JPH07117560B2 - 電力変換器 - Google Patents
電力変換器Info
- Publication number
- JPH07117560B2 JPH07117560B2 JP60244615A JP24461585A JPH07117560B2 JP H07117560 B2 JPH07117560 B2 JP H07117560B2 JP 60244615 A JP60244615 A JP 60244615A JP 24461585 A JP24461585 A JP 24461585A JP H07117560 B2 JPH07117560 B2 JP H07117560B2
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- Japan
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- voltage
- effective
- power
- instantaneous voltage
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- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は電力系統の潮流を測定する場合などに用いら
れる電力変換器に関する。
れる電力変換器に関する。
第５図は従来の電力変換器を示すブロツク接続図であ
り、１は電力系統の電圧を計測する電圧変成器、２は同
じく電流を計測する電流変成器、３は計測した電圧，電
流を電力に変換するホール素子などの電力変換素子、４
はその電力をサンプルホールドするサンプルホールドア
ンプ、５はサンプルホールドした電圧を適当なタイミン
グで電圧−周波数変換する電圧／周波数変換器（以下V/
F変換器という）、６は上記変換により得た周波数信号
を取り込んで演算処理を行い、所定の電力を得る演算装
置である。
り、１は電力系統の電圧を計測する電圧変成器、２は同
じく電流を計測する電流変成器、３は計測した電圧，電
流を電力に変換するホール素子などの電力変換素子、４
はその電力をサンプルホールドするサンプルホールドア
ンプ、５はサンプルホールドした電圧を適当なタイミン
グで電圧−周波数変換する電圧／周波数変換器（以下V/
F変換器という）、６は上記変換により得た周波数信号
を取り込んで演算処理を行い、所定の電力を得る演算装
置である。
次に動作を説明する。
先ず、電力変成器１および電流変成器２の各電圧出力、
電流出力にもとづいて、電力変換素子３がこれらの積に
比例する出力電圧を発生し、この出力電圧をサンプルホ
ールドアンプ４によつてサンプルおよび保持するととも
に、所定のタイミングでフイルタ付きのV/F変換器５に
入力し、電圧の大きさに比例した周波数の電圧信号を得
る。この電圧信号は演算装置６に入力され、所期の電力
出力を得る。
電流出力にもとづいて、電力変換素子３がこれらの積に
比例する出力電圧を発生し、この出力電圧をサンプルホ
ールドアンプ４によつてサンプルおよび保持するととも
に、所定のタイミングでフイルタ付きのV/F変換器５に
入力し、電圧の大きさに比例した周波数の電圧信号を得
る。この電圧信号は演算装置６に入力され、所期の電力
出力を得る。
従来の電力変換器は以上のように構成されているので、
従来の潮流検出のアナログ処理を単にデイジタル処理に
おきかえたものであり、理解しやすくかつ取扱いやすい
という利点がある反面、電力変換素子３がデリケートな
性質を持つことにより、アンプやフイルタを別途必要に
なるほか、V/F変換回路５は、電力潮流の激しい所で
は、１サイクル単位の計測を必要とし、このために回路
が複雑になるなどの問題点があつた。
従来の潮流検出のアナログ処理を単にデイジタル処理に
おきかえたものであり、理解しやすくかつ取扱いやすい
という利点がある反面、電力変換素子３がデリケートな
性質を持つことにより、アンプやフイルタを別途必要に
なるほか、V/F変換回路５は、電力潮流の激しい所で
は、１サイクル単位の計測を必要とし、このために回路
が複雑になるなどの問題点があつた。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、特別のアンプ，フイルタ等の回路を用いなく
ても、所期の電力変換性能を得ることができる電力変換
器を得ることを目的とする。
たもので、特別のアンプ，フイルタ等の回路を用いなく
ても、所期の電力変換性能を得ることができる電力変換
器を得ることを目的とする。
この発明にかかる電力変換装置は、電力変換手段によつ
て電力系統の電圧，電流にもとづき電力を電圧に変換
し、この電圧をサンプルホールドアンプにおいて適当な
タイミングでサンプルおよび保持し、このサンプルした
電圧をデイジタル変換手段によつてデイジタル変換し、
このデイジタル変換出力にもとづいて、演算手段が電力
系統の有効電力に比例した出力を演算し、電力変換を行
うように構成したものである。
て電力系統の電圧，電流にもとづき電力を電圧に変換
し、この電圧をサンプルホールドアンプにおいて適当な
タイミングでサンプルおよび保持し、このサンプルした
電圧をデイジタル変換手段によつてデイジタル変換し、
このデイジタル変換出力にもとづいて、演算手段が電力
系統の有効電力に比例した出力を演算し、電力変換を行
うように構成したものである。
この発明におけるデイジタル変換手段は、サンプルホー
ルドアンプでサンプルホールドしたアナログ電圧を、直
接デイジタル信号に変換し、この変換したデイジタル信
号を演算装置において処理演算することにより、電力系
統の有効電力に比例した電力集計出力を得るように作用
する。
ルドアンプでサンプルホールドしたアナログ電圧を、直
接デイジタル信号に変換し、この変換したデイジタル信
号を演算装置において処理演算することにより、電力系
統の有効電力に比例した電力集計出力を得るように作用
する。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、2Aは中間タツプ付きの電流変成器で、その
中間タツプと２つの線路との間にはそれぞれ抵抗3a,3b
が接続されている。6Aは演算装置としてのマイクロプロ
セツサであるが、第５図の演算装置６よりは処理内容が
多いものが用いられる。5Aはサンプルホールドした電圧
出力をデイジタル変換するA/D変換器などのデイジタル
変換手段である。
図において、2Aは中間タツプ付きの電流変成器で、その
中間タツプと２つの線路との間にはそれぞれ抵抗3a,3b
が接続されている。6Aは演算装置としてのマイクロプロ
セツサであるが、第５図の演算装置６よりは処理内容が
多いものが用いられる。5Aはサンプルホールドした電圧
出力をデイジタル変換するA/D変換器などのデイジタル
変換手段である。
次に、上記実施例の動作について説明するが、その前に
その動作の基本原理を解析する。
その動作の基本原理を解析する。
先ず、電力系統が単相交流回路であつて、その電圧，電
流の瞬時値を、 ｅ＝E sinωｔ ｉ＝I sin（ωｔ−φ） 但し、φ：位相ずれ ω：角周波数 とする。
流の瞬時値を、 ｅ＝E sinωｔ ｉ＝I sin（ωｔ−φ） 但し、φ：位相ずれ ω：角周波数 とする。
今、ここでe,i2つの量から vp≡ｅ＋ki vN≡ｅ−ki ｖ＝|vp|−|vN| なる量を定義すると、 vp＝A1 sin（ωｔ−θ１） vN＝A2 sin（ωｔ＋θ２） となる。また、ここで定義された ｖ＝|vp|−|vN| は、０から２πなる角周波数の変化の間に以下の変化を
する。すなわち、 （ｉ）０＜ωｔ＜θ１では、 vp＜０ vN＞０ ｖ＝−2e （ii）θ１＜ωｔ＜π−θ２では、 vp＞０ vN＞０ ｖ＝2ki （iii）π−θ２≦ωｔ≦π＋θ１では、 vp＞０ vN＜０ ｖ＝2e （iv）π＋θ１≦ωｔ≦２π−θ２では、 vp＜０ vN＜０ ｖ＝−2ki （ｖ）２π−θ２≦ωｔ≦２πでは、 vp≦０ vN≧０ ｖ＝−2e となる。
する。すなわち、 （ｉ）０＜ωｔ＜θ１では、 vp＜０ vN＞０ ｖ＝−2e （ii）θ１＜ωｔ＜π−θ２では、 vp＞０ vN＞０ ｖ＝2ki （iii）π−θ２≦ωｔ≦π＋θ１では、 vp＞０ vN＜０ ｖ＝2e （iv）π＋θ１≦ωｔ≦２π−θ２では、 vp＜０ vN＜０ ｖ＝−2ki （ｖ）２π−θ２≦ωｔ≦２πでは、 vp≦０ vN≧０ ｖ＝−2e となる。
ここで、vp・vN≧０なる区間に注目し、 v0＝∫vdt を求める。
（ｉ）θ１≦ωｔ≦π−θ２では、 （ii）π＋θ１≦ωｔ≦２π−θ２では、 となり、ここでＥ≫kI sinφとなるような適当なｋを選
ぶと、 θ１≒θ２≒０ と見做せるので、 となり、v0はcosφに比例する量を与える事がわかる。
ぶと、 θ１≒θ２≒０ と見做せるので、 となり、v0はcosφに比例する量を与える事がわかる。
即ち、 ｖ＝|e＋ki|−|e−ki| なる量を、 （ｅ＋ki）・（ｅ−ki）＞０ なる関係を満す期間中、時間積分して得られた は、ＥとＩとの間に Ｅ≫kI なる関係が存在する限り、 v0≒KI cosφ となつて、有効分電流に比例する事がわかる。
以上により、１サイクル間の有効分電流 cosφを得
る。同様にして、 を得る。
る。同様にして、 を得る。
上記で得られたvR及びv0は であるから、これを使つて、ｐ ＝＋ cosφＮ ＝− cosφ を計算する。
上記p,Ｎは単なる加減算であり、容易に算出でき
る。
る。
更にEp,ENを使い Wp＝（Ep）２ WN＝（EN）２ を計算する。Wp,WNを使つて計算した後、 Ｗ＝Wp−WN を求めると、 Ｗ＝（Ep）２−（EN）２ ＝（＋ cosφ）２−（− cosφ）２ ＝４ cosφ となり、有効分電力の１サイクル平均値を得ることがわ
かる。
かる。
以上により、e,iの瞬時値演算及び１サイクルの間の積
分を求めた後、１サイクル毎に簡単な加減算、２回の乗
算を行うだけで、１サイクル間の瞬時電力値が求められ
る事になる。
分を求めた後、１サイクル毎に簡単な加減算、２回の乗
算を行うだけで、１サイクル間の瞬時電力値が求められ
る事になる。
従つて、上記のような原理にもとづく、この発明の実施
例においては、電圧変成器１に得られた電圧ｅと電流変
成器2Aからの２つの電流ｉとから、抵抗3a,3bの両端
に、上記式の通り、ｅ＋Ki,e−Kiの２つの出力電圧が得
られる。
例においては、電圧変成器１に得られた電圧ｅと電流変
成器2Aからの２つの電流ｉとから、抵抗3a,3bの両端
に、上記式の通り、ｅ＋Ki,e−Kiの２つの出力電圧が得
られる。
次に、これらの電圧ｅ＋Ki,e−Kiをサンプルホールドア
ンプ４において適当なタイミングでサンプルしかつ保持
する。
ンプ４において適当なタイミングでサンプルしかつ保持
する。
２つの電圧ｅ＋Ki,e−Kiをデイジタル変換手段5Aでデイ
ジタル値に変換し、その出力をマイクロ演算装置6Aに印
加し、その瞬時値を記憶し、１サイクルの間蓄積する。
ジタル値に変換し、その出力をマイクロ演算装置6Aに印
加し、その瞬時値を記憶し、１サイクルの間蓄積する。
ここで得られた値を用いてｅ＋Ki,e−Kiが同一符号の値
をとる時のサンプル値をデータとして、積分公式により
区分求積を行い、演算装置６内に保持する。
をとる時のサンプル値をデータとして、積分公式により
区分求積を行い、演算装置６内に保持する。
次に、演算装置6Aの動作を、第２図のフロー図に従つて
説明する。先ず、潮流測定をするにあたつて、ｉ＝0,W
＝０の初期セツトを行つた後（ステツプ）、定められ
たタイミングで、−e,iを読み込み（ステツプ）、上
記原理で述べたvp,vNを計算する（ステップ）「ステ
ップ〜は瞬時電圧和分値差分値出力手段による処
理」。ここで、vp,vNの極性判定を行い、同一極性であ
れば、ｖを計算する（ステツプ）。
説明する。先ず、潮流測定をするにあたつて、ｉ＝0,W
＝０の初期セツトを行つた後（ステツプ）、定められ
たタイミングで、−e,iを読み込み（ステツプ）、上
記原理で述べたvp,vNを計算する（ステップ）「ステ
ップ〜は瞬時電圧和分値差分値出力手段による処
理」。ここで、vp,vNの極性判定を行い、同一極性であ
れば、ｖを計算する（ステツプ）。
次に、予めメモリ中に貯えられた値v0,e0に上記のvi,ei
をそれぞれ加える（ステツプ）。このあと、サンプル
時点の数ｍが所定値ｉに達しているか否かを判定し（ス
テツプ）、達していなければ、再びサンプルを行つて ステツプ以下の処理を繰り返す。
をそれぞれ加える（ステツプ）。このあと、サンプル
時点の数ｍが所定値ｉに達しているか否かを判定し（ス
テツプ）、達していなければ、再びサンプルを行つて ステツプ以下の処理を繰り返す。
サンプル時点数が十分であれば、以上で集められたvR,v
0を複数集計して平均値処理を行い、R,０を得る
（ステップ）「ステップ〜は有効分電流実効値導
出手段，電圧実効値導出手段による処理」。
0を複数集計して平均値処理を行い、R,０を得る
（ステップ）「ステップ〜は有効分電流実効値導
出手段，電圧実効値導出手段による処理」。
次に、このvR,v0からp,Ｎを計算し（ステツプ
）、更にWp,WNを同じく計算して（ステツプ）、両
者の差を求める（ステツプ）。
）、更にWp,WNを同じく計算して（ステツプ）、両
者の差を求める（ステツプ）。
上で求めたＷは適当なサイクルの変動電力値であるか
ら、ここで適当な平滑処理を行い、所望の電力集計値を
得る（ステツプ）。そして、この集計値を出力する
（ステップ）「ステップ〜は電力値導出手段によ
る処理」。
ら、ここで適当な平滑処理を行い、所望の電力集計値を
得る（ステツプ）。そして、この集計値を出力する
（ステップ）「ステップ〜は電力値導出手段によ
る処理」。
第３図はこの発明の他の実施例を示す。同図において、
７はROMとしてのルックアップテーブル（記憶手段）
で、これが演算装置６の外部に設けられている。このル
ツクアツプテーブル７はアドレス数に関係した数値の２
乗値のテーブルであり、既述の２乗計算を代行するもの
である。これにより、乗算器を必要とせず、サブルーチ
ンも用いないため、高速演算が可能となる。
７はROMとしてのルックアップテーブル（記憶手段）
で、これが演算装置６の外部に設けられている。このル
ツクアツプテーブル７はアドレス数に関係した数値の２
乗値のテーブルであり、既述の２乗計算を代行するもの
である。これにより、乗算器を必要とせず、サブルーチ
ンも用いないため、高速演算が可能となる。
第４図はこの発明のさらに他の実施例を示す。ここで
は、デイジタル変換手段５として、これまでのアナログ
−デイジタル変換器に代えて、デイジタル−アナログ変
換器52とコンパレータ51とを組み合わせたものを使つて
いる。これによれば、デイジタル−アナログ変換器52の
出力を適宜に切り換えて外部に取り出すことができる。
つまり、アナログまたはデイジタルのいずれの電力変換
出力も選択的に得られる。
は、デイジタル変換手段５として、これまでのアナログ
−デイジタル変換器に代えて、デイジタル−アナログ変
換器52とコンパレータ51とを組み合わせたものを使つて
いる。これによれば、デイジタル−アナログ変換器52の
出力を適宜に切り換えて外部に取り出すことができる。
つまり、アナログまたはデイジタルのいずれの電力変換
出力も選択的に得られる。
以上のように、この発明によれば、電力系統の瞬時電圧
検出値と瞬時電流検出値によって定まる電圧値との和及
び差から導かれる瞬時電圧和分値及び瞬時電圧差分値の
絶対値同士の差を所定周期の期間積分して有効分電流実
効値を導出すると共に、上記瞬時電圧検出値を所定周期
の期間積分して電圧実効値を導出し、上記電圧実効値に
相当する予定数値と上記有効分電流実効値に相当する予
定数値との和分値及び差分値の自乗に相当する電力値を
予め記憶した記憶手段を設け、導出された上記電圧実効
値と上記有効分電流実効値とに該当する上記記憶手段中
の電力値を導出するように構成したので、汎用の回路部
品を用いて高精度に電力変換動作が行えるとともに、性
能の設定が自由となる。また、特殊なフィルタを用いる
必要がなくなるので構成の簡素化、ローコスト化を図る
ことができる。さらに、記憶手段を用いることにより当
該変換器における演算処理から乗除演算処理がなくな
り、加減演算処理だけとなるので演算処理を高速に行え
る効果がある。
検出値と瞬時電流検出値によって定まる電圧値との和及
び差から導かれる瞬時電圧和分値及び瞬時電圧差分値の
絶対値同士の差を所定周期の期間積分して有効分電流実
効値を導出すると共に、上記瞬時電圧検出値を所定周期
の期間積分して電圧実効値を導出し、上記電圧実効値に
相当する予定数値と上記有効分電流実効値に相当する予
定数値との和分値及び差分値の自乗に相当する電力値を
予め記憶した記憶手段を設け、導出された上記電圧実効
値と上記有効分電流実効値とに該当する上記記憶手段中
の電力値を導出するように構成したので、汎用の回路部
品を用いて高精度に電力変換動作が行えるとともに、性
能の設定が自由となる。また、特殊なフィルタを用いる
必要がなくなるので構成の簡素化、ローコスト化を図る
ことができる。さらに、記憶手段を用いることにより当
該変換器における演算処理から乗除演算処理がなくな
り、加減演算処理だけとなるので演算処理を高速に行え
る効果がある。
第１図はこの発明の一実施例による電力変換器のブロツ
ク接続図、第２図はこの実施例における演算装置の処理
動作を示すフロー図、第３図および第４図はこの発明の
他の実施例を示すブロツク接続図、第５図は従来の電力
変換器のブロツク接続図である。 3a,3bは電圧変換手段、４はサンプルホールドアンプ、5
Aはデイジタル変換手段、6Aは演算装置。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。
ク接続図、第２図はこの実施例における演算装置の処理
動作を示すフロー図、第３図および第４図はこの発明の
他の実施例を示すブロツク接続図、第５図は従来の電力
変換器のブロツク接続図である。 3a,3bは電圧変換手段、４はサンプルホールドアンプ、5
Aはデイジタル変換手段、6Aは演算装置。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】電力系統の瞬時電圧検出値と瞬時電流検出
値によって定まる電圧値との和及び差から導かれる瞬時
電圧和分値及び瞬時電圧差分値をそれぞれ出力する瞬時
電圧和分値差分値出力手段と、上記瞬時電圧和分値差分
値出力手段から出力された瞬時電圧和分値と瞬時電圧差
分値との符号が同一の時、それら瞬時電圧和分値及び瞬
時電圧差分値の絶対値同士の差を所定周期の期間積分し
て有効分電流実効値を導出する有効分電流実効値導出手
段と、上記瞬時電圧検出値を所定周期の期間積分して電
圧実効値を導出する電圧実効値導出手段と、上記電圧実
効値に相当する予定数値と上記有効分電流実効値に相当
する予定数値との和分値及び差分値の自乗に相当する電
力値を予め記憶した記憶手段と、上記電圧実効値導出手
段から出力された電圧実効値と上記有効分電流実効値導
出手段から出力された有効分電流実効値とに該当する上
記記憶手段中の電力値を導出する電力値導出手段とを備
えた電力変換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60244615A JPH07117560B2 (ja) | 1985-10-31 | 1985-10-31 | 電力変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60244615A JPH07117560B2 (ja) | 1985-10-31 | 1985-10-31 | 電力変換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62103579A JPS62103579A (ja) | 1987-05-14 |
| JPH07117560B2 true JPH07117560B2 (ja) | 1995-12-18 |
Family
ID=17121369
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60244615A Expired - Lifetime JPH07117560B2 (ja) | 1985-10-31 | 1985-10-31 | 電力変換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07117560B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104793049A (zh) * | 2015-04-13 | 2015-07-22 | 武汉大学 | 一种数字功率表 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4365302A (en) * | 1981-01-14 | 1982-12-21 | Westinghouse Electric Corp. | High accuracy AC electric energy metering system |
| BR8305189A (pt) * | 1982-09-24 | 1984-05-02 | Sangamo Weston | Processo e sistema de amostragem quase assincrono |
-
1985
- 1985-10-31 JP JP60244615A patent/JPH07117560B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62103579A (ja) | 1987-05-14 |
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