JPH0126029B2 - - Google Patents
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- JPH0126029B2 JPH0126029B2 JP58071596A JP7159683A JPH0126029B2 JP H0126029 B2 JPH0126029 B2 JP H0126029B2 JP 58071596 A JP58071596 A JP 58071596A JP 7159683 A JP7159683 A JP 7159683A JP H0126029 B2 JPH0126029 B2 JP H0126029B2
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- phase
- circuit
- power
- voltage
- axis
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- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、３相交流電源の各種特性を把握す
るために必要な３相交流電源の電力計測装置に関
するものである。
るために必要な３相交流電源の電力計測装置に関
するものである。
第１図〜第３図は従来の計測回路の原理を説明
するための回路図であり、第１図は有効電力を計
測する有効電力計測回路、第２図は無効電力を計
測する無効電力計測回路、第３図は力率を計測す
る力率計測回路である。
するための回路図であり、第１図は有効電力を計
測する有効電力計測回路、第２図は無効電力を計
測する無効電力計測回路、第３図は力率を計測す
る力率計測回路である。
図において、１，２は電力計素子を示し、電流
コイル（固定コイル）３と、電圧コイル（可動コ
イル）４とで構成され、電力計素子１，２は同一
軸に取り付けられている。
コイル（固定コイル）３と、電圧コイル（可動コ
イル）４とで構成され、電力計素子１，２は同一
軸に取り付けられている。
５は電力率素子、６は３相負荷を示す。
次に、動作について説明する。
第１図の有効電力計測回路は、３相負荷６に見
合つたＵ相電流IUが矢印方向へ流れるとき、電圧
コイル４に線間電圧EEVとＵ相電流IUとに見合つ
たトルクが発生する。
合つたＵ相電流IUが矢印方向へ流れるとき、電圧
コイル４に線間電圧EEVとＵ相電流IUとに見合つ
たトルクが発生する。
また、Ｗ相についても同様で、電力計素子２に
トルクが発生し、電力計素子１，２を取り付けた
軸のトルクの掛り具合で有効電力量を指示するよ
うに構成されている。
トルクが発生し、電力計素子１，２を取り付けた
軸のトルクの掛り具合で有効電力量を指示するよ
うに構成されている。
第２図の無効電力計測回路は、Ｕ相電流IUによ
つて電流コイル３に磁界が発生し、Ｕ相電圧EU
からπ／２だけ遅れた線間電圧EVWによつて電圧
コイル４にトルクが発生する。このトルクの作用
によつて有効電力からπ／２ずれた量、つまり無
効電力が計測される。
つて電流コイル３に磁界が発生し、Ｕ相電圧EU
からπ／２だけ遅れた線間電圧EVWによつて電圧
コイル４にトルクが発生する。このトルクの作用
によつて有効電力からπ／２ずれた量、つまり無
効電力が計測される。
しかし、無効電力が得られるのは、３相平衡状
態の時に限られる。
態の時に限られる。
第３図は力率計測回路で、電力率素子５は互い
に機械的に60度の角度で位置付けられた２組のコ
イル、すなわち線間電圧EUV，EUWに接続された
電圧コイル４Ａ，４Ｂと、Ｕ相電流IUに接続され
た２組の電流コイル３Ａ，３Ｂとで構成され、力
率に見合つたトルクがそれぞれの電圧コイル４
Ａ，４Ｂに作用し、力率を指示する。
に機械的に60度の角度で位置付けられた２組のコ
イル、すなわち線間電圧EUV，EUWに接続された
電圧コイル４Ａ，４Ｂと、Ｕ相電流IUに接続され
た２組の電流コイル３Ａ，３Ｂとで構成され、力
率に見合つたトルクがそれぞれの電圧コイル４
Ａ，４Ｂに作用し、力率を指示する。
なお、電力計素子１，２および電力率素子５を
各コイル３，３Ａ，３Ｂ，４，４Ａ，４Ｂで構成
した各計測回路を示したが、ホール素子で構成し
た各計測回路も在存する。
各コイル３，３Ａ，３Ｂ，４，４Ａ，４Ｂで構成
した各計測回路を示したが、ホール素子で構成し
た各計測回路も在存する。
従来の３相交流電源の電力計測装置は以上のよ
うに構成されているので、有効電力、無効電力、
力率等を測定しようとする場合、個々の計測器が
必要となる。
うに構成されているので、有効電力、無効電力、
力率等を測定しようとする場合、個々の計測器が
必要となる。
また、電力の検出には可動コイル、あるいはホ
ール素子が採用されていたので、商用周波数程度
の低い周波数の計測しかできず、インバータ周波
数のような電流、電圧波形の瞬時電力、瞬時力率
等の計測が不可能であつた。
ール素子が採用されていたので、商用周波数程度
の低い周波数の計測しかできず、インバータ周波
数のような電流、電圧波形の瞬時電力、瞬時力率
等の計測が不可能であつた。
さらに、３相不平衡の場合には計測できないな
どの問題点があつた。
どの問題点があつた。
この発明は、上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、計測サンプル値としては瞬
時の電圧値および瞬時の電流値をｄ，ｑ変換理論
に基づく演算回路へ与えることにより、瞬時の電
力および瞬時の力率、あるいは３相不平衡の電力
等が計測できる３相交流電源の電力計測装置を得
ることを目的とする。
めになされたもので、計測サンプル値としては瞬
時の電圧値および瞬時の電流値をｄ，ｑ変換理論
に基づく演算回路へ与えることにより、瞬時の電
力および瞬時の力率、あるいは３相不平衡の電力
等が計測できる３相交流電源の電力計測装置を得
ることを目的とする。
以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。
る。
第４図において、７は３相交流の電圧値、電流
値をｄ，ｑ軸変換理論に基づいてｄ軸、ｑ軸の電
圧値、電流値に変換するｄ，ｑ軸変換回路、８Ａ
〜８Ｄはｄ軸、ｑ軸の電圧値と電流値とを掛算す
る掛算回路、９Ａは掛算回路８Ａ，８Ｄの演算結
果を加算する加算回路、１０は掛算回路８Ｃの演
算結果から掛算回路８Ｂの演算結果を減算する減
算回路、８Ｅ，８Ｆは掛算回路、９Ｂは掛算回路
８Ｅ，８Ｆの演算結果を加算する加算回路、１１
は加算回路９Ｂの演算結果を開平演算するルート
演算回路、１２は力率演算回路としての割算回路
を示し、加算回路９Ａの演算結果をルート演算回
路１１の演算結果で割算するものである。
値をｄ，ｑ軸変換理論に基づいてｄ軸、ｑ軸の電
圧値、電流値に変換するｄ，ｑ軸変換回路、８Ａ
〜８Ｄはｄ軸、ｑ軸の電圧値と電流値とを掛算す
る掛算回路、９Ａは掛算回路８Ａ，８Ｄの演算結
果を加算する加算回路、１０は掛算回路８Ｃの演
算結果から掛算回路８Ｂの演算結果を減算する減
算回路、８Ｅ，８Ｆは掛算回路、９Ｂは掛算回路
８Ｅ，８Ｆの演算結果を加算する加算回路、１１
は加算回路９Ｂの演算結果を開平演算するルート
演算回路、１２は力率演算回路としての割算回路
を示し、加算回路９Ａの演算結果をルート演算回
路１１の演算結果で割算するものである。
なお、ｄ，ｑ軸変換回路７は２相、例えばＵ、
Ｗ相電流IU，IWおよび線間電圧EUV，EWVから下記
のように、ｄ軸、ｑ軸の電流Id，Iqと、電圧Ed，
Eqとをアナログ演算回路または中央処理装置
CPUを用いたデイジタル演算回路で演算する。
Ｗ相電流IU，IWおよび線間電圧EUV，EWVから下記
のように、ｄ軸、ｑ軸の電流Id，Iqと、電圧Ed，
Eqとをアナログ演算回路または中央処理装置
CPUを用いたデイジタル演算回路で演算する。
Id＝√３２・IU
Iq＝−√２／２（IU＋2IW）
Ed＝√２３（VUV−0.5VWV）
Eq＝−√２・VWV／２
次に、動作について説明するが、その前に原理
について説明する。
について説明する。
３相交流の相電圧および相電流の実効値をＶ，
Ｉ、位相差をθとすると、有効電力Ｗおよび無効
電力Ｑは下記の第1.1式、第2.2式で表わされる。
Ｉ、位相差をθとすると、有効電力Ｗおよび無効
電力Ｑは下記の第1.1式、第2.2式で表わされる。
Ｗ＝3VIcosθ ……1.1
Ｑ＝3VIsinθ ……1.2
また、角周波数をωとすると、各相電圧および
相電流の瞬時値には下記の第2.1式〜第3.3式で表
わされる。
相電流の瞬時値には下記の第2.1式〜第3.3式で表
わされる。
VU＝√２Vcosωt ……2.1
VV＝√２Vcos（ωt−2π／３） ……2.2
VW＝√２Vcos（ωt＋2π／３） ……2.3
IU＝√２Icos（ωt−θ） ……3.1
IV＝√２Iccs（ωt−θ−2π／３） ……3.2
IW＝√２Icos（ωt−θ＋2π／３） ……3.3
ここで、上記第2.1式〜第3.3式で表わされる瞬
間電圧および瞬時電流をｄ，ｑ軸変換理論に基づ
いてｄ軸、ｑ軸の電圧、電流に変換すると、下記
の第4.1式〜第5.2式が得られる。
間電圧および瞬時電流をｄ，ｑ軸変換理論に基づ
いてｄ軸、ｑ軸の電圧、電流に変換すると、下記
の第4.1式〜第5.2式が得られる。
Vd＝√３Vcosωt ……4.1
Vq＝√３Vsinωt ……4.2
Id＝√３Icos（ωt−θ） ……5.1
Ip＝√３Isin（ωt−θ） ……5.2
そこで、このｄ，ｑ軸の電圧および電流を用い
て有効電力および無効電力を求めると、下記の第
6.1式、第6.2式が得られる。
て有効電力および無効電力を求めると、下記の第
6.1式、第6.2式が得られる。
Ｗ＝Vd・Id＋Vq・Iq ……6.1
Ｑ＝−Vd・Iq＋Vq・Id ……6.2
また、力率cosθは第1.1式、第1.2式の有効電力
Ｗ、無効電力Ｑを用いて下記の第７式で表わすこ
とができる。
Ｗ、無効電力Ｑを用いて下記の第７式で表わすこ
とができる。
cosθ＝Ｗ／√2＋2 ……(7)
したがつて、上記の論理式を回路式を回路構成
することにより、有効電力、無効電力、力率の瞬
時値を求めることが可能となる。
することにより、有効電力、無効電力、力率の瞬
時値を求めることが可能となる。
第４図は上記の論理式を具体化した一実施例で
あり、相電流および線間電圧をｄ軸、ｑ軸の電
流、電圧に変換するために、ｄ，ｑ軸変換回路７
でId，Iq，Vd，Vqを演算して求める。
あり、相電流および線間電圧をｄ軸、ｑ軸の電
流、電圧に変換するために、ｄ，ｑ軸変換回路７
でId，Iq，Vd，Vqを演算して求める。
次に、変換した電圧および電流値を掛算回路８
Ａ〜８Ｄ、加算回路９Ａ、減算回路１０で第6.1
式、第6.2式に示した有効電力Ｗ、無効電力Ｑの
演算を実行する。
Ａ〜８Ｄ、加算回路９Ａ、減算回路１０で第6.1
式、第6.2式に示した有効電力Ｗ、無効電力Ｑの
演算を実行する。
そして、有効電力Ｗおよび無効電力Ｑがそれぞ
れ得られたら第７式にしたがい、掛算回路８Ｅ，
８Ｆ、加算回路９Ｂおよびルート演算回路１１で
諸演算処理を行ない、最終的に割算回路１２で力
率を算出する。
れ得られたら第７式にしたがい、掛算回路８Ｅ，
８Ｆ、加算回路９Ｂおよびルート演算回路１１で
諸演算処理を行ない、最終的に割算回路１２で力
率を算出する。
なお、上記実施例では３相が平衡した状態の電
力を考慮した例で説明したが、この実施例に限定
されるものではなく、３相が不平衡の状態の電力
であつても全く同様に成立する。
力を考慮した例で説明したが、この実施例に限定
されるものではなく、３相が不平衡の状態の電力
であつても全く同様に成立する。
また、演算回路をアナログ回路で構成したもの
を示したが、デイジタル回路で構成することによ
り、温度ドリフト等の影響のない高精度の計測回
路を構成することもできる。
を示したが、デイジタル回路で構成することによ
り、温度ドリフト等の影響のない高精度の計測回
路を構成することもできる。
以上のように、この発明によれば、３相交流電
源の電力、力率をｄ、ｑ軸変換理論に基づく、演
算回路で変換したたと、電気的四則演算回路によ
つて演算処理する構成としたので、３相交流の平
衡、不平衡に拘らず有効電力、無効電力及び力率
の瞬時値を高速、高精度で計測できるという優れ
た効果がある。
源の電力、力率をｄ、ｑ軸変換理論に基づく、演
算回路で変換したたと、電気的四則演算回路によ
つて演算処理する構成としたので、３相交流の平
衡、不平衡に拘らず有効電力、無効電力及び力率
の瞬時値を高速、高精度で計測できるという優れ
た効果がある。
第１図は従来の有効電力を計測する有効電力計
測回路、第２図は従来の無効電力を計測する無効
電力計測回路、第３図は従来の力率を計測する力
率計測回路、第４図はこの発明の一実施例による
３相交流電源の電力計測装置を示すブロツク図で
ある。 図において、１，２は電力計素子、３，３Ａ，
３Ｂは電流コイル、４，４Ａ，４４Ｂは電圧コイ
ル、５は電力率素子、６は３相負荷、７はｄ，ｑ
軸変換回路、８Ａ〜８Ｆは掛算回路、９Ａ，９Ｂ
は加算回路、１０は減算回路、１１はルート演算
回路、１２は割算回路を示す。なお、図中、同一
符号は同一、または相当部分を示す。
測回路、第２図は従来の無効電力を計測する無効
電力計測回路、第３図は従来の力率を計測する力
率計測回路、第４図はこの発明の一実施例による
３相交流電源の電力計測装置を示すブロツク図で
ある。 図において、１，２は電力計素子、３，３Ａ，
３Ｂは電流コイル、４，４Ａ，４４Ｂは電圧コイ
ル、５は電力率素子、６は３相負荷、７はｄ，ｑ
軸変換回路、８Ａ〜８Ｆは掛算回路、９Ａ，９Ｂ
は加算回路、１０は減算回路、１１はルート演算
回路、１２は割算回路を示す。なお、図中、同一
符号は同一、または相当部分を示す。
Claims (1)
- １ ３相交流電源の線間電圧及び相電流を入力と
して２相の電圧及び電流に変換する３相／２相変
換回路と、この３相／２相変換回路によつて変換
されたｄ軸の電圧及びｄ軸の電流の乗算結果と上
記３相／２相変換回路によつて変換されたｑ軸の
電圧及びｑ軸の電流の乗算結果とを加算する有効
電力演算回路と、上記３相／２相変換回路によつ
て変換されたｑ軸の電圧及びｄ軸の電流の乗算結
果から上記３相／２相変換回路によつて変換され
たｄ軸の電圧及びｑ軸の電流の乗算結果を減算す
る無効電力演算回路と、上記有効電力演算回路で
求めた有効電力を２乗した値と上記無効電力演算
回路で求めた無効電力を２乗した値との平方根に
より上記有効電力を除算する力率演算回路とを備
えた３相交流電源の電力計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7159683A JPS59195165A (ja) | 1983-04-20 | 1983-04-20 | ３相交流電源の電力計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7159683A JPS59195165A (ja) | 1983-04-20 | 1983-04-20 | ３相交流電源の電力計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59195165A JPS59195165A (ja) | 1984-11-06 |
| JPH0126029B2 true JPH0126029B2 (ja) | 1989-05-22 |
Family
ID=13465199
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7159683A Granted JPS59195165A (ja) | 1983-04-20 | 1983-04-20 | ３相交流電源の電力計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59195165A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2776951B2 (ja) * | 1990-03-29 | 1998-07-16 | マツダ株式会社 | 回転霧化静電塗装装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0230787Y2 (ja) * | 1980-03-03 | 1990-08-20 |
-
1983
- 1983-04-20 JP JP7159683A patent/JPS59195165A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59195165A (ja) | 1984-11-06 |
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