JP2000329804A - 電子式無効電力測定装置 - Google Patents
電子式無効電力測定装置Info
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- JP2000329804A JP2000329804A JP11139549A JP13954999A JP2000329804A JP 2000329804 A JP2000329804 A JP 2000329804A JP 11139549 A JP11139549 A JP 11139549A JP 13954999 A JP13954999 A JP 13954999A JP 2000329804 A JP2000329804 A JP 2000329804A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来よりも小規模な回路構成で、より正確に
無効電力を測定する。 【解決手段】 交流電圧Vと交流電流Iの一方をデジタ
ル値に変換する第1のA/D変換手段1と、前記交流電
圧と交流電流の他方をデジタル値に変換する第2のA/
D変換手段2と、該第2のA/D変換手段の出力を積分
する積分手段3(もしくは微分手段)と、該積分手段
(もしくは微分手段)の出力と前記第1のA/D変換手
段の出力とを乗算して瞬時無効電力を算出する乗算手段
4とを有する。
無効電力を測定する。 【解決手段】 交流電圧Vと交流電流Iの一方をデジタ
ル値に変換する第1のA/D変換手段1と、前記交流電
圧と交流電流の他方をデジタル値に変換する第2のA/
D変換手段2と、該第2のA/D変換手段の出力を積分
する積分手段3(もしくは微分手段)と、該積分手段
(もしくは微分手段)の出力と前記第1のA/D変換手
段の出力とを乗算して瞬時無効電力を算出する乗算手段
4とを有する。
Description
【発明の属する技術分野】本発明は、無効電力を測定す
るための電子式無効電力量計、電子式無効電力計などの
電子式無効電力測定装置の改良に関するものである。
るための電子式無効電力量計、電子式無効電力計などの
電子式無効電力測定装置の改良に関するものである。
【従来の技術】無効電力を測定するためには、電圧と電
流のどちらか一方あるいは両方の位相を動かして両者の
間にπ/2の相対的な位相差を生じさせた後に、両者を
乗算する必要がある。図7は、例えば特開平06−20
7955号公報に示された、デジタル回路を用いた従来
の無効電力量計の回路例である。交流電流IはA/D変
換部101でデジタル信号に変換され、乗算器102に
入力される。一方交流電圧Vは、同様にA/D変換部1
03でデジタル信号に変換された後に、記憶素子である
多段レジスタ104に入力される。多段レジスタ104
ではレジスタに逐次デジタル化された電圧値が記憶され
る。π/2算出部105では、交流電圧Vの周期を検出
し、π/2の位相差に相当する時間を算出する。選択器
106は、π/2算出部105の算出した時間に従っ
て、多段レジスタ104に記憶されている電圧値の中か
ら、π/2の位相差に相当する時間分遡った時点の電圧
値を読み出し、それを乗算器102に出力する。乗算器
102では、交流電流Iと、π/2の時間分遅延された
交流電圧Vを乗算して無効電力を算出する。その乗算結
果は加算器107に入力され、そこで累積された結果が
無効電力量となる。
流のどちらか一方あるいは両方の位相を動かして両者の
間にπ/2の相対的な位相差を生じさせた後に、両者を
乗算する必要がある。図7は、例えば特開平06−20
7955号公報に示された、デジタル回路を用いた従来
の無効電力量計の回路例である。交流電流IはA/D変
換部101でデジタル信号に変換され、乗算器102に
入力される。一方交流電圧Vは、同様にA/D変換部1
03でデジタル信号に変換された後に、記憶素子である
多段レジスタ104に入力される。多段レジスタ104
ではレジスタに逐次デジタル化された電圧値が記憶され
る。π/2算出部105では、交流電圧Vの周期を検出
し、π/2の位相差に相当する時間を算出する。選択器
106は、π/2算出部105の算出した時間に従っ
て、多段レジスタ104に記憶されている電圧値の中か
ら、π/2の位相差に相当する時間分遡った時点の電圧
値を読み出し、それを乗算器102に出力する。乗算器
102では、交流電流Iと、π/2の時間分遅延された
交流電圧Vを乗算して無効電力を算出する。その乗算結
果は加算器107に入力され、そこで累積された結果が
無効電力量となる。
【発明が解決しようとする課題】従来の無効電力量計で
は、交流電圧か交流電流のいずれか一方をπ/2の位相
差に相当する時間分遅延させるために、遅延させる信号
のA/D変換結果を少なくともπ/2相当分記憶する必
要がある。すなわち、A/D変換後の信号のπ/2分に
相当するビット数の記憶素子が必要となるため、回路規
模が大きくなってしまうという欠点を有していた。さら
に、入力信号の周波数変動に対応するためには、入力信
号のπ/2の位相差に相当する時間を常に算出している
必要があり、これも回路規模を大きくする要因となって
いた。また、入力信号のうち基本波に対してπ/2相当
分遅延させるため、高調波成分に対してはπ/2相当分
遅延させた結果にはならず、測定された無効電力量の精
度が低くなるという欠点も有していた。 (発明の目的)本発明の目的は、記憶素子やπ/2算出
部を設ける必要が無く、従来よりも小規模な回路構成
で、より正確に無効電力を測定することのできる電子式
無効電力測定装置を提供することである。
は、交流電圧か交流電流のいずれか一方をπ/2の位相
差に相当する時間分遅延させるために、遅延させる信号
のA/D変換結果を少なくともπ/2相当分記憶する必
要がある。すなわち、A/D変換後の信号のπ/2分に
相当するビット数の記憶素子が必要となるため、回路規
模が大きくなってしまうという欠点を有していた。さら
に、入力信号の周波数変動に対応するためには、入力信
号のπ/2の位相差に相当する時間を常に算出している
必要があり、これも回路規模を大きくする要因となって
いた。また、入力信号のうち基本波に対してπ/2相当
分遅延させるため、高調波成分に対してはπ/2相当分
遅延させた結果にはならず、測定された無効電力量の精
度が低くなるという欠点も有していた。 (発明の目的)本発明の目的は、記憶素子やπ/2算出
部を設ける必要が無く、従来よりも小規模な回路構成
で、より正確に無効電力を測定することのできる電子式
無効電力測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載の本発明は、交流電圧と交流電流の一
方をデジタル値に変換する第1のA/D変換手段と、前
記交流電圧と交流電流の他方をデジタル値に変換する第
2のA/D変換手段と、該第2のA/D変換手段の出力
を積分する積分手段と、該積分手段の出力と前記第1の
A/D変換手段の出力とを乗算して瞬時無効電力を算出
する乗算手段とを有する電子式無効電力測定装置とする
ものである。また、同様に上記目的を達成するために、
請求項2記載の本発明は、交流電圧と交流電流の一方を
デジタル値に変換する第1の△Σ変調手段と、前記交流
電圧と交流電流の他方をデジタル値に変換する第2の△
Σ変調手段と、該第2の△Σ変調手段の出力を積分する
積分手段と、デジタルフィルタを通して入力する前記第
1の△Σ変調手段からの出力と、デジタルフィルタを通
さずに入力する前記第2の△Σ変調手段からの出力とを
乗算して瞬時無効電力を算出する乗算手段とを有する電
子式無効電力測定装置とするものである。また、同様に
上記目的を達成するために、請求項3記載の本発明は、
交流電圧と交流電流の一方をデジタル値に変換する第1
のA/D変換手段と、前記交流電圧と交流電流の他方を
デジタル値に変換する第2のA/D変換手段と、前記第
1のA/D変換手段の出力を微分する微分手段と、該微
分手段の出力と前記第2のA/D変換手段の出力とを乗
算して瞬時無効電力を算出する乗算手段とを有する電子
式無効電力測定装置とするものである。
に、請求項1記載の本発明は、交流電圧と交流電流の一
方をデジタル値に変換する第1のA/D変換手段と、前
記交流電圧と交流電流の他方をデジタル値に変換する第
2のA/D変換手段と、該第2のA/D変換手段の出力
を積分する積分手段と、該積分手段の出力と前記第1の
A/D変換手段の出力とを乗算して瞬時無効電力を算出
する乗算手段とを有する電子式無効電力測定装置とする
ものである。また、同様に上記目的を達成するために、
請求項2記載の本発明は、交流電圧と交流電流の一方を
デジタル値に変換する第1の△Σ変調手段と、前記交流
電圧と交流電流の他方をデジタル値に変換する第2の△
Σ変調手段と、該第2の△Σ変調手段の出力を積分する
積分手段と、デジタルフィルタを通して入力する前記第
1の△Σ変調手段からの出力と、デジタルフィルタを通
さずに入力する前記第2の△Σ変調手段からの出力とを
乗算して瞬時無効電力を算出する乗算手段とを有する電
子式無効電力測定装置とするものである。また、同様に
上記目的を達成するために、請求項3記載の本発明は、
交流電圧と交流電流の一方をデジタル値に変換する第1
のA/D変換手段と、前記交流電圧と交流電流の他方を
デジタル値に変換する第2のA/D変換手段と、前記第
1のA/D変換手段の出力を微分する微分手段と、該微
分手段の出力と前記第2のA/D変換手段の出力とを乗
算して瞬時無効電力を算出する乗算手段とを有する電子
式無効電力測定装置とするものである。
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の一形態で
ある電子式無効電力量計を示す図である。1,2は測定
対象の交流電流Iと交流電圧Vがそれぞれ入力されるA
/D変換部、3はA/D変換部2の出力を積分する積分
器、4はA/D変換部1と積分器3の出力を乗算する乗
算器、5は乗算器4からの出力を累積する加算器であ
る。電流Iは、A/D変換部1に入力されてデジタル信
号に変換される。一方、電圧Vは、A/D変換部2に入
力されてデジタル信号に変換される。デジタル変換され
た電圧Vは、積分器3に送られて積分される。この積分
結果は、 ∫SINωt dt = −COSωt = SIN(ωt−π/2) となる。この式が示す通り、積分器3の出力する電圧V
は、積分する以前の電圧Vと比べて、π/2の位相差分
遅延されている。積分器3から出力されるπ/2相当分
遅延された電圧Vと、A/D変換部1から出力される電
流Iは、共に乗算器4に入力されて乗算され、その結果
が無効電力となる。乗算器4の出力は加算器5に送ら
れ、そこでの累積結果が無効電力量となる。本実施形態
によれば、積分器3によって入力信号に応じたリアルタ
イムのπ/2移相を実現するため、従来必要であった少
なくともπ/2相当分の記憶素子が不要になる。さら
に、周波数変動に対応するためのπ/2算出手段も不要
となるため、回路の簡略化とコスト低減が実現できる。
また、従来技術のような基本波に対しての移相のみでは
なく全高調波に対しても移相するため、より精度の高い
無効電力量測定が可能となる。図1の実施形態において
は、電圧V側に積分器3を設けているが、電流I側に設
けることも可能である。この場合、元々の位相である電
圧Vに対して、電流Iがπ/2の位相差分遅延されるこ
とから、いわゆる進相無効電力量計となる。また図1の
実施形態においては、電流Iと電圧Vをそれぞれ別のA
/D変換部にてデジタル変換しているが、A/D変換部
を1つで回路を構成することも可能である。図2はその
ような本発明の実施の別の形態を示した図である。電流
Iと電圧Vはまずサンプルホールド回路6に入力され
て、同時点の電流Iと電圧Vがサンプルホールドされ
る。サンプルホールドされた電流Iと電圧Vは、順次A
/D変換部1に入力されてデジタル変換される。A/D
変換部1の出力は選択器7に送られ、そこからさらに、
電流Iのデータであれば乗算器4に、電圧Vのデータで
あれば積分器3に出力される。積分器3では、前述の通
り入力電圧を積分することでπ/2の位相差分遅延し、
その結果を乗算器4に送る。乗算器4では、遅延されて
いない電流Iと、π/2遅延された電圧Vを乗算して無
効電力を算出し、その結果を加算器5に出力する。図3
は、A/D変換手段として1ビット量子化器である△Σ
変調器を用いた、本発明の実施の他の形態を示す図であ
る。本実施形態においては、電流Iは△Σ変調器8で、
また電圧Vは△Σ変調器9で、それぞれデジタル変換さ
れる。この場合、△Σ変調器9の出力を積分する積分器
として1ビット加減算器(アップダウンカウンタ)10
を用いることが可能となり、積分器の構成をより簡素化
することが可能となる。△Σ変調器8と1ビット加減算
器10の出力は、それぞれデジタルフィルタ11および
12を経て乗算器4に入力される。なお、積分器である
1ビット加減算器10にはローパスフィルタの効果があ
るため、図4に示す通り電圧側のデジタルフィルタ12
は削除するか、あるいは簡略化することが可能である。
図5は、積分器の代りに微分器を用いた、本発明の他の
実施形態を示す図である。電流Iは、A/D変換部1に
入力されてデジタル信号に変換された後、微分器13に
送られて微分される。この微分結果は、 d/dt(SINωt)= COSωt = SIN(ωt+π/2) となる。この式が示す通り、微分器13の出力する電流
Iは、微分する以前の電流Iと比べて、π/2の位相差
分進んでいる。言い換えると、電圧Vが電流Iに対して
相対的にπ/2分遅延されている。微分器13から出力
されるπ/2分進んだ電流Iと、A/D変換部2から出
力される電圧Vは、共に乗算器4に入力されて乗算さ
れ、その結果が無効電力となる。乗算器4の出力は加算
器5に送られ、そこでの累積結果が無効電力量となる。
本実施形態によれば、微分器13によって入力信号に応
じたリアルタイムのπ/2移相を実現するため、従来必
要であったπ/2相当分の記憶素子が不要になる。さら
に、周波数変動に対応するためのπ/2算出手段も不要
となるため、回路の簡略化とコスト低減が実現できる。
また、従来技術のような基本波に対しての移相のみでは
なく全高調波に対しても移相することが可能であるた
め、より精度の高い無効電力量測定が可能となる。さら
に、微分することでハイパスフィルタの効果があるた
め、A/D変換部1の出力信号に含まれるオフセット成
分を除去することも可能となる。図5の実施形態におい
ても、図1の実施形態で説明したのと全く同様な考え方
で、微分器13を電流側ではなく電圧側に設けることが
可能である。また、A/D変換部を1つで回路を構成す
ることも可能である。さらに、図6は、A/D変換手段
として1ビット量子化器である△Σ変調器を用いた、本
発明の他の実施形態を示す図である。本実施形態におい
ては、電流Iは△Σ変調器8で、また電圧Vは△Σ変調
器9で、それぞれデジタル変換される。この場合、△Σ
変調器8の出力を微分する微分器13として1ビット加
減算器を用いることが可能となり、微分器13の構成を
より簡素化することが可能となる。微分器13と△Σ変
調器9の出力は、それぞれデジタルフィルタ11および
12を経て乗算器4に入力される。デジタルフィルタ1
1は△Σ変調器8と微分器13との間に接続されるよう
にしてもよい。
ある電子式無効電力量計を示す図である。1,2は測定
対象の交流電流Iと交流電圧Vがそれぞれ入力されるA
/D変換部、3はA/D変換部2の出力を積分する積分
器、4はA/D変換部1と積分器3の出力を乗算する乗
算器、5は乗算器4からの出力を累積する加算器であ
る。電流Iは、A/D変換部1に入力されてデジタル信
号に変換される。一方、電圧Vは、A/D変換部2に入
力されてデジタル信号に変換される。デジタル変換され
た電圧Vは、積分器3に送られて積分される。この積分
結果は、 ∫SINωt dt = −COSωt = SIN(ωt−π/2) となる。この式が示す通り、積分器3の出力する電圧V
は、積分する以前の電圧Vと比べて、π/2の位相差分
遅延されている。積分器3から出力されるπ/2相当分
遅延された電圧Vと、A/D変換部1から出力される電
流Iは、共に乗算器4に入力されて乗算され、その結果
が無効電力となる。乗算器4の出力は加算器5に送ら
れ、そこでの累積結果が無効電力量となる。本実施形態
によれば、積分器3によって入力信号に応じたリアルタ
イムのπ/2移相を実現するため、従来必要であった少
なくともπ/2相当分の記憶素子が不要になる。さら
に、周波数変動に対応するためのπ/2算出手段も不要
となるため、回路の簡略化とコスト低減が実現できる。
また、従来技術のような基本波に対しての移相のみでは
なく全高調波に対しても移相するため、より精度の高い
無効電力量測定が可能となる。図1の実施形態において
は、電圧V側に積分器3を設けているが、電流I側に設
けることも可能である。この場合、元々の位相である電
圧Vに対して、電流Iがπ/2の位相差分遅延されるこ
とから、いわゆる進相無効電力量計となる。また図1の
実施形態においては、電流Iと電圧Vをそれぞれ別のA
/D変換部にてデジタル変換しているが、A/D変換部
を1つで回路を構成することも可能である。図2はその
ような本発明の実施の別の形態を示した図である。電流
Iと電圧Vはまずサンプルホールド回路6に入力され
て、同時点の電流Iと電圧Vがサンプルホールドされ
る。サンプルホールドされた電流Iと電圧Vは、順次A
/D変換部1に入力されてデジタル変換される。A/D
変換部1の出力は選択器7に送られ、そこからさらに、
電流Iのデータであれば乗算器4に、電圧Vのデータで
あれば積分器3に出力される。積分器3では、前述の通
り入力電圧を積分することでπ/2の位相差分遅延し、
その結果を乗算器4に送る。乗算器4では、遅延されて
いない電流Iと、π/2遅延された電圧Vを乗算して無
効電力を算出し、その結果を加算器5に出力する。図3
は、A/D変換手段として1ビット量子化器である△Σ
変調器を用いた、本発明の実施の他の形態を示す図であ
る。本実施形態においては、電流Iは△Σ変調器8で、
また電圧Vは△Σ変調器9で、それぞれデジタル変換さ
れる。この場合、△Σ変調器9の出力を積分する積分器
として1ビット加減算器(アップダウンカウンタ)10
を用いることが可能となり、積分器の構成をより簡素化
することが可能となる。△Σ変調器8と1ビット加減算
器10の出力は、それぞれデジタルフィルタ11および
12を経て乗算器4に入力される。なお、積分器である
1ビット加減算器10にはローパスフィルタの効果があ
るため、図4に示す通り電圧側のデジタルフィルタ12
は削除するか、あるいは簡略化することが可能である。
図5は、積分器の代りに微分器を用いた、本発明の他の
実施形態を示す図である。電流Iは、A/D変換部1に
入力されてデジタル信号に変換された後、微分器13に
送られて微分される。この微分結果は、 d/dt(SINωt)= COSωt = SIN(ωt+π/2) となる。この式が示す通り、微分器13の出力する電流
Iは、微分する以前の電流Iと比べて、π/2の位相差
分進んでいる。言い換えると、電圧Vが電流Iに対して
相対的にπ/2分遅延されている。微分器13から出力
されるπ/2分進んだ電流Iと、A/D変換部2から出
力される電圧Vは、共に乗算器4に入力されて乗算さ
れ、その結果が無効電力となる。乗算器4の出力は加算
器5に送られ、そこでの累積結果が無効電力量となる。
本実施形態によれば、微分器13によって入力信号に応
じたリアルタイムのπ/2移相を実現するため、従来必
要であったπ/2相当分の記憶素子が不要になる。さら
に、周波数変動に対応するためのπ/2算出手段も不要
となるため、回路の簡略化とコスト低減が実現できる。
また、従来技術のような基本波に対しての移相のみでは
なく全高調波に対しても移相することが可能であるた
め、より精度の高い無効電力量測定が可能となる。さら
に、微分することでハイパスフィルタの効果があるた
め、A/D変換部1の出力信号に含まれるオフセット成
分を除去することも可能となる。図5の実施形態におい
ても、図1の実施形態で説明したのと全く同様な考え方
で、微分器13を電流側ではなく電圧側に設けることが
可能である。また、A/D変換部を1つで回路を構成す
ることも可能である。さらに、図6は、A/D変換手段
として1ビット量子化器である△Σ変調器を用いた、本
発明の他の実施形態を示す図である。本実施形態におい
ては、電流Iは△Σ変調器8で、また電圧Vは△Σ変調
器9で、それぞれデジタル変換される。この場合、△Σ
変調器8の出力を微分する微分器13として1ビット加
減算器を用いることが可能となり、微分器13の構成を
より簡素化することが可能となる。微分器13と△Σ変
調器9の出力は、それぞれデジタルフィルタ11および
12を経て乗算器4に入力される。デジタルフィルタ1
1は△Σ変調器8と微分器13との間に接続されるよう
にしてもよい。
【発明の効果】以上説明したように、請求項1乃至請求
項3に記載の本発明によれば、積分器または微分器によ
って、入力信号に応じたリアルタイムのπ/2移相を実
現するため、記憶素子やπ/2算出部を設ける必要が無
く、従来よりも小規模な回路で無効電力測定装置を構成
することができる。また、基本波だけでなく高調波を含
む全ての波形に対してπ/2移相を行えることから、よ
り正確な無効電力を測定することができる。また、請求
項2記載の本発明によれば、第2の△Σ変調手段側のデ
ジタルフィルタを省くことができ、一層のコスト削減を
図ることができる。
項3に記載の本発明によれば、積分器または微分器によ
って、入力信号に応じたリアルタイムのπ/2移相を実
現するため、記憶素子やπ/2算出部を設ける必要が無
く、従来よりも小規模な回路で無効電力測定装置を構成
することができる。また、基本波だけでなく高調波を含
む全ての波形に対してπ/2移相を行えることから、よ
り正確な無効電力を測定することができる。また、請求
項2記載の本発明によれば、第2の△Σ変調手段側のデ
ジタルフィルタを省くことができ、一層のコスト削減を
図ることができる。
【図1】本発明の実施の一形態である、電子式無効電力
量計を示すブロック図である。
量計を示すブロック図である。
【図2】本発明の実施の別の形態である、電子式無効電
力量計を示すブロック図である。
力量計を示すブロック図である。
【図3】本発明の実施の他の形態である、電子式無効電
力量計を示すブロック図である。
力量計を示すブロック図である。
【図4】図3に示される回路構成の変形例を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図5】本発明の実施の他の形態である、電子式無効電
力量計を示すブロック図である。
力量計を示すブロック図である。
【図6】本発明の実施の他の形態である、電子式無効電
力量計を示すブロック図である。
力量計を示すブロック図である。
【図7】従来の電子式無効電力量計の回路例を示すブロ
ック図である。
ック図である。
1,2 A/D変換部 3 積分器 4 乗算器 5 加算器 6 サンプルホールド回路 7 選択器 8,9 △Σ変調器 10 1ビット加減算器 11,12 デジタルフィルタ 13 微分器
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成11年6月10日(1999.6.1
0)
0)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、無効電力を測定す
るための電子式無効電力量計、電子式無効電力計などの
電子式無効電力測定装置の改良に関するものである。
るための電子式無効電力量計、電子式無効電力計などの
電子式無効電力測定装置の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】無効電力を測定するためには、電圧と電
流のどちらか一方あるいは両方の位相を動かして両者の
間にπ/2の相対的な位相差を生じさせた後に、両者を
乗算する必要がある。図7は、例えば特開平06−20
7955号公報に示された、デジタル回路を用いた従来
の無効電力量計の回路例である。交流電流IはA/D変
換部101でデジタル信号に変換され、乗算器102に
入力される。一方交流電圧Vは、同様にA/D変換部1
03でデジタル信号に変換された後に、記憶素子である
多段レジスタ104に入力される。多段レジスタ104
ではレジスタに逐次デジタル化された電圧値が記憶され
る。π/2算出部105では、交流電圧Vの周期を検出
し、π/2の位相差に相当する時間を算出する。選択器
106は、π/2算出部105の算出した時間に従っ
て、多段レジスタ104に記憶されている電圧値の中か
ら、π/2の位相差に相当する時間分遡った時点の電圧
値を読み出し、それを乗算器102に出力する。乗算器
102では、交流電流Iと、π/2の時間分遅延された
交流電圧Vを乗算して無効電力を算出する。その乗算結
果は加算器107に入力され、そこで累積された結果が
無効電力量となる。
流のどちらか一方あるいは両方の位相を動かして両者の
間にπ/2の相対的な位相差を生じさせた後に、両者を
乗算する必要がある。図7は、例えば特開平06−20
7955号公報に示された、デジタル回路を用いた従来
の無効電力量計の回路例である。交流電流IはA/D変
換部101でデジタル信号に変換され、乗算器102に
入力される。一方交流電圧Vは、同様にA/D変換部1
03でデジタル信号に変換された後に、記憶素子である
多段レジスタ104に入力される。多段レジスタ104
ではレジスタに逐次デジタル化された電圧値が記憶され
る。π/2算出部105では、交流電圧Vの周期を検出
し、π/2の位相差に相当する時間を算出する。選択器
106は、π/2算出部105の算出した時間に従っ
て、多段レジスタ104に記憶されている電圧値の中か
ら、π/2の位相差に相当する時間分遡った時点の電圧
値を読み出し、それを乗算器102に出力する。乗算器
102では、交流電流Iと、π/2の時間分遅延された
交流電圧Vを乗算して無効電力を算出する。その乗算結
果は加算器107に入力され、そこで累積された結果が
無効電力量となる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の無効電力量計で
は、交流電圧か交流電流のいずれか一方をπ/2の位相
差に相当する時間分遅延させるために、遅延させる信号
のA/D変換結果を少なくともπ/2相当分記憶する必
要がある。すなわち、A/D変換後の信号のπ/2分に
相当するビット数の記憶素子が必要となるため、回路規
模が大きくなってしまうという欠点を有していた。さら
に、入力信号の周波数変動に対応するためには、入力信
号のπ/2の位相差に相当する時間を常に算出している
必要があり、これも回路規模を大きくする要因となって
いた。
は、交流電圧か交流電流のいずれか一方をπ/2の位相
差に相当する時間分遅延させるために、遅延させる信号
のA/D変換結果を少なくともπ/2相当分記憶する必
要がある。すなわち、A/D変換後の信号のπ/2分に
相当するビット数の記憶素子が必要となるため、回路規
模が大きくなってしまうという欠点を有していた。さら
に、入力信号の周波数変動に対応するためには、入力信
号のπ/2の位相差に相当する時間を常に算出している
必要があり、これも回路規模を大きくする要因となって
いた。
【0004】 また、入力信号のうち基本波に対してπ/
2相当分遅延させるため、高調波成分に対してはπ/2
相当分遅延させた結果にはならず、測定された無効電力
量の精度が低くなるという欠点も有していた。(発明の
目的)本発明の目的は、記憶素子やπ/2算出部を設け
る必要が無く、従来よりも小規模な回路構成で、より正
確に無効電力を測定することのできる電子式無効電力測
定装置を提供することである。
2相当分遅延させるため、高調波成分に対してはπ/2
相当分遅延させた結果にはならず、測定された無効電力
量の精度が低くなるという欠点も有していた。(発明の
目的)本発明の目的は、記憶素子やπ/2算出部を設け
る必要が無く、従来よりも小規模な回路構成で、より正
確に無効電力を測定することのできる電子式無効電力測
定装置を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載の本発明は、交流電圧と交流電流の一
方をデジタル値に変換する第1のA/D変換手段と、前
記交流電圧と交流電流の他方をデジタル値に変換する第
2のA/D変換手段と、該第2のA/D変換手段の出力
を積分する積分手段と、該積分手段の出力と前記第1の
A/D変換手段の出力とを乗算して瞬時無効電力を算出
する乗算手段とを有する電子式無効電力測定装置とする
ものである。
に、請求項1記載の本発明は、交流電圧と交流電流の一
方をデジタル値に変換する第1のA/D変換手段と、前
記交流電圧と交流電流の他方をデジタル値に変換する第
2のA/D変換手段と、該第2のA/D変換手段の出力
を積分する積分手段と、該積分手段の出力と前記第1の
A/D変換手段の出力とを乗算して瞬時無効電力を算出
する乗算手段とを有する電子式無効電力測定装置とする
ものである。
【0006】 また、同様に上記目的を達成するために、
請求項2記載の本発明は、交流電圧と交流電流の一方を
デジタル値に変換する第1の△Σ変調手段と、前記交流
電圧と交流電流の他方をデジタル値に変換する第2の△
Σ変調手段と、該第2の△Σ変調手段の出力を積分する
積分手段と、デジタルフィルタを通して入力する前記第
1の△Σ変調手段からの出力と、デジタルフィルタを通
さずに入力する前記第2の△Σ変調手段からの出力とを
乗算して瞬時無効電力を算出する乗算手段とを有する電
子式無効電力測定装置とするものである。
請求項2記載の本発明は、交流電圧と交流電流の一方を
デジタル値に変換する第1の△Σ変調手段と、前記交流
電圧と交流電流の他方をデジタル値に変換する第2の△
Σ変調手段と、該第2の△Σ変調手段の出力を積分する
積分手段と、デジタルフィルタを通して入力する前記第
1の△Σ変調手段からの出力と、デジタルフィルタを通
さずに入力する前記第2の△Σ変調手段からの出力とを
乗算して瞬時無効電力を算出する乗算手段とを有する電
子式無効電力測定装置とするものである。
【0007】 また、同様に上記目的を達成するために、
請求項3記載の本発明は、交流電圧と交流電流の一方を
デジタル値に変換する第1のA/D変換手段と、前記交
流電圧と交流電流の他方をデジタル値に変換する第2の
A/D変換手段と、前記第1のA/D変換手段の出力を
微分する微分手段と、該微分手段の出力と前記第2のA
/D変換手段の出力とを乗算して瞬時無効電力を算出す
る乗算手段とを有する電子式無効電力測定装置とするも
のである。
請求項3記載の本発明は、交流電圧と交流電流の一方を
デジタル値に変換する第1のA/D変換手段と、前記交
流電圧と交流電流の他方をデジタル値に変換する第2の
A/D変換手段と、前記第1のA/D変換手段の出力を
微分する微分手段と、該微分手段の出力と前記第2のA
/D変換手段の出力とを乗算して瞬時無効電力を算出す
る乗算手段とを有する電子式無効電力測定装置とするも
のである。
【0008】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の一形態で
ある電子式無効電力量計を示す図である。
ある電子式無効電力量計を示す図である。
【0009】 1,2は測定対象の交流電流Iと交流電圧
Vがそれぞれ入力されるA/D変換部、3はA/D変換
部2の出力を積分する積分器、4はA/D変換部1と積
分器3の出力を乗算する乗算器、5は乗算器4からの出
力を累積する加算器である。
Vがそれぞれ入力されるA/D変換部、3はA/D変換
部2の出力を積分する積分器、4はA/D変換部1と積
分器3の出力を乗算する乗算器、5は乗算器4からの出
力を累積する加算器である。
【0010】 電流Iは、A/D変換部1に入力されてデ
ジタル信号に変換される。一方、電圧Vは、A/D変換
部2に入力されてデジタル信号に変換される。デジタル
変換された電圧Vは、積分器3に送られて積分される。
この積分結果は、∫SINωt dt = −COSω
t= SIN(ωt−π/2)となる。この式が示す
通り、積分器3の出力する電圧Vは、積分する以前の電
圧Vと比べて、π/2の位相差分遅延されている。
ジタル信号に変換される。一方、電圧Vは、A/D変換
部2に入力されてデジタル信号に変換される。デジタル
変換された電圧Vは、積分器3に送られて積分される。
この積分結果は、∫SINωt dt = −COSω
t= SIN(ωt−π/2)となる。この式が示す
通り、積分器3の出力する電圧Vは、積分する以前の電
圧Vと比べて、π/2の位相差分遅延されている。
【0011】 積分器3から出力されるπ/2相当分遅延
された電圧Vと、A/D変換部1から出力される電流I
は、共に乗算器4に入力されて乗算され、その結果が無
効電力となる。乗算器4の出力は加算器5に送られ、そ
こでの累積結果が無効電力量となる。
された電圧Vと、A/D変換部1から出力される電流I
は、共に乗算器4に入力されて乗算され、その結果が無
効電力となる。乗算器4の出力は加算器5に送られ、そ
こでの累積結果が無効電力量となる。
【0012】 本実施形態によれば、積分器3によって入
力信号に応じたリアルタイムのπ/2移相を実現するた
め、従来必要であった少なくともπ/2相当分の記憶素
子が不要になる。さらに、周波数変動に対応するための
π/2算出手段も不要となるため、回路の簡略化とコス
ト低減が実現できる。また、従来技術のような基本波に
対しての移相のみではなく全高調波に対しても移相する
ため、より精度の高い無効電力量測定が可能となる。
力信号に応じたリアルタイムのπ/2移相を実現するた
め、従来必要であった少なくともπ/2相当分の記憶素
子が不要になる。さらに、周波数変動に対応するための
π/2算出手段も不要となるため、回路の簡略化とコス
ト低減が実現できる。また、従来技術のような基本波に
対しての移相のみではなく全高調波に対しても移相する
ため、より精度の高い無効電力量測定が可能となる。
【0013】 図1の実施形態においては、電圧V側に積
分器3を設けているが、電流I側に設けることも可能で
ある。この場合、元々の位相である電圧Vに対して、電
流Iがπ/2の位相差分遅延されることから、いわゆる
進相無効電力量計となる。
分器3を設けているが、電流I側に設けることも可能で
ある。この場合、元々の位相である電圧Vに対して、電
流Iがπ/2の位相差分遅延されることから、いわゆる
進相無効電力量計となる。
【0014】 また図1の実施形態においては、電流Iと
電圧Vをそれぞれ別のA/D変換部にてデジタル変換し
ているが、A/D変換部を1つで回路を構成することも
可能である。図2はそのような本発明の実施の別の形態
を示した図である。電流Iと電圧Vはまずサンプルホー
ルド回路6に入力されて、同時点の電流Iと電圧Vがサ
ンプルホールドされる。サンプルホールドされた電流I
と電圧Vは、順次A/D変換部1に入力されてデジタル
変換される。A/D変換部1の出力は選択器7に送ら
れ、そこからさらに、電流Iのデータであれば乗算器4
に、電圧Vのデータであれば積分器3に出力される。積
分器3では、前述の通り入力電圧を積分することでπ/
2の位相差分遅延し、その結果を乗算器4に送る。乗算
器4では、遅延されていない電流Iと、π/2遅延され
た電圧Vを乗算して無効電力を算出し、その結果を加算
器5に出力する。
電圧Vをそれぞれ別のA/D変換部にてデジタル変換し
ているが、A/D変換部を1つで回路を構成することも
可能である。図2はそのような本発明の実施の別の形態
を示した図である。電流Iと電圧Vはまずサンプルホー
ルド回路6に入力されて、同時点の電流Iと電圧Vがサ
ンプルホールドされる。サンプルホールドされた電流I
と電圧Vは、順次A/D変換部1に入力されてデジタル
変換される。A/D変換部1の出力は選択器7に送ら
れ、そこからさらに、電流Iのデータであれば乗算器4
に、電圧Vのデータであれば積分器3に出力される。積
分器3では、前述の通り入力電圧を積分することでπ/
2の位相差分遅延し、その結果を乗算器4に送る。乗算
器4では、遅延されていない電流Iと、π/2遅延され
た電圧Vを乗算して無効電力を算出し、その結果を加算
器5に出力する。
【0015】 図3は、A/D変換手段として1ビット量
子化器である△Σ変調器を用いた、本発明の実施の他の
形態を示す図である。本実施形態においては、電流Iは
△Σ変調器8で、また電圧Vは△Σ変調器9で、それぞ
れデジタル変換される。この場合、△Σ変調器9の出力
を積分する積分器として1ビット加減算器(アップダウ
ンカウンタ)10を用いることが可能となり、積分器の
構成をより簡素化することが可能となる。△Σ変調器8
と1ビット加減算器10の出力は、それぞれデジタルフ
ィルタ11および12を経て乗算器4に入力される。な
お、積分器である1ビット加減算器10にはローパスフ
ィルタの効果があるため、図4に示す通り電圧側のデジ
タルフィルタ12は削除するか、あるいは簡略化するこ
とが可能である。
子化器である△Σ変調器を用いた、本発明の実施の他の
形態を示す図である。本実施形態においては、電流Iは
△Σ変調器8で、また電圧Vは△Σ変調器9で、それぞ
れデジタル変換される。この場合、△Σ変調器9の出力
を積分する積分器として1ビット加減算器(アップダウ
ンカウンタ)10を用いることが可能となり、積分器の
構成をより簡素化することが可能となる。△Σ変調器8
と1ビット加減算器10の出力は、それぞれデジタルフ
ィルタ11および12を経て乗算器4に入力される。な
お、積分器である1ビット加減算器10にはローパスフ
ィルタの効果があるため、図4に示す通り電圧側のデジ
タルフィルタ12は削除するか、あるいは簡略化するこ
とが可能である。
【0016】 図5は、積分器の代りに微分器を用いた、
本発明の他の実施形態を示す図である。電流Iは、A/
D変換部1に入力されてデジタル信号に変換された後、
微分器13に送られて微分される。この微分結果は、 d/dt(SINωt)= COSωt = SIN(ωt+π/2) となる。この式が示す通り、微分器13の出力する電流
Iは、微分する以前の電流Iと比べて、π/2の位相差
分進んでいる。言い換えると、電圧Vが電流Iに対して
相対的にπ/2分遅延されている。
本発明の他の実施形態を示す図である。電流Iは、A/
D変換部1に入力されてデジタル信号に変換された後、
微分器13に送られて微分される。この微分結果は、 d/dt(SINωt)= COSωt = SIN(ωt+π/2) となる。この式が示す通り、微分器13の出力する電流
Iは、微分する以前の電流Iと比べて、π/2の位相差
分進んでいる。言い換えると、電圧Vが電流Iに対して
相対的にπ/2分遅延されている。
【0017】 微分器13から出力されるπ/2分進んだ
電流Iと、A/D変換部2から出力される電圧Vは、共
に乗算器4に入力されて乗算され、その結果が無効電力
となる。乗算器4の出力は加算器5に送られ、そこでの
累積結果が無効電力量となる。
電流Iと、A/D変換部2から出力される電圧Vは、共
に乗算器4に入力されて乗算され、その結果が無効電力
となる。乗算器4の出力は加算器5に送られ、そこでの
累積結果が無効電力量となる。
【0018】 本実施形態によれば、微分器13によって
入力信号に応じたリアルタイムのπ/2移相を実現する
ため、従来必要であったπ/2相当分の記憶素子が不要
になる。さらに、周波数変動に対応するためのπ/2算
出手段も不要となるため、回路の簡略化とコスト低減が
実現できる。また、従来技術のような基本波に対しての
移相のみではなく全高調波に対しても移相することが可
能であるため、より精度の高い無効電力量測定が可能と
なる。さらに、微分することでハイパスフィルタの効果
があるため、A/D変換部1の出力信号に含まれるオフ
セット成分を除去することも可能となる。
入力信号に応じたリアルタイムのπ/2移相を実現する
ため、従来必要であったπ/2相当分の記憶素子が不要
になる。さらに、周波数変動に対応するためのπ/2算
出手段も不要となるため、回路の簡略化とコスト低減が
実現できる。また、従来技術のような基本波に対しての
移相のみではなく全高調波に対しても移相することが可
能であるため、より精度の高い無効電力量測定が可能と
なる。さらに、微分することでハイパスフィルタの効果
があるため、A/D変換部1の出力信号に含まれるオフ
セット成分を除去することも可能となる。
【0019】 図5の実施形態においても、図1の実施形
態で説明したのと全く同様な考え方で、微分器13を電
流側ではなく電圧側に設けることが可能である。また、
A/D変換部を1つで回路を構成することも可能であ
る。
態で説明したのと全く同様な考え方で、微分器13を電
流側ではなく電圧側に設けることが可能である。また、
A/D変換部を1つで回路を構成することも可能であ
る。
【0020】 さらに、図6は、A/D変換手段として1
ビット量子化器である△Σ変調器を用いた、本発明の他
の実施形態を示す図である。本実施形態においては、電
流Iは△Σ変調器8で、また電圧Vは△Σ変調器9で、
それぞれデジタル変換される。この場合、△Σ変調器8
の出力を微分する微分器13として1ビット加減算器を
用いることが可能となり、微分器13の構成をより簡素
化することが可能となる。微分器13と△Σ変調器9の
出力は、それぞれデジタルフィルタ11および12を経
て乗算器4に入力される。デジタルフィルタ11は△Σ
変調器8と微分器13との間に接続されるようにしても
よい。
ビット量子化器である△Σ変調器を用いた、本発明の他
の実施形態を示す図である。本実施形態においては、電
流Iは△Σ変調器8で、また電圧Vは△Σ変調器9で、
それぞれデジタル変換される。この場合、△Σ変調器8
の出力を微分する微分器13として1ビット加減算器を
用いることが可能となり、微分器13の構成をより簡素
化することが可能となる。微分器13と△Σ変調器9の
出力は、それぞれデジタルフィルタ11および12を経
て乗算器4に入力される。デジタルフィルタ11は△Σ
変調器8と微分器13との間に接続されるようにしても
よい。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1乃至請求
項3に記載の本発明によれば、積分器または微分器によ
って、入力信号に応じたリアルタイムのπ/2移相を実
現するため、記憶素子やπ/2算出部を設ける必要が無
く、従来よりも小規模な回路で無効電力測定装置を構成
することができる。また、基本波だけでなく高調波を含
む全ての波形に対してπ/2移相を行えることから、よ
り正確な無効電力を測定することができる。
項3に記載の本発明によれば、積分器または微分器によ
って、入力信号に応じたリアルタイムのπ/2移相を実
現するため、記憶素子やπ/2算出部を設ける必要が無
く、従来よりも小規模な回路で無効電力測定装置を構成
することができる。また、基本波だけでなく高調波を含
む全ての波形に対してπ/2移相を行えることから、よ
り正確な無効電力を測定することができる。
【0022】 また、請求項2記載の本発明によれば、第
2の△Σ変調手段側のデジタルフィルタを省くことがで
き、一層のコスト削減を図ることができる
2の△Σ変調手段側のデジタルフィルタを省くことがで
き、一層のコスト削減を図ることができる
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤原 年弘 東京都大田区池上1−29−10−102 (72)発明者 下澤 一博 神奈川県横浜市港北区高田東1−43−19− 101 (72)発明者 大平 健夫 神奈川県横浜市港北区綱島東4−8−27− 501 Fターム(参考) 5H420 BB16 EB25 FF03 FF04 FF07
Claims (3)
- 【請求項1】 交流電圧と交流電流の一方をデジタル値
に変換する第1のA/D変換手段と、前記交流電圧と交
流電流の他方をデジタル値に変換する第2のA/D変換
手段と、該第2のA/D変換手段の出力を積分する積分
手段と、該積分手段の出力と前記第1のA/D変換手段
の出力とを乗算して瞬時無効電力を算出する乗算手段と
を有する電子式無効電力測定装置。 - 【請求項2】 交流電圧と交流電流の一方をデジタル値
に変換する第1の△Σ変調手段と、前記交流電圧と交流
電流の他方をデジタル値に変換する第2の△Σ変調手段
と、該第2の△Σ変調手段の出力を積分する積分手段
と、デジタルフィルタを通して入力する前記第1の△Σ
変調手段からの出力と、デジタルフィルタを通さずに入
力する前記第2の△Σ変調手段からの出力とを乗算して
瞬時無効電力を算出する乗算手段とを有する電子式無効
電力測定装置。 - 【請求項3】 交流電圧と交流電流の一方をデジタル値
に変換する第1のA/D変換手段と、前記交流電圧と交
流電流の他方をデジタル値に変換する第2のA/D変換
手段と、前記第1のA/D変換手段の出力を微分する微
分手段と、該微分手段の出力と前記第2のA/D変換手
段の出力とを乗算して瞬時無効電力を算出する乗算手段
とを有する電子式無効電力測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11139549A JP2000329804A (ja) | 1999-05-20 | 1999-05-20 | 電子式無効電力測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11139549A JP2000329804A (ja) | 1999-05-20 | 1999-05-20 | 電子式無効電力測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000329804A true JP2000329804A (ja) | 2000-11-30 |
Family
ID=15247859
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11139549A Pending JP2000329804A (ja) | 1999-05-20 | 1999-05-20 | 電子式無効電力測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000329804A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009050112A (ja) * | 2007-08-21 | 2009-03-05 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 無効電力補償装置の制御方式 |
| JP2009050111A (ja) * | 2007-08-21 | 2009-03-05 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 無効電力補償装置の制御方式 |
| JP2010038580A (ja) * | 2008-07-31 | 2010-02-18 | Toshiba Corp | 電力量計 |
| CN102095925A (zh) * | 2010-12-31 | 2011-06-15 | 江苏省电力试验研究院有限公司 | 基于Walsh变换算法的电子式无功功率表 |
| CN103575975A (zh) * | 2013-11-09 | 2014-02-12 | 国家电网公司 | 一种纯90度移相式无功功率测量电路 |
-
1999
- 1999-05-20 JP JP11139549A patent/JP2000329804A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009050112A (ja) * | 2007-08-21 | 2009-03-05 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 無効電力補償装置の制御方式 |
| JP2009050111A (ja) * | 2007-08-21 | 2009-03-05 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 無効電力補償装置の制御方式 |
| JP2010038580A (ja) * | 2008-07-31 | 2010-02-18 | Toshiba Corp | 電力量計 |
| CN102095925A (zh) * | 2010-12-31 | 2011-06-15 | 江苏省电力试验研究院有限公司 | 基于Walsh变换算法的电子式无功功率表 |
| CN102095925B (zh) * | 2010-12-31 | 2013-03-06 | 江苏省电力公司电力科学研究院 | 基于Walsh变换算法的电子式无功功率表 |
| CN103575975A (zh) * | 2013-11-09 | 2014-02-12 | 国家电网公司 | 一种纯90度移相式无功功率测量电路 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040601 |