(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】2024-09-02
(45)【発行日】2024-09-10
(54)【発明の名称】周波数検出器
(51)【国際特許分類】
G01R 23/10 20060101AFI20240903BHJP
H02M 7/48 20070101ALI20240903BHJP
【ＦＩ】
G01R23/10 B
H02M7/48 R
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2021164210
(22)【出願日】2021-10-05
(65)【公開番号】P2023055092
(43)【公開日】2023-04-17
【審査請求日】2023-12-15
(73)【特許権者】
【識別番号】501137636
【氏名又は名称】株式会社ＴＭＥＩＣ
(74)【代理人】
【識別番号】110001195
【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】手操 亮裕
(72)【発明者】
【氏名】森島 直樹
【審査官】島田 保
(56)【参考文献】
【文献】特開平０９－００５３６２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０９－１６６６３０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－００５６７９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６１－１８６８６５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－３１９０５７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－０８３９１４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－０８３９１５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－２３２３８０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｒ ２３／００－２３／２０
Ｈ０２Ｍ ７／４８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
アナログの電圧をデジタルの電圧に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器の後段に配置され、交流電圧波形の立上りにおける連続する少なくとも３個の電圧の時刻と値とを含む第１のセットのデータを用いて、交流電圧波形の立上りにおける電圧の値が０となる第１の零クロス時刻を算出し、交流電圧波形の立下りにおける連続する少なくとも３個の電圧の時刻と値とを含む第２のセットのデータを用いて、交流電圧波形の立下りにおける電圧の値が０となる第２の零クロス時刻を算出し、前記第１の零クロス時刻と、前記第２の零クロス時刻とに基づいて、前記交流電圧波形の半周期の時間を算出する半周期時間演算部と、
を備え、
前記半周期時間演算部は、
前記半周期時間演算部に順次入力される複数の電圧について、Ｎ個の電圧を１単位として、前記１単位の電圧の前記交流電圧波形の半周期に含まれる時間を推定して出力する時間推定部と、
前記時間推定部から出力される値の総和を算出する総和演算部とを含む、周波数検出器。
【請求項2】
前記半周期時間演算部は、前記第１のセットのデータを用いて、最小２乗法によって、時刻から電圧値を算出する第１の１次式の係数を算出し、前記第１の１次式の係数を用いて、前記第１の零クロス時刻を算出し、前記第２のセットのデータを用いて、最小２乗法によって、時刻から電圧値を算出する第２の１次式の係数を算出し、前記第２の１次式の係数を用いて、前記第２の零クロス時刻を算出する、請求項１記載の周波数検出器。
【請求項3】
前記時間推定部は、前記半周期時間演算部に順次入力される複数の電圧について、Ｎ個の間隔で基準電圧を設定し、
前記基準電圧の値が正であり、かつ前記基準電圧の直前のＮ個の電圧の全ての値が正の場合には、Ｎ×ΔＴを出力し、
前記基準電圧の値が正であり、かつ前記基準電圧の直前のＮ個の電圧の値に負が含まれる場合には、前記基準電圧および前記基準電圧の直前のＮ個の電圧のうちの連続する少なくとも３個の電圧の時刻および値を前記第１のセットのデータとして、前記第１の零クロス時刻を算出し、前記基準電圧の時刻と前記第１の零クロス時刻との間の時間を出力し、
前記基準電圧の値が負であり、かつ前記基準電圧の直前のＮ個の電圧の全ての値が負の場合には、０を出力し、
前記基準電圧の値が負であり、かつ前記基準電圧の直前のＮ個の電圧の値に正が含まれる場合には、前記基準電圧および前記基準電圧の直前のＮ個の電圧のうちの連続する少なくとも３個の時刻および値を前記第２のセットのデータとして、前記第２の零クロス時刻を算出し、Ｎ×ΔＴから、前記基準電圧の時刻と前記第２の零クロス時刻との間の時間を減算した時間を出力する、
ΔＴは、順次入力される複数の電圧の時間間隔である、請求項１記載の周波数検出器。
【請求項4】
前記総和演算部は、前記時間推定部の出力の累積値を算出する累積部と、
前記時間推定部の出力と、０とを比較する比較部と、
前記時間推定部の出力が０以下のときにホールド指示信号を活性化し、前記時間推定部の出力が０よりも大きいときに前記ホールド指示信号を非活性化するホールド指示部と、
前記ホールド指示信号が活性化されたタイミングで前記累積部から出力される累積値を保持するホールド部と、
前記ホールド指示信号を１クロック分遅延させて、遅延ホールド指示信号を出力する遅延部と、
前記累積部は、前記遅延ホールド指示信号が活性化されたタイミングで前記累積値を０にリセットする、請求項３記載の周波数検出器。
【請求項5】
前記時間推定部は、順次入力される複数の電圧について、Ｎ個間隔で基準電圧を設定し、
前記基準電圧の値が負であり、かつ前記基準電圧の直前のＮ個の電圧の全ての値が負の場合には、Ｎ×ΔＴを出力し、
前記基準電圧の値が負であり、かつ前記基準電圧の直前のＮ個の電圧の値に正が含まれる場合には、前記基準電圧および前記基準電圧の直前のＮ個の電圧のうちの連続する少なくとも３個の電圧の時刻および値を前記第２のセットのデータとして、前記第２の零クロス時刻を算出し、前記基準電圧の時刻と前記第２の零クロス時刻との間の時間を出力し、
前記基準電圧の値が正であり、かつ前記基準電圧の直前のＮ個の電圧の全ての値が正の場合には、０を出力し、
前記基準電圧の値が正であり、かつ前記基準電圧の直前のＮ個の電圧の値に負が含まれる場合には、前記基準電圧および前記基準電圧の直前のＮ個の電圧のうちの連続する少なくとも３個の電圧の時刻および値を前記第１のセットのデータとして、前記第１の零クロス時刻を算出し、Ｎ×ΔＴから、前記基準電圧の時刻と前記第１の零クロス時刻との間の時間を減算した時間を出力する、
ΔＴは、順次入力される複数の電圧の時間間隔である、請求項１記載の周波数検出器。
【請求項6】
前記総和演算部は、前記時間推定部の出力の累積値を算出する累積部と、
前記時間推定部の出力と、０とを比較する比較部と、
前記時間推定部の出力が０以下のときにホールド指示信号を活性化し、前記時間推定部の出力が０よりも大きいときに前記ホールド指示信号を非活性化するホールド指示部と、
前記ホールド指示信号が活性化されたタイミングで前記累積部から出力される累積値を保持するホールド部と、
前記ホールド指示信号を１クロック分遅延させて、遅延ホールド指示信号を出力する遅延部と、
前記累積部は、前記遅延ホールド指示信号が活性化されたタイミングで前記累積値を０にリセットする、請求項５記載の周波数検出器。
【請求項7】
前記半周期時間演算部を第１の半周期時間演算部として備え、前記周波数検出器は、さらに、
前記半周期時間演算部と同様の構成を有する第２の半周期時間演算部と、
前記半周期時間演算部に順次入力される複数の電圧の各々に－１を乗算して、前記第２の半周期時間演算部に出力する乗算部とを備える、請求項４または６記載の周波数検出器。
【請求項8】
Ｎ×ΔＴから前記時間推定部の出力を減算する減算部と、前記減算部の出力を受ける第２の総和演算部と、をさらに備え、
第２の総和演算部は、前記総和演算部と同様の構成を備える、請求項４または６記載の周波数検出器。
【請求項9】
前記Ａ／Ｄ変換器の出力と前記半周期時間演算部との間に配置されたローパスフィルタをさらに備える、請求項１～６のいずれか１項に記載の周波数検出器。
【請求項10】
アナログの電圧をデジタルの電圧に変換するＡ／Ｄ変換器と、
前記Ａ／Ｄ変換器の後段に配置され、交流電圧波形の立上りにおける連続する少なくとも３個の電圧の時刻と値とを含む第１のセットのデータを用いて、交流電圧波形の立上りにおける電圧の値が０となる第１の零クロス時刻を算出し、交流電圧波形の立下りにおける連続する少なくとも３個の電圧の時刻と値とを含む第２のセットのデータを用いて、交流電圧波形の立下りにおける電圧の値が０となる第２の零クロス時刻を算出し、前記第１の零クロス時刻と、前記第２の零クロス時刻とに基づいて、前記交流電圧波形の半周期の時間を算出する半周期時間演算部と、
前記Ａ／Ｄ変換器の出力と前記半周期時間演算部との間に配置された部分線形化部とを備え、
前記部分線形化部は、前記Ａ／Ｄ変換器から出力される電圧の値に対して部分線形化関数を適用して得られる値を前記半周期時間演算部に出力する、周波数検出器。
【請求項11】
前記部分線形化部は、前記Ａ／Ｄ変換器から出力される電圧の値をｖとしたときに、以下の式によって得られるｚを前記半周期時間演算部に出力し、【数1】
ただし、前記Ａ／Ｄ変換器から出力される電圧の定格振幅をＶ０、定格角周波数をω０、線形化範囲の下限閾値をＶｍ、線形化範囲の上源閾値をＶｐとし、－Ｖ０≦Ｖｍ＜０＜Ｖｐ≦Ｖ０である、請求項１０記載の周波数検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、周波数検出器に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から交流電圧の周波数を検出する方法が知られている。
たとえば、特許文献１に記載の周波数検出方法では、交流電圧のサンプリング値のうちマイナスからプラスへ極性変化する２つのサンプリング値を線形補完することによって、交流電圧の零クロス時刻を算出する。特許文献１に記載の周波数検出方法では、このようにして算出された零クロス時刻を用いて、交流電圧の周波数を検出する。
たとえば、特許文献１に記載の周波数検出方法では、交流電圧のサンプリング値のうちマイナスからプラスへ極性変化する２つのサンプリング値を線形補完することによって、交流電圧の零クロス時刻を算出する。特許文献１に記載の周波数検出方法では、このようにして算出された零クロス時刻を用いて、交流電圧の周波数を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特公昭５９―１７４７６６号公報
【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、特許文献１に記載の方法では、交流電圧の零クロス時刻を算出するために、２つのサンプリング値だけを用いるので、誤差の影響を大きく受ける。
【0005】
それゆえに、本開示の目的は、交流電圧の周波数を高精度に検出することができる周波数検出器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の周波数検出器は、アナログの電圧をデジタルの電圧に変換するＡ／Ｄ変換器と、Ａ／Ｄ変換器の後段に配置され、交流電圧波形の立上りにおける連続する少なくとも３個の電圧の時刻と値とを含む第１のセットのデータを用いて、交流電圧波形の立上りにおける電圧の値が０となる第１の零クロス時刻を算出し、交流電圧波形の立下りにおける連続する少なくとも３個の電圧の時刻と値とを含む第２のセットのデータを用いて、交流電圧波形の立下りにおける電圧の値が０となる第２の零クロス時刻を算出し、第１の零クロス時刻と、第２の零クロス時刻とに基づいて、交流電圧波形の半周期の時間を算出する半周期時間演算部とを備える。
【発明の効果】
【0007】
本開示の周波数検出器によれば、交流電圧の周波数を高精度に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】参考例１の周波数検出器の構成を表わす図である。
【図2】参考例２の周波数検出器の構成を表わす図である。
【図3】参考例３の零クロス時刻推定演算を説明するための図である。
【図4】実施の形態１の周波数検出器１の構成を表わす図である。
【図5】実施の形態１の時間推定部３２による処理手順を表わすフローチャートである。
【図6】実施の形態１における交流電圧の周波数検出の例を説明するための図である。
【図7】実施の形態２の周波数検出器１ａの構成を表わす図である。
【図8】実施の形態２の時間推定部３２ａによる処理手順を表わすフローチャートである。
【図9】実施の形態２における交流電圧の周波数検出の例を説明するための図である。
【図10】実施の形態３の周波数検出器１ｂの構成を表わす図である。
【図11】実施の形態４の周波数検出器１ｃの構成を表わす図である。
【図12】実施の形態５の周波数検出器１ｄの構成を表わす図である。
【図13】実施の形態６の周波数検出器１ｅの構成を表わす図である。
【図14】実施の形態７の周波数検出器１ｆの構成を表わす図である。
【図15】部分線形化関数の例を表わす図である。
【図16】実施の形態７の部分線形化部６２および時間推定部３２による処理手順を表わすフローチャートである。
【図17】実施の形態８の周波数検出器１ｇの構成を表わす図である。
【図18】実施の形態８における交流電圧の周波数検出の例を説明するための図である。
【図19】実施の形態９の周波数検出器１ｈの構成を表わす図である。
【図20】実施の形態９における交流電圧の周波数検出の例を説明するための図である。
【図21】実施の形態に係るフリッカ抑制装置の構成を説明する概略ブロック図である。
【図22】周期時間演算部、部分線形化部、ローパスフィルタ、加算部、乗算部、および減算部の機能をソフトウェアを用いて実現する場合の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
【0010】
比較器１１は、交流電圧とグランド電圧とを比較し、交流電圧がグランド電圧よりも大きいときに、ハイレベルの信号を立下りエッジ検出器１５へ出力する。立下りエッジ検出器１５は、ハイレベルからローレベルに遷移する信号を受けたときに、検出信号をハイレベルに活性化する。カウンタ１２は、クロックパルスの数をカウントして、カウンタ値を出力する。ホールド器１３は、検出信号がハイレベルに活性化されたときに、カウンタ値をホールドする。遅延器１４は、検出信号を１クロック分遅延させて、遅延検出信号をカウンタ１２へ出力する。カウンタ１２は、遅延検出信号がハイレベルに活性化されたときに、カウンタ値をリセットする。乗算部１６は、ホールド器１３から出力されるカウンタ値をクロックの周期とを乗算して、１周期の時間ＴＨを出力する。
【0011】
参考例１では、交流電圧に高調波やノイズが重畳した場合に、交流電圧の極性が変化する付近における時間を正確にカウントすることができないため、検出できる周波数の精度が高くない。
【0012】
（参考例２）
図２は、参考例２の周波数検出器の構成を表わす図である。
図２は、参考例２の周波数検出器の構成を表わす図である。
【0013】
３相／２相変換部２１は、３相電圧Ｖａ、Ｖｂ、ＶｃをＶα、Ｖβに変換する。ｃｏｓ変換部２６は、ｃｏｓθ′を出力する。ｓｉｎ変換部２７は、ｓｉｎθ′を出力する。
【0014】
乗算部２２は、Ｖαとｃｏｓθ′とを乗算する。乗算部２３は、Ｖβとｓｉｎθ′とを乗算する。加算部２４は、乗算部２２の出力と乗算部２３の出力とを加算して、エラーｅを出力する。ＰＩ制御部２５は、エラーｅをＰＩ制御する。加算部２８は、ＰＩ制御部２５の出力と、定格角周波数ω０とを加算する。積分部２９は、加算部２８の出力を積分して、θ′を出力する。
【0015】
参考例２では、ＰＬＬ制御の収束に時間がかかるため、周波数を高速に検出することができないという問題がある。
【0016】
（参考例３）
図３は、参考例３の零クロス時刻推定演算を説明するための図である。参考例３は、特許文献１である。
図３は、参考例３の零クロス時刻推定演算を説明するための図である。参考例３は、特許文献１である。
【0017】
参考例３では、交流電圧のサンプリング値のうちマイナスからプラスへ極性変化する２つのサンプリング値Ｘ0、Ｘ1を線形補完することによって、交流電圧の第１の零クロス時刻ｔｚ１を算出する。交流電圧のサンプリング値のうちマイナスからプラスへ極性変化する２つのサンプリング値Ｘ2n、Ｘ2n+1を線形補完することによって、交流電圧の第２の零クロス時刻ｔｚ２を算出する。参考例３では、これらの情報を用いることによって、交流電圧の周波数を検出する。
【0018】
参考例では、２点間の線形補間によって、交流電圧の零クロス時刻を検出する。２点の電圧のみを用いるため、電圧の誤差の影響が大きく受けるという問題がある。
【0019】
実施の形態１．
図４は、実施の形態１の周波数検出器１の構成を表わす図である。
図４は、実施の形態１の周波数検出器１の構成を表わす図である。
【0020】
周波数検出器１は、Ａ／Ｄ変換器３１と、半周期時間演算部４１とを備える。
Ａ／Ｄ変換器３１は、アナログの電圧をデジタルの電圧に変換する。
Ａ／Ｄ変換器３１は、アナログの電圧をデジタルの電圧に変換する。
【0021】
半周期時間演算部４１は、Ａ／Ｄ変換器３１の後段に配置される。
半周期時間演算部４１は、交流電圧波形の立上りにおける３個以上の連続する電圧の時刻と値とを含む第１のセットのデータを用いて、交流電圧波形の立上りにおける電圧の値が０となる第１の零クロス時刻ｔｚ１を算出する。
半周期時間演算部４１は、交流電圧波形の立上りにおける３個以上の連続する電圧の時刻と値とを含む第１のセットのデータを用いて、交流電圧波形の立上りにおける電圧の値が０となる第１の零クロス時刻ｔｚ１を算出する。
【0022】
半周期時間演算部４１は、交流電圧波形の立下りにおける３個以上の連続する電圧の時刻と電圧値とを含む第２のセットのデータを用いて、交流電圧波形の立下りにおける電圧の値が０となる第２の零クロス時刻ｔｚ２を算出する。
【0023】
半周期時間演算部４１は、第１の零クロス時刻ｔｚ１と、第２の零クロス時刻ｔｚ２とに基づいて、交流電圧波形の半周期の時間ＴＨＵを算出する。
【0024】
半周期時間演算部４１は、時間推定部３２と、総和演算部５１とを備える。
時間推定部３２は、半周期時間演算部４１に順次入力される複数の電圧について、Ｎ個の電圧を１単位として、１単位の電圧の交流電圧波形の半周期に含まれる時間を推定して出力する。
時間推定部３２は、半周期時間演算部４１に順次入力される複数の電圧について、Ｎ個の電圧を１単位として、１単位の電圧の交流電圧波形の半周期に含まれる時間を推定して出力する。
【0025】
時間推定部３２は、半周期時間演算部４１に順次入力される複数の電圧について、Ｎ個の間隔で基準電圧を設定する。
【0026】
時間推定部３２は、基準電圧の値が正であり、かつ基準電圧の直前のＮ個の電圧の全ての値が正の場合には、ΔＴＡ（＝Ｎ×ΔＴ）を出力する。ΔＴは、順次入力される複数の電圧の時間間隔である。つまり、ΔＴは、Ａ／Ｄ変換器３１のサンプリング時間間隔である。
【0027】
時間推定部３２は、基準電圧の値が正であり、かつ基準電圧の直前のＮ個の電圧の値に負が含まれる場合には、基準電圧および基準電圧の直前のＮ個の電圧のうちの連続する少なくとも３個の電圧の時刻および値（電圧値）を第１のセットのデータに設定する。時間推定部３２は、第１のセットのデータを用いて、最小２乗法によって、時刻ｔから電圧値ｖを算出する第１の１次式（ｖ＝ａ１×ｔ＋ｂ１）の係数を算出し、第１の１次式の係数ａ１、ｂ１を用いて、第１の零クロス時刻ｔｚ１を算出する。
【0028】
第１のセットのデータは、値が正となる電圧を少なくとも１つ含み、値が負となる電圧を少なくとも１つ含むものとしてもよい。
【0029】
第１のセットのデータの時刻と電圧値を（ｔ１、ｖ１）、（ｔ２、ｖ２）、・・・（ｔｋ、ｖｋ）とする。ただし３≦ｋ≦（Ｎ＋１）とする。最小２乗法によって、以下の式の値が最小となるように係数ａ１、ｂ１を求めることができる。ここで、時刻ｔ１～ｔｋは、基準電圧の時刻ｔｓを基準とした相対時刻とすることとしてもよい。
【0030】
【数1】
【0031】
算出された係数ａ１、ｂ１を用いて、第１の零クロス時刻ｔｚ１は、式（０＝ａ１×ｔｚ１＋ｂ１）によって算出される。
【0032】
時間推定部３２は、基準電圧の時刻ｔｓと第１の零クロス時刻ｔｚ１との間の時間ΔＴＢ（＝ｔｓ―ｔｚ１）を出力する。
【0033】
時間推定部３２は、基準電圧の値が負であり、かつ基準電圧の直前のＮ個の電圧の全ての値が負の場合には、０を出力する。
【0034】
時間推定部３２は、基準電圧の値が負であり、かつ基準電圧の直前のＮ個の電圧の値に正が含まれる場合には、基準電圧および基準電圧の直前のＮ個の電圧のうちの連続する少なくとも３個の時刻および値（電圧値）を第２のセットのデータに設定する。時間推定部３２は、第２のセットのデータを用いて、最小２乗法によって、時刻ｔから電圧値ｖを算出する第２の１次式（ｖ＝ａ２×ｔ＋ｂ２）の係数を算出し、第２の１次式の係数ａ２、ｂ２を用いて、第２の零クロス時刻ｔｚ２を算出する。
【0035】
第２のセットのデータは、値が正となる電圧を少なくとも１つ含み、値が負となる電圧を少なくとも１つ含むものとしてもよい。
【0036】
第２のセットのデータの時刻と電圧値を（ｔ１、ｖ１）、（ｔ２、ｖ２）、・・・（ｔｋ、ｖｋ）とする。ただし３≦ｋ≦（Ｎ＋１）とする。最小２乗法によって、以下の式の値が最小となるように係数ａ２、ｂ２を求めることができる。ここで、時刻ｔ１～ｔｋは、基準電圧の時刻ｔｓを基準とした相対時刻とすることとしてもよい。
【0037】
【数2】
【0038】
算出された係数ａ２、ｂ２を用いて、第２の零クロス時刻ｔｚ２は、式（０＝ａ２×ｔｚ２＋ｂ２）によって算出される。
【0039】
時間推定部３２は、ΔＴＡ（＝Ｎ×ΔＴ）から、基準電圧の時刻ｔｓと第２の零クロス時刻ｔｚ２との間の時間を減算した時間ΔＴＣ（＝ΔＴＡ－（ｔｓ－ｔｚ２））を出力する。
【0040】
総和演算部５１は、時間推定部３２から出力される値の総和を算出する。総和演算部５１は、累積部３３と、比較部３４と、ホールド指示部３５と、ホールド部３６と、遅延部３７とを備える。
【0041】
累積部３３は、時間推定部３２の出力の累積値を算出する。
比較部３４は、時間推定部３２の出力と「０」とを比較する。比較部３４は、時間推定部３２の出力が「０」よりも大きいときにハイレベルの信号を出力し、時間推定部３２の出力が「０」以下のときにロウレベルの信号を出力する。ホールド指示部３５は、比較部３４の出力がロウレベルのとき（すなわち、時間推定部３２の出力が「０」以下のとき）にホールド指示信号を活性化する。ホールド指示部３５は、比較部３４の出力がハイレベルのとき（すなわち、時間推定部３２の出力が「０」よりも大きいとき）にホールド指示信号を非活性化する。
比較部３４は、時間推定部３２の出力と「０」とを比較する。比較部３４は、時間推定部３２の出力が「０」よりも大きいときにハイレベルの信号を出力し、時間推定部３２の出力が「０」以下のときにロウレベルの信号を出力する。ホールド指示部３５は、比較部３４の出力がロウレベルのとき（すなわち、時間推定部３２の出力が「０」以下のとき）にホールド指示信号を活性化する。ホールド指示部３５は、比較部３４の出力がハイレベルのとき（すなわち、時間推定部３２の出力が「０」よりも大きいとき）にホールド指示信号を非活性化する。
【0042】
ホールド部３６は、ホールド指示信号が活性化されたタイミングで累積部３３から出力される累積値を保持する。ホールド部３６は、交流電圧の上半周期の時間ＴＨＵを出力する。
【0043】
遅延部３７は、ホールド指示信号を１クロック分遅延させて、遅延ホールド指示信号を出力する。
【0044】
累積部３３は、遅延ホールド指示信号が活性化されたタイミングで累積値を０にリセットする。
【0045】
【0046】
ステップＳ１０１において、時間推定部３２は、Ａ／Ｄ変換器３１からデジタルの交流電圧を取得する。
【0047】
ステップＳ１０２において、時間推定部３２が取得した電圧がＮ個の間隔で設定される基準電圧である場合には、処理がステップＳ１０３に進む。
【0048】
ステップＳ１０３において、取得した基準電圧が正の場合には、処理がステップＳ１０４に進む。取得した基準電圧が正でない場合は、処理がステップＳ１０８に進む。ステップＳ１０８において、取得した基準電圧が負の場合には、処理がステップＳ１０９に進む。
【0049】
ステップＳ１０４において、基準電圧の直前のＮ個の電圧の全てが正の場合には、処理がステップＳ１０５に進み、基準電圧の直前のＮ個の電圧の値に負が含まれる場合には、処理がステップＳ１０６に進む。
【0050】
ステップＳ１０５において、時間推定部３２は、ΔＴＡ（＝Ｎ×ΔＴ）を出力する。
ステップＳ１０６において、時間推定部３２は、基準電圧および基準電圧の直前のＮ個の電圧のうちの連続する少なくとも３個の電圧の時刻および値（電圧値）を第１のセットのデータに設定する。時間推定部３２は、第１のセットのデータを用いて、最小２乗法によって、時刻ｔから電圧値ｖを算出する第１の１次式（ｖ＝ａ１×ｔ＋ｂ１）の係数を算出し、第１の１次式の係数ａ１、ｂ１を用いて、第１の零クロス時刻ｔｚ１を算出する。
ステップＳ１０６において、時間推定部３２は、基準電圧および基準電圧の直前のＮ個の電圧のうちの連続する少なくとも３個の電圧の時刻および値（電圧値）を第１のセットのデータに設定する。時間推定部３２は、第１のセットのデータを用いて、最小２乗法によって、時刻ｔから電圧値ｖを算出する第１の１次式（ｖ＝ａ１×ｔ＋ｂ１）の係数を算出し、第１の１次式の係数ａ１、ｂ１を用いて、第１の零クロス時刻ｔｚ１を算出する。
【0051】
ステップＳ１０７において、時間推定部３２は、基準電圧の時刻ｔｓと第１の零クロス時刻ｔｚ１との間の時間ΔＴＢ（＝ｔｓ―ｔｚ１）を出力する。
【0052】
ステップＳ１０９において、基準電圧の直前のＮ個の電圧の全てが負の場合には、処理がステップＳ１１０に進み、基準電圧の直前のＮ個の電圧の値に正が含まれる場合には、処理がステップＳ１１１に進む。
【0053】
ステップＳ１１０において、時間推定部３２は、０を出力する。
ステップＳ１１１において、時間推定部３２は、基準電圧および基準電圧の直前のＮ個の電圧のうちの連続する少なくとも３個の時刻および値（電圧値）を第２のセットのデータに設定する。時間推定部３２は、第２のセットのデータを用いて、最小２乗法によって、時刻ｔから電圧値ｖを算出する第２の１次式（ｖ＝ａ２×ｔ＋ｂ２）の係数を算出し、第２の１次式の係数ａ２、ｂ２を用いて、第２の零クロス時刻ｔｚ２を算出する。
ステップＳ１１１において、時間推定部３２は、基準電圧および基準電圧の直前のＮ個の電圧のうちの連続する少なくとも３個の時刻および値（電圧値）を第２のセットのデータに設定する。時間推定部３２は、第２のセットのデータを用いて、最小２乗法によって、時刻ｔから電圧値ｖを算出する第２の１次式（ｖ＝ａ２×ｔ＋ｂ２）の係数を算出し、第２の１次式の係数ａ２、ｂ２を用いて、第２の零クロス時刻ｔｚ２を算出する。
【0054】
ステップＳ１１３において、時間推定部３２は、ΔＴＡ（＝Ｎ×ΔＴ）から、基準電圧の時刻ｔｓと第２の零クロス時刻ｔｚ２との間の時間を減算した時間ΔＴＣ（＝ΔＴＡ－（ｔｓ－ｔｚ２））を出力する。
【0055】
以上のように、本実施の形態によれば、連続する少なくとも３個の電圧の時刻と値とを用いて交流電圧波形の零クロス時刻を算出するので、量子化誤差および標本化誤差を低減することができる。また、本実施の形態によれば、電圧信号に高調波およびノイズが重畳した場合でも、その影響を除去した零クロス時刻を算出することができる。また、本実施の形態によれば、半周期ごとに半周期の時間を検出するので、周波数の変化を高速に検出することができる。
【0056】
実施の形態２．
図７は、実施の形態２の周波数検出器１ａの構成を表わす図である。
図７は、実施の形態２の周波数検出器１ａの構成を表わす図である。
【0057】
周波数検出器１ａは、Ａ／Ｄ変換器３１と、半周期時間演算部４１ａとを備える。
Ａ／Ｄ変換器３１は、アナログの電圧をデジタルの電圧に変換する。
Ａ／Ｄ変換器３１は、アナログの電圧をデジタルの電圧に変換する。
【0058】
半周期時間演算部４１ａは、Ａ／Ｄ変換器３１の後段に配置される。半周期時間演算部４１ａは、時間推定部３２ａと、総和演算部５１ａとを備える。
【0059】
時間推定部３２ａは、半周期時間演算部４１に順次入力される複数の電圧について、Ｎ個の電圧を１単位として、１単位の電圧の交流電圧波形の半周期に含まれる時間を推定して出力する。
【0060】
時間推定部３２ａは、半周期時間演算部４１に順次入力される複数の電圧について、Ｎ個の間隔で基準電圧を設定する。
【0061】
時間推定部３２ａは、基準電圧の値が負であり、かつ基準電圧の直前のＮ個の電圧の全ての値が負の場合には、ΔＴＡ（＝Ｎ×ΔＴ）を出力する。ΔＴは、順次入力される複数の電圧の時間間隔である。つまり、ΔＴは、Ａ／Ｄ変換器３１のサンプリング時間間隔である。
【0062】
時間推定部３２ａは、基準電圧の値が負であり、かつ基準電圧の直前のＮ個の電圧の値に正が含まれる場合には、基準電圧および基準電圧の直前のＮ個の電圧のうちの連続する少なくとも３個の電圧の時刻および値（電圧値）を第２のセットのデータに設定する。時間推定部３２は、第２のセットのデータを用いて、最小２乗法によって、時刻ｔから電圧値ｖを算出する第２の１次式（ｖ＝ａ２×ｔ＋ｂ２）の係数を算出し、第２の１次式の係数ａ２、ｂ２を用いて、第２の零クロス時刻ｔｚ２を算出する。
【0063】
第２のセットのデータは、値が正となる電圧を少なくとも１つ含み、値が負となる電圧を少なくとも１つ含むものとしてもよい。
【0064】
第２のセットのデータの時刻と電圧値を（ｔ１、ｖ１）、（ｔ２、ｖ２）、・・・（ｔｋ、ｖｋ）とする。ただし３≦ｋ≦（Ｎ＋１）とする。最小２乗法によって、以下の式の値が最小となるように係数ａ２、ｂ２を求めることができる。ここで、時刻ｔ１～ｔｋは、基準電圧の時刻ｔｓを基準とした相対時刻とすることとしてもよい。
【0065】
【数3】
【0066】
算出された係数ａ２、ｂ２を用いて、第２の零クロス時刻ｔｚ２は、以下の式によって算出される。
【0067】
０＝ａ２×ｔｚ２＋ｂ２
時間推定部３２ａは、基準電圧の時刻ｔｓと第２の零クロス時刻ｔｚ２との間の時間ΔＴＢ（＝ｔｓ―ｔｚ２）を出力する。
時間推定部３２ａは、基準電圧の時刻ｔｓと第２の零クロス時刻ｔｚ２との間の時間ΔＴＢ（＝ｔｓ―ｔｚ２）を出力する。
【0068】
時間推定部３２ａは、基準電圧の値が正であり、かつ基準電圧の直前のＮ個の電圧の全ての値が正の場合には、０を出力する。
【0069】
時間推定部３２ａは、基準電圧の値が正であり、かつ基準電圧の直前のＮ個の電圧の値に負が含まれる場合には、基準電圧および基準電圧の直前のＮ個の電圧のうちの連続する少なくとも３個の時刻および値（電圧値）を第１のセットのデータに設定する。時間推定部３２ａは、第１のセットのデータを用いて、最小２乗法によって、時刻ｔから電圧値ｖを算出する第１の１次式（ｖ＝ａ１×ｔ＋ｂ１）の係数を算出し、第１の１次式の係数ａ１、ｂ１を用いて、第１の零クロス時刻ｔｚ１を算出する。
【0070】
第１のセットのデータは、値が正となる電圧を少なくとも１つ含み、値が負となる電圧を少なくとも１つ含むものとしてもよい。
【0071】
第１のセットのデータの時刻と電圧値を（ｔ１、ｖ１）、（ｔ２、ｖ２）、・・・（ｔｋ、ｖｋ）とする。ただし３≦ｋ≦（Ｎ＋１）とする。最小２乗法によって、以下の式の値が最小となるように係数ａ１、ｂ１を求めることができる。ここで、時刻ｔ１～ｔｋは、基準電圧の時刻ｔｓを基準とした相対時刻とすることとしてもよい。
【0072】
【数4】
【0073】
算出された係数ａ１、ｂ１を用いて、第１の零クロス時刻ｔｚ１は、以下の式によって算出される。
【0074】
０＝ａ１×ｔｚ１＋ｂ１
時間推定部３２ａは、ΔＴＡ（＝Ｎ×ΔＴ）から、基準電圧の時刻ｔｓと第１の零クロス時刻ｔｚ１との間の時間を減算した時間ΔＴＣ（＝ΔＴＡ－（ｔｓ－ｔｚ１））を出力する。
時間推定部３２ａは、ΔＴＡ（＝Ｎ×ΔＴ）から、基準電圧の時刻ｔｓと第１の零クロス時刻ｔｚ１との間の時間を減算した時間ΔＴＣ（＝ΔＴＡ－（ｔｓ－ｔｚ１））を出力する。
【0075】
総和演算部５１ａは、時間推定部３２から出力される値の総和を算出する。総和演算部５１ａは、累積部３３と、比較部３４と、ホールド指示部３５と、ホールド部３６と、遅延部３７とを備える。
【0076】
累積部３３は、時間推定部３２の出力の累積値を算出する。
比較部３４ａは、時間推定部３２の出力と、０とを比較する。
比較部３４ａは、時間推定部３２の出力と、０とを比較する。
【0077】
比較部３４は、時間推定部３２の出力と「０」とを比較する。比較部３４は、時間推定部３２の出力が「０」よりも大きいときにハイレベルの信号を出力し、時間推定部３２の出力が「０」以下のときにロウレベルの信号を出力する。ホールド指示部３５は、比較部３４の出力がロウレベルのとき（すなわち、時間推定部３２の出力が「０」以下のとき）にホールド指示信号を活性化する。ホールド指示部３５は、比較部３４の出力がハイレベルのとき（すなわち、時間推定部３２の出力が「０」よりも大きいとき）にホールド指示信号を非活性化する。
【0078】
ホールド部３６は、ホールド指示信号が活性化されたタイミングで累積部３３から出力される累積値を保持する。ホールド部３６は、交流電圧の下半周期の時間ＴＨＬを出力する。
【0079】
遅延部３７は、ホールド指示信号を１クロック分遅延させて、遅延ホールド指示信号を出力する。
【0080】
累積部３３は、遅延ホールド指示信号が活性化されたタイミングで累積値を０にリセットする。
【0081】
【0082】
ステップＳ２０１において、時間推定部３２ａは、Ａ／Ｄ変換器３１からデジタルの交流電圧を取得する。
【0083】
ステップＳ２０２において、時間推定部３２ａが取得した電圧がＮ個の間隔で設定される基準電圧である場合には、処理がステップＳ２０３に進む。
【0084】
ステップＳ２０３において、取得した基準電圧が負の場合には、処理がステップＳ２０４に進む。取得した基準電圧が負でない場合には、処理がステップＳ２０８に進む。ステップＳ２０８において、取得した基準電圧が正の場合には、処理がステップＳ２０９に進む。
【0085】
ステップＳ２０４において、基準電圧の直前のＮ個の電圧の全てが負の場合には、処理がステップＳ２０５に進み、基準電圧の直前のＮ個の電圧の値に正が含まれる場合には、処理がステップＳ２０６に進む。
【0086】
ステップＳ２０５において、時間推定部３２ａは、ΔＴＡ（＝Ｎ×ΔＴ）を出力する。
ステップＳ２０６において、時間推定部３２ａは、基準電圧および基準電圧の直前のＮ個の電圧のうちの連続する少なくとも３個の電圧の時刻および値（電圧値）を第２のセットのデータに設定する。時間推定部３２ａは、第２のセットのデータを用いて、最小２乗法によって、時刻ｔから電圧値ｖを算出する第２の１次式（ｖ＝ａ２×ｔ＋ｂ２）の係数を算出し、第２の１次式の係数ａ２、ｂ２を用いて、第２の零クロス時刻ｔｚ２を算出する。
ステップＳ２０６において、時間推定部３２ａは、基準電圧および基準電圧の直前のＮ個の電圧のうちの連続する少なくとも３個の電圧の時刻および値（電圧値）を第２のセットのデータに設定する。時間推定部３２ａは、第２のセットのデータを用いて、最小２乗法によって、時刻ｔから電圧値ｖを算出する第２の１次式（ｖ＝ａ２×ｔ＋ｂ２）の係数を算出し、第２の１次式の係数ａ２、ｂ２を用いて、第２の零クロス時刻ｔｚ２を算出する。
【0087】
ステップＳ２０７において、時間推定部３２ａは、基準電圧の時刻ｔｓと第２の零クロス時刻ｔｚ２との間の時間ΔＴＢ（＝ｔｓ―ｔｚ２）を出力する。
【0088】
ステップＳ２０９において、基準電圧の直前のＮ個の電圧の全てが正の場合には、処理がステップＳ２１０に進み、基準電圧の直前のＮ個の電圧の値に負が含まれる場合には、処理がステップＳ２１１に進む。
【0089】
ステップＳ２１０において、時間推定部３２ａは、０を出力する。
ステップＳ２１１において、時間推定部３２ａは、基準電圧および基準電圧の直前のＮ個の電圧のうちの連続する少なくとも３個の時刻および値（電圧値）を第１のセットのデータに設定する。時間推定部３２ａは、第１のセットのデータを用いて、最小２乗法によって、時刻ｔから電圧値ｖを算出する第１の１次式（ｖ＝ａ１×ｔ＋ｂ１）の係数を算出し、第１の１次式の係数ａ１、ｂ１を用いて、第１の零クロス時刻ｔｚ１を算出する。
ステップＳ２１１において、時間推定部３２ａは、基準電圧および基準電圧の直前のＮ個の電圧のうちの連続する少なくとも３個の時刻および値（電圧値）を第１のセットのデータに設定する。時間推定部３２ａは、第１のセットのデータを用いて、最小２乗法によって、時刻ｔから電圧値ｖを算出する第１の１次式（ｖ＝ａ１×ｔ＋ｂ１）の係数を算出し、第１の１次式の係数ａ１、ｂ１を用いて、第１の零クロス時刻ｔｚ１を算出する。
【0090】
ステップＳ２１２において、時間推定部３２ａは、ΔＴＡ（＝Ｎ×ΔＴ）から、基準電圧の時刻ｔｓと第１の零クロス時刻ｔｚ１との間の時間を減算した時間ΔＴＣ（＝ΔＴＡ－（ｔｓ－ｔｚ１））を出力する。
【0091】
以上のように、本実施の形態によれば、実施の形態１と同様に、量子化誤差および標本化誤差を低減することができるとともに、周波数の変化を高速に検出することができる。
【0092】
実施の形態３．
図１０は、実施の形態３の周波数検出器１ｂの構成を表わす図である。
図１０は、実施の形態３の周波数検出器１ｂの構成を表わす図である。
【0093】
周波数検出器１ｂは、Ａ／Ｄ変換器３１と、第１の半周期時間演算部４２と、第２の半周期時間演算部４３と、加算部１２１とを備える。
【0094】
第１の半周期時間演算部４２は、実施の形態１において説明した半周期時間演算部４１と同様である。第１の半周期時間演算部４２は、上半周期の時間ＴＨＵを出力する。
【0095】
第２の半周期時間演算部４３は、実施の形態２において説明した半周期時間演算部４１ａと同様である。第２の半周期時間演算部４３は、下半周期の時間ＴＨＬを出力する。
【0096】
加算部１２１は、上半周期の時間ＴＨＵと、下半周期の時間ＴＨＬとを加算して、１周期の時間ＴＨ（＝ＴＨＵ＋ＴＨＬ）を出力する。
【0097】
実施の形態４．
図１１は、実施の形態４の周波数検出器１ｃの構成を表わす図である。
図１１は、実施の形態４の周波数検出器１ｃの構成を表わす図である。
【0098】
周波数検出器１ｃは、Ａ／Ｄ変換器３１と、第１の半周期時間演算部４２と、第２の半周期時間演算部４３ａと、乗算部７１と、加算部１２１とを備える。
【0099】
第１の半周期時間演算部４２は、実施の形態１において説明した半周期時間演算部４１と同様である。第１の半周期時間演算部４２は、上半周期の時間ＴＨＵを出力する。
【0100】
第２の半周期時間演算部４３ａは、実施の形態１において説明した半周期時間演算部４１と同様である。第２の半周期時間演算部４３ａは、下半周期の時間ＴＨＬを出力する。
【0101】
乗算部７１は、Ａ／Ｄ変換器３１の出力と（―１）とを乗算して、第２の半周期時間演算部４３ａに出力する。これによって、第１の半周期時間演算部４２と同じ構成を有する第２の半周期時間演算部４３ａが、下半周期の時間ＴＨＬを出力することができる。
【0102】
加算部１２１は、上半周期の時間ＴＨＵと、下半周期の時間ＴＨＬとを加算して、１周期の時間ＴＨ（＝ＴＨＵ＋ＴＨＬ）を出力する。
【0103】
実施の形態４の変形例．
変形例の周波数検出器１ｃは、Ａ／Ｄ変換器３１と、第１の半周期時間演算部４２と、第２の半周期時間演算部４３ａと、乗算部７１と、加算部１２１とを備える。
変形例の周波数検出器１ｃは、Ａ／Ｄ変換器３１と、第１の半周期時間演算部４２と、第２の半周期時間演算部４３ａと、乗算部７１と、加算部１２１とを備える。
【0104】
第１の半周期時間演算部４２は、実施の形態２において説明した半周期時間演算部４１ａと同様である。第１の半周期時間演算部４２は、下半周期の時間ＴＨＬを出力する。
【0105】
第２の半周期時間演算部４３ａは、実施の形態２において説明した半周期時間演算部４１ａと同様である。第２の半周期時間演算部４３ａは、上半周期の時間ＴＨＵを出力する。
【0106】
乗算部７１は、Ａ／Ｄ変換器３１の出力と（―１）とを乗算して、第２の半周期時間演算部４３ａに出力する。これによって、第１の半周期時間演算部４２と同じ構成を有する第２の半周期時間演算部４３ａが、上半周期の時間ＴＨＵを出力することができる。
【0107】
加算部１２１は、上半周期の時間ＴＨＵと、下半周期の時間ＴＨＬとを加算して、１周期の時間ＴＨ（＝ＴＨＵ＋ＴＨＬ）を出力する。
【0108】
実施の形態５．
図１２は、実施の形態５の周波数検出器１ｄの構成を表わす図である。
図１２は、実施の形態５の周波数検出器１ｄの構成を表わす図である。
【0109】
周波数検出器１ｄは、Ａ／Ｄ変換器３１と、半周期時間演算部４１と、第２の総和演算部５２と、減算部７２と、加算部１２１とを備える。
【0110】
半周期時間演算部４１は、実施の形態１において説明した半周期時間演算部４１と同様である。半周期時間演算部４１は、上半周期の時間ＴＨＵを出力する。
【0111】
第２の総和演算部５２は、実施の形態１において説明した総和演算部５１と同様である。第２の総和演算部５２は、下半周期の時間ＴＨＬを出力する。
【0112】
減算部７２は、ΔＴＡ（＝Ｎ×ΔＴ）から時間推定部３２の出力を減算して、第２の総和演算部５２に出力する。これによって、総和演算部５１と同様の構成を有する第２の総和演算部５２が、下半周期の時間ＴＨＬを出力することができる。
【0113】
加算部１２１は、上半周期の時間ＴＨＵと、下半周期の時間ＴＨＬとを加算して、１周期の時間ＴＨ（＝ＴＨＵ＋ＴＨＬ）を出力する。
【0114】
実施の形態５の変形例．
変形例の周波数検出器１ｄは、Ａ／Ｄ変換器３１と、半周期時間演算部４１と、第２の総和演算部５２と、減算部７２と、加算部１２１とを備える。
変形例の周波数検出器１ｄは、Ａ／Ｄ変換器３１と、半周期時間演算部４１と、第２の総和演算部５２と、減算部７２と、加算部１２１とを備える。
【0115】
半周期時間演算部４１は、実施の形態２において説明した半周期時間演算部４１ａと同様である。半周期時間演算部４１は、下半周期の時間ＴＨＬを出力する。
【0116】
第２の総和演算部５２は、実施の形態２において説明した総和演算部５１ａと同様である。第２の総和演算部５２は、上半周期の時間ＴＨＵを出力する。
【0117】
減算部７２は、ΔＴＡ（＝Ｎ×ΔＴ）から時間推定部３２の出力を減算して、第２の総和演算部５２に出力する。これによって、総和演算部５１ａと同様の構成を有する第２の総和演算部５２が、上半周期の時間ＴＨＵを出力することができる。
【0118】
加算部１２１は、上半周期の時間ＴＨＵと、下半周期の時間ＴＨＬとを加算して、１周期の時間ＴＨ（＝ＴＨＵ＋ＴＨＬ）を出力する。
【0119】
実施の形態６．
図１３は、実施の形態６の周波数検出器１ｅの構成を表わす図である。
図１３は、実施の形態６の周波数検出器１ｅの構成を表わす図である。
【0120】
実施の形態６の周波数検出器１ｅが、実施の形態１の周波数検出器１と相違する点は、実施の形態６の周波数検出器１ｅが、Ａ／Ｄ変換器３１の出力と半周期時間演算部４１との間に配置されたローパスフィルタ６１を備える点である。
【0121】
ローパスフィルタ６１は、Ａ／Ｄ変換器３１の出力の低周波成分を通過させる。これによって、Ａ／Ｄ変換器３１の出力の雑音を低減することができる。
【0122】
実施の形態６の変形例．
実施の形態２～５の周波数検出器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄもローパスフィルタ６１を備えるものとしてもよい。
実施の形態２～５の周波数検出器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄもローパスフィルタ６１を備えるものとしてもよい。
【0123】
実施の形態２におけるＡ／Ｄ変換器３１の出力と半周期時間演算部４１ａとの間、実施の形態４のＡ／Ｄ変換器３１の出力と第１の半周期時間演算部４２および第２の半周期時間演算部４３との間、実施の形態４のＡ／Ｄ変換器３１の出力と第１の半周期時間演算部４２および第２の半周期時間演算部４３ａとの間、および実施の形態５のＡ／Ｄ変換器３１の出力と半周期時間演算部４１との間においても、ローパスフィルタ６１が配置されるものとしてもよい。
【0124】
実施の形態７．
図１４は、実施の形態７の周波数検出器１ｆの構成を表わす図である。
図１４は、実施の形態７の周波数検出器１ｆの構成を表わす図である。
【0125】
実施の形態７の周波数検出器１ｆが、実施の形態１の周波数検出器１と相違する点は、実施の形態７の周波数検出器１ｆが、Ａ／Ｄ変換器３１の出力と半周期時間演算部４１との間に配置された部分線形化部６２を備えるである。
【0126】
部分線形化部６２は、Ａ／Ｄ変換器３１から出力される電圧ｖの値に対して部分線形化関数ｆを適用して得られる値ｚを半周期時間演算部４１に出力する。
【0127】
部分線形化関数ｆ（ｖ）は、以下のように表される。
【0128】
【数5】
【0129】
ここで、Ａ／Ｄ変換器３１から出力される電圧の定格振幅をＶ０、定格角周波数をω０、線形化範囲の下限閾値をＶｍ、線形化範囲の上限閾値をＶｐとする。－Ｖ０≦Ｖｍ＜０＜Ｖｐ≦Ｖ０である。
【0130】
図１５は、部分線形化関数の例を表わす図である。
ｖが交流電圧の波形を表わす。ｆ（ｖ）がｖに対して部分線形化関数を適用して得られる値の波形を表わす。
ｖが交流電圧の波形を表わす。ｆ（ｖ）がｖに対して部分線形化関数を適用して得られる値の波形を表わす。
【0131】
v=V0sin(ωt+θ)として、零クロス近傍Vm≦v≦Vpのz=f(v)を求めると、z=f(v)=（V0/ω0)*(ωt+θ)となり、zはtの線形関数になる。この部分線形化関数による変換により、線形最小二乗法のモデル式(at+b)とサンプルデータとが良く一致するようになり、零クロス点の推定精度が向上する。電圧の振幅が定格値と完全に一致しない場合でも、変換前より線形に近いデータ(t,f(v))が得られる。
【0132】
図１６は、実施の形態７の部分線形化部６２および時間推定部３２による処理手順を表わすフローチャートである。
【0133】
ステップＳ２０１において、部分線形化部６２は、Ａ／Ｄ変換器３１からデジタルの交流電圧ｖを取得する。
【0134】
ステップＳ２０２において、部分線形化部６２は、Ａ／Ｄ変換器３１から出力される電圧ｖの値に対して部分線形化関数ｆを適用して得られる値ｚを半周期時間演算部４１に出力する。
【0135】
ステップＳ１０２以降は、実施の形態１と同様なので、説明を繰り返さない。
実施の形態７の変形例．
実施の形態２～５の周波数検出器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄも部分線形化部６２を備えるものとしてもよい。
実施の形態７の変形例．
実施の形態２～５の周波数検出器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄも部分線形化部６２を備えるものとしてもよい。
【0136】
実施の形態２におけるＡ／Ｄ変換器３１の出力と半周期時間演算部４１ａとの間、実施の形態４のＡ／Ｄ変換器３１の出力と第１の半周期時間演算部４２および第２の半周期時間演算部４３との間、実施の形態４のＡ／Ｄ変換器３１の出力と第１の半周期時間演算部４２および第２の半周期時間演算部４３ａとの間、および実施の形態５のＡ／Ｄ変換器３１の出力と半周期時間演算部４１との間においても、部分線形化部６２が配置されるものとしてもよい。さらに、実施の形態５およびその変形例に含まれるローパスフィルタ６１の直後に部分線形化部６２が配置されるものとしてもよい。
【0137】
実施の形態７の変形例．
実施の形態７において説明した部分線形化関数ｆ（ｖ）におけるarcsin関数に代えて、その近似関数（多項式近似）を用いてもよい。また、部分線形化関数ｆ（ｖ）は交流電圧の正弦波の零クロス点付近において、正弦波を部分的に直線に変換できるものであればよい。
実施の形態７において説明した部分線形化関数ｆ（ｖ）におけるarcsin関数に代えて、その近似関数（多項式近似）を用いてもよい。また、部分線形化関数ｆ（ｖ）は交流電圧の正弦波の零クロス点付近において、正弦波を部分的に直線に変換できるものであればよい。
【0138】
【0139】
周波数検出器１ｆは、Ａ／Ｄ変換器３１と、周期時間演算部８１とを備える。
Ａ／Ｄ変換器３１は、アナログの電圧をデジタルの電圧に変換する。
Ａ／Ｄ変換器３１は、アナログの電圧をデジタルの電圧に変換する。
【0140】
周期時間演算部８１は、Ａ／Ｄ変換器３１の後段に配置される。
周期時間演算部８１は、交流電圧波形の第１の立上りにおける３個以上の連続する電圧の時刻と値とを含む第１のセットのデータを用いて、交流電圧波形の第１の立上りにおける電圧の値が０となる第１の零クロス時刻ｔｚ１ａを算出する。
周期時間演算部８１は、交流電圧波形の第１の立上りにおける３個以上の連続する電圧の時刻と値とを含む第１のセットのデータを用いて、交流電圧波形の第１の立上りにおける電圧の値が０となる第１の零クロス時刻ｔｚ１ａを算出する。
【0141】
周期時間演算部８１は、交流電圧波形の第１の立上りの次の第２の立上りにおける３個以上の連続する電圧の時刻と電圧値とを含む第２のセットのデータを用いて、交流電圧波形の第２の立上りにおける電圧の値が０となる第２の零クロス時刻ｔｚ１ｂを算出する。
【0142】
周期時間演算部８１は、第１の零クロス時刻ｔｚ１ａと第２の零クロス時刻ｔｚ１ｂとの時間差に基づいて、交流電圧波形の１周期の時間ＴＨを算出する。
【0143】
周期時間演算部８１は、時間推定部８２と、メモリ８３と、減算部８４とを備える。
時間推定部８２は、周期時間演算部８１に順次入力される複数の電圧について、Ｎ個の間隔で基準電圧を設定する。
時間推定部８２は、周期時間演算部８１に順次入力される複数の電圧について、Ｎ個の間隔で基準電圧を設定する。
【0144】
時間推定部８２は、基準電圧の値が正であり、かつ基準電圧の直前のＮ個の電圧の値に負が含まれる場合には、基準電圧および基準電圧の直前のＮ個の電圧のうちの連続する少なくとも３個の電圧の時刻および値（電圧値）を第１のセットのデータに設定する。時間推定部８２は、第１のセットのデータを用いて、最小２乗法によって、時刻ｔから電圧値ｖを算出する第１の１次式（ｖ＝ａ１×ｔ＋ｂ１）の係数を算出し、第１の１次式の係数ａ１、ｂ１を用いて、第１の零クロス時刻ｔｚ１ａを算出する。第１のセットのデータは、値が正となる電圧を少なくとも１つ含み、値が負となる電圧を少なくとも１つ含むものとしてもよい。時間推定部８２は、第１の零クロス時刻ｔｚ１ａをメモリ８３に出力する。
【0145】
時間推定部８２は、その後、基準電圧の値が正であり、かつ基準電圧の直前のＮ個の電圧の値に負が含まれる場合には、基準電圧および基準電圧の直前のＮ個の電圧のうちの連続する少なくとも３個の電圧の時刻および値（電圧値）を第２のセットのデータに設定する。時間推定部８２は、第２のセットのデータを用いて、最小２乗法によって、時刻ｔから電圧値ｖを算出する第２の１次式（ｖ＝ａ２×ｔ＋ｂ２）の係数を算出し、第２の１次式の係数ａ２、ｂ２を用いて、第２の零クロス時刻ｔｚ１ｂを算出する。第２のセットのデータは、値が正となる電圧を少なくとも１つ含み、値が負となる電圧を少なくとも１つ含むものとしてもよい。
【0146】
減算部８４は、時間推定部８２から出力される第２の零クロス時刻ｔｚ１ｂから、メモリ８３から出力される第１の零クロス時刻ｔｚ１ａを減算することによって、交流電圧波形の１周期の時間ＴＨを出力する。
【0147】
【0148】
周波数検出器１ｈは、Ａ／Ｄ変換器３１と、周期時間演算部８１ａとを備える。
Ａ／Ｄ変換器３１は、アナログの電圧をデジタルの電圧に変換する。
Ａ／Ｄ変換器３１は、アナログの電圧をデジタルの電圧に変換する。
【0149】
周期時間演算部８１ａは、Ａ／Ｄ変換器３１の後段に配置される。
周期時間演算部８１ａは、交流電圧波形の第１の立下りにおける３個以上の連続する電圧の時刻と値とを含む第１のセットのデータを用いて、交流電圧波形の第１の立下りにおける電圧の値が０となる第１の零クロス時刻ｔｚ２ａを算出する。
周期時間演算部８１ａは、交流電圧波形の第１の立下りにおける３個以上の連続する電圧の時刻と値とを含む第１のセットのデータを用いて、交流電圧波形の第１の立下りにおける電圧の値が０となる第１の零クロス時刻ｔｚ２ａを算出する。
【0150】
周期時間演算部８１ａは、交流電圧波形の第１の立下りの次の第２の立下りにおける３個以上の連続する電圧の時刻と電圧値とを含む第２のセットのデータを用いて、交流電圧波形の第２の立下りにおける電圧の値が０となる第２の零クロス時刻ｔｚ２ｂを算出する。
【0151】
周期時間演算部８１ａは、第１の零クロス時刻ｔｚ２ａと第２の零クロス時刻ｔｚ２ｂとの時間差に基づいて、交流電圧波形の１周期の時間ＴＨを算出する。
【0152】
周期時間演算部８１ａは、時間推定部８２ａと、メモリ８３と、減算部８４とを備える。
【0153】
時間推定部８２ａは、周期時間演算部８１ａに順次入力される複数の電圧について、Ｎ個の間隔で基準電圧を設定する。
【0154】
時間推定部８２ａは、基準電圧の値が負であり、かつ基準電圧の直前のＮ個の電圧の値に正が含まれる場合には、基準電圧および基準電圧の直前のＮ個の電圧のうちの連続する少なくとも３個の電圧の時刻および値（電圧値）を第１のセットのデータに設定する。時間推定部８２ａは、第１のセットのデータを用いて、最小２乗法によって、時刻ｔから電圧値ｖを算出する第１の１次式（ｖ＝ａ１×ｔ＋ｂ１）の係数を算出し、第１の１次式の係数ａ１、ｂ１を用いて、第１の零クロス時刻ｔｚ２ａを算出する。第１のセットのデータは、値が負となる電圧を少なくとも１つ含み、値が正となる電圧を少なくとも１つ含むものとしてもよい。時間推定部８２ａは、第１の零クロス時刻ｔｚ２ａをメモリ８３に出力する。
【0155】
時間推定部８２ａは、その後、基準電圧の値が負であり、かつ基準電圧の直前のＮ個の電圧の値に正が含まれる場合には、基準電圧および基準電圧の直前のＮ個の電圧のうちの連続する少なくとも３個の電圧の時刻および値（電圧値）を第２のセットのデータに設定する。時間推定部８２ａは、第２のセットのデータを用いて、最小２乗法によって、時刻ｔから電圧値ｖを算出する第２の１次式（ｖ＝ａ２×ｔ＋ｂ２）の係数を算出し、第２の１次式の係数ａ２、ｂ２を用いて、第２の零クロス時刻ｔｚ２ｂを算出する。第２のセットのデータは、値が負となる電圧を少なくとも１つ含み、値が正となる電圧を少なくとも１つ含むものとしてもよい。
【0156】
減算部８４は、時間推定部８２ａから出力される第２の零クロス時刻ｔｚ２ｂから、メモリ８３から出力される第１の零クロス時刻ｔｚ２ａを減算することによって、交流電圧波形の１周期の時間ＴＨを出力する。
【0157】
実施の形態１０．
図２１は、実施の形態に係るフリッカ抑制装置の構成を説明する概略ブロック図である。
図２１は、実施の形態に係るフリッカ抑制装置の構成を説明する概略ブロック図である。
【0158】
フリッカ抑制装置１００は、電圧源１０及び交流電路２０を含む電力系統に接続される。交流電路２０には、太陽光発電装置に代表される分散型電源４０を系統連系するためのＰＣＳ３０が接続される。ＰＣＳ３０は、単独運転状態の検出機能を有しており、当該検出機能のための無効電力Ｑｘを交流電路２０に出力する。
【0159】
フリッカ抑制装置１００は、電力変換器１１０と、周波数検出器１２０と、制御器１５０とを備える。周波数検出器１２０は、交流電路２０上の交流電圧波形から当該電圧の周波数である系統周波数ｆｓを検出する。制御器１５０は、周波数検出器１２０によって検出された系統周波数ｆｓを用いて、電力変換器１１０が交流電路２０へ出力する無効電力Ｑｃを制御する。
【0160】
周波数検出器１２０は、実施の形態１～７で説明した周波数検出器１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆのいずれかを備える。これらが、半周期の時間ＴＨＬ，ＴＨＵ、または１周期の時間ＴＨを出力する場合には、周波数検出器１２０は、半周期の時間ＴＨＬ，ＴＨＵ、または１周期の時間ＴＨを周波数ｆｓに変換する機能を備える。
【0161】
尚、本実施の形態において、無効電力Ｑｃ，Ｑｘ（無効電流）の位相の進み及び遅れは、ＪＥＭ１４９８規定に準じている。具体的には、系統側（交流電路２０）から電力変換器１１０又はＰＣＳ３０に電力（電流）が流入する方向を「正」と定義して、当該電流方向にて、電圧に対して位相が９０度遅れる電流による無効電力を「遅れ（遅相）無効電力」と定義し、反対に、当該電圧に対して位相が９０度進んだ電流による無効電力を「進み（進相）無効電力」と定義する。
【0162】
電力変換器１１０は、進み位相又は遅れ位相の無効電力Ｑｃを交流電路２０へ出力する。本明細書では、Ｑｃ＞０のときに進み無効電力が出力され、Ｑｃ＜０のときに、遅れ無効電力が、電力変換器１１０から交流電路２０（電力系統）へ出力されるものとする。又、電力変換器１１０は、Ｑｃ＝０、即ち、無効電力を出力しない動作状態も有する。
【0163】
電力変換器１１０は、代表的には、ＳＴＡＣＯＭで構成することが可能であるが、制御された進み無効電力又は遅れ無効電力を選択的に出力可能であれば、自励式及び他励式の無効電力調整装置を始めとして、任意の機器を適用することが可能である。
【0164】
制御器１５０は、周波数変化量算出部１６０と、制御演算部１７０と、電力変換器制御部１８０とを含む。周波数変化量算出部１６０は、周波数検出器１２０によって検出された系統周波数ｆｓを用いて、系統周波数ｆｓの変化（上昇又は低下）を示す周波数変化量ｆｃｈｇを算出する。制御演算部１７０は、周波数変化量ｆｃｈｇを入力とする、予め定められた制御演算に従って無効電力指令値Ｑｒｅｆを算出する。電力変換器制御部１８０は、無効電力指令値Ｑｒｅｆに従った無効電力Ｑｃを出力するための、電力変換器１１０の制御指令Ｓｃｖを生成する。制御指令Ｓｃｖは、電力変換器１１０へ入力される。
【0165】
（ソフトウエア構成）
実施の形態１～７における半周期時間演算部、部分線形化部、ローパスフィルタ、加算部、乗算部、および減算部は、相当する動作をデジタル回路のハードウェアまたはソフトウェアで構成してもよい。
実施の形態１～７における半周期時間演算部、部分線形化部、ローパスフィルタ、加算部、乗算部、および減算部は、相当する動作をデジタル回路のハードウェアまたはソフトウェアで構成してもよい。
【0166】
図２２は、半周期時間演算部、部分線形化部、ローパスフィルタ、加算部、乗算部、および減算部の機能をソフトウェアを用いて実現する場合の構成を示す図である。周波数検出器は、バス１００３に接続されたプロセッサ１００１およびメモリ１００２を備える。メモリ１００２に記憶されたプログラムをプロセッサ１００１が実行する。
【0167】
（変形例）
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、たとえば、以下のような変形例も含む。
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、たとえば、以下のような変形例も含む。
【0168】
（１）半周期時間の算出
実施の形態１および２では、第１の零クロス時刻ｔｚ１および第２の零クロス時刻ｔｚ２を算出するための最小２乗法の式において、相対時刻を用いたが、これに限定するものではない。最小２乗法の式において、絶対時刻を用いてもよい。これによって、算出される第１の零クロス時刻ｔｚ１および第２の零クロス時刻ｔｚ２も絶対時刻となるので、第１の零クロス時刻ｔｚ１と第２の零クロス時刻ｔｚ２との差分を求めて、これを半周期の時間ＴＨＵまたはＴＨＬとすることができる。
実施の形態１および２では、第１の零クロス時刻ｔｚ１および第２の零クロス時刻ｔｚ２を算出するための最小２乗法の式において、相対時刻を用いたが、これに限定するものではない。最小２乗法の式において、絶対時刻を用いてもよい。これによって、算出される第１の零クロス時刻ｔｚ１および第２の零クロス時刻ｔｚ２も絶対時刻となるので、第１の零クロス時刻ｔｚ１と第２の零クロス時刻ｔｚ２との差分を求めて、これを半周期の時間ＴＨＵまたはＴＨＬとすることができる。
【0169】
（２）周波数の検出
上記の実施形態の周波数検出器は、上半周期の時間ＴＨＵ、下半周期の時間ＴＨＬ、または１周期の時間ＴＨを算出したが、さらに、以下の式のようにして周波数ｆｓを算出するものとしてもよい。
上記の実施形態の周波数検出器は、上半周期の時間ＴＨＵ、下半周期の時間ＴＨＬ、または１周期の時間ＴＨを算出したが、さらに、以下の式のようにして周波数ｆｓを算出するものとしてもよい。
【0170】
ｆｓ＝１／（２×ＴＨＵ）
ｆｓ＝１／（２×ＴＨＬ）
ｆｓ＝１／（ＴＨ）
今回開示された実施の形態がすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
ｆｓ＝１／（２×ＴＨＬ）
ｆｓ＝１／（ＴＨ）
今回開示された実施の形態がすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【0171】
１，１ａ～１ｈ 周波数検出器、１０ 電圧源、１１ 比較器、１２ カウンタ、１３ ホールド器、１４ 遅延器、１５ 立下りエッジ検出器、１６，２２，２３，７１ 乗算部、２０ 交流電路、２４，２８，１２１ 加算部、２５ 制御部、２９ 積分部、３１ 変換器、３２，３２ａ，８２ａ，８２ｂ 時間推定部、３３ 累積部、３４ 比較部、３５ ホールド指示部、３６ ホールド部、３７ 遅延部、４０ 分散型電源、４１，４１ａ 半周期時間演算部、４２ 第１の半周期時間演算部、４３，４３ａ 第２の半周期時間演算部、５１，５１ａ 総和演算部、５２ 第２の総和演算部、６１ ローパスフィルタ、６２ 部分線形化部、７２ 減算部、８１ａ，８１ｂ 周期時間演算部、８３ 減算部、１００ フリッカ抑制装置、１１０ 電力変換器、１５０ 制御器、１６０ 周波数変化量算出部、１７０ 制御演算部、１８０ 電力変換器制御部、１００１ プロセッサ、１００２ メモリ、１００３ バス。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】