JPH01272978A - 電力検出装置 - Google Patents

電力検出装置

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JPH01272978A
JPH01272978A JP5880489A JP5880489A JPH01272978A JP H01272978 A JPH01272978 A JP H01272978A JP 5880489 A JP5880489 A JP 5880489A JP 5880489 A JP5880489 A JP 5880489A JP H01272978 A JPH01272978 A JP H01272978A
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JP
Japan
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phase
circuit
current
voltage
amplitude
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JP5880489A
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English (en)
Inventor
Shunichi Hirose
広瀬 俊一
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、交流電源の無効電力又は有効電力を検出する
電力検出装置に関する。
(従来の技術) 従来から交流電源の無効電力検出は様々な方法で行なわ
れて来ているか、検出速度と精度の点から検出した無効
電力を高速の制御に使用するのが難しいのが現状である
。
無効電力又は有効電力は交流電源の力率と皮相電力が検
出できれば求まる。力率は交流電圧と交流電流の位相差
により求まるか、位相は従来からPLL (フェイズロ
ックドループ)回路により求める(とが可能であった。
第4図は交流電源の位相検出に使われるPLL回路の従
来例を示している。
電圧−周波数変換器9の出力パルスはカウンタ10によ
り分周され、さらに6進カウンタ11により6分周され
る。この6進カウンタの計数値はデコーダ12に入力さ
れ、3相の方形波出力flu’fly” 1w”なる。
この3相の方形波f1u” lv’  flwは入力の
三相交流信号f。u” Ov” Oいが波形整形回路1
゜2.3により整形された対応する方形波とそれぞれ位
相比較器4,5.6により、位相差に比例した直流分を
持って入力三相交流信号の2倍の周波数の方形波状信号
となる。
この3つの位相差信号は加算器7により加算され、入力
三相交流信号の6倍の周波数の方形波状信号となり、こ
の信号は低域ろ波回路8に入力されて、この6倍の周波
数成分が除去された位相差に比例した直流信号となる。
この位相差信号が少なくなるように、すなわち入力三相
交流信号がデコーダ12の出力の3相方形波出力に対し
て進み位相の時は、電圧−周波数変換器9の出力周波数
が上昇するこように制御する。
このような位相差を帰還する制御、すなわちPLLによ
り入力三相交流信号C6u” Ov” Oいに対し僅か
な位相差で方形波flu”Lv”Lwは追従する。さら
に低域ろ波回路8を工夫して位相差を積分する機能を持
たせることにより、全く位相差がなく追従させることも
できる。
このように位相が同期している状態では、電圧−周波数
変換器9の出力周波数は入力三相交流信号f。u”Ov
”0−周波数に対して、2つのカウンタ10,1Fの計
数値θ1は分周比の積の分解能を持つデジタル位相信号
となる。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、このように構成されたデジタル的な位相
検出器は波形整形回路1,2.3の構成が難しいこと、
位相比較器4,5.6か方形波信号の位相比較を行って
いるため、三相交流信号に対して60°毎にしか位相比
較か行なわれず60°以内で起こる位相変化には追従で
きないこと、加算器7て加算された信号は入力三相交流
信号に対して6倍の周波数成分をもち、これを除去する
ために低域フィルタ8が必要であり、入力三相交流信号
の6倍以上の周波数で変化する位相変化に対しては追従
ができず、特に入力周波数が低い場合は応答が必然的に
遅くなること等の不具合がある。
したがって、無効電力検出又は有効電力検出に従来例の
位相検出器を用いる場合、前述の不具合のため位相検出
速度と精度が悪くなるのみならず、皮相電力を別途検出
しなければならないという欠点があった。
ここにおいて本発明は、前述の不具合のない連続的に位
相と振幅を検出することができる位相検出器を用いて有
効電力を検出する新規な電力検出装置を提供することを
目的とする。
〔発明の構成〕
(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するために、本発明は、三相交流電源の
電力検出装置において、連続的な位相比較を行なってフ
ェイズロックドループを介して演算し位相と振幅を検出
する位相検出器を2個そなえ、交流電圧と交流電流との
位相と振幅を連続的に求め、交流電圧と交流電流の位相
差を得るとともに、交流電圧と交流電流の振幅を乗算し
皮相電力を導出し、前記三相交流電源の無効電力を得る
ように形成するとともに、交流母線から交流電圧の位相
αと振幅|E|を検出する電圧検出回路と、交流母線か
ら交流電流の位相βと振幅|I|を検出する電流検出回
路とを設け、それぞれ電圧位相出力sir+α、  s
inβ、電流位相出力sinβ。
cosβと電圧振幅|E|、電流振幅|I|を導出し、
|E|とII+を掛算する第1の乗算器と、cosαと
sinβを掛算する第2の乗算回路と、sinαとco
sβを掛算する第3の乗算回路とを備え、第2の乗算回
路出力と第3の乗算回路出力の和cos (β−α)を
算出する減算回路出力と、第1の乗算回路出力|E|・
II+とを掛算して交流母線の有効電力Pを演算出力す
る第4の乗算回路を具備するようにした電力検出装置で
ある。
(作 用) さて、本発明に使用する連続的に位相と振幅を検出する
位相検出器は、特願昭55−34851(第2図)によ
るものである。
この位相検出器の原理は、従来のPLLかサンプリング
的な位相比較(60°毎の位相比較)を行なっていたの
に対し、入力信号が多相であることを利用して連続的な
位相比較を行なってPLLを行ない、さらにリードオン
リメモリを応用してデジタルの位相信号を得られるよう
にしたものである。
入力信号として2相の正弦波信号e。dとe。9がある
とすると、それぞれ信号e。d”OqはeOd−EO°
08θO e oq”” E osinθ0 で表わせる。ここにE。はこの2相正弦波の最大振幅、
θ。は電圧位相である。
また、単位振幅の2相の正弦波信号e1dとel。
は同様に eld−CO2O3 e 1q=sinθ1 で表わせる。ただし、θ1は電圧位相である。
この2組の2相正弦波信号の位相差Δθ(−θ。−θ1
)は E sin (θ0−θ1) =EosinθocO8θ1−EoCO8θoSlnθ
1および入力信号の電圧の絶対値IEo lはが成り立
つので で求められることが分かる。
従って、2組の二相正弦波信号の位相差は(1式)を演
算することにより従来行なわれていた零電圧検出等によ
らないで連続的に行なうことができる。
この位相差14号Δθが小さくなるように単位振幅の2
相正弦波信号e1dとel、の位相θ1を制御すること
により、入力信号の2相正弦波信号e。dとe。、に追
従した単位振幅の2相正弦波信号が得られたことになる
。
第2図に上述原理による位相検出器の回路構成を表わす
ブロック図を示す。
三相交流信号El? ’  ES ’  ETを3相−
2相変換回路20により、2相正弦波信号e。d、eo
qに変換する。
(1式)の原理の演算回路13に2組の2相正弦波信号
eOd”Oq”ld”lqが入力され、位相差Δθが出
力される。この位相差信号Δθは制御増幅器14に入力
される。この制御増幅器14の出力により電圧−周波数
変換器15の出力パルスがカウンタ16に入力されて計
数される。
たとえば、位相差信号Δθが大きな時は制御増幅器14
が電圧−周波数変換器15の出力パルス周波数が上昇す
るように動作し、カウンタ16の計数値θ1は増加し、
位相差信号へ〇(−〇。−θ1)は減少する。
このデジタル計数値θlはリードオンリメモリ17とデ
ジタル−アナログ変換器18.19から構成された関数
回路により、計数値θ1に応じた正弦関数信号によって
、計数値θ1に応じた正弦関数信号e  余弦関数el
dとなり、演算回路tq’ 13へ帰還されて制御ループが構成される。
演算回路13は(1式)の演算の途中で振幅IEo 1
をも出力する。
ところで、第3図は、上述の連続的に位相と振幅を検出
する位相検出器2]を用いて構成した本発明に先行する
無効電力検出装置の先行例のブロック図である。
その構成は、交流母線22から交流電圧の位相と振幅を
検出するE検出回路25、交流電流の位相と振幅を検出
するI検出回路26、乗算回路27.28,29.31
および減算回路30から成っている。このうち、E検出
回路25と■検出回路26はともに位相検出器21で構
成されており、その出力|E|、|I|は演算回路13
から出力sinα、  cosaおよびsinβ、  
cosβはデジタル−アナログ変換器19.18より出
力される。
しかして、交流母線22から変圧器23を通して三相交
流電圧を位相検出器21で構成されるE検出回路25に
入力し、電圧位相信号sinαとCOSαおよび電圧振
幅|E|を得る。
同様に、交流母線22から変流器24を介して三相交流
電流を位相検出器21で構成される■検出回路26に入
力し、電流位相信号sinβとcosβおよび電流振幅
II+を得る。
乗算回路27で電圧振幅|E|と電流振幅|I|との積
を取ることにより、皮相電力の3分の1に相等する皮相
電力信号|E|・|I|が求まる。
また、電圧位相信号sinαとCOSαおよび電流位相
信号sinβとcosβを乗算回路28.29を経てか
つ減算回路30を介して 5in(β−a) = sinβ−cosa−5ina
 0cosβを求める。(β−α)は交流母線22の電
圧に対するmAの位相角を示すものである。
乗算回路31により皮相電力とsin (β−α)との
積をとると無効電力の3分の1に相当する無効電力信号
Qが求まる。
上述のように、連続的に位相と振幅を検出する位相検出
器21を用いて回路を構成することにより、応答性の速
い、精度の高い無効電力検出が行なえる。
(実施例) さて、第1図は、本発明の一実施例の回路構成を示すブ
ロック図である。
第3図と同じ機能の回路には同じ番号を付しである。
32は加算回路であり、乗算回路28.29と共に次の
演算を行なっている。
cos(β−α)  =  cosβ CO8α−si
口β sinα上記演算により、 力率cqsφ−cos (β−α) が求まり、これと皮相電力|E| ・|I|との積を乗
算器31により演算し、有効電力Pを導出している。
以上から、第3図の回路の僅かな変更により、有効電力
と力率か容易に検出できることが分かる。
〔発明の効果〕
これまでの説明から明らかなように、本発明には次の効
果か認められる。
■ 無効電力検出装置を連続的に位相と振幅を検出する
位相検出器を用いて回路を構成することにより、応答性
の速い、精度の高い有効電力検出かできる利点がある。
■ 連続的に位相と振幅を検出する位相検出器を交流電
圧と交流電流に対して使用することにより、交流系統の
力率と皮相電力と要すれば無効電力をも容易に、速い応
答で精度よく検出できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のブロック図、第2図は本発
明で適用する位相検出回路の原理説明図、第3図は本発
明の先行例のブロック図、第4図は従来の位相検出回路
図である。 1〜3・・・波形整形回路、4〜6・・・位相比較器、
7・・・加算器、8・・・低域ろ波回路、9,15・・
・電圧−周波数変換器、10,11.16・・カウンタ
、12・・・デコーダ、13・・・演算回路、14・・
・制御増幅器、17 ・リードオンリメモリ(ROM)
、18.19・・・デジタル−アナログ変換器、20・
・・3相−2相変換回路、21・・・位相検出器、22
・・・交流母線、23・・・変圧器、24・・・変流器
、25・E(電圧)検出回路、26・・I (電流)検
出回路、27〜29.31・・・乗算回路、30・・減
算回路、32・・・加算回路。 出願人代理人  佐  藤  −雄 1)         O 81ド LuLl田

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、三相交流電源の電力検出装置において、連続的な位
    相比較を行なってフェイズロックドループを介して演算
    し位相と振幅を検出する位相検出器を2個そなえ、交流
    電圧と交流電流との位相と振幅を連続的に求め、交流電
    圧と交流電流の位相差を得るとともに、交流電圧と交流
    電流の振幅を乗算し皮相電力を導出し、前記三相交流電
    源の無効電力を得るように形成するとともに、 交流母線から交流電圧の位相αと振幅|E|を検出する
    電圧検出回路と、 交流母線から交流電流の位相βと振幅|I|を検出する
    電流検出回路と を設け、 それぞれ電圧位相出力sinα、sinβ、電流位相出
    力sinβ、cosβと電圧振幅|E|、電流振幅|I
    |を導出し、 |E|と|I|を掛算する第1の乗算器と、cosαと
    sinβを掛算する第2の乗算回路と、sinαとco
    sβを掛算する第3の乗算回路とを備え 第2の乗算回路出力と第3の乗算回路出力の和cos(
    β−α)を算出する減算回路出力と、第1の乗算回路出
    力|E|・|I|とを掛算して交流母線の有効電力Pを
    演算出力する第4の乗算回路を具備することを特徴とす
    る電力検出装置。
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