とが示されている。

【0048】

（Ｓ３３）次に、補間処理部１２は、第２周期における各時刻について、当該時刻に対応する近似曲線上の信号値を算出する。算出された信号値が第２デジタル信号となる。以上で、処理が終了する。例えば、図３に示す例では、一次近似直線Ｌ１上の時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、及びｔ４のそれぞれに対応する信号値Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、及びＳ４を算出する。同様にして、一次近似直線Ｌ２上の時刻ｔ６、ｔ７、ｔ８、及びｔ９のそれぞれに対応する信号値Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８、及びＳ９を算出する。

【0049】

（２－４）第２時刻の算出処理
図７は、第２時刻算出部１３による第２時刻の算出処理の動作フローの一例を示す図である。

【0050】

（Ｓ４１）まず、第２時刻算出部１３は、補間処理部１２から入力された第２デジタル信号のうち時間的に連続する２つの信号値の組を選択する。例えば、図３に示す例では、信号値Ｓ０及びＳ１の組、信号値Ｓ１及びＳ２の組、信号値Ｓ２及びＳ３の組、信号値Ｓ３及びＳ４の組、信号値Ｓ４及びＳ５の組、信号値Ｓ５及びＳ６の組、信号値Ｓ６及びＳ７の組、信号値Ｓ７及びＳ８の組、信号値Ｓ８及びＳ９の組、信号値Ｓ９及びＳ１０の組のそれぞれが、２つの信号値の組に相当する。

【0051】

（Ｓ４２）次に、第２時刻算出部１３は、選択された２つの信号値の組において、先の信号値がゼロ未満であり、且つ、後の信号値がゼロ以上であるか否かを判定する。当該判定結果が否定的であった場合（Ｓ４２；Ｎｏ）、処理はＳ４１に戻る。図３に示す例では、第２デジタル信号において、時刻ｔ６の信号値Ｓ６はゼロ未満であり、時刻ｔ６の次の時刻ｔ７の信号値Ｓ７はゼロ以上である。そのため、信号値Ｓ６及びＳ７の組については、Ｓ４２の判定結果は肯定的となる。

【0052】

（Ｓ４３）次に、第２時刻算出部１３は、Ｓ４１において先の信号値がゼロ未満であり、且つ、後の信号値がゼロ以上であった場合（Ｓ４１；Ｙｅｓ）、後の信号値に対応する時刻を第２時刻として決定する。以上で第２時刻の算出処理が終了する。図３に示す例では、Ｓ４２の判定結果が肯定的であった信号値Ｓ６及びＳ７のうち、後の信号値であるＳ７に対応する時刻ｔ７を第２時刻（第１デジタル信号におけるゼロクロスのタイミング）として決定する。更に、図２に示す例では、符号Ｔ２が当該第２時刻に相当する。

【0053】

（２－５）点弧角値の補正処理
図８は、点弧角値補正部１５２による点弧角値の補正処理の動作フローの一例を示す図である。図２に示すとおり、第１デジタル信号におけるゼロクロスのタイミングである第１時刻Ｔ１は、第２デジタル信号におけるゼロクロスのタイミングである第２時刻Ｔ２よりも、真のゼロクロスのタイミングからのずれが大きい場合が多い。そこで、点弧角値補正部１５２は、このようなゼロクロスのタイミングのずれを抑制するために、フィードバック演算部１４により供給される点弧角値を、第１時刻Ｔ１及び第２時刻Ｔ２の差分に基づいて補正する。

【0054】

（Ｓ５１）まず、点弧角値補正部１５２は、第１時刻算出部１５１によって算出された第１時刻Ｔ１（図３における時刻ｔ７）と、第２時刻算出部１３によって算出された第２時刻Ｔ２（図３における時刻ｔ１０）との差分Ｔ２－Ｔ１（ｔ１０－ｔ７）をオフセット値Δθとして算出する。

【0055】

（Ｓ５２）次に、点弧角値補正部１５２は、フィードバック演算部１４から供給される点弧角値θからオフセット値Δθを差し引くことにより、補正された点弧角値として点弧角値θ’（＝θ－Δθ）を算出する。

【0056】

（Ｓ５３）次に、点弧角値補正部１５２は、補正された点弧角値θ’を、点弧信号生成部１５４に供給する。以上で処理が終了する。

【0057】

（２－６）点弧信号の生成処理
図９は、点弧信号生成部１５４による点弧信号の生成処理の動作フローの一例を示す図である。

【0058】

（Ｓ６１）まず、点弧信号生成部１５４は、カウンタ部１５３からカウント値が入力されたか否かを判定する。ここで、例えば、点弧信号生成部１５４には、カウンタ部１５３から上述した第２周期で新たなカウント値が入力される。点弧信号生成部１５４は、カウンタ部１５３からカウント値が入力されるまで当該Ｓ６１を繰り返す。

【0059】

（Ｓ６２）点弧信号生成部１５４は、カウンタ部１５３からカウント値が入力されたと判定された場合（Ｓ６１；Ｙｅｓ）、入力されたカウント値が点弧角値補正部１５２から供給された補正された点弧角値θ’以上であるか否かを判定する。入力されたカウント値が補正された点弧角値θ’以上でないと判定された場合（Ｓ６２；Ｎｏ）、処理はＳ６１に戻る。

【0060】

（Ｓ６３）点弧信号生成部１５４は、入力されたカウント値が補正された点弧角値θ’以上であると判定された場合（Ｓ６２；Ｙｅｓ）、点弧信号を生成して、レベル変換部４０に出力する。以上で処理が終了する。

【0061】

ここで、上述したとおり、フィードバック演算部１４により算出される点弧角値θは、点弧角値補正部１５２によって点弧角値θ’に補正される。このため、点弧信号生成部１５４は、第１時刻Ｔ１から、フィードバック演算部１４により算出された点弧角値θだけ経過したタイミングである時刻Ｔ３ではなく、第１時刻Ｔ１から補正された点弧角値θ’だけ経過したタイミングである時刻Ｔ４において点弧信号を生成する。そして、サイリスタ２は、時刻Ｔ４において点弧信号がゲートに入力されると、点弧（ターンオン）し、時刻Ｔ５において、交流電源ＡＣの交流信号がゼロになると、消弧（ターンオフ）する。

【0062】

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が有する各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。

【符号の説明】

【0063】

１…装置、２…サイリスタ、１０…プロセッサ、１１…アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換処理部、１２…補間処理部、１３…第２時刻算出部、１５…点弧制御処理部、１５１…第１時刻算出部、１５２…点弧角値補正部、１５３…カウンタ部、１５４…点弧信号生成部、３０…レベル変換部、４０…レベル変換部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】