JPH0454462Y2 - - Google Patents

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JPH0454462Y2
JPH0454462Y2 JP8206185U JP8206185U JPH0454462Y2 JP H0454462 Y2 JPH0454462 Y2 JP H0454462Y2 JP 8206185 U JP8206185 U JP 8206185U JP 8206185 U JP8206185 U JP 8206185U JP H0454462 Y2 JPH0454462 Y2 JP H0454462Y2
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resistor
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Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、電圧・電流間の位相角をこれに対応
した直流信号として検出する装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a device that detects a phase angle between voltage and current as a DC signal corresponding to the phase angle.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第4図は位相角検出装置の従来例である。図に
おいて、10は交流電源回路で、11はそのソー
ス側、12はロード側を示すものである。100
は位相角検出装置である。装置100において、
20と30はアイソレート用の変流器である。変
流器20の一次コイル21には直列抵抗22を介
して交流電源回路10の電圧Vが入力され、変流
器30の一次コイル31には電流Aが入力され
る。40は変流器20の二次コイル23より取り
出された電圧Vの波形を整形する波形整形回路、
50は変流器30の二次コイル32より取り出さ
れた電流Aの位相をπ/2移相させる位相回路、
60は移相回路50の出力波形を整形する波形整形
回路である。70は電圧Vに対して電流Aの位相
が進んでいるか、又は遅れているかを検出する位
相弁別回路で、その一方の入力端には波形整形回
路40を介して得られる交流電圧Vが加えられ、
他方の入力端には移相回路50によつてπ/2位
相がずらされるともに波形整形された交流電流A
が加えられている。位相弁別回路70は電圧Vと
電流Aとの位相を弁別し、第5図に示す如く電圧
Vと電流Aの位相が同相のときは出力信号は零と
なるが、電流Aの位相が電圧Vより進んでいると
きは(+)極性の直流信号を、遅れているときは
(−)極性の直流信号を出力する。80は増幅機
能をもつスケーリング回路である。位相弁別回路
70の直流出力は低レベルなので、この直流出力
は増幅、スケーリング回路80に加えられて適度
に増幅、スケーリングされる(例えば±1deg/
±10mV DC出力)。よつて、回路80の出力端
81より交流電源回路10における電圧Vと電流
Aの位相角に対応した直流信号が所定のレベルに
増幅され、かつスケーリングされて取り出され
る。このような構成の位相角検出装置は従来より
用いられているが、交流電源回路10における電
流A側の動作範囲は電圧V側の動作範囲に比較し
て極めて大きい(例えば、電圧側入力の動作範囲
は60〜300Vであるのに対して、電流側入力は0.5
〜10Aの範囲で変化する)。ところで、アイソレ
ータ用として変流器を用いた場合、位相角誤差が
生じる。特に、小形の変流器(例えば、13mm角鉄
心)を用いると位相角誤差は大となる。しかも、
その位相角誤差の値は入力のレベルによつて変化
する。そのため、電圧側変流器20に比して入力
レベルの変化の大きい電流側変流器30において
位相角誤差が顕著となる。第6図の鎖線は第4図
装置の位相角特性図で、横軸に電流〔A〕を縦軸
に誤差〔deg〕をとつてある。なお、LeadはLag
と反対極性で全く同じ傾向となる。図に示される
如く、変流器30により0.5Aの入力で±1.5degの
誤差が生じる。入力レベルが変化しても位相角の
変化が一定であれば、例えばコンデンサにより位
相補正が可能であるが、変化する場合には困難と
なる。
FIG. 4 shows a conventional example of a phase angle detection device. In the figure, 10 is an AC power supply circuit, 11 is its source side, and 12 is its load side. 100
is a phase angle detection device. In the device 100,
20 and 30 are current transformers for isolation. The voltage V of the AC power supply circuit 10 is input to the primary coil 21 of the current transformer 20 via the series resistor 22, and the current A is input to the primary coil 31 of the current transformer 30. 40 is a waveform shaping circuit that shapes the waveform of the voltage V taken out from the secondary coil 23 of the current transformer 20;
50 is a phase circuit that shifts the phase of the current A taken out from the secondary coil 32 of the current transformer 30 by π/2;
60 is a waveform shaping circuit that shapes the output waveform of the phase shift circuit 50. 70 is a phase discrimination circuit that detects whether the phase of the current A is ahead or behind the voltage V, and to one input terminal of the circuit, an alternating current voltage V obtained through the waveform shaping circuit 40 is applied. ,
The other input terminal receives an alternating current A whose phase is shifted by π/2 and whose waveform is shaped by the phase shift circuit 50.
has been added. The phase discrimination circuit 70 discriminates the phases of the voltage V and the current A, and as shown in FIG. When it is ahead, it outputs a (+) polarity DC signal, and when it is behind, it outputs a (-) polarity DC signal. 80 is a scaling circuit with an amplification function. Since the DC output of the phase discrimination circuit 70 is at a low level, this DC output is added to the amplification and scaling circuit 80 and is appropriately amplified and scaled (for example, ±1deg/
±10mV DC output). Therefore, a DC signal corresponding to the phase angle of the voltage V and current A in the AC power supply circuit 10 is amplified to a predetermined level, scaled, and extracted from the output terminal 81 of the circuit 80. Phase angle detection devices with such a configuration have been used in the past, but the operating range on the current A side in the AC power supply circuit 10 is extremely large compared to the operating range on the voltage V side (for example, the operating range on the voltage side input The range is 60-300V while the current side input is 0.5
~10A). By the way, when a current transformer is used as an isolator, a phase angle error occurs. In particular, when a small current transformer (for example, a 13 mm square iron core) is used, the phase angle error becomes large. Moreover,
The value of the phase angle error changes depending on the input level. Therefore, the phase angle error becomes significant in the current-side current transformer 30 whose input level changes are larger than in the voltage-side current transformer 20. The chain line in FIG. 6 is a phase angle characteristic diagram of the device shown in FIG. 4, in which the horizontal axis shows the current [A] and the vertical axis shows the error [deg]. Note that Lead is Lag.
The same trend occurs with the opposite polarity. As shown in the figure, the current transformer 30 causes an error of ±1.5 degrees with an input of 0.5 A. If the change in phase angle is constant even if the input level changes, phase correction is possible, for example, using a capacitor, but if it changes, it becomes difficult.

〔考案が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention attempts to solve]

本考案はこのような問題点を解決する為になさ
れたもので、その目的は入力レベルの大幅な変化
に対して入力アイソレータ用変流器の特性による
位相変化の補正手段をもつた位相角検出装置を提
供することにある。
This invention was devised to solve these problems, and its purpose is to detect phase angles that have a means of correcting phase changes due to the characteristics of the current transformer for input isolators in response to large changes in input level. The goal is to provide equipment.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本考案は上記の目的を達成する為に、第1の抵
抗器に直列に接続され、かつ互に逆極性で並列に
接続された一対のダイオードとこの一対のダイオ
ードの端子間にそれぞれ並列に接続されたコンデ
ンサと第2の抵抗器よりなる位相補正回路を電流
入力用の変流器と位相弁別回路との間に接続する
ように構成したものである。以下、実施例につい
て説明する。
In order to achieve the above object, the present invention has a pair of diodes connected in series with a first resistor and connected in parallel with opposite polarities, and a pair of diodes connected in parallel between the terminals of the pair of diodes. A phase correction circuit including a capacitor and a second resistor is connected between a current input current transformer and a phase discrimination circuit. Examples will be described below.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本考案に係る位相角検出装置の一実施
例の接続図である。なお、第1図において第4図
と同一部分は第1図と同一符号を付してそれらに
ついての再説明は省略する。第1図において、9
0は位相補正回路で、移相回路50と波形整形回
路60との間に接続されている。位相補正回路9
0の具体的回路構成を第2図に示す。第2図にお
いて、91は交流電圧源、92は抵抗器、93,
94はダイオード、95はコンデンサ、96は抵
抗器である。互に逆極性で並列に接続された一対
のダイオード93,94はこのダイオード回路に
直列に接続された抵抗器92を介して交流電圧源
91に接続され、これにより電圧e1の波形を整
形する波形整形回路が構成されている。一対のダ
イオード93,94の端子間にはコンデンサ95
と抵抗器96がそれぞれ並列に接続されている。
抵抗器96の一端97は第1図に示す波形整形回
路60に接続されている。
FIG. 1 is a connection diagram of an embodiment of a phase angle detection device according to the present invention. In FIG. 1, parts that are the same as those in FIG. 4 are designated by the same reference numerals as in FIG. 1, and further explanation thereof will be omitted. In Figure 1, 9
0 is a phase correction circuit connected between the phase shift circuit 50 and the waveform shaping circuit 60. Phase correction circuit 9
The specific circuit configuration of 0 is shown in FIG. In FIG. 2, 91 is an AC voltage source, 92 is a resistor, 93,
94 is a diode, 95 is a capacitor, and 96 is a resistor. A pair of diodes 93 and 94 connected in parallel with opposite polarities are connected to an AC voltage source 91 via a resistor 92 connected in series to this diode circuit, thereby shaping the waveform of voltage e1. A shaping circuit is configured. A capacitor 95 is connected between the terminals of the pair of diodes 93 and 94.
and a resistor 96 are connected in parallel.
One end 97 of the resistor 96 is connected to the waveform shaping circuit 60 shown in FIG.

このような構成の位相補正回路90において
は、コンデンサ95により位相補正されるが、そ
の位相補正は入力レベルによつて変化したものと
なる。即ち、交流電圧源91によつて抵抗器92
に流れる電流をi1とし、抵抗器96を流れる電
流をi2とした場合、抵抗器96の値Rを可変す
ることにより電流i1とi2との位相角は第3図
の如く変化する。第3図においては横軸に電流i
2を、縦軸に電流i1とi2との位相角(deg)
をとつてある。第3図に示す如く、抵抗器96の
値Rが零の場合電流i2が増加してもi1とi2
との位相角は零であるが、抵抗器96の値Rを小
より大に可変していくと図の如くi1とi2との
位相角が電流i2に応じて変化する。i2,Rの
電圧降下をV2とすると、V2はダイオード9
3,94の順方向でクリツプされる。i2が増加
するに従い、そのクリツプ電圧は次第に方形波と
なる。これはV2の基本成分が一定量になつたこ
とを意味し、i1とi2との位相角はi2の増加
によつて変化することになる。第3図の曲線はク
リツプされることによる位相角変化の関係を示し
ている。電流i1とi2は交流電圧源91の出力
電圧e1に対応するものであり、電圧e1は第1
図において移相回路50の出力、即ち交流電源回
路10における電流Aの大きさに対応したもので
ある。よつて、抵抗器96の値Rとコンデンサ9
5の容量Cの値を適正に選び、i1に対するi2
の位相角がアイソレータ用の変流器30の入力電
流Aのレベル変化による位相角誤差と合致するよ
うに補正常数を選ぶことにより、変流器30で生
じる位相角誤差を改善することができる。第6図
の実線は位相補正回路90を付加した第1図装置
の実験結果で、0.5Aの入力でその誤差を±1deg
の範囲内に納めることができた。なお、抵抗器9
6を可変抵抗器とすることにより、より正確に位
相角誤差を補正することができる。
In the phase correction circuit 90 having such a configuration, the capacitor 95 performs phase correction, but the phase correction changes depending on the input level. That is, the resistor 92 is
When the current flowing through the resistor 96 is i1 and the current flowing through the resistor 96 is i2, the phase angle between the currents i1 and i2 changes as shown in FIG. 3 by varying the value R of the resistor 96. In Figure 3, the horizontal axis shows the current i
2, the phase angle (deg) of currents i1 and i2 is plotted on the vertical axis.
It has been taken. As shown in FIG. 3, when the value R of the resistor 96 is zero, even if the current i2 increases, i1 and i2
The phase angle between i1 and i2 is zero, but as the value R of the resistor 96 is varied from small to large, the phase angle between i1 and i2 changes in accordance with the current i2 as shown in the figure. If the voltage drop of i2,R is V2, V2 is the voltage drop across diode 9.
Clipped in the forward direction of 3,94. As i2 increases, the clipped voltage gradually becomes a square wave. This means that the fundamental component of V2 has become a constant amount, and the phase angle between i1 and i2 will change as i2 increases. The curve in FIG. 3 shows the relationship of phase angle changes due to clipping. The currents i1 and i2 correspond to the output voltage e1 of the AC voltage source 91, and the voltage e1 is the first
In the figure, it corresponds to the output of the phase shift circuit 50, that is, the magnitude of the current A in the AC power supply circuit 10. Therefore, the value R of resistor 96 and capacitor 9
5, and select the value of capacitance C appropriately, i2 for i1
The phase angle error occurring in the current transformer 30 can be improved by selecting the complementary normal number so that the phase angle of A matches the phase angle error caused by the level change of the input current A of the isolator current transformer 30. The solid line in Fig. 6 is the experimental result of the device shown in Fig. 1 with the addition of the phase correction circuit 90, and the error can be reduced to ±1deg with an input of 0.5A.
I was able to keep it within the range. In addition, resistor 9
By using a variable resistor 6, the phase angle error can be corrected more accurately.

〔考案の効果〕[Effect of idea]

以上説明した如く、本考案によれば入力レベル
により可変する位相補正回路を付加したことによ
り、アイソレーシヨン用として小形の変流器を用
いても位相角誤差が補正された位相角検出装置が
実現することができる。
As explained above, according to the present invention, by adding a phase correction circuit that varies depending on the input level, a phase angle detection device can be realized in which the phase angle error is corrected even when a small current transformer is used for isolation. It can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本考案に係る位相角検出装置の一実施
例を示す接続図、第2図は第1図装置に用いられ
る位相補正回路の接続図、第3図は第2図回路の
特性説明図、第4図は従来の位相角検出装置の接
続図、第5図は第1図および第4図装置に用いら
れる位相弁別回路の動作を説明するための波形
図、第6図は第1図および第4図回路の特性説明
図である。 20,30……変流器、50……移相回路、7
0……位相弁別回路、90……位相補正回路。
Fig. 1 is a connection diagram showing an embodiment of the phase angle detection device according to the present invention, Fig. 2 is a connection diagram of a phase correction circuit used in the device shown in Fig. 1, and Fig. 3 is an explanation of the characteristics of the circuit shown in Fig. 2. 4 is a connection diagram of a conventional phase angle detection device, FIG. 5 is a waveform diagram for explaining the operation of the phase discrimination circuit used in the devices of FIGS. 1 and 4, and FIG. FIG. 4 is a characteristic explanatory diagram of the circuit shown in FIG. 20, 30...Current transformer, 50...Phase shift circuit, 7
0... Phase discrimination circuit, 90... Phase correction circuit.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] アイソレーシヨン用の変流器を介して得られる
交流電圧と、アイソレーシヨン用の変流器を介し
て得られるとともにπ/2移相された交流電流と
を位相弁別回路で位相弁別することにより、電圧
と電流との位相角をこれに対応した直流信号とし
て検出するようにした装置において、第1の抵抗
器に直列に接続されるとともに互いに逆極性で並
列に接続された一対のダイオード、およびこの一
対のダイオードの端子間にそれぞれ並列に接続さ
れたコンデンサと第2の抵抗器よりなる位相補正
回路を前記電流入力用の変流器と位相弁別回路と
の間に接続したことを特徴とする位相角検出装
置。
Phase discrimination is performed by a phase discrimination circuit between an alternating current voltage obtained through an isolation current transformer and an alternating current obtained via an isolation current transformer and phase-shifted by π/2. In a device configured to detect the phase angle between voltage and current as a corresponding DC signal, a pair of diodes connected in series to a first resistor and connected in parallel with each other with opposite polarities, and a phase correction circuit comprising a capacitor and a second resistor connected in parallel between the terminals of the pair of diodes, respectively, is connected between the current input current transformer and the phase discrimination circuit. phase angle detection device.
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