JPH02189470A - 電子ディジタル多相電力計およびその安定化装置 - Google Patents
電子ディジタル多相電力計およびその安定化装置Info
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- JPH02189470A JPH02189470A JP1314110A JP31411089A JPH02189470A JP H02189470 A JPH02189470 A JP H02189470A JP 1314110 A JP1314110 A JP 1314110A JP 31411089 A JP31411089 A JP 31411089A JP H02189470 A JPH02189470 A JP H02189470A
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- G—PHYSICS
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- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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- G01R15/18—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers
- G01R15/183—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers using transformers with a magnetic core
- G01R15/185—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers using transformers with a magnetic core with compensation or feedback windings or interacting coils, e.g. 0-flux sensors
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は交流電力を測定するための電子電力計(ele
ctronic power meter)に関するも
のであり、より詳細に述べると、電力線を流れる電流を
感知するために変流器および演算増幅器を利用する電力
計における直流(DC)安定化を提供するための新規な
技術に関するものである。
ctronic power meter)に関するも
のであり、より詳細に述べると、電力線を流れる電流を
感知するために変流器および演算増幅器を利用する電力
計における直流(DC)安定化を提供するための新規な
技術に関するものである。
電力量計のような電子電力計の開発においては、電力線
から電力計回路を絶縁するため、および電子回路と共存
できる値に電流を一定率で減らすために、電力線におい
て変流器を利用するのが一最的なやり方である。いくつ
かの電力計におけるスケーリング(変倍)係数は1対1
00.000と高い。
から電力計回路を絶縁するため、および電子回路と共存
できる値に電流を一定率で減らすために、電力線におい
て変流器を利用するのが一最的なやり方である。いくつ
かの電力計におけるスケーリング(変倍)係数は1対1
00.000と高い。
変流器は通例、負荷電流を伝える一次回路には一つか二
つのターンしか有さないが、二次巻線においては多数の
ターンを有し、そしてそれにより二次巻線内で誘動され
た電流は、一次巻線または電力線の電流の流れにだいた
い比例する一方、一次巻線のターンの数に従って分割さ
れた二次巻線のターンの数の比により減らされる。
つのターンしか有さないが、二次巻線においては多数の
ターンを有し、そしてそれにより二次巻線内で誘動され
た電流は、一次巻線または電力線の電流の流れにだいた
い比例する一方、一次巻線のターンの数に従って分割さ
れた二次巻線のターンの数の比により減らされる。
しかし、変流器の一次巻線内を流れる大電力線電流は巻
線が巻かれているコアを飽和させる傾向がある。コアの
飽和を防ぐためにより大きいコアやより効率の高いコア
材料を使用することは、大きさと価格の両方またはいず
れか一方の理由で好ましくない、コアの磁束をゼロに近
く保つのに十分な反転交流(AC)を誘動するために変
流器および帰還増幅器に帰還巻線を利用して、コアが飽
和しないように保つことが知られている。電流信号が演
算増幅器を通して供給されるので、直流オフセットは増
幅器固有の特性であり、このオフセットは可変回路要素
により簡単に調節されることができない時間および温度
のような要因によって変わることが可能である。増幅器
オフセットのような小さな直流効果は、■0の6乗のオ
ーダーにおいて利得を有することができる演算増幅回路
を飽和させることができ、そして電力計の精度に大いに
影響をおよぼすので、好ましくないものである。
線が巻かれているコアを飽和させる傾向がある。コアの
飽和を防ぐためにより大きいコアやより効率の高いコア
材料を使用することは、大きさと価格の両方またはいず
れか一方の理由で好ましくない、コアの磁束をゼロに近
く保つのに十分な反転交流(AC)を誘動するために変
流器および帰還増幅器に帰還巻線を利用して、コアが飽
和しないように保つことが知られている。電流信号が演
算増幅器を通して供給されるので、直流オフセットは増
幅器固有の特性であり、このオフセットは可変回路要素
により簡単に調節されることができない時間および温度
のような要因によって変わることが可能である。増幅器
オフセットのような小さな直流効果は、■0の6乗のオ
ーダーにおいて利得を有することができる演算増幅回路
を飽和させることができ、そして電力計の精度に大いに
影響をおよぼすので、好ましくないものである。
電流信号通路を裁断し、増幅器の直流安定化を供給し、
そして同時にアナログ増倍機能を果たすためにスイッチ
を用いた装置の使用が提案されている。このような方法
が、ジョーチャム(Jochum)により発明されて、
1988年8月211に特許され、本発明と同一の培受
入に譲渡された米国特許第4,761,605号の中で
明示されている。この方法は比較的高周波の変調された
チョッパ信号を必要とし、その結果比較的帯域幅が広い
高利得増幅器を必要とする。また、ジジーチャムの米国
特許第4,761,605号に示されているような配列
においては、比較的高周波のチョッパ信号はいっそうす
ぐれたそしてより高価なスイッチを必要とする。
そして同時にアナログ増倍機能を果たすためにスイッチ
を用いた装置の使用が提案されている。このような方法
が、ジョーチャム(Jochum)により発明されて、
1988年8月211に特許され、本発明と同一の培受
入に譲渡された米国特許第4,761,605号の中で
明示されている。この方法は比較的高周波の変調された
チョッパ信号を必要とし、その結果比較的帯域幅が広い
高利得増幅器を必要とする。また、ジジーチャムの米国
特許第4,761,605号に示されているような配列
においては、比較的高周波のチョッパ信号はいっそうす
ぐれたそしてより高価なスイッチを必要とする。
その上、チョッパ信号が変調されるのでそれを発生する
のはさらにむずかしい。より単純な演算増幅器を含むさ
らに簡単な電気回路を使うために、そして変調および関
連したパルス幅変調器を不要とするために裁断周波数が
低周波である電力計を提供することが望ましい。
のはさらにむずかしい。より単純な演算増幅器を含むさ
らに簡単な電気回路を使うために、そして変調および関
連したパルス幅変調器を不要とするために裁断周波数が
低周波である電力計を提供することが望ましい。
〔発明の概要〕
上記に鑑みて本発明に基づいて、電力線電流を一定率で
増減したり、絶縁したりするための変流器または電流セ
ンサ、一定率で増減された電流信号をディジタル形式に
変換するためのアナログ−ディジタル変換器を使用した
電子ディジタル電力計、および(変流器上の帰3および
センス巻線を流れるオフセット電圧をゼロにするために
変流器を増幅器に接続する)スイッチ手段またはチョッ
パを制御するための低周波非変調方形波信号を含む新規
な安定化装置が提供されている。方形波信号の周波数は
低周波で、そして方形波信号および電力線周波数両方の
調波が異なるよう選別されたもので、このようにして、
電力計が不正確になるのを防いでいる。さらに、装置に
おける増幅器の利得帯域幅要件は削減されるいアナログ
−ディジタル変換器タイミング信号は方形波チョッパ信
号の遷移をさけるために時間を計られることができる。
増減したり、絶縁したりするための変流器または電流セ
ンサ、一定率で増減された電流信号をディジタル形式に
変換するためのアナログ−ディジタル変換器を使用した
電子ディジタル電力計、および(変流器上の帰3および
センス巻線を流れるオフセット電圧をゼロにするために
変流器を増幅器に接続する)スイッチ手段またはチョッ
パを制御するための低周波非変調方形波信号を含む新規
な安定化装置が提供されている。方形波信号の周波数は
低周波で、そして方形波信号および電力線周波数両方の
調波が異なるよう選別されたもので、このようにして、
電力計が不正確になるのを防いでいる。さらに、装置に
おける増幅器の利得帯域幅要件は削減されるいアナログ
−ディジタル変換器タイミング信号は方形波チョッパ信
号の遷移をさけるために時間を計られることができる。
そして一定率で増減される電流信号の信号反転はアナロ
グ−ディジタル変換器内またはアナログ−ディジタル変
換器に続く論理回路により除去されうる。
グ−ディジタル変換器内またはアナログ−ディジタル変
換器に続く論理回路により除去されうる。
従って、本発明の目的は電子電力針において改良された
直流チョッパ安定化を提供することである。
直流チョッパ安定化を提供することである。
さらに本発明の他の目的は構成要素および電力信号の信
号処理を単純化する電子電力計における改良された直流
チョッパ安定化を提供することである。
号処理を単純化する電子電力計における改良された直流
チョッパ安定化を提供することである。
本発明のその他の目的は広帯域幅で高利得増幅器を必要
としないディジタル電子電力計における改良された直流
チョッパ安定化を提供することである。
としないディジタル電子電力計における改良された直流
チョッパ安定化を提供することである。
さらに本発明のその他の目的はチョッパ信号が非変調で
、その発生が簡単であるディジタル電子電力計における
改良された直流チョッパ安定化を提供することである。
、その発生が簡単であるディジタル電子電力計における
改良された直流チョッパ安定化を提供することである。
第1図に関して述べると、電子ディジタル電力計が3相
電力線に対して示されている。電流スケーリングおよび
絶縁回路32.3は電力線の3相導体から電子回路を絶
縁し、電子回路により処理するにふされしい大きさを有
する一定率で減らされた電流信号を供給する。スゲ−リ
ングおよび絶縁回路1.2.3の詳細と作用については
、第2図と第3図に関連して後で述べる。回路1.2お
よび3からの一定率で増減された電流は電流マルチプレ
クサ4に供給され、ここで時分割多重信号に結合され、
それから電流−電圧変換器回路5において、電圧信号に
変換される。電流−電圧変換器5からの電圧信号出力の
振幅は可変利得増幅器または利得調整器6により調整さ
れる。そしてその後電圧信号出力はディジタル信号でプ
ロセッサにおけると同様さらに信号処理されるため、ア
ナログ信号をディジタル信号に変換する電流アナログ−
ディジタル変換器7に供給される。精度の高いツェナー
ダイオード基準電圧源10は基準電圧を供給し、タイミ
ング信号回路11は電流アナログ−ディジタル変換器7
にタイミング信号を供給し、その結果、基準電圧は変換
されたまたはディジタル信号の振幅を定め、そしてタイ
ミング信号はアリーIコグ信号の標本化を制御する。測
定されている電力線の三相導体のおのおのに印加された
電圧は、電圧スゲ−リングおよび絶縁回路14.15.
16を基とした変流器を通して、多重電圧信号を電圧ア
ナログ−ディジタル変換器18に供給する電圧マルチブ
レフナ17に送られる。電圧アナログ−ディジタル変換
器18もまたさらにディジタル処理を行うのにアナログ
電圧入力信号をディジタル信号に変換するために、基準
電圧源10からの基準電圧およびタイミング信号回路1
1からのタイミング信号を受取る。
電力線に対して示されている。電流スケーリングおよび
絶縁回路32.3は電力線の3相導体から電子回路を絶
縁し、電子回路により処理するにふされしい大きさを有
する一定率で減らされた電流信号を供給する。スゲ−リ
ングおよび絶縁回路1.2.3の詳細と作用については
、第2図と第3図に関連して後で述べる。回路1.2お
よび3からの一定率で増減された電流は電流マルチプレ
クサ4に供給され、ここで時分割多重信号に結合され、
それから電流−電圧変換器回路5において、電圧信号に
変換される。電流−電圧変換器5からの電圧信号出力の
振幅は可変利得増幅器または利得調整器6により調整さ
れる。そしてその後電圧信号出力はディジタル信号でプ
ロセッサにおけると同様さらに信号処理されるため、ア
ナログ信号をディジタル信号に変換する電流アナログ−
ディジタル変換器7に供給される。精度の高いツェナー
ダイオード基準電圧源10は基準電圧を供給し、タイミ
ング信号回路11は電流アナログ−ディジタル変換器7
にタイミング信号を供給し、その結果、基準電圧は変換
されたまたはディジタル信号の振幅を定め、そしてタイ
ミング信号はアリーIコグ信号の標本化を制御する。測
定されている電力線の三相導体のおのおのに印加された
電圧は、電圧スゲ−リングおよび絶縁回路14.15.
16を基とした変流器を通して、多重電圧信号を電圧ア
ナログ−ディジタル変換器18に供給する電圧マルチブ
レフナ17に送られる。電圧アナログ−ディジタル変換
器18もまたさらにディジタル処理を行うのにアナログ
電圧入力信号をディジタル信号に変換するために、基準
電圧源10からの基準電圧およびタイミング信号回路1
1からのタイミング信号を受取る。
利得調整器6は較正のためにディジタル電流信号の利得
を調整する。調整されたディジタル電流信号およびディ
ジタル電圧信号はマルチプライヤ21に送られ、ここで
測定されている電力線上で消費されている電力によって
変わる信号を供給するためにただちに掛け算される。
を調整する。調整されたディジタル電流信号およびディ
ジタル電圧信号はマルチプライヤ21に送られ、ここで
測定されている電力線上で消費されている電力によって
変わる信号を供給するためにただちに掛け算される。
位相調整制御器23は正確な掛け算および電力線におけ
る真の電力に対する応答のためにアナログ−ディジタル
変換器7および18に供給されるタイミング信号の相対
位相を調整する。位相調整および位相補償は米国におい
て本発明と同時に提出された特許出願第279.178
号の中で詳しく述べられている。その出願の発明の名称
は「電子積算電力計」で、本発明と同一の譲受人に譲渡
され、譲受人により書類番号11−肝−223として管
理されている。
る真の電力に対する応答のためにアナログ−ディジタル
変換器7および18に供給されるタイミング信号の相対
位相を調整する。位相調整および位相補償は米国におい
て本発明と同時に提出された特許出願第279.178
号の中で詳しく述べられている。その出願の発明の名称
は「電子積算電力計」で、本発明と同一の譲受人に譲渡
され、譲受人により書類番号11−肝−223として管
理されている。
マルチプライヤ21により供給される電力信号はキロワ
ット時に変換され、そして表示および記録器24により
記録と表示の両方またはどちらか一方が行われる。
ット時に変換され、そして表示および記録器24により
記録と表示の両方またはどちらか一方が行われる。
本発明に基づいた第1図の電流スケーリングおよび絶縁
回路L、2.3の独特の形状が第2図に示されている。
回路L、2.3の独特の形状が第2図に示されている。
第2図について述べると、30としておおまかに示され
ている変流器は測定される電力線電流I、の一部が流れ
る巻線を−っまたは二、三しか有さない一次巻線31を
含む。抵抗器29および40は低い温度係数であり、I
pの一部が変流器の一次巻線31を通過するように電流
I2を分割する。変流器30は二次センス巻線32およ
び二次帰還巻線33も有する。一次巻線31、センス巻
線32および帰還巻線33は接地遮蔽37を含む環状コ
ア36に巻きつけられいてる。帰還巻線内の電流の流れ
は一次巻線31のターンと帰還巻線33のターンの数の
比にだいたい逆比例して減らされる。変流器3oを流れ
る電流をさらに減らずためには、一次巻線31に接続さ
れた大電流負荷を一定率で下げるために電流1pを分割
する働きをする、低い温度係数を有する材料で作られた
分流抵抗29および40を設置するのが一般的である。
ている変流器は測定される電力線電流I、の一部が流れ
る巻線を−っまたは二、三しか有さない一次巻線31を
含む。抵抗器29および40は低い温度係数であり、I
pの一部が変流器の一次巻線31を通過するように電流
I2を分割する。変流器30は二次センス巻線32およ
び二次帰還巻線33も有する。一次巻線31、センス巻
線32および帰還巻線33は接地遮蔽37を含む環状コ
ア36に巻きつけられいてる。帰還巻線内の電流の流れ
は一次巻線31のターンと帰還巻線33のターンの数の
比にだいたい逆比例して減らされる。変流器3oを流れ
る電流をさらに減らずためには、一次巻線31に接続さ
れた大電流負荷を一定率で下げるために電流1pを分割
する働きをする、低い温度係数を有する材料で作られた
分流抵抗29および40を設置するのが一般的である。
二次巻線32と33における大きいターンの比および分
流抵抗29と40は一次電流■、またはr、の示すもの
として使われる帰還巻線33内の一定率で下げられた電
流の流れを供給する。電力計線電流のスケーリングは自
蔵メータに対して1対100,000の割合でよい。電
流センサおよび変流器の構造および作用については、1
988年10月18日に出願され、本発明と同一の譲渡
人に譲渡された米国特許出願節259,234号の中で
いくらか詳しく述べられている。
流抵抗29と40は一次電流■、またはr、の示すもの
として使われる帰還巻線33内の一定率で下げられた電
流の流れを供給する。電力計線電流のスケーリングは自
蔵メータに対して1対100,000の割合でよい。電
流センサおよび変流器の構造および作用については、1
988年10月18日に出願され、本発明と同一の譲渡
人に譲渡された米国特許出願節259,234号の中で
いくらか詳しく述べられている。
二次センス巻線32および帰還巻線33はスイッチまた
はチョッパ42のバンクを通して高利得増幅器41に接
続されている。方形波発生器46は154.25ヘルツ
のF6裁断周波数または信号を供給する。周波数は一度
選択されたら水晶発信器の使用の間ずっと変わらず、一
定に保たれる。154.25ヘルツのチョッパ信号は5
0%動作周期の非変調方形波であり、発生する調波は電
力線60ヘルツ周波数および電力計内の関係がある周波
数範囲を超える広範囲の調波とは本質的に異なる周波数
のものである。
はチョッパ42のバンクを通して高利得増幅器41に接
続されている。方形波発生器46は154.25ヘルツ
のF6裁断周波数または信号を供給する。周波数は一度
選択されたら水晶発信器の使用の間ずっと変わらず、一
定に保たれる。154.25ヘルツのチョッパ信号は5
0%動作周期の非変調方形波であり、発生する調波は電
力線60ヘルツ周波数および電力計内の関係がある周波
数範囲を超える広範囲の調波とは本質的に異なる周波数
のものである。
チョッパ周波数の調波と電力線周波数の調波は17番目
の調波により等しくなるよう近似してはいない。50ヘ
ルツの電力線に対する適切なチョッパ信分周波数は12
8.54ヘルツである。第1図の電力計の信号処理回路
はFCのどの調波も容易に濾波することができる。
の調波により等しくなるよう近似してはいない。50ヘ
ルツの電力線に対する適切なチョッパ信分周波数は12
8.54ヘルツである。第1図の電力計の信号処理回路
はFCのどの調波も容易に濾波することができる。
チョッパ42のスイッチは適当な電界効果トランジスタ
(FET)または相捕的MO3)ランジスタ(CMO3
)半導体装置でよい。スイッチは、スイッチAが閉じら
れる時または゛″オン″°状態なる時、スイッチBは開
かれるかまたは゛オフ″。
(FET)または相捕的MO3)ランジスタ(CMO3
)半導体装置でよい。スイッチは、スイッチAが閉じら
れる時または゛″オン″°状態なる時、スイッチBは開
かれるかまたは゛オフ″。
状態になり、そしてスイッチBが閉じられる時または“
オン°°状態になる時、ス・イッヂAは開かれるかまた
は”オブ゛状態になるよう配列されている。42のよう
なチョッパおよび直流安定化の一形状の作用については
、本発明と同一の譲受人に譲渡された米国特許第4.7
61,605号の中で述べられ°ζいる。増幅器41の
固有DCオフセットは高利得増幅器を飽和させ、それに
対する補償が与えられなければ正確な電力計測を妨げた
。本発明においては、直流オフセット電圧は増幅器41
の直流出力における増幅された信号として現れる。この
信号はチョッパ42により裁断され、帰還巻線33を通
して印加され、回路内のインダクタンスのために正負の
交互の傾斜のランピング電流として現れる交流信号にな
る。この結果、裁断周波数F。での方形波電圧信号とな
る。この電圧帰還信号は変流器30の相互インダクタン
スによりセンス巻線32に結合される。センス巻線32
に供給されるこの交流帰還信号はチョッパ42のスイッ
チを通して供給される。チちツバ42は信号を増幅器4
1の直流オフセント電圧に対する反対極性の直流電圧に
なるよう整流し、増幅器に印加され、る時にはオフセッ
ト電圧の効果を補償する。
オン°°状態になる時、ス・イッヂAは開かれるかまた
は”オブ゛状態になるよう配列されている。42のよう
なチョッパおよび直流安定化の一形状の作用については
、本発明と同一の譲受人に譲渡された米国特許第4.7
61,605号の中で述べられ°ζいる。増幅器41の
固有DCオフセットは高利得増幅器を飽和させ、それに
対する補償が与えられなければ正確な電力計測を妨げた
。本発明においては、直流オフセット電圧は増幅器41
の直流出力における増幅された信号として現れる。この
信号はチョッパ42により裁断され、帰還巻線33を通
して印加され、回路内のインダクタンスのために正負の
交互の傾斜のランピング電流として現れる交流信号にな
る。この結果、裁断周波数F。での方形波電圧信号とな
る。この電圧帰還信号は変流器30の相互インダクタン
スによりセンス巻線32に結合される。センス巻線32
に供給されるこの交流帰還信号はチョッパ42のスイッ
チを通して供給される。チちツバ42は信号を増幅器4
1の直流オフセント電圧に対する反対極性の直流電圧に
なるよう整流し、増幅器に印加され、る時にはオフセッ
ト電圧の効果を補償する。
第3図は印加された一次電流71(1,)、その結果化
じる出力電流73(1,1)およびチョッパ信号47(
FC)を示す。第3図について述べると、一番上の曲線
は測定されている電力線のアンペアにおける正弦波の形
で変化する60ヘルツ電流の流れ!、を示す。裁断周波
数FCは154.25ヘルツの周波数では方形波信号で
ある。lot出力信号は、56および57のような信号
の一部がチョッパ42のスイッチ作動により逆の極性で
ある電流1pを示す、ミリアンペア単位で一定率で減ら
された信号である。しかし、lot電流56および57
の反転部分は引。
じる出力電流73(1,1)およびチョッパ信号47(
FC)を示す。第3図について述べると、一番上の曲線
は測定されている電力線のアンペアにおける正弦波の形
で変化する60ヘルツ電流の流れ!、を示す。裁断周波
数FCは154.25ヘルツの周波数では方形波信号で
ある。lot出力信号は、56および57のような信号
の一部がチョッパ42のスイッチ作動により逆の極性で
ある電流1pを示す、ミリアンペア単位で一定率で減ら
された信号である。しかし、lot電流56および57
の反転部分は引。
き続いて正弦波電流■2を正確に示すように反転のため
に補正される。
に補正される。
第2図について述べると、一次巻線31中の電流1pに
応答する増幅器41は帰還巻線33における電流を、セ
ンス巻線32上の電圧をゼロにするための方向に駆動す
る。この「ゼロ磁束」状態は帰還巻線33のアンペア・
ターンが変流器30の一次巻線31を通るアンペア・タ
ーンを正確に相殺する時に完璧に成り立つ。ゼロ磁束の
状態とは、例えば、変流器30の一次巻線31により印
加される3、0アンペア・ターンとつり合うために2.
0 ミリアンペアが1500ターンの帰還巻線33を流
れる時である。すなわち2ミリアンペアで1500ター
ンだと3000ミリアンペア・ターンとなり、これは3
アンペアで1ターンまたは3アンペア・ターンと等しい
。
応答する増幅器41は帰還巻線33における電流を、セ
ンス巻線32上の電圧をゼロにするための方向に駆動す
る。この「ゼロ磁束」状態は帰還巻線33のアンペア・
ターンが変流器30の一次巻線31を通るアンペア・タ
ーンを正確に相殺する時に完璧に成り立つ。ゼロ磁束の
状態とは、例えば、変流器30の一次巻線31により印
加される3、0アンペア・ターンとつり合うために2.
0 ミリアンペアが1500ターンの帰還巻線33を流
れる時である。すなわち2ミリアンペアで1500ター
ンだと3000ミリアンペア・ターンとなり、これは3
アンペアで1ターンまたは3アンペア・ターンと等しい
。
出力電流1.1は電流1pの一定の割合で減らされたレ
プリカ値を示す。第1図に関連して上述したように、一
定の割合で増減された電流信号■。173が電力線2の
電流スケーリングおよび絶縁回路2の出力であるr、2
および電力線3の電流スケーリングおよび絶縁回路3の
出力である!。3と共にマルチプレクサ4に供給される
。マルチプレクサ4は続いて3つの一定率で増減された
電流信号を電流−電圧変換器5により電圧信号V0に変
換させられる多重電流信号に結合する。電流−電圧変換
器5は示されているように可調整抵抗器の精度の高い帰
還抵抗器53を含む演算増幅器52を有する。変換器5
の抵抗器を通る電流の流れは出力電圧信号■。を供給す
る。
プリカ値を示す。第1図に関連して上述したように、一
定の割合で増減された電流信号■。173が電力線2の
電流スケーリングおよび絶縁回路2の出力であるr、2
および電力線3の電流スケーリングおよび絶縁回路3の
出力である!。3と共にマルチプレクサ4に供給される
。マルチプレクサ4は続いて3つの一定率で増減された
電流信号を電流−電圧変換器5により電圧信号V0に変
換させられる多重電流信号に結合する。電流−電圧変換
器5は示されているように可調整抵抗器の精度の高い帰
還抵抗器53を含む演算増幅器52を有する。変換器5
の抵抗器を通る電流の流れは出力電圧信号■。を供給す
る。
このように、効果的でその上単純なチョッパ安定化電子
電力計が本発明により提供される。FCチョッパ信号4
7は非変調であり方形波発生器46により簡単に供給さ
れる。チョッパ信号は信号が変調される米国特許第4.
761,605号のように、他のいかなる標本化された
信号を表したり、それと結合したりしないので、望まし
い低周波、つまり154.25ヘルツになりうるし、現
実にそうである。
電力計が本発明により提供される。FCチョッパ信号4
7は非変調であり方形波発生器46により簡単に供給さ
れる。チョッパ信号は信号が変調される米国特許第4.
761,605号のように、他のいかなる標本化された
信号を表したり、それと結合したりしないので、望まし
い低周波、つまり154.25ヘルツになりうるし、現
実にそうである。
このようにして■。1.I。2および■。3の周波数を
より低く保つ。この低周波はAI増幅器41、増幅器5
2そして電流スケーリングおよび絶縁回路2.3におい
てそれらに対応する増幅器により要求される利得帯域幅
の積を順に減らず。この結果これらの4つの増幅器は今
までほど複雑でな(でよいてので、製造が簡単でかつ製
造費も安くなる。
より低く保つ。この低周波はAI増幅器41、増幅器5
2そして電流スケーリングおよび絶縁回路2.3におい
てそれらに対応する増幅器により要求される利得帯域幅
の積を順に減らず。この結果これらの4つの増幅器は今
までほど複雑でな(でよいてので、製造が簡単でかつ製
造費も安くなる。
さらに、上述されたように重要なのは、変調周波数に関
係なくチョッパ信号47を選別できる能力のおかげで、
チョッパ信号の調波は電力線周波数(例えば50または
60ヘルツ)の調波および電力計測における関係がある
周波数範囲を越える調波とは根本的に異なるようにする
ことが確実にできるということである。アナログ−ディ
ジタル変換器7、マルチプライヤ21そして(または)
表示、および記録回路24のような電子信号処理回路は
FCによりもたらされた雑音を濾波するための濾波器を
容易に有することができる。
係なくチョッパ信号47を選別できる能力のおかげで、
チョッパ信号の調波は電力線周波数(例えば50または
60ヘルツ)の調波および電力計測における関係がある
周波数範囲を越える調波とは根本的に異なるようにする
ことが確実にできるということである。アナログ−ディ
ジタル変換器7、マルチプライヤ21そして(または)
表示、および記録回路24のような電子信号処理回路は
FCによりもたらされた雑音を濾波するための濾波器を
容易に有することができる。
また、電流アナログ−ディジタル変換器7を使うことに
よりさらに利点を生じることができる。
よりさらに利点を生じることができる。
この利点の中には2の補数論理回路または機能(示され
ておらず)として知られる単純な論理作用を通して裁断
周波数47によりもたらされる信号反転の除去も含まれ
る。さらに、タイミング信号口1f511により供給さ
れるディジタル種木化信号のタイミイグはV。またはI
。1の遷移時間での標本化を防ぐためにFCの遷移に同
期化することができる。このようにして、さらに増幅器
41および52の作用要件および複雑化を少なくし、同
時にF。
ておらず)として知られる単純な論理作用を通して裁断
周波数47によりもたらされる信号反転の除去も含まれ
る。さらに、タイミング信号口1f511により供給さ
れるディジタル種木化信号のタイミイグはV。またはI
。1の遷移時間での標本化を防ぐためにFCの遷移に同
期化することができる。このようにして、さらに増幅器
41および52の作用要件および複雑化を少なくし、同
時にF。
の遷移でチョッパ42によりもたらされる[、ランジエ
ントがない給電マルチプライヤ21のための標本化され
た電流波形を生じる。
ントがない給電マルチプライヤ21のための標本化され
た電流波形を生じる。
本発明によりなされた改良のおかげで、電子電力計にい
くつもの重要な利点がもたらされることは明白である。
くつもの重要な利点がもたらされることは明白である。
従って、本発明は特定の実施例に関して述べられている
が、部品の構造、配置、結合および使用される材料の類
については本発明の趣旨および意図からそれない限り、
その詳細において多数の変化を加えてもかまわない。
が、部品の構造、配置、結合および使用される材料の類
については本発明の趣旨および意図からそれない限り、
その詳細において多数の変化を加えてもかまわない。
第1図は本発明の電子ディジタル電力計の回路構成図で
ある。 第2図は本発明のチヨ・ンパ安定化回路の図である。 第3図は第2図の回路中に存在するさまざまな信号を示
す図である。 符号の説明 1.2.3 ・−・−電流スケーリングおよび絶縁回路4−・・−−
−−一電流マルチプレク舊す5−−−一・・・−電流一
電圧変換器 6−・・−−−−一利得調整器 7−・−一−−−−・−電流アナログ−ディジタル変換
器10・−・−・−基準電圧源 1t−−−−・−・−タイミング信号回路14.15.
16 ・−・−・電圧スケーリングおよび絶縁回路17・−一
−−−・・−電圧マルチプレフナ1B−−−−−・−・
電圧アナログ−ディジタル変換器21−・・−・−・−
・マルチプライヤ23−・−・−位相調整制御器 24−−−−・・−・−表示および記録器29.40−
−−−−・−・分流器 31−・・・−−−−一−−一次巻線 33−−−−−−・−・帰還巻線 37−−−−−−−−・・−接地遮蔽 42−・−−−−一−−−−チョッパ 4 ’?’−−−−−−−−チョッパ信号53−・−−
一−−−−高精度帰還抵抗器56−・−−m−−−・−
1゜■電流の反転部分57−・−−−−−一・・・−■
。1電流の反転部分71−・−・−・−・−・〜一次雷
電流 72−・−・−・・一方形波73−・−−−
−−−−−・出力電流 30−・−・−・変流器 32−−−−−・−−−−−センス巻線36−−−−−
−−−−環状コア 41−−−−−−−−一増幅器 46−・・−一−−−−−一方形波発生器52−・−・
・・−・・・演算増幅器
ある。 第2図は本発明のチヨ・ンパ安定化回路の図である。 第3図は第2図の回路中に存在するさまざまな信号を示
す図である。 符号の説明 1.2.3 ・−・−電流スケーリングおよび絶縁回路4−・・−−
−−一電流マルチプレク舊す5−−−一・・・−電流一
電圧変換器 6−・・−−−−一利得調整器 7−・−一−−−−・−電流アナログ−ディジタル変換
器10・−・−・−基準電圧源 1t−−−−・−・−タイミング信号回路14.15.
16 ・−・−・電圧スケーリングおよび絶縁回路17・−一
−−−・・−電圧マルチプレフナ1B−−−−−・−・
電圧アナログ−ディジタル変換器21−・・−・−・−
・マルチプライヤ23−・−・−位相調整制御器 24−−−−・・−・−表示および記録器29.40−
−−−−・−・分流器 31−・・・−−−−一−−一次巻線 33−−−−−−・−・帰還巻線 37−−−−−−−−・・−接地遮蔽 42−・−−−−一−−−−チョッパ 4 ’?’−−−−−−−−チョッパ信号53−・−−
一−−−−高精度帰還抵抗器56−・−−m−−−・−
1゜■電流の反転部分57−・−−−−−一・・・−■
。1電流の反転部分71−・−・−・−・−・〜一次雷
電流 72−・−・−・・一方形波73−・−−−
−−−−−・出力電流 30−・−・−・変流器 32−−−−−・−−−−−センス巻線36−−−−−
−−−−環状コア 41−−−−−−−−一増幅器 46−・・−一−−−−−一方形波発生器52−・−・
・・−・・・演算増幅器
Claims (21)
- (1)測定されている電力線の相導体の電流の流れおよ
び電力線の相導体にかかる電圧に比例するアナログ信号
が、電力線の電力に比例する信号を供給するためにディ
ジタル・マルチプライヤ回路において掛け算される前に
電流および電圧アナログ−ディジタル変換器それぞれに
おいてディジタル信号に変換される電子ディジタル多相
電力計において、 関連した相導体を流れる電流に比例した出力電流信号を
発生するために、電力線の相導体の関連したひとつにお
いておのおの接続されるための、各相に対して設けられ
、そしておのおのが一次巻線、センス巻線および帰還巻
線を含む変流器;関連したひとつの変流器のセンス巻線
および帰還巻線に接続された各変流器に対するスイッチ
手段; スイッチングを制御するためのスイッチ手段に非変調方
形波信号を供給するための、そして方形波信号の周波数
は低く、その調波は広範囲の調波を超えて電力線の相導
体を流れる電流の周波数の調波に等しくない少なくとも
ひとつの方形波発生器; 各スイッチ手段および各変流器に関連し、出力、および
入力での固有の直流オフセットを有し、増幅器の入力に
おいて直流オフセットを補償するために増幅器の出力か
らの帰還信号を帰還巻線に供給し、測定されている相導
体の電流の流れに従って変化する帰還巻線からの一定率
で減らされた絶縁出力電流信号を供給するため、関連し
たスイッチ手段を通って関連した変流器のセンス巻線お
よび帰還巻線それぞれに接続された入力および出力を有
する増幅器; 各変流器の帰還巻線からの出力電流信号に対して応答し
、出力電流信号のサンプルを含む多重信号を電流アナロ
グ−ディジタル変換器に供給するマルチプレクサ; から成る安定装置を有するディジタル多相電力計。 - (2)方形波信号の周波数が、電力線周波数の第1調波
より大きいが、第4調波より小さい範囲内であり、それ
により各増幅器に対する利得帯域幅要求が最小限度に押
さえられる請求項第1項記載の電子ディジタル多相電力
計。 - (3)方形波信号の周波数が60ヘルツ以上だが180
ヘルツ以下の範囲である請求項第2項記載の電子ディジ
タル電力計。 - (4)方形波信号の周波数が60ヘルツの電力線に対し
ておよそ154.25ヘルツである請求項第3項記載の
電子ディジタル多相電力計。 - (5)方形波信号の周波数が50ヘルツの電力線に対し
ておよそ128.5ヘルツである請求項第3項記載の電
子ディジタル電力計。 - (6)標本化信号が電流アナログ−ディジタル変換器に
供給され、そのタイミングは多重信号におけるトランジ
ェントが電流アナログ−ディジタル変換器の変換精度に
影響をおよぼすのを防ぐために、方形波信号の遷移での
標本化を避けるように制御される請求項第5項記載の電
子ディジタル多相電力計。 - (7)スイッチ手段により導かれた出力電流信号におけ
る信号反転が、電流アナログ−ディジタル変換器からマ
ルチプライヤ回路へのディジタル信号の使用に先立って
2の補数論理作用により除去される請求項第6項記載の
電子ディジタル多相電力計。 - (8)多重信号からの方形波信号の周波数を濾波するた
めに濾波器が取り付けられている請求項第7項記載の電
子ディジタル多相電力計。 - (9)測定されている電力線の電流の流れおよび測定さ
れている電力線にかかる電圧に比例するアナログ信号が
、電力線の電力に比例する信号を供給するためにディジ
タル・マルチプライヤ回路において掛け算される前に電
流および電圧アナログ−ディジタル変換器それぞれにお
いてディジタル信号に変換される電子ディジタル電力計
において、電力線を流れる電流に比例した電流出力信号
を発生するために電力線において接続を行うための、そ
して一次巻線、センス巻線および帰還巻線を含む変流器
; センス巻線および帰還巻線に接続されたスイッチ手段; スイッチングを制御するためのスイッチ手段に非変調方
形波信号を供給するための、そして方形波信号の周波数
は低く、その調波は広範囲の調波を超えて電力線を流れ
る電流の周波数の調波と等しくない方形波発生器; 出力、および入力での固有の直流オフセットを有し、増
幅器の入力において直流オフセットを補償するために増
幅器の出力からの帰還信号を帰還巻線に供給し、さらに
電力線の電流の流れに従って変化する帰還巻線からの一
定率で減らされた絶縁出力電流信号を電流アナログ−デ
ィジタル変換器に供給するため、スイッチ手段を通って
変流器のセンス巻線および帰還巻線にそれぞれ接続され
た入力および出力を有する増幅器; から成る安定化手段を有するディジタル多相電力計。 - (10)方形波信号の周波数が電力線周波数の第1調波
より大きいが、第4調波より小さい請求項第9項記載の
電子ディジタル電力計。 - (11)方形波信号の周波数が60ヘルツ以上だが18
0ヘルツ以下の範囲である請求項第10項記載の電子デ
ィジタル電力計。 - (12)方形波信号の周波数が60ヘルツの電力線に対
しておよそ154.25ヘルツである請求項第11項記
載の電子ディジタル電力計。 - (13)方形波信号の周波数が50ヘルツの電力線に対
しておよそ128.5ヘルツである請求項第12項記載
の電子ディジタル電力計。 - (14)電流アナログ−ディジタル変換器が電流出力信
号を電力線を流れる電流に比例したディジタル信号に変
換する請求項第13項記載の電子ディジタル電力計。 - (15)標本化信号が電流アナログ−ディジタル変換器
に供給され、そのタイミングは多重信号におけるトラン
ジェントが電流アナログ−ディジタル変換器の変換精度
に影響をおよぼすのを防ぐために、方形波信号の遷移で
の標本化を避けるよう制御される請求項第14項記載の
電子ディジタル電力計。 - (16)スイッチ手段により導かれた出力電流信号にお
ける信号反転が、電流アナログ−ディジタル変換器から
マルチプライヤ回路へのディジタル信号の使用に先立っ
て2つの補数論理作用により除去される請求項第15項
記載の電子ディジタル電力計。 - (17)出力電流信号からの方形波信号の周波数を濾波
するために濾波器が取り付けられている請求項第16項
記載の電子ディジタル電力計。 - (18)電力線の電流の流れを感知するための一次巻線
、一次巻線を流れる電流に比例した出力電流信号を供給
するための帰還巻線およびセンス巻線を含む変流器; 出力および入力を有し、さらにその入力に固有直流オフ
セットを有する増幅器; 調波が広範囲の調波を超えて電力線を流れる電流の周波
数の調波と等しくない定周波数の非変調出力信号を発生
するための発生器; 変流器のセンス巻線を増幅器の入力に接続する第1スイ
ッチ手段と、増幅器の出力を変流器の帰還巻線に接続す
る第2スイッチ手段を含み、発生器からの非変調出力信
号に応答し、上述の第1および第2スイッチ手段を作動
させ、それにより増幅器の出力からの帰還信号が帰還巻
線に供給され、そして変流器の一次巻線内を流れる電流
の正確な表示としての変流器の帰還巻線からの出力電流
信号を制御するために入力での直流オフセットを補償す
るよう補償信号がセンス巻線から増幅器に供給されるチ
ョッパ手段;から成り、電力線の電流に比例するアナロ
グ信号が、電力線の電流に比例するディジタル信号へ続
いて変換されるために測定されるタイプの電子ディジタ
ル電力計において使われる安定化装置。 - (19)チョッパ手段がさらに変流器の帰還巻線に接続
され、センス巻線からの出力電流信号を裁断するための
発生器からの非変調出力信号に応答する第3スイッチを
含む請求項第18項記載の安定化装置。 - (20)第3スイッチ手段からの裁断出力電流信号がデ
ィジタル信号に変換される前に、変流器の一次巻線中の
電流の流れに比例した電圧信号に変換される請求項第1
9項記載の安定化装置。 - (21)発生器からの非変調出力信号が方形波である請
求項第20項記載の安定化装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/279,161 US4970459A (en) | 1988-12-02 | 1988-12-02 | Electronic meter chopper stabilization |
| US279,161 | 1988-12-02 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02189470A true JPH02189470A (ja) | 1990-07-25 |
Family
ID=23067896
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1314110A Pending JPH02189470A (ja) | 1988-12-02 | 1989-12-02 | 電子ディジタル多相電力計およびその安定化装置 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4970459A (ja) |
| EP (1) | EP0375173A1 (ja) |
| JP (1) | JPH02189470A (ja) |
| BR (1) | BR8906107A (ja) |
| CA (1) | CA2004333A1 (ja) |
| PH (1) | PH26270A (ja) |
| PT (1) | PT92476A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR20250006744A (ko) * | 2020-08-26 | 2025-01-13 | 한국전력공사 | 증폭기를 이용한 방향성 감지 전력 계량 장치 |
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| EP0686850A1 (de) * | 1994-06-09 | 1995-12-13 | Lem S.A. | Schaltungsanordnung zur Messung von Gleichströmen mit Potentialtrennung zwischen Stromkreis und Messkreis |
| US5579347A (en) * | 1994-12-28 | 1996-11-26 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson | Digitally compensated direct conversion receiver |
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| US7557655B2 (en) * | 2007-11-05 | 2009-07-07 | Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. | Systems and methods for isolating an analog signal |
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| JP5450006B2 (ja) * | 2009-11-30 | 2014-03-26 | 株式会社東芝 | 電流入力変換器 |
| CN101957399B (zh) * | 2010-09-21 | 2014-04-30 | 中国电力科学研究院 | 一种数字闭环型光纤电流传感器 |
| US8711592B2 (en) | 2011-06-21 | 2014-04-29 | Elster Solutions, Llc | Linear transformer power supply |
| CN102749499A (zh) * | 2012-07-27 | 2012-10-24 | 成都生辉电子科技有限公司 | 交流线路中电流测定的降噪结构 |
| CN102749500A (zh) * | 2012-07-27 | 2012-10-24 | 成都生辉电子科技有限公司 | 工业用交流电流检测表 |
| CN102759650A (zh) * | 2012-07-27 | 2012-10-31 | 成都生辉电子科技有限公司 | 电力智能检测表 |
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| CN108132375B (zh) * | 2017-12-25 | 2020-03-27 | 天津百利机械装备集团有限公司中央研究院 | 一种带前馈的直流电流测量装置及测量方法 |
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| CN115508616A (zh) * | 2022-09-23 | 2022-12-23 | 中电科思仪科技股份有限公司 | 一种提高复杂调制信号平均功率测量准确度的装置及方法 |
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| US4761605A (en) * | 1986-12-22 | 1988-08-02 | General Electric Company | Input switching in electronic watthour meter |
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-
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- 1988-12-02 US US07/279,161 patent/US4970459A/en not_active Expired - Fee Related
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- 1989-11-28 EP EP89312319A patent/EP0375173A1/en not_active Withdrawn
- 1989-11-30 CA CA002004333A patent/CA2004333A1/en not_active Abandoned
- 1989-11-30 PT PT92476A patent/PT92476A/pt not_active Application Discontinuation
- 1989-12-01 BR BR898906107A patent/BR8906107A/pt unknown
- 1989-12-02 JP JP1314110A patent/JPH02189470A/ja active Pending
- 1989-12-08 PH PH39639A patent/PH26270A/en unknown
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| US4970459A (en) | 1990-11-13 |
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