JPH0429418Y2

JPH0429418Y2 -

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Publication number: JPH0429418Y2
Application number: JP1984048715U
Authority: JP
Priority date: 1984-04-03
Filing date: 1984-04-03
Publication date: 1992-07-16
Also published as: JPS60161870U

Description

【考案の詳細な説明】

この考案は、高次調波含有信号の測定装置に係
り、特にその基本周波数成分に対する歪率及び高
次調波含有率等を直読するようにしたものに関す
る。周知のように、不特定多数の負荷機器を電力供
給対象としている配電線等にあつては、供給電力
の高品質化が望まれており、例えばサイリスタ等
を使用した負荷機器から発生される高次調波成分
の基本周波数成分に対する含有率や、該高次調波
成分の影響による基本周波数信号の歪率等の管理
が、重要な問題となつている。ところで、上記のような歪率及び高次調波含有
率を測定する従来の測定装置は、現在のところ、
高精度化及び高機能化を優先させているため、構
成が複雑で大形であり経済的にも不利になるとい
う問題を有しており、汎用性に欠けるという不都
合があるものである。この考案は上記事情を考慮してなされたもの
で、高次調波成分の影響による基本周波数信号の
歪率や高次調波成分の含有率等を、簡易な構成で
精度よく測定することができ、小形軽量化に適し
経済的にも有利であり、特に携帯用として好適す
る極めて良好な高次調波含有信号の測定装置を提
供することを目的とする。以下、この考案の一実施例について図面を参照
して詳細に説明する。第１図において、１１は入
力端子で、高次調波含有信号として、この場合50
Hzの商用電圧信号が供給されるものである。この
入力端子１１は、上記商用電圧信号を所定の電圧
レベルにまで降下させるため分圧回路１２を介し
て、バンドパスフイルタ回路１３及びハイパスフ
イルタ回路１４にそれぞれ接続されている。そし
て、上記バンドパスフイルタ回路１３は、その通
過周波数帯域が約50Hzとなされているもので、上
記商用電圧信号の基本周波数（50Hz）成分を抽出
する作用を行なうものである。また、上記ハイパ
スフイルタ回路１４は、その通過周波数帯域が約
100Hz以上となされているもので、上記商用電圧
信号の基本周波数（50Hz）成分を除いた、第２次
高調波以上の周波数成分を抽出する作用を行なう
ものである。つまり、上記ハイパスフイルタ回路
１４の出力は、商用電圧信号の第２次高調波以上
の全ての周波数成分の合成信号となされている。ここで、上記バンドパスフイルタ回路１３の出
力は、実効値／DC変換回路１５を介して除算回
路１６の一方の入力端に接続されている。この変
換回路１５は、バンドパスフイルタ回路１３の出
力、つまり商用電圧信号の基本周波数信号の実効
値を、それに対応した直流電圧レベルに変換し
て、その信号Ｘを出力するものである。また、上
記ハイパスフイルタ回路１４の出力は、該出力信
号つまり商用電圧信号の第２次高調波以上の周波
数信号を、10倍に増幅する演算増幅器１７を介し
て、切換スイツチS₁の共通接点S_1aに接続されて
いる、この切換スイツチS₁は、その共通接点S_1a
に常時接状態となされている可動接片S_1bが、複
数の固定接点S₁₁，S₁₂，…，S_1oに選択的に切換
接続されるものである。また、上記切換スイツチ
S₁の可動接片S_1bは、他の切換スイツチS₂の共通
接点S_2aに常時接状態となされている可動接片S_2b
と連動関係となされている。そして、この切換ス
イツチS₂の可動接片S_2bも、上記切換スイツチS₁
の各固定接点S₁₁，S₁₂，…，S_1oに対応して設け
られる複数の固定接点S₂₁，S₂₂，…，S_2oに選択
的に切換接続されるもので、両切換スイツチS₁，
S₂の可動接片S_1b，S_2bは、外部操作によつて、同
時に切換えられるものである。ここにおいて、上記切換スイツチS₁，S₂の固定
接点S₁₁とS₂₁間は、短絡されている。また、上記
切換スイツチS₁，S₂の他の各対応する固定接点
S₁₂とS₂₂，…，S_1oとS_2o間には、それぞれ通過周
波数帯域の異なるバンドパスフイルタ回路１８₁，
…、１８_nが介挿接続されている。これらバンド
パスフイルタ回路１８₁，…，１８_nの各通過周波
数帯域は、例えば商用電圧信号の第２次高調波以
上の周波数信号のうち、第３次、第５次、第７
次、第９次、第11次、第13次、…等のように各次
（上記の場合は奇数次）高調波の周波数信号を通
過させ得るように、それぞれ設定されている。つ
まり、バンドパスフイルタ回路１８₁が第３次高
調波成分の信号を通過させるものであるとする
と、その通過周波数帯域は約150Hzに設定される
ものである。このため、上記切換スイツチS₁、S₂の可動接片
S_1b，S_2bが固定接点S₁₁，S₂₁に接続された状態で
は、前記演算増幅器１７の出力、つまり商用電圧
信号の第２次高調波以上の周波数成分の合成信号
の10倍の信号が、切換スイツチS₂の共通接点S_2a
に導出され、切換スイツチS₁，S₂の可動接片S_1b，
S_2bが固定接点S₁₂及びS₂₂，…，S_1o及びS_2oのいず
れかに接続された状態では、演算増幅器１７の出
力のうち各次高調波成分の周波数信号が選択的に
切換スイツチS₂の共通接点S_2aに導出されるよう
になるものである。上記のようにして切換スイツチS₁，S₂によつて
導出された信号は、変換回路１９を介して前記除
算回路１６の他方の入力端に供給される。この変
換回路１９は、切換スイツチS₁，S₂によつて導出
された信号の実効値を、それに対応した直流電圧
レベルに変換して、その信号Ｚを出力するもので
ある。そして、上記除算回路１６は、上記変換回
路１５，１９の出力信号Ｘ，Ｚに基づいて、 10Z／Ｘなる演算を行ない、その演算結果を表示回路２０
及び出力端子２１を介して図示しない外部機器に
出力するものである。この表示回路２０は、上記
除算回路１６の演算出力をそのままパーセント単
位に読み代えてデジタル的に表示するものであ
る。上記のような構成において、まず、商用電圧信
号の第２次高調波以上の周波数成分の影響による
基本周波数の歪率の測定は、切換スイツチS₁，S₂
の可動接片S_1b，S_2bを固定接点S₁₁，S₂₁に接続す
ることにより行なわれる。すなわち、上記歪率
は、一般に、歪率＝第２次高調波以上の周波数成分の合成信号
の実効値／基本周波数信号の実効値×100〔％〕で定義されるので、上記除算回路１６の出力は電
圧換算の歪率を表わすことになる。この場合、第
２次高調波以上の周波数成分の合成信号の実効値
は、演算増幅器１７で10倍されているため、結局
分圧回路１２の出力端からみた除算回路１６の出
力は、 10×10Z／Ｘとなり、表示回路２０は直接歪率を電圧換算でパ
ーセント単位で表示し得るようになるものであ
る。次に、商用電圧信号の基本周波数成分に対する
各次高調波成分の含有率は、測定したい次数の高
調波成分を抽出するバンドパスフイルタ回路１８
_１，…，１８_nに接続された固定端子S₁₂及びS₂₂，
S_1o及びS_2oに、切換スイツチS₁，S₂の可動接片
S_1b，S_2bを接続することによつて測定される。す
なわち、上記含有率は、一般に、含有率＝各次高調波成分の実効値／基本周波数信号の実
効値×100〔％〕で定義されるので、上記除算回路１６の出力は電
圧換算の含有率を表わすことになる。この場合
も、上記と同様に、各次高調波成分の実効値は、
演算増幅器１７で10倍されているため、結局分圧
回路１２の出力端からみた除算回路１６の出力
は、 10×10Z／Ｘとなり、表示回路２０は直接含有率を電圧換算で
パーセント単位で表示し得るようになるものであ
る。このため、上記歪率及び含有率をパーセント単
位で直読することができ、例えば現場での測定作
業の能率を向上させることができるものである。
また、切換スイツチS₁，S₂によつて第２次高調波
以上の周波数成分の合成信号や各次高調波成分の
切換えを行なうようにしたので、例えばハイパス
フイルタ回路１４、変換回路１９及び除算回路１
６等を、各測定に共用することができ、構成簡易
にして小形軽量化に適し、ひいては携帯用として
好適し得るものである。ここで、上記バンドパスフイルタ回路１３、ハ
イパスフイルタ回路１４及びバンドパスフイルタ
回路１８₁，…，１８_nとしては、CR回路と演算
増幅器とを組み合わせた、いわゆるCRアクテイ
ブフイルタ構成とするのが実用的であり、特にバ
ンドパスフイルタ回路１３はローパスフイルタと
組み合わせ、ハイパスフイルタ回路１４はバンド
パスフイルタと組み合わせることによりカツトオ
フ特性を改善し、かつバンドパスフイルタ回路１
８₁，…，１８_nは多重帰還バンドパスフイルタと
して周波数調整を容易に行なえるようにすれば効
果的である。また、前記出力端子２１に接続され
る外部機器としては、例えば記録計等であり、除
算回路１６から出力された歪率、高次調波含有率
を記録しておくようにすることもできるものであ
る。さらに、上記分圧回路１２としては、変圧器
を使用したり、抵抗で分圧作用を奏するようにす
ることが考えられる。ここにおいて、以下に、上記実施例の装置によ
る歪率及び高次調波含有率の測定値と、従来の高
調波分析器（サンプリングフーリエ解析方式によ
るハーモニツクアナライザ）による歪率及び高次
調波含有率の測定値とを比較した実験結果を示
す。まず、被測定信号が、第２図ａに示すような
サイリスタチヨツパ電圧である場合、各次高調波
の含有率は、次表に示すようになる。

【表】上表から明らかなように、各次高調波含有率の
測定は、小数点以下１位まで、従来の高級な高調
波分析器の測定値と等しい値が得られている。ま
た、２次〜15次高調波成分による歪率は、実施例
装置が9.66〜9.67％で、ハーモニツクアナライザ
が9.925％であり、略十分な精度を得ることがで
きた。さらに、被測定信号が、第２図ｂに示すような
奇数次高調波成分を有する電圧である場合、各次
高調波の含有率は次表に示すように、

【表】となり、やはり小数点以下１位まで略等しい値を
得ることができるとともに、２次〜23次高調波成
分による歪率は、実施例装置が4.35％で、ハーモ
ニツクアナライザが4.308％であり、十分な精度
を得ることができるものである。ここで、上記実施例において、電流測定を行な
う場合には、上記分圧回路１２で電流−電圧変換
を行なわせるようにすればよい。また、歪率や高
次調波含有率が10％以上の場合や、電流歪等その
値が数10％にもなる測定の場合には、演算増幅器
１７の増幅度を外部操作によつて「１」に切換え
るようにすればよいものである。この場合、除算
回路１６の出力は、電圧換算の10％単位となるの
で、表示回路２０の小数点位置を切換える必要が
ある。ここで、以上に述べた実施例の動作について、
具体例を挙げて詳細に説明する。まず、第１図に
示す分圧回路１２が入力レベルを1/10に分圧する
ものであるとし、入力端子１１に基本周波数信号
が100Vでその中にｎ次高調波信号が5V含まれて
いる高次調波含有信号が供給されたとする。する
と、この高次調波含有信号は、分圧回路１２で1/
１０に分圧されることにより、基本波と高調波との
合成波10V中に0.5Vのｎ次高調波が含まれた信号
となる、この信号は、バンドパスフイルタ回路１
３で10Vの基本波が抽出されるとともに、ハイパ
スフイルタ回路１４で0.5Vのｎ次高調波が抽出
される。この場合、演算増幅器１７の増幅度を10
倍に設定しておけば、0.5Vのｎ次高調波は、演
算増幅器１７で10倍されて5Vとなる。このため、変換回路１５，１９からは、それぞ
れ10V及び5Vの直流電圧が発生され、除算回路
１６で、（5V／10V）×10なる演算が行なわれる
ことにより、5Vなる出力が得られる。そして、
表示回路２０によつて、この出力の単位（Ｖ）を
そのままパーセント（％）に読み代えることによ
り、ｎ次高調波の含有率（５％）を直読すること
ができる。一方、入力端子１１に基本周波数信号が100V
でその中にｎ次高調波信号が50V含まれている高
次調波含有信号が供給されたとする。すると、こ
の高次調波含有信号は、分圧回路１２で1/10に分
圧されることにより、基本波と高調波との合成波
10V中に5Vのｎ次高調波が含まれた信号となる。
この信号は、バンドパスフイルタ回路１３で10V
の基本波が抽出されるとともに、ハイパスフイル
タ回路１４で5Vのｎ次高調波が抽出される。こ
の場合、演算増幅器１７の増幅度を１倍に設定し
ておけば、5Vのｎ次高調波はそのまま変換回路
１９に供給される。このため、変換回路１５，１９からは、それぞ
れ10V及び5Vの直流電圧が発生され、除算回路
１６で、（5V／10V）×10なる演算が行なわれる
ことにより、5Vなる出力が得られる。ここで、
演算増幅器１７の増幅度を１倍に切り替えたと
き、表示回路２０の小数点位置も切り替えられる
ので、表示回路２０によつて、この出力の単位
（Ｖ）をそのままパーセント（％）に読み代える
ことにより、ｎ次高調波の含有率（50％）を直読
することができる。演算増幅器１７の増幅度の切り替えは、測定し
た後で表示回路２０の表示を見て決定される。す
なわち、増幅度が10倍に設定状態にあるとき、基
本周波数信号が100Vでその中軸にｎ次高調波信
号が50V含まれている高次調波含有信号が供給さ
れたとする。すると、ｎ次高調波は、分圧回路１
２で1/10倍された後、演算増幅器１７で10倍され
るので、結局、変換回路１５，１９からは、それ
ぞれ10V及び50Vの直流電圧が発生され、除算回
路１６で、（50V／10V）×10なる演算が行なわれ
ることになり、表示回路２０の表示がオーバーフ
ロー状態となる。そこで、演算増幅器１７の増幅
度を１倍に切り替えて、再度測定を行なうことに
より、上記のように含有率（50％）を直読するこ
とができる。また、電圧成分の歪率や高次調波含有率は通常
５％程度なので、測定時にはそれを見越して最初
から増幅度を10倍に設定することが多い。これに
対し、電流の歪率や高次調波含有率は通常40〜50
％にも及ぶので、測定時にはそれを見越して最初
から増幅度を１倍に設定することが多い。このた
め、電圧の歪率や高次調波含有率が10％以上にな
る場合と、通常数10％にもなる電流の歪率や高次
調波含有率の測定を行なう場合とで、増幅度を１
倍に切り替えればよいことになる。なお、この考案は上記実施例に限定されるもの
ではなく、この外その要旨を逸脱しない範囲で
種々変形して実施することができる。したがつて、以上詳述したようにこの考案によ
れば、高次調波成分の影響による基本周波数信号
の歪率や高次調波成分の含有率等を、簡易な構成
で精度よく測定することができ、小形軽量化に適
し経済的にも有利であり、特に携帯用として好適
する極めて良好な高次調波含有信号の測定装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案に係る高次調波含有信号の測
定装置の一実施例を示すブロツク構成図、第２図
は同実施例の効果を説明するための波形図であ
る。１１……入力端子、１２……分圧回路、１３…
…バンドパスフイルタ回路、１４……ハイパスフ
イルタ回路、１５……変換回路、１６……除算回
路、１７……演算増幅器、１８₁〜１８_n……バン
ドパスフイルタ回路、１９……変換回路、２０…
…表示回路、２１……出力端子。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

高次調波含有信号を所定の電圧レベルにまで降
下させる分圧回路と、この分圧回路の出力信号の
基本周波数成分を抽出する第１のフイルタ回路
と、この第１のフイルタ回路の出力信号の実効値
を直流電圧レベルに変換する第１の変換回路と、
前記分圧回路の出力信号の２次高調波以上の周波
数成分を抽出する第２のフイルタ回路と、この第
２のフイルタ回路の出力信号を外部操作により10
倍または１倍に切換えて増幅可能な増幅回路と、
この増幅回路の出力信号の各次高調波成分を抽出
する複数のフイルタ回路を有し該増幅回路の出力
信号及び各次高調波成分毎の信号を選択的に切換
えて導出し得る切換回路と、この切換回路で導出
された信号の実効値を直流電圧レベルに変換する
第２の変換回路と、この第２の変換回路の出力信
号を前記第１の変換回路の出力信号で除算し該除
算結果を10倍に増幅して前記基本周波数成分に対
する前記第２のフイルタ回路の出力信号成分及び
各次高調波成分の割合いを算出する除算回路と、
この除算回路の出力を前記増幅回路の10倍または
１倍に応じて切り換えてパーセント単位で表示す
る表示回路とを具備してなることを特徴とするハ
ンデイタイプの歪率高次調波含有率の直読測定装
置。