JPH05299972A - 高調波検出回路 - Google Patents
高調波検出回路Info
- Publication number
- JPH05299972A JPH05299972A JP4101432A JP10143292A JPH05299972A JP H05299972 A JPH05299972 A JP H05299972A JP 4101432 A JP4101432 A JP 4101432A JP 10143292 A JP10143292 A JP 10143292A JP H05299972 A JPH05299972 A JP H05299972A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phase
- signal
- circuit
- fundamental wave
- harmonic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Networks Using Active Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】高調波成分のみを検出することができる高調波
検出回路を提供することにある。 【構成】交流電圧または交流電流を交流信号として入力
し、前記交流信号の位相を検出するフェーズロックドル
ープ回路51と、前記交流信号の振幅を検出する振幅検
出回路52と、前記フェーズロックドループ回路51の
位相検出値と振幅検出回路52の振幅検出値とから交流
信号の基本波成分を演算し、基本波信号を出力する基本
波演算回路53と、前記交流信号と前記基本波演算回路
53からの基本波信号を減算することにより、前記交流
信号の高調波成分を高調波信号として出力する減算回路
54とを具備したもの。
検出回路を提供することにある。 【構成】交流電圧または交流電流を交流信号として入力
し、前記交流信号の位相を検出するフェーズロックドル
ープ回路51と、前記交流信号の振幅を検出する振幅検
出回路52と、前記フェーズロックドループ回路51の
位相検出値と振幅検出回路52の振幅検出値とから交流
信号の基本波成分を演算し、基本波信号を出力する基本
波演算回路53と、前記交流信号と前記基本波演算回路
53からの基本波信号を減算することにより、前記交流
信号の高調波成分を高調波信号として出力する減算回路
54とを具備したもの。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、交流電圧または交流電
流の高調波成分を検出する高調波検出回路に関する。
流の高調波成分を検出する高調波検出回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図3は、従来の高調波検出回路の一例を
示すものである。
示すものである。
【0003】1は交流電源、2は交流電源1に接続され
た負荷、3は負荷2に流れる負荷電流iLを検出する負
荷電流検出用交流器、4は基本波周波数帯域の波を阻止
するバンドエリミネーションフィルタ(以下BEEと称
す)、6は電流/電圧変換器である。次に、このような
構成で従来の高調波検出回路の動作を説明する。
た負荷、3は負荷2に流れる負荷電流iLを検出する負
荷電流検出用交流器、4は基本波周波数帯域の波を阻止
するバンドエリミネーションフィルタ(以下BEEと称
す)、6は電流/電圧変換器である。次に、このような
構成で従来の高調波検出回路の動作を説明する。
【0004】交流電源1から負荷2に対して電力を供給
し、負荷2に流れる負荷電流iLを変流器3で検出す
る。変流器3で検出された負荷電流iLは、BEF4に
より、基本波成分が除去され、高調波電流波形ihの検
出が可能となる。
し、負荷2に流れる負荷電流iLを変流器3で検出す
る。変流器3で検出された負荷電流iLは、BEF4に
より、基本波成分が除去され、高調波電流波形ihの検
出が可能となる。
【0005】図4は、図3の電流波形の一例を示すもの
で、図4(a)は負荷2に流れる負荷電流iLを変流器
3により検出した出力電流波形を示し、図4(b)は負
荷電流波形より、基本波を取り除いた高調波電流波形を
示している。図5はBEF4の特性図を示す。
で、図4(a)は負荷2に流れる負荷電流iLを変流器
3により検出した出力電流波形を示し、図4(b)は負
荷電流波形より、基本波を取り除いた高調波電流波形を
示している。図5はBEF4の特性図を示す。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】高調波成分を補償する
アクティブパワーフィルタなどに、従来の高調波検出回
路を使用すると、BEF4を用いたため、以下に説明す
るような問題があった。図5は、BEF4の特性を示す
図であり、利得特性に示す様に、BEF4は、基本波成
分のみを阻止するだけでなく、基本波の前後周波数帯域
まで、ある程度の利得で減衰させる。また、位相特性
も、基本周波数を中心に位相ずれを起こす。よって、低
次の高調波成分は、減衰かつ、位相ずれを起こして検出
され、正確に高調波成分のみを検出することはとできな
い。本発明はこのような問題を解決するためになされた
もので、高調波成分のみを検出することができる高調波
検出回路を提供することを目的とする。
アクティブパワーフィルタなどに、従来の高調波検出回
路を使用すると、BEF4を用いたため、以下に説明す
るような問題があった。図5は、BEF4の特性を示す
図であり、利得特性に示す様に、BEF4は、基本波成
分のみを阻止するだけでなく、基本波の前後周波数帯域
まで、ある程度の利得で減衰させる。また、位相特性
も、基本周波数を中心に位相ずれを起こす。よって、低
次の高調波成分は、減衰かつ、位相ずれを起こして検出
され、正確に高調波成分のみを検出することはとできな
い。本発明はこのような問題を解決するためになされた
もので、高調波成分のみを検出することができる高調波
検出回路を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項1に対応する発明は、交流電圧または交流電
流を交流信号として入力し、前記交流信号の位相を検出
するフェーズロックドループ回路と、前記交流信号の振
幅を検出する振幅検出回路と、前記フェーズロックドル
ープ回路の位相検出値と振幅検出回路の振幅検出値とか
ら交流信号の基本波成分を演算し、基本波信号を出力す
る基本波演算回路と、前記交流信号と前記基本波演算回
路からの基本波信号を減算することにより、前記交流信
号の高調波成分を高調波信号として出力する減算回路と
を具備したものである。
に、請求項1に対応する発明は、交流電圧または交流電
流を交流信号として入力し、前記交流信号の位相を検出
するフェーズロックドループ回路と、前記交流信号の振
幅を検出する振幅検出回路と、前記フェーズロックドル
ープ回路の位相検出値と振幅検出回路の振幅検出値とか
ら交流信号の基本波成分を演算し、基本波信号を出力す
る基本波演算回路と、前記交流信号と前記基本波演算回
路からの基本波信号を減算することにより、前記交流信
号の高調波成分を高調波信号として出力する減算回路と
を具備したものである。
【0008】
【作用】請求項1に対応する発明によれば、交流信号を
フェーズロックドループ回路と振幅検出回路に入力し
て、フェーズロックドループ回路の位相検出値と、振幅
検出回路の振幅検出値から、基本演算回路において、交
流信号の基本波成分を演算し、減算回路により前記交流
信号から前記基本波成分を減算することにより、検出値
の低次の高調波線分に対して、位相と振幅を源信号に対
して変化させず、前記交流信号の高調波成分のみを取り
出すことができる。
フェーズロックドループ回路と振幅検出回路に入力し
て、フェーズロックドループ回路の位相検出値と、振幅
検出回路の振幅検出値から、基本演算回路において、交
流信号の基本波成分を演算し、減算回路により前記交流
信号から前記基本波成分を減算することにより、検出値
の低次の高調波線分に対して、位相と振幅を源信号に対
して変化させず、前記交流信号の高調波成分のみを取り
出すことができる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【0010】図1は本発明の高調波検出回路の一実施例
を示す図であり、図3の従来例と異なる点は、BEF4
の代わりに高調波出力手段5を設けたものである。高調
波出力手段5は、フェーズロックドループ回路(以下P
LL回路と称する)51、電流波形の振幅値を検出する
振幅検出回路52、PLL回路51の位相と振幅検出回
路52の出力から基本波成分を演算出力する基本波演算
回路53、交流電流信号から、基本波成分を減算し、高
調波信号を出力する減算回路54から構成される。
を示す図であり、図3の従来例と異なる点は、BEF4
の代わりに高調波出力手段5を設けたものである。高調
波出力手段5は、フェーズロックドループ回路(以下P
LL回路と称する)51、電流波形の振幅値を検出する
振幅検出回路52、PLL回路51の位相と振幅検出回
路52の出力から基本波成分を演算出力する基本波演算
回路53、交流電流信号から、基本波成分を減算し、高
調波信号を出力する減算回路54から構成される。
【0011】PLL回路51の構成は、図2に示すよう
に入力信号を直交する2相成分に分割する。3相/2相
変換回路511と、前記3相/2相変換回路511の出
力と、PLL回路51の出力である直交する2相の基本
波成分から、アナログ位相差信号Δθを演算する位相差
比較回路512と、この位相差比較回路512の高調波
成分を除去する低域フィルタ513と、入力電圧に応じ
て発振周波数が変化する可変周波数発振器514と、こ
の可変周波数発振器514の出力パルスを計数し、基本
波の位相データを出力するカウンタ515と、カウンタ
515のディジタル計数信号θに対して、直交する2相
の正弦(sin θ)及び余弦(cos θ)を持つROMテー
ブル516とROMテーブル516をアナログの正弦及
び余弦データに変換するディジタル/アナログ変換器
(以下D/Aコンバータと呼ぶ)517a,517bよ
りPLL回路51は構成されている。
に入力信号を直交する2相成分に分割する。3相/2相
変換回路511と、前記3相/2相変換回路511の出
力と、PLL回路51の出力である直交する2相の基本
波成分から、アナログ位相差信号Δθを演算する位相差
比較回路512と、この位相差比較回路512の高調波
成分を除去する低域フィルタ513と、入力電圧に応じ
て発振周波数が変化する可変周波数発振器514と、こ
の可変周波数発振器514の出力パルスを計数し、基本
波の位相データを出力するカウンタ515と、カウンタ
515のディジタル計数信号θに対して、直交する2相
の正弦(sin θ)及び余弦(cos θ)を持つROMテー
ブル516とROMテーブル516をアナログの正弦及
び余弦データに変換するディジタル/アナログ変換器
(以下D/Aコンバータと呼ぶ)517a,517bよ
りPLL回路51は構成されている。
【0012】次に、上記の様に構成された高調波検出回
路の動作について説明する。図1において、交流電源1
より負荷に流れる負荷電流iLを変流器3にて検出す
る。検出した負荷電流iLは、電流/電圧変換器6にて
交流電圧信号に変換される。PLL回路51と振幅検出
回路52に入力する。PLL回路51は、図2に示した
ように入力した3相交流電圧R,S,Tから直交する2
相の単位基本波交流電圧VFd,VFqを演算出力する。
路の動作について説明する。図1において、交流電源1
より負荷に流れる負荷電流iLを変流器3にて検出す
る。検出した負荷電流iLは、電流/電圧変換器6にて
交流電圧信号に変換される。PLL回路51と振幅検出
回路52に入力する。PLL回路51は、図2に示した
ように入力した3相交流電圧R,S,Tから直交する2
相の単位基本波交流電圧VFd,VFqを演算出力する。
【0013】振幅検出回路52は、3相交流電圧を直交
する2相電圧成分に変換し、それぞれを2乗し、その和
の平方根を取り、フィルタリングすることで振幅検出が
可能である。
する2相電圧成分に変換し、それぞれを2乗し、その和
の平方根を取り、フィルタリングすることで振幅検出が
可能である。
【0014】基本波演算回路53は、PLL回路51よ
り負荷電流iLに同期した2相単位交流電圧と、振幅検
出回路52の出力値を乗算し、それを2相/3相変換す
ることにより、負荷電流信号内の基本波成分を出力する
ことができる。負荷電流信号iLより基本波演算回路5
3の出力で基本波成分を減算回路54にて減算する。よ
って、負荷電流iLより基本波成分のみを取り除くこと
により、高調波成分のみを検出することができる。ここ
で、図2を参照して、負荷電流iLの位相を検出するP
LL回路51及び振幅検出回路52、基本波演算回路5
3の動作について詳細に説明する。図2において、3相
/2相変換回路511は、3相交流信号R,S,Tを入
力して、次式で示される2相交流電圧V1d,V1qを出力
する。 V1d=V1 cos θ1 ……(1)−1 V1q=V1 sin θ1 ……(1)−2 但し、V1 :振幅、θ1 :位相である。
り負荷電流iLに同期した2相単位交流電圧と、振幅検
出回路52の出力値を乗算し、それを2相/3相変換す
ることにより、負荷電流信号内の基本波成分を出力する
ことができる。負荷電流信号iLより基本波演算回路5
3の出力で基本波成分を減算回路54にて減算する。よ
って、負荷電流iLより基本波成分のみを取り除くこと
により、高調波成分のみを検出することができる。ここ
で、図2を参照して、負荷電流iLの位相を検出するP
LL回路51及び振幅検出回路52、基本波演算回路5
3の動作について詳細に説明する。図2において、3相
/2相変換回路511は、3相交流信号R,S,Tを入
力して、次式で示される2相交流電圧V1d,V1qを出力
する。 V1d=V1 cos θ1 ……(1)−1 V1q=V1 sin θ1 ……(1)−2 但し、V1 :振幅、θ1 :位相である。
【0015】3相/2相変換回路511により、2相交
流電圧V1d,V1qに変換された2相交流信号は、PLL
回路51の出力である直交する2相の基本波成分のアナ
ログ位相検出信号VFd,VFqより、位相差信号Δθを位
相差比較回路512により演算する。VFd,VFqは次式
のように出力される。 VFd=cos θ2 ……(2)−1 VFq=sin θ2 ……(2)−2 但し、θ2 :検出位相である。また、位相差比較回路5
12は、次式の演算を行って、2相交流電圧V1d,V1q
とアナログ位相差信号Δθ(θ1 −θ2 )を出力する。
流電圧V1d,V1qに変換された2相交流信号は、PLL
回路51の出力である直交する2相の基本波成分のアナ
ログ位相検出信号VFd,VFqより、位相差信号Δθを位
相差比較回路512により演算する。VFd,VFqは次式
のように出力される。 VFd=cos θ2 ……(2)−1 VFq=sin θ2 ……(2)−2 但し、θ2 :検出位相である。また、位相差比較回路5
12は、次式の演算を行って、2相交流電圧V1d,V1q
とアナログ位相差信号Δθ(θ1 −θ2 )を出力する。
【0016】 Δθ=sin -1(VFd・V1q−VFq・V1d)÷{(V1d)2 +(V1q)2 }1/2 …(3)
【0017】この位相差信号Δθは、高調波成分を除去
する低域フィルタ513を介して、可変周波数発振器5
14に加えられ、可変周波数発振器514の出力パルス
数を計数し、基本波の位相データを出力する。カウンタ
515と、そのカウンタ515のディジタル計数信号θ
に対して、直交する2相正弦及び余弦を持つROMテー
ブル516と、ROMテーブル516のデータをアナロ
グの正弦及び余弦データに変換するD/Aコンバータ5
17a,517bにより、アナログ位相検出信号VFd,
VFqが位相軸として出力されるように、位相差信号Δθ
が零となるようなフィードバックループが構成されてお
り、これにより被検出信号として、3相交流電圧R,
S,T、すなわち3相交流電流R,S,Tの同期した信
号が、位相軸として、PLL回路51より出力される。
する低域フィルタ513を介して、可変周波数発振器5
14に加えられ、可変周波数発振器514の出力パルス
数を計数し、基本波の位相データを出力する。カウンタ
515と、そのカウンタ515のディジタル計数信号θ
に対して、直交する2相正弦及び余弦を持つROMテー
ブル516と、ROMテーブル516のデータをアナロ
グの正弦及び余弦データに変換するD/Aコンバータ5
17a,517bにより、アナログ位相検出信号VFd,
VFqが位相軸として出力されるように、位相差信号Δθ
が零となるようなフィードバックループが構成されてお
り、これにより被検出信号として、3相交流電圧R,
S,T、すなわち3相交流電流R,S,Tの同期した信
号が、位相軸として、PLL回路51より出力される。
【0018】次に、アナログ位相検出信号VFd,VFqの
振幅を負荷電流iLの基本波成分と等しい振幅にする為
に、被検出信号を振幅検出回路52にて3相/2相変換
を行い、2相交流電圧V1d,V1qより絶対値I(=|I
|)を次式の様に求める。 |I|={(V1d)2 +(V1q)2 }1/2 …(4) PLL回路51の出力である直交する2相の基本波成分
のVFd,VFqと振幅検出回路52の出力である|I|を
基本波演算回路53にて乗算し、 |I|d =|I|cos θ2 ……(5)−1 |I|q =|I|sinzθ2 ……(5)−2 とする。(5)式を2相/3相変換演算することで、基
本波演算回路53の出力は基本波成分となる。
振幅を負荷電流iLの基本波成分と等しい振幅にする為
に、被検出信号を振幅検出回路52にて3相/2相変換
を行い、2相交流電圧V1d,V1qより絶対値I(=|I
|)を次式の様に求める。 |I|={(V1d)2 +(V1q)2 }1/2 …(4) PLL回路51の出力である直交する2相の基本波成分
のVFd,VFqと振幅検出回路52の出力である|I|を
基本波演算回路53にて乗算し、 |I|d =|I|cos θ2 ……(5)−1 |I|q =|I|sinzθ2 ……(5)−2 とする。(5)式を2相/3相変換演算することで、基
本波演算回路53の出力は基本波成分となる。
【0019】図1の実施例のブロック図において、負荷
電流検出用変流器3の代わりに、系統電圧検出用変圧器
を接続し、電流/電圧変換器6を削除することができ、
これにより系統電圧に含まれる高調波成分を検出するこ
とができる。
電流検出用変流器3の代わりに、系統電圧検出用変圧器
を接続し、電流/電圧変換器6を削除することができ、
これにより系統電圧に含まれる高調波成分を検出するこ
とができる。
【0020】
【発明の効果】以上述べたように本発明の高調波検出回
路によれば、交流電圧または交流電流の高調波成分のみ
を位相をほとんどずらすことなく、検出することができ
る。これによって、この検出回路を使用した高調波電流
を逆向きに注入することにより、負荷の発生する高調波
電流を打ち消す為のアクティブフィルタは、負荷側の高
調波に充分補償する能力を発揮し、系統への高調波流出
を防ぐことができる。
路によれば、交流電圧または交流電流の高調波成分のみ
を位相をほとんどずらすことなく、検出することができ
る。これによって、この検出回路を使用した高調波電流
を逆向きに注入することにより、負荷の発生する高調波
電流を打ち消す為のアクティブフィルタは、負荷側の高
調波に充分補償する能力を発揮し、系統への高調波流出
を防ぐことができる。
【図1】本発明の一実施例を示すブロック図。
【図2】図1の基本波成分を出力する部分のブロック
図。
図。
【図3】従来の高調波検出回路を示すブロック図。
【図4】負荷電流iLと負荷電流iLより基本波成分を
取りのぞき高調波成分のみとした場合の波形図。
取りのぞき高調波成分のみとした場合の波形図。
【図5】図3のバンドエリミネーションフィルタの特性
図。
図。
1…交流電源、2…負荷、3…変流器、4…バンドエリ
ミネーションフィルタ、5…高調波出力手段、6…電流
/電圧変換器、51…フェーズドロックドループ回路、
52…振幅検出回路、53…基本波演算回路、54…演
算回路、511…3相/2相変換回路、512…位相差
比較回路、513…低域フィルタ、514…可変周波数
発振器、515…カウンタ、516…ROMテーブル、
517a,517b…ディジタル/アナログ変換器。
ミネーションフィルタ、5…高調波出力手段、6…電流
/電圧変換器、51…フェーズドロックドループ回路、
52…振幅検出回路、53…基本波演算回路、54…演
算回路、511…3相/2相変換回路、512…位相差
比較回路、513…低域フィルタ、514…可変周波数
発振器、515…カウンタ、516…ROMテーブル、
517a,517b…ディジタル/アナログ変換器。
Claims (1)
- 【請求項1】 交流電圧または交流電流を交流信号とし
て入力し、この交流信号の位相を検出するフェーズロッ
クドループ回路と、 前記交流信号の振幅を検出する振幅検出回路と、 前記フェーズロックドループ回路の位相検出値と前記振
幅検出回路の振幅検出値とから交流信号の基本波成分を
演算し、基本波信号を出力する基本波演算回路と、 前記交流信号から前記基本波演算回路からの基本波信号
を減算することにより、前記交流信号の高調波成分を高
調波信号として出力する減算回路と、 を具備した高調波検出回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4101432A JPH05299972A (ja) | 1992-04-21 | 1992-04-21 | 高調波検出回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4101432A JPH05299972A (ja) | 1992-04-21 | 1992-04-21 | 高調波検出回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05299972A true JPH05299972A (ja) | 1993-11-12 |
Family
ID=14300543
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4101432A Pending JPH05299972A (ja) | 1992-04-21 | 1992-04-21 | 高調波検出回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05299972A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009089469A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Hitachi Appliances Inc | コンバータ装置及びモジュール |
| CN114487598A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-05-13 | 慈溪市输变电工程有限公司 | 一种基于数字锁相的谐波检测算法 |
-
1992
- 1992-04-21 JP JP4101432A patent/JPH05299972A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009089469A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Hitachi Appliances Inc | コンバータ装置及びモジュール |
| CN114487598A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-05-13 | 慈溪市输变电工程有限公司 | 一种基于数字锁相的谐波检测算法 |
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