JP3417536B2 - 高調波信号処理装置 - Google Patents
高調波信号処理装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ゲイン誤差が少な
い高精度な高調波信号処理装置に関するものである。
い高精度な高調波信号処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図７は従来より一般に使用されている従
来例の構成説明図で、歪率を求めるブロック図で、例え
ば、特開平８−２０１４４４号公報、発明の名称「高調
波信号処理装置」、図６に示されている。
来例の構成説明図で、歪率を求めるブロック図で、例え
ば、特開平８−２０１４４４号公報、発明の名称「高調
波信号処理装置」、図６に示されている。
【０００３】図において、Ａは高調波が測定される商用
周波交流電源の配電線である。ＰＴはパワートランス
で、配電線Ａより電圧を取り出す。ＣＴはカレントトラ
ンスで、配電線Ａより電流を取り出す。
周波交流電源の配電線である。ＰＴはパワートランス
で、配電線Ａより電圧を取り出す。ＣＴはカレントトラ
ンスで、配電線Ａより電流を取り出す。
【０００４】１は、パワートランスＰＴよりの電圧ある
いはカレントトランスＣＴよりの電流をアナログ値から
デジタル値へ変換するＡ／Ｄ変換器である。２は、Ａ／
Ｄ変換器１で変換した電圧あるいは電流に含まれる基本
波成分を取り出す基本波抽出用バンドパスフィルタであ
る。
いはカレントトランスＣＴよりの電流をアナログ値から
デジタル値へ変換するＡ／Ｄ変換器である。２は、Ａ／
Ｄ変換器１で変換した電圧あるいは電流に含まれる基本
波成分を取り出す基本波抽出用バンドパスフィルタであ
る。
【０００５】３は、Ａ／Ｄ変換器１で変換した電圧ある
いは電流から基本波成分を除去する基本波除去用ハイパ
スフィルタである。４は、基本波抽出用バンドパスフィ
ルタ２で取り出した基本波成分の、実効値を算出する実
効値算出手段である。
いは電流から基本波成分を除去する基本波除去用ハイパ
スフィルタである。４は、基本波抽出用バンドパスフィ
ルタ２で取り出した基本波成分の、実効値を算出する実
効値算出手段である。
【０００６】５は、基本波除去用ハイパスフィルタ３を
通過した基本波成分を除く高調波成分の、実効値を算出
する実効値算出手段である。６は、実効値算出手段５で
算出した実効値を、実効値算出手段４で算出した実効値
で除算して、歪率を算出する除算手段である。即ち、高
調波の実効値を基本波の実効値で除算した値の百分率が
歪率である。
通過した基本波成分を除く高調波成分の、実効値を算出
する実効値算出手段である。６は、実効値算出手段５で
算出した実効値を、実効値算出手段４で算出した実効値
で除算して、歪率を算出する除算手段である。即ち、高
調波の実効値を基本波の実効値で除算した値の百分率が
歪率である。
【０００７】図８は従来より一般に使用されている従来
例の構成説明図で、全歪率を求めるブロック図で、例え
ば、特開平８−２０１４４４号公報、発明の名称「高調
波信号処理装置」、図７に示されている。
例の構成説明図で、全歪率を求めるブロック図で、例え
ば、特開平８−２０１４４４号公報、発明の名称「高調
波信号処理装置」、図７に示されている。
【０００８】図において、Ａは高調波が測定される商用
周波交流電源の配電線である。ＰＴはパワートランス
で、配電線Ａより電圧を取り出す。ＣＴはカレントトラ
ンスで、配電線Ａより電流を取り出す。
周波交流電源の配電線である。ＰＴはパワートランス
で、配電線Ａより電圧を取り出す。ＣＴはカレントトラ
ンスで、配電線Ａより電流を取り出す。
【０００９】１は、パワートランスＰＴよりの電圧ある
いはカレントトランスＣＴよりの電流をアナログ値から
デジタル値へ変換するＡ／Ｄ変換器である。１１は、Ａ
／Ｄ変換器１で変換した電圧あるいは電流に含まれる直
流成分を除去して全高調波成分を取り出す直流成分除去
用ハイパスフィルタである。
いはカレントトランスＣＴよりの電流をアナログ値から
デジタル値へ変換するＡ／Ｄ変換器である。１１は、Ａ
／Ｄ変換器１で変換した電圧あるいは電流に含まれる直
流成分を除去して全高調波成分を取り出す直流成分除去
用ハイパスフィルタである。
【００１０】１２は、Ａ／Ｄ変換器１で変換した電圧あ
るいは電流から、基本波成分を除去する基本波除去用ハ
イパスフィルタである。１３は、直流成分除去用ハイパ
スフィルタ１１を通過した、基本波と全高調波成分の実
効値を算出する実効値算出手段である。
るいは電流から、基本波成分を除去する基本波除去用ハ
イパスフィルタである。１３は、直流成分除去用ハイパ
スフィルタ１１を通過した、基本波と全高調波成分の実
効値を算出する実効値算出手段である。
【００１１】１４は、基本波除去用ハイパスフィルタ１
２を通過した、基本波成分を除く高調波成分の実効値を
算出する実効値算出手段である。１５は、実効値算出手
段１４で算出した実効値を、実効値算出手段１３で算出
した実効値で除算して、全歪率を算出する除算手段であ
る。即ち、高調波の実効値を、基本波＋高調波の実効値
で除算した値の百分率が歪率である。
２を通過した、基本波成分を除く高調波成分の実効値を
算出する実効値算出手段である。１５は、実効値算出手
段１４で算出した実効値を、実効値算出手段１３で算出
した実効値で除算して、全歪率を算出する除算手段であ
る。即ち、高調波の実効値を、基本波＋高調波の実効値
で除算した値の百分率が歪率である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
な装置においては、電圧または電流を、Ａ／Ｄ変換器に
通すと、Ａ／Ｄ変換器の種類によっては、入力信号の周
波数に対してゲインが変化する。
な装置においては、電圧または電流を、Ａ／Ｄ変換器に
通すと、Ａ／Ｄ変換器の種類によっては、入力信号の周
波数に対してゲインが変化する。
【００１３】例えば、ΣΔＡ／Ｄ変換器は、移動平均フ
ィルタにより数bitのデジタル信号に変換するため、そ
の移動平均フィルタの周波数特性を持つ。１つの周波数
成分に対して実効値演算を行う場合には、ゲイン誤差分
を補正する定数をかけて正しい演算を行うことができ
る。
ィルタにより数bitのデジタル信号に変換するため、そ
の移動平均フィルタの周波数特性を持つ。１つの周波数
成分に対して実効値演算を行う場合には、ゲイン誤差分
を補正する定数をかけて正しい演算を行うことができ
る。
【００１４】しかし、高調波の実効値、基本波と高調波
との実効値の演算のように、複数の周波数成分を、同時
に実効値演算する場合、各周波数成分のゲイン誤差分だ
け実効値に誤差が生じることになる。
との実効値の演算のように、複数の周波数成分を、同時
に実効値演算する場合、各周波数成分のゲイン誤差分だ
け実効値に誤差が生じることになる。
【００１５】本発明は、この問題点を、解決するもので
ある。本発明の目的は、ゲイン誤差が少ない高精度な高
調波信号処理装置を提供するにある。
ある。本発明の目的は、ゲイン誤差が少ない高精度な高
調波信号処理装置を提供するにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、 （１）電源の電力を供給する配電線に接続され配電線か
ら供給されるアナログ信号の電圧あるいは電流をそれぞ
れデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ
変換器で変換した電圧あるいは電流が通過する基本波除
去用ハイパスフィルタと、前記Ａ／Ｄ変換器で変換した
電圧あるいは電流が通過する所定フィルタと、前記基本
波除去用ハイパスフィルタを通過した測定信号の実効値
を演算する第１の実効値演算手段と、前記所定フィルタ
を通過した測定信号の実効値をそれぞれ演算する第２の
実効値演算手段と、この２個の実効値演算手段の信号か
ら歪率を演算する除算手段とを具備する高調波信号処理
装置において、前記Ａ／Ｄ変換器と前記フィルタとの間
に設けられ前記Ａ／Ｄ変換器によって生じた周波数に対
するゲイン誤差を補正するゲイン補正フィルタを具備し
たことを特徴とする高調波信号処理装置。 （２）前記所定フィルタは、基本波抽出用バンドパスフ
ィルタが使用されたことを特徴とする（１）記載の高調
波信号処理装置。 （３）前記所定フィルタは、直流成分除去用ハイパスフ
ィルタが使用されたことを特徴とする（１）記載の高調
波信号処理装置。を構成したものである。
に、本発明は、 （１）電源の電力を供給する配電線に接続され配電線か
ら供給されるアナログ信号の電圧あるいは電流をそれぞ
れデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ
変換器で変換した電圧あるいは電流が通過する基本波除
去用ハイパスフィルタと、前記Ａ／Ｄ変換器で変換した
電圧あるいは電流が通過する所定フィルタと、前記基本
波除去用ハイパスフィルタを通過した測定信号の実効値
を演算する第１の実効値演算手段と、前記所定フィルタ
を通過した測定信号の実効値をそれぞれ演算する第２の
実効値演算手段と、この２個の実効値演算手段の信号か
ら歪率を演算する除算手段とを具備する高調波信号処理
装置において、前記Ａ／Ｄ変換器と前記フィルタとの間
に設けられ前記Ａ／Ｄ変換器によって生じた周波数に対
するゲイン誤差を補正するゲイン補正フィルタを具備し
たことを特徴とする高調波信号処理装置。 （２）前記所定フィルタは、基本波抽出用バンドパスフ
ィルタが使用されたことを特徴とする（１）記載の高調
波信号処理装置。 （３）前記所定フィルタは、直流成分除去用ハイパスフ
ィルタが使用されたことを特徴とする（１）記載の高調
波信号処理装置。を構成したものである。
【００１７】
【作用】以上の構成において、（１）の発明では、電源
が発生するアナログ信号の電圧あるいは電流をデジタル
信号に変換し、ゲイン補正フィルタでゲインの周波数特
性を補正する。
が発生するアナログ信号の電圧あるいは電流をデジタル
信号に変換し、ゲイン補正フィルタでゲインの周波数特
性を補正する。
【００１８】このデジタル信号は、基本波除去用ハイパ
スフィルタと所定フィルタとをそれぞれ通過する。基本
波除去用ハイパスフィルタと所定フィルタとをそれぞれ
通過した測定信号は第１，第２の実効値演算手段により
実効値が演算され、この２個の実効値から除算手段によ
り歪率が演算される。
スフィルタと所定フィルタとをそれぞれ通過する。基本
波除去用ハイパスフィルタと所定フィルタとをそれぞれ
通過した測定信号は第１，第２の実効値演算手段により
実効値が演算され、この２個の実効値から除算手段によ
り歪率が演算される。
【００１９】（２）の発明では、基本波成分を取り出
し、この実効値を求める。また、基本波成分を除く高調
波成分を取り出し、この実効値を求める。そして、後者
の実効値を前者の実効値で除算して歪率を求める。
し、この実効値を求める。また、基本波成分を除く高調
波成分を取り出し、この実効値を求める。そして、後者
の実効値を前者の実効値で除算して歪率を求める。
【００２０】（３）の発明では、直流成分を除去して基
本波成分と高調波成分を取り出し、この実効値を求め
る。また、基本波成分を除く高調波成分を取り出し、こ
の実効値を求める。そして、後者の実効値を前者の実効
値で除算して全歪率を求める。以下、実施例に基づき詳
細に説明する。
本波成分と高調波成分を取り出し、この実効値を求め
る。また、基本波成分を除く高調波成分を取り出し、こ
の実効値を求める。そして、後者の実効値を前者の実効
値で除算して全歪率を求める。以下、実施例に基づき詳
細に説明する。
【００２１】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施例の要部
構成説明図で、歪率を求めるブロック図である。図にお
いて、図７と同一記号の構成は同一機能を表わす。以
下、図７と相違部分のみ説明する。
構成説明図で、歪率を求めるブロック図である。図にお
いて、図７と同一記号の構成は同一機能を表わす。以
下、図７と相違部分のみ説明する。
【００２２】図において、２１は、Ａ／Ｄ変換器１と、
基本波抽出用バンドパスフィルタ２と基本波除去用ハイ
パスフィルタ３との間に設けられたゲイン補正フィルタ
である。
基本波抽出用バンドパスフィルタ２と基本波除去用ハイ
パスフィルタ３との間に設けられたゲイン補正フィルタ
である。
【００２３】図２は本発明の他の実施例の要部構成説明
図で、全歪率を求めるブロック図である。図において、
図８と同一記号の構成は同一機能を表わす。以下、図８
と相違部分のみ説明する。
図で、全歪率を求めるブロック図である。図において、
図８と同一記号の構成は同一機能を表わす。以下、図８
と相違部分のみ説明する。
【００２４】図において、３１は、Ａ／Ｄ変換器１と、
直流成分除去用ハイパスフィルタ１１と基本波除去用ハ
イパスフィルタ１２との間に設けられたゲイン補正フィ
ルタである。
直流成分除去用ハイパスフィルタ１１と基本波除去用ハ
イパスフィルタ１２との間に設けられたゲイン補正フィ
ルタである。
【００２５】以上の構成において、ゲイン補正フィルタ
２１，３１は、Ａ／Ｄ変換器１によって生じた周波数に
対するゲイン誤差を補正する。ゲイン補正フィルタ２
１，３１は、ディスクリート(離散値）信号に対してフ
ィルタリングする。
２１，３１は、Ａ／Ｄ変換器１によって生じた周波数に
対するゲイン誤差を補正する。ゲイン補正フィルタ２
１，３１は、ディスクリート(離散値）信号に対してフ
ィルタリングする。
【００２６】つまりデジタルフィルタなので、一般的に
（１）式で表すことができる。ただし、フィルタの特性
を決める係数をＡｎ，Ｂｎ、ｎサンプリング周期前の入
出力値をＸｎ，Ｙｎとすると、デジタルバンドパスフィ
ルタの今回のサンプリング周期の出力値Ｙ０は(1)式で
表される。 （１）式において、次数ＮとＡｎ，Ｂｎ（ｎ：０〜Ｎ）
を適切に設定することにより、ゲイン補正フィルタ２
１，３１を構成することができる。
（１）式で表すことができる。ただし、フィルタの特性
を決める係数をＡｎ，Ｂｎ、ｎサンプリング周期前の入
出力値をＸｎ，Ｙｎとすると、デジタルバンドパスフィ
ルタの今回のサンプリング周期の出力値Ｙ０は(1)式で
表される。 （１）式において、次数ＮとＡｎ，Ｂｎ（ｎ：０〜Ｎ）
を適切に設定することにより、ゲイン補正フィルタ２
１，３１を構成することができる。
【００２７】具体的に、N＝2としたときのゲイン補正フ
ィルタ２１，３１の例を示す。Ａ／Ｄ変換器はΣΔ方式
で２次の移動平均フィルタを使用している。２次の移動
平均フィルタのゲインの周波数特性は図３の通りであ
る。
ィルタ２１，３１の例を示す。Ａ／Ｄ変換器はΣΔ方式
で２次の移動平均フィルタを使用している。２次の移動
平均フィルタのゲインの周波数特性は図３の通りであ
る。
【００２８】２次移動平均フィルタに対して設計したゲ
イン補正フィルタ２１，３１の各係数は、以下のとおり
である。 A0＝1.2946923 A1＝1.3183402 B1＝1.3183402 A2＝0.0646722 B2＝0.3593645
イン補正フィルタ２１，３１の各係数は、以下のとおり
である。 A0＝1.2946923 A1＝1.3183402 B1＝1.3183402 A2＝0.0646722 B2＝0.3593645
【００２９】ゲイン補正フィルタ２１，３１の周波数特
性を図４に示す。ゲイン補正フィルタ２１，３１を通し
た結果、６０ＨZの１９次成分の１１４０ＨZまで、ゲイ
ン誤差が最大４０％から０．５％以内になる。図５にゲ
イン補正後の周波数特性を、図６にゲイン補正後のゲイ
ンエラーを示す。
性を図４に示す。ゲイン補正フィルタ２１，３１を通し
た結果、６０ＨZの１９次成分の１１４０ＨZまで、ゲイ
ン誤差が最大４０％から０．５％以内になる。図５にゲ
イン補正後の周波数特性を、図６にゲイン補正後のゲイ
ンエラーを示す。
【００３０】なお、図３〜図６において、fnkはナイキ
スト周波数、この場合は１４６５ＨZ、fsはサンプリン
グ周波数、この場合は２９３０ＨZ、を示す。
スト周波数、この場合は１４６５ＨZ、fsはサンプリン
グ周波数、この場合は２９３０ＨZ、を示す。
【００３１】この結果、Ａ／Ｄ変換器１によって生じた
周波数に対するゲイン誤差を補正するゲイン補正フィル
タ２１，３１が設けられたので、高価なシステムを用い
るＦＦＴ演算（高速フーリェ変換）による全歪率、歪率
の測定と比較して、安価であるデジタルフィルタ方式の
演算で、実用上十分な周波数帯域（基本波〜19次）に対
してゲイン誤差０．５％以内の高精度測定を行うことが
出来る、ゲイン誤差が少ない高精度な高調波信号処理装
置が得られる。
周波数に対するゲイン誤差を補正するゲイン補正フィル
タ２１，３１が設けられたので、高価なシステムを用い
るＦＦＴ演算（高速フーリェ変換）による全歪率、歪率
の測定と比較して、安価であるデジタルフィルタ方式の
演算で、実用上十分な周波数帯域（基本波〜19次）に対
してゲイン誤差０．５％以内の高精度測定を行うことが
出来る、ゲイン誤差が少ない高精度な高調波信号処理装
置が得られる。
【００３２】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の第
１請求項によれば、Ａ／Ｄ変換器によって生じた周波数
に対するゲイン誤差を補正するゲイン補正フィルタが設
けられた。
１請求項によれば、Ａ／Ｄ変換器によって生じた周波数
に対するゲイン誤差を補正するゲイン補正フィルタが設
けられた。
【００３３】従って、高価なシステムを用いるＦＦＴ演
算（高速フーリェ変換）による全歪率、歪率の測定と比
較して、安価であるデジタルフィルタ方式の演算で、実
用上十分な周波数帯域（基本波〜19次）に対してゲイン
誤差が小さく、高精度測定を行うことが出来る高調波信
号処理装置が得られる。
算（高速フーリェ変換）による全歪率、歪率の測定と比
較して、安価であるデジタルフィルタ方式の演算で、実
用上十分な周波数帯域（基本波〜19次）に対してゲイン
誤差が小さく、高精度測定を行うことが出来る高調波信
号処理装置が得られる。
【００３４】本発明の第２請求項によれば、ＦＦＴ演算
を行う高価なシステムを用いることなく、安価で簡略な
回路で高調波の歪率の測定を行うことができる。
を行う高価なシステムを用いることなく、安価で簡略な
回路で高調波の歪率の測定を行うことができる。
【００３５】本発明の第３請求項によれば、ＦＦＴ演算
を行う高価なシステムを用いることなく、安価で簡略な
回路で高調波の全歪率の測定を行うことができる。
を行う高価なシステムを用いることなく、安価で簡略な
回路で高調波の全歪率の測定を行うことができる。
【００３６】従って、本発明によれば、ゲイン誤差が少
ない高精度な高調波信号処理装置を実現することが出来
る。
ない高精度な高調波信号処理装置を実現することが出来
る。
【図１】本発明の一実施例の要部構成説明図である。
【図２】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
【図３】図１，図２の動作説明図である。
【図４】図１，図２の動作説明図である。
【図５】図１，図２の動作説明図である。
【図６】図１，図２の動作説明図である。
【図７】従来より一般に使用されている従来例の構成説
明図である。
明図である。
【図８】従来より一般に使用されている他の従来例の構
成説明図である。
成説明図である。
Ａ 配電線である。
ＰＴ パワートランス
ＣＴ カレントトランス
１ Ａ／Ｄ変換器
２ 基本波抽出用バンドパスフィルタ
３ 基本波除去用ハイパスフィルタ
４ 実効値算出手段
５ 実効値算出手段
６ 除算手段
１１ 直流成分除去用ハイパスフィルタ
１２ 基本波除去用ハイパスフィルタ
１３ 実効値算出手段
１４ 実効値算出手段
１５ 除算手段
２１ ゲイン補正フィルタ
３１ ゲイン補正フィルタ
Claims (3)
- 【請求項１】電源の電力を供給する配電線に接続され配
電線から供給されるアナログ信号の電圧あるいは電流を
それぞれデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、 このＡ／Ｄ変換器で変換した電圧あるいは電流が通過す
る基本波除去用ハイパスフィルタと、 前記Ａ／Ｄ変換器で変換した電圧あるいは電流が通過す
る所定フィルタと、 前記基本波除去用ハイパスフィルタを通過した測定信号
の実効値を演算する第１の実効値演算手段と、 前記所定フィルタを通過した測定信号の実効値をそれぞ
れ演算する第２の実効値演算手段と、 この２個の実効値演算手段の信号から歪率を演算する除
算手段とを具備する高調波信号処理装置において、 前記Ａ／Ｄ変換器と前記フィルタとの間に設けられ前記
Ａ／Ｄ変換器によって生じた周波数に対するゲイン誤差
を補正するゲイン補正フィルタを具備したことを特徴と
する高調波信号処理装置。 - 【請求項２】前記所定フィルタは、基本波抽出用バンド
パスフィルタが使用されたことを特徴とする請求項１記
載の高調波信号処理装置。 - 【請求項３】前記所定フィルタは、直流成分除去用ハイ
パスフィルタが使用されたことを特徴とする請求項１記
載の高調波信号処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23937897A JP3417536B2 (ja) | 1997-09-04 | 1997-09-04 | 高調波信号処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23937897A JP3417536B2 (ja) | 1997-09-04 | 1997-09-04 | 高調波信号処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1183916A JPH1183916A (ja) | 1999-03-26 |
| JP3417536B2 true JP3417536B2 (ja) | 2003-06-16 |
Family
ID=17043897
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23937897A Expired - Fee Related JP3417536B2 (ja) | 1997-09-04 | 1997-09-04 | 高調波信号処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3417536B2 (ja) |
-
1997
- 1997-09-04 JP JP23937897A patent/JP3417536B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1183916A (ja) | 1999-03-26 |
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