JPH10200399A

JPH10200399A - 位相同期装置

Info

Publication number: JPH10200399A
Application number: JP9000081A
Authority: JP
Inventors: Hatsuhiko Naito; 初彦内藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1997-01-06
Filing date: 1997-01-06
Publication date: 1998-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】位相同期装置において、入力信号に正負対称
な波形のノイズが重畳された時にこのノイズを軽減する
ことを目的とする。【解決手段】位相同期装置は、位相比較器１、ルーブ
フィルタ２、電圧制御発振器（ＶＣＯ）３により構成さ
れるが、ループフィルタ２として、比例積分フィルタ２
ａと移動平均フィルタ２ｃと１次遅れフィルタ２ｂとで
構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】この発明は電力変換装置など
に使用される位相同期装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の位相同期装置の構成図を図２９に
示す。図２９において、１は位相比較器、２はループフ
ィルタ、３は電圧制御発振器（ＶＣＯ）、４はＲＯＭ、
５はカウンタである。位相比較器１には、３相入力信号
Ｖａ、Ｖｂ、ＶｃとＲＯＭから出力されるＶＣＯ３より
の帰還信号Ｖａｆ、Ｖｂｆ、Ｖｃｆとが加えられ、両信
号の積の和を取ることにより帰還信号との位相差が求め
られる。ループフィルタ２は上記位相差に重畳される高
調波等のノイズを低減する目的のフィルタであり、比例
積分フィルタ２ａと１次遅れフィルタ２ｂで構成され
る。ＶＣＯ３はループフィルタ２の出力を周波数に変換
するものである。カウンタ５はＶＣＯ３の出力を積分
し、分周するものである。ＲＯＭ４はＶＣＯ３の出力を
３相の交流電圧波形に変換するもので、その出力周波数
はＶＣＯ３の出力に応じて変わることになり、Ｖａｆ、
Ｖｂｆ、Ｖｃｆになる。

【０００３】次に従来装置の動作を説明する。入力信号
の位相が変化すれば、入力信号と帰還信号とが位相差を
持つことになり、入力信号をｓｉｎ（ωｔ＋φ１）、帰
還信号をｓｉｎ（ωｔ＋φ２）とすれば、位相比較器１
の出力はｓｉｎ（φ１−φ２）となり、これによってＶ
ＣＯ３の出力周波数が変化し、カウンタ５の進段速度が
変化する。ＶＣＯ３の出力周波数が変化するので、ＲＯ
Ｍ４の出力も変化することになり、入力位相と一致した
点で入力信号と帰還信号の位相差はゼロとなる。

【０００４】ところで、従来技術による位相同期装置に
おいては、入力信号である３相電圧がバランスしていな
いとき、例えば１線短絡事故により３相がバランスしな
くなったときには、位相比較器１の位相差出力に各種の
高調波が重畳される。また、入力信号そのものにも各種
の高次高調波が乗ることがあり、この場合にも位相比較
器１の出力に高調波が重畳される。

【０００５】このような高次高調波ノイズは、従来のル
ープフィルタ２では完全に除去することは不可能であ
る。１次遅れフィルタ２ｂは高調波のノイズ振幅を小さ
くする効果があるのみであり、効果を大きくするには１
次遅れフィルタ２ｂの時定数を大きくする必要がある
が、この場合には位相同期装置の応答が遅くなるという
欠点がある。位相比較器１の出力が高調波ノイズを受け
れば、ＶＣＯ３の出力が高調波で変調を受けることにな
り、正しい位相制御が出来なくなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、前述
したように、高次高調波ノイズは、従来の１次遅れフィ
ルタ２ｂでは完全に除去することは不可能である。この
ため、正確な位相でゲートパルスを出力出来なくなると
いう問題点があった。

【０００７】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、ＶＣＯ入力に高調波やノイズが
重畳しても、これらの高調波やノイズを除去し、正確な
位相でゲートパルスを出力する装置を得ることを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明に係る位相同期
装置は、３相の交流電圧を入力し３相入力電圧と３相の
位相同期出力とを比較して位相偏差信号を出力する位相
比較器、上記位相偏差出力が入力される、比例積分フィ
ルタ、移動平均フィルタ、及び１次遅れフィルタからな
るループフィルタ、このループフィルタの出力により制
御され、上記位相比較器に位相同期出力を供給する電圧
制御発振器（以下ＶＣＯと呼ぶ）を備えたものである。

【０００９】また、３相の交流電圧を入力し３相入力電
圧と３相の位相同期出力とを比較して位相偏差信号を出
力する位相比較器、上記位相偏差出力が入力される、比
例積分フィルタ及び移動平均フィルタからなるループフ
ィルタ、このループフィルタの出力により制御され、上
記位相比較器に位相同期出力を供給するＶＣＯを備えた
ものである。

【００１０】また、３相の交流電圧を入力し３相入力電
圧と３相の位相同期出力とを比較して位相偏差信号を出
力する位相比較器、上記位相偏差出力が入力される、比
例積分フィルタ、移動平均フィルタ、及び１次遅れフィ
ルタからなるループフィルタ、このループフィルタの出
力を記憶する位相記憶装置（以下ＭＥＭＰと呼ぶ）、上
記位相比較器入力側の事故を検出する事故検出装置、上
記ループフィルタまたはＭＥＭＰの出力により制御さ
れ、上記位相比較器に位相同期出力を供給するＶＣＯ、
及び常時は上記ループフィルタの出力を、事故発生時に
は上記ＭＥＭＰの出力を、上記事故検出装置の事故検出
出力により切り換えて上記ＶＣＯに加える切換手段を備
えたものである。

【００１１】また、３相の交流電圧を入力し３相入力電
圧と３相の位相同期出力とを比較して位相偏差信号を出
力する位相比較器、上記位相偏差出力が入力される、比
例積分フィルタ及び移動平均フィルタからなるループフ
ィルタ、このループフィルタの出力を記憶するＭＥＭ
Ｐ、上記位相比較器入力側の事故を検出する事故検出装
置、上記ループフィルタまたはＭＥＭＰの出力により制
御され、上記位相比較器に位相同期出力を供給するＶＣ
Ｏ、及び常時は上記ループフィルタの出力を、事故発生
時には上記ＭＥＭＰの出力を、上記事故検出装置の事故
検出出力により切り換えて上記ＶＣＯに加える切換手段
を備えたものである。

【００１２】また、３相の交流電圧を入力し３相入力電
圧と３相の位相同期出力とを比較して位相偏差信号を出
力する位相比較器、上記位相偏差出力が入力される、比
例積分フィルタ、移動平均フィルタ、及び時定数の異な
る２個の１次遅れフィルタからなるループフィルタ、上
記位相比較器入力側の事故を検出する事故検出装置、上
記ループフィルタまたはＭＥＭＰの出力により制御さ
れ、上記位相比較器に位相同期出力を供給するＶＣＯ、
及び常時は上記時定数の小さい１次遅れフィルタの出力
を、事故発生時には上記時定数の大きい１次遅れフィル
タの出力を、上記事故検出装置の事故検出出力により切
り換えて上記ＶＣＯに加える切換手段を備えたものであ
る。

【００１３】また、上記構成において、事故検出装置が
事故の回復を検出したとき切換手段をループフィルタ側
に戻すようにしたものである。

【００１４】また、事故検出装置が事故の回復を検出し
たとき切換手段を時定数の小さい１次遅れフィルタ側に
戻すようにしたものである。

【００１５】また、事故検出装置が事故の回復を検出し
た後、所定時間後に切換手段をループフィルタ側に戻す
ようにしたものである。

【００１６】また、事故検出装置が事故の回復を検出し
た後、所定時間後に切換手段を時定数の小さい１次遅れ
フィルタ側に戻すようにしたものである。

【００１７】また、３相の交流電圧を入力し３相入力電
圧と３相の位相同期出力とを比較して位相偏差信号を出
力する位相比較器、上記位相偏差出力が入力される、比
例積分フィルタ、移動平均フィルタ、及び１次遅れフィ
ルタからなるループフィルタ、このループフィルタの出
力を記憶するＭＥＭＰ、上記位相比較器入力側の事故を
検出する事故検出装置、上記位相比較器の入力電圧中の
高調波量を演算して求める高調波量演算装置、上記ルー
プフィルタまたはＭＥＭＰの出力により制御され、上記
位相比較器に位相同期出力を供給するＶＣＯ、及び常時
は上記ループフィルタの出力を、事故発生時には上記Ｍ
ＥＭＰの出力を、上記事故検出装置の事故検出出力によ
り切り換えて上記ＶＣＯに加える切換手段を備え、上記
事故検出装置が事故の回復を検出し且つ上記高調波量演
算装置の出力が所定値以下になったとき上記切換手段を
上記ループフィルタ側に戻すようにしたものである。

【００１８】また、３相の交流電圧を入力し３相入力電
圧と３相の位相同期出力とを比較して位相偏差信号を出
力する位相比較器、上記位相偏差出力が入力される、比
例積分フィルタ及び移動平均フィルタからなるループフ
ィルタ、このループフィルタの出力を記憶するＭＥＭ
Ｐ、上記位相比較器入力側の事故を検出する事故検出装
置、上記位相比較器の入力電圧中の高調波量を演算して
求める高調波量演算装置、上記ループフィルタまたはＭ
ＥＭＰの出力により制御され、上記位相比較器に位相同
期出力を供給するＶＣＯ、及び常時は上記ループフィル
タの出力を、事故発生時には上記ＭＥＭＰの出力を、上
記事故検出装置の事故検出出力により切り換えて上記Ｖ
ＣＯに加える切換手段を備え、上記事故検出装置が事故
の回復を検出し且つ上記高調波量演算装置の出力が所定
値以下になったとき上記切換手段を上記ループフィルタ
側に戻すようにしたものである。

【００１９】また、３相の交流電圧を入力し３相入力電
圧と３相の位相同期出力とを比較して位相偏差信号を出
力する位相比較器、上記位相偏差出力が入力される、比
例積分フィルタ、移動平均フィルタ、及び時定数の異な
る２個の１次遅れフィルタからなるループフィルタ、上
記位相比較器入力側の事故を検出する事故検出装置、上
記位相比較器の入力電圧中の高調波量を演算して求める
高調波量演算装置、上記ループフィルタまたはＭＥＭＰ
の出力により制御され、上記位相比較器に位相同期出力
を供給するＶＣＯ、及び常時は上記時定数の小さい１次
遅れフィルタの出力を、事故発生時には上記時定数の大
きい１次遅れフィルタの出力を、上記事故検出装置の事
故検出出力により切り換えて上記ＶＣＯに加える切換手
段を備え、上記事故検出装置が事故の回復を検出し且つ
上記高調波量演算装置の出力が所定値以下になったとき
上記切換手段を上記時定数の小さい１次遅れフィルタ側
に戻すようにしたものである。

【００２０】また、事故検出装置が事故の回復を検出し
た後、所定時間後に切換手段をループフィルタ側に戻す
と同時にループフィルタのゲインを下げ、所定時間後そ
のゲインを元の値に戻すようにしたものである。

【００２１】また、事故検出装置が事故の回復を検出し
た後、所定時間後に切換手段をループフィルタ側に戻す
と同時にループフィルタのゲインを下げ、高調波演算装
置の出力が所定の値以下になったときそのゲインを元の
値に戻すようにしたものである。

【００２２】また、事故検出装置が事故の回復を検出し
たとき切換手段を時定数の小さい１次遅れフィルタ側に
戻すと同時にループフィルタのゲインを下げ、所定時間
後そのゲインを元の値に戻すようにしたものである。

【００２３】また、事故検出装置が事故の回復を検出し
たとき切換手段を時定数の小さい１次遅れフィルタ側に
戻すと同時にループフィルタのゲインを下げ、高調波演
算装置の出力が所定の値以下になったときそのゲインを
元の値に戻すようにしたものである。

【００２４】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．以下この発明の実施の形態１を図１に基
づいて説明する。図１において、２はループフィルタで
あり、これは比例積分フィルタ２ａ、移動平均フィルタ
２ｃ、及び１次遅れフィルタ２ｂより構成される。な
お、１次遅れフィルタの関数は一般にＫ／（１＋Ｔ・
Ｓ）で表される。ここで、Ｋはゲイン、Ｔは時定数で
ある。即ち、従来のフィルタの比例積分フィルタ２ａと
１次遅れフィルタ２ｂの間に移動平均フィルタ２ｃを設
けたものである。この他は図２９と同様である。

【００２５】次に動作について説明する。一般に、前述
したように、入力信号である３相電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ
が不平衡な場合や、事故回復時には、ループフィルタ２
の比例積分フィルタ２ａの出力には各種の高次高調波ノ
イズが重畳される場合が多い。この高調波ノイズは、図
２（ａ）に示すように１サイクルをディジタル的に移動
平均することにより、図２（ｂ）に示すように除去する
ことが出来る。この発明は移動平均フィルタ２ｃを設け
ることにより、高調波ノイズを除去するものである。移
動平均フィルタ２ｃはマイクロプロセッサ（以下μＰと
呼ぶ）で簡単に実現することが可能であり、そのプログ
ラムを図３に示す。移動平均の後の１次遅れフィルタ２
ｂは、応答速度やゲインを調整し、また、移動平均で除
去しえなかったノイズを除去するためのフィルタであ
る。この１次遅れフィルタ２ｂもμＰで簡単に実現出来
る。１次遅れフィルタ２ｂを実現するソフトウエア（以
下Ｓ／Ｗと呼ぶ）は従来のものでよい。図３（ａ）は移
動平均フィルタ２ｃのメモリ構成、（ｂ）は移動平均の
フローチャートである。以上のようにループフィルタを
構成することにより、高調波ノイズを除去出来、応答速
度が調整可能な位相同期装置が得られる。実施の形態１
においては、移動平均フィルタにより入力電圧に高調波
が重畳された時にもノイズを有効にカット出来ると共
に、応答速度を可変にすることが可能になる。

【００２６】実施の形態２．以下この発明の実施の形態
２を図４に基づいて説明する。図４において、２はルー
プフィルタであり、比例積分フィルタ２ａ及び移動平均
フィルタ２ｃより構成される。その他の構成は図１と同
様である。

【００２７】次に動作について説明する。一般に、前述
したように、入力信号である３相電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ
が不平衡な場合や事故回復時には、ループフィルタ２の
比例積分フィルタ２ａの出力には各種の高次高調波ノイ
ズが重畳される場合が多い。この高調波ノイズは１サイ
クルをディジタル的に移動平均することにより図２に示
すように除去することが出来る。この移動平均フィルタ
２ｃはμＰで簡単に実現することが可能であり、そのプ
ログラムを図３に示す。本実施の形態は応答速度やゲイ
ン調整の必要のない場合に有効であり、実施の形態１に
比べてプログラムが簡単になり、μＰの演算時間も少な
くて済む。実施の形態２においては、移動平均フィルタ
により入力電圧に高調波が重畳された時にもノイズを有
効にカット出来る。実施の形態１のように応答速度を可
変にする必要がない時はプログラムが簡単になり、演算
時間も短くて済む。

【００２８】実施の形態３．以下この発明の実施の形態
３を図５に基づいて説明する。図５において、６は位相
記憶装置（ＭＥＭＰ）、７は電圧実効値検出装置、８は
事故検出装置、９は切換スイッチであり、その他の構成
は図１と同様である。切換スイッチ９は通常はループフ
ィルタ２側にＶＣＯ３を接続している。ＭＥＭＰ６は常
に１サイクル分の位相を記憶するものである。事故検出
装置８は電圧実効値検出装置７の出力を監視し、その入
力信号電圧（Ｖ１）が一定値（Ｋ２）以下になった場合
には事故と判定して出力を出し、切換スイッチ９をＭＥ
ＭＰ６側に切り換えて、ＭＥＭＰ６が記憶している１サ
イクル前の位相をＶＣＯ３に加える。

【００２９】事故中は高調波等の影響により、位相出力
は振動するが、前述したように、事故検出時には、ＶＣ
Ｏ３の入力を１サイクル前の位相にロックすることによ
り、事故中も安定した位相を出力することが可能とな
る。本方式はμＰを使用することにより容易に実現出来
る。本方式のプログラムを図６に示す。実施の形態３に
おいては、応答速度が可変な場合で、事故発生時事故前
の位相を保存することが可能であり、事故中も保存した
事故中の位相を出力することにより安定に動作する。

【００３０】実施の形態４．以下この発明の実施の形態
４を図７に基づいて説明する。本実施の形態は図５の１
次遅れフィルタ２ｂがない場合であり、他は実施の形態
３と同様である。実施の形態３に比べて、プログラムが
容易になり演算時間も早くなる。実施の形態４において
は、応答速度が可変でなくてもよい場合に、事故中も保
存した事故前の位相を出力することにより、安定に動作
する。

【００３１】実施の形態５．以下この発明の実施の形態
５を図８に基づいて説明する。図８において、２ｂ１は
時定数の小さい１次遅れフィルタ、２ｂ２は時定数の大
きい１次遅れフィルタであり、これらは並列に接続さ
れ、それぞれの出力端は切換スイッチ９の接点に接続さ
れている。切換スイッチ９は１次遅れフィルタの時定数
の大小を切り換えるスイッチであり、通常は時定数の小
さい（Ｔ１）１次遅れフィルタ２ｂ１が選択され、その
出力がＶＣＯ３に加えられている。

【００３２】事故検出装置８が事故判定の出力を出した
場合には、スイッチ９は時定数の小さい１次遅れフィル
タ２ｂ１から時定数の大きい（Ｔ２）１次遅れフィルタ
２ｂ２側に切り換えられる。これにより、１次遅れ系の
時定数が大きくなり、事故直後には実際の系統の位相や
周波数が変化しても、見かけ上は変化せずにほとんど事
故前の位相で動作し、実施の形態４における位相記憶と
ほぼ同じ効果がある。本方式によれば位相を記憶する必
要がないのでメモリの節約になり、また、アルゴリズム
も簡単になる。実施の形態５においては、事故時には１
次遅れフィルタの時定数を大きい方へ切り換えることに
より、事故前の位相を保持することが可能になる。この
方法によればメモリを用いることなく、時定数の選び方
によりある程度入力信号の位相に追随させることが可能
になる。

【００３３】実施の形態６．上記実施の形態３（図５）
においては、事故中には１サイクル前の位相を出力する
が、この実施の形態６では、事故が回復して入力電圧が
一定値（Ｋ１）以上になり、事故検出装置８の事故検出
出力がなくなった時には、切換スイッチ９を元に戻して
ループフィルタ２の出力である通常の演算出力に戻すよ
うにする。この方式により、事故後は事故前と同様に入
力電圧に対して簡単なアルゴリズムで位相同期すること
が出来る。この制御はμＰによって実現することが可能
であり、その制御プログラムを図９に示す。実施の形態
６においては、事故回復後、入力電圧一定値以上にな
り、位相同期装置への入力値が一定値以上になった時
に、事故中出力していた事故前の位相出力から通常の演
算出力に切り換える。以上の方法により事故回復後は入
力電圧に同期することが出来る。

【００３４】実施の形態７．上記実施の形態４（図７）
においては、事故中には１サイクル前の位相を出力する
が、この実施の形態７では、事故が回復して入力電圧が
一定値（Ｋ１）以上になり、事故検出装置８の事故検出
出力がなくなった時には、切換スイッチ９を元に戻して
ループフィルタ２の出力である通常の演算出力に戻すよ
うにする。この方式により、プログラムが簡単で且つ事
故後は事故前と同様に入力電圧に対して簡単なアルゴリ
ズムで位相同期することが出来る。この制御はμＰによ
って実現することが可能であり、その制御プログラムを
図１０に示す。実施の形態７においては、事故回復後、
入力電圧が一定値以上になり、位相同期装置への入力値
が一定値以上になった時に、事故中出力していた事故前
の位相出力から通常の演算出力に切り換える。以上の方
法により事故回復後は入力電圧に同期することが出来
る。本実施の形態においては実施の形態６の場合に比べ
てプログラムが簡単になる。

【００３５】実施の形態８．上記実施の形態５（図８）
においては、事故中に１次遅れフィルタの時定数を大き
くしたが、この実施の形態８では、事故が回復して入力
電圧が一定値（Ｋ１）以上になり、事故検出装置８の事
故検出出力がなくなった時には、切換スイッチ９を元に
戻して時定数の小さい１次遅れフィルタ２ｂ１の出力を
ＶＣＯ３に加えるようにする。本方式によりメモリ容量
が少なくて済む方式が可能になる。本方式もμＰによっ
て実現可能であり、そのプログラムを図１１に示す。実
施の形態８においては、事故回復時に入力電圧が一定値
を超えた時点で大きくしていたフィルタの時定数を元の
値に戻す。これにより事故回復後は事故回復前の速い応
答に戻すことが出来る。

【００３６】実施の形態９．上記実施の形態６（図９）
においては、事故が回復して入力電圧が一定値以上にな
り、事故検出装置８の事故検出出力がなくなった時に
は、切換スイッチ９を元に戻してループフィルタ側の出
力をＶＣＯ３に加えるようにしているが、事故回復時に
は系統に高調波が多い。高調波が多い時点で通常の演算
出力に戻すと位相出力が高調波で変調を受けるのでゲー
トパルスの位相が変調を受ける。この実施の形態９で
は、高調波量は事故回復の時間と共に減少していくこと
を利用して、事故回復時、入力電圧が一定値（Ｋ１）を
越え、事故検出装置８の出力がなくなった時点より一定
時間ｔ１を経た後に切換スイッチ９を元に戻すようにす
ることにより、高調波の影響を受けにくくしている。こ
のアルゴリズムもμＰを使用することにより実現出来
る。このプログラムを図１２に示す。実施の形態９にお
いては、高調波量が時間と共に減少することを利用し
て、入力電圧がある一定値に回復してから一定時間経過
後、通常の演算出力に戻すようにしているので、高調波
の影響を受け難くなる。

【００３７】実施の形態１０．上記実施の形態７（図１
０）においては、事故が回復して入力電圧が一定値以上
になり、事故検出装置８の事故検出出力がなくなった時
には、切換スイッチ９を元に戻してループフィルタ側の
出力をＶＣＯ３に加えるようにしているが、事故回復時
には系統に高調波が多い。高調波が多い時点で通常の演
算出力に戻すと位相出力が高調波で変調を受けるのでゲ
ートパルスの位相が変調を受ける。この実施の形態９で
は、高調波量は事故回復の時間と共に減少していくこと
を利用して、事故回復時、入力電圧が一定値（Ｋ１）を
越え、事故検出装置８の出力がなくなった時点より一定
時間ｔ１を経た後に切換スイッチ９を移動平均フィルタ
２ｃ側に戻すことにより、高調波の影響を受けにくくし
ている。このアルゴリズムもμＰを使用することにより
実現出来る。このプログラムを図１３に示す。実施の形
態１０においては、高調波量が時間と共に減少すること
を利用して、入力電圧がある一定値に回復してから一定
時間経過後、通常の演算出力に戻すようにしているの
で、高調波の影響を受け難くなる。本方式は実施の形態
９よりもプログラムが簡単になる。

【００３８】実施の形態１１．上記実施の形態８（図１
１）においては、事故が回復して入力電圧が一定値以上
になり、事故検出装置８の事故検出出力がなくなったと
きには、切換スイッチ９を元に戻して時定数を小さい時
定数に戻したが、事故回復時には交流系統には高調波が
多い。この時点で小さい時定数のフィルタに戻すと位相
出力が高調波で変調を受けるので、ゲートパルスの位相
が変調を受ける。この実施の形態１１では、高調波量は
事故回復の時間と共に減少してことを利用して、事故回
復時、入力電圧が一定値（Ｋ１）を越え、事故検出装置
８の出力がなくなった時点より一定時間ｔ１を経た後に
切換スイッチ９を小さい時定数の１次遅れフィルタ２ｂ
１側に切り換えることにより高調波の影響を受けにくく
している。このアルゴリズムもμＰを使用することによ
り実現出来る。このプログラムを図１４に示す。実施の
形態１１においては、高調波量が時間と共に減少するこ
とを利用して、入力電圧がある一定値に回復してから一
定時間経過後、フィルタの時定数を元の時定数に戻すよ
うにしているので、高調波の影響を受け難くなる。

【００３９】実施の形態１２．上記実施の形態９（図１
２）においては、事故回復後一定時間経過後に高調波が
減衰することを利用して入力電圧が回復してから一定時
間後に通常の演算出力に戻したが、実際には系統の高調
波を監視しておき、高調波量が一定値以下になった時点
で通常の演算出力に戻した方がより確実である。

【００４０】図１５はこの実施の形態１２を示すブロッ
ク図で、１０は高調波量演算装置であり、この出力で切
換スイッチ９を制御するようにしている。その他の構成
は図５と同様である。即ち、上記実施の形態９において
は、高調波の減衰量を予測して経過時間ｔ１を決める必
要があるが、本実施の形態においては、高調波の減衰量
を高調波量演算装置１０により求め、これにより切換ス
イッチ９を制御するようにしている。従って、事故回復
を事故検出装置８が検出し、且つ高調波量演算装置１０
による高調波量が一定値（Ｋ３）まで低減したときに切
換スイッチ９を１次遅れフィルタ２ｂ側に戻すようにし
ており、より確実な制御が行える。本実施の形態のＣＰ
Ｕで実施するＳ／Ｗを図１６に示す。実施の形態１２に
おいては、実際に高調波量をモニタしておき、高調波量
が一定値以下になった時点で、演算を事故前の位相を出
力するモードから通常の演算出力に戻すため、より確実
な制御が可能である。

【００４１】実施の形態１３．上記実施の形態１０（図
１３）においては、事故回復後、一定時間経過後に高調
波が減衰することを利用して入力電圧が回復してから一
定時間後に通常の演算出力に戻したが、実際には系統の
高調波を監視しておき、高調波量が一定値以下になった
時点で通常の演算出力に戻した方がより確実である。

【００４２】図１７は実施の形態１３を示すブロック図
で、１０は高調波量演算装置であり、この出力で切換ス
イッチ９を制御するようにしている。その他の構成は図
１５から１次遅れフィルタ２ｂを省略したものである。
即ち、上記実施の形態１０においては、高調波の減衰量
を予測して経過時間ｔ１を決める必要があるが、本実施
の形態においては、高調波の減衰量を高調波量演算装置
１０により求め、これにより切換スイッチ９を制御する
ようにしている。従って、事故検出装置８が事故回復を
検出し、且つ高調波量演算装置１０による高調波量が一
定値（Ｋ３）まで低減したときに切換スイッチ９を移動
平均フィルタ２ｃ側に戻すようにしており、より確実な
制御が行える。本実施の形態のＣＰＵで実施するＳ／Ｗ
を図１８に示す。実施の形態１３においては、実際に高
調波量をモニタしておき、高調波量が一定値以下になっ
た時点で、演算を事故前の位相を出力するモードから通
常の演算出力に戻すため、より確実な制御が可能であ
り、また、プログラムが実施の形態１２よりも簡単にな
る。

【００４３】実施の形態１４．上記実施の形態１１（図
１４）においては、事故回復してから一定時間経過後に
高調波が減衰することを利用して、入力電圧が回復して
から一定時間後、切換スイッチを時定数の小さい１次遅
れフィルタ側に戻したが、実際には系統の高調波を監視
しておき、高調波量が一定値以下になった時点で時定数
の小さい１次遅れフィルタ側に戻した方がより確実であ
る。

【００４４】図１９は実施の形態１４を示すブロック図
で、事故検出装置８及び高調波量演算装置１０で切換ス
イッチ９を制御するようにし、切換スイッチ９で時定数
の小さい１次遅れフィルタ２ｂ１と時定数の大きい１次
遅れフィルタ２ｂ２を切り換えるようにしている。即
ち、上記実施の形態１１においては、高調波の減衰量を
予測して経過時間ｔ１を決める必要があるが、本実施の
形態においては、高調波の減衰量を高調波量演算装置１
０により求め、これにより切換スイッチ９を制御するよ
うにしている。従って、事故回復を事故検出装置８が検
出し、且つ高調波量演算装置１０による高調波量が一定
値（Ｋ３）まで低減したときに切換スイッチ９を時定数
の小さい１次遅れフィルタ２ｂ１側に戻すようにしてお
り、より確実な制御が行える。本実施の形態のＳ／Ｗを
図２０に示す。実施の形態１４においては、高調波量を
モニタしておき、高調波量が一定値以下になった時点で
時定数を元の値に戻すようにしているため、より確実な
制御が可能である。

【００４５】実施の形態１５．実施の形態３（図５）に
おいては、事故期間中事故前の位相を出力し、事故回復
後入力電圧が一定電圧を越えた時点で元の演算出力に戻
すようにしているが、この戻す時点で１次遅れフィルタ
のゲインを小さくした方が位相出力の高調波による影響
は少なくなる。

【００４６】この実施の形態１５では、このため、戻す
時点で１次遅れフィルタ２ｂのゲインをＫ１からＫ２に
変えて小さくする。これにより事故回復後も系統電圧と
同期を取ることが出来、高調波の影響を少なくすること
が出来る。また入力電圧が回復してから一定時間経たこ
とをタイマー２０で検出して切換えスイッチ９を切り換
えることにより、高調波量が小さくなった時点でゲイン
Ｋを元の値に戻せばよい。本実施の形態のブロック図を
図２１に、Ｓ／Ｗを図２２に示す。実施の形態１５にお
いては、入力電圧が一定値を越えた時点で、固定された
出力位相を解除すると同時に１次遅れフィルタのゲイン
を小さくし、一定時間後ゲインを元に戻すようにしてい
るため、事故回復時のインラッシュによる高調波の影響
を少なくすることが出来る。

【００４７】実施の形態１６．実施の形態３（図５）に
おいては、事故期間中は事故前の位相を出力し、事故回
復後入力電圧が一定値を越えた時点で元の演算出力に戻
すようにしているが、この戻す時点で１次遅れフィルタ
のゲインＫを小さくした方が位相出力の高調波による影
響は少なくなる。

【００４８】この実施の形態１６では、このため戻す時
点で１次遅れフィルタ２ｂのゲインをＫ１からＫ３に変
えて小さくする。これにより事故回復後も系統電圧と同
期を取ることが出来、高調波の影響を少なくすることが
出来る。また電圧回復後には高調波量演算装置１０によ
り高調波をモニタしておき、高調波量が小さくなった時
点で切換えスイッチ９を切り換えることによりゲインを
元との値に戻せばよい。本実施の形態のブロック図を図
２３に示す。また、Ｓ／Ｗを図２４に示す。実施の形態
１６においては、入力電圧が一定値を越えた時点で、固
定された出力位相を解除すると同時に、１次遅れフィル
タのゲインを小さくし、高調波量が一定値以下になった
時点でゲインを元に戻すようにしているため、より確実
に高調波の影響を少なくすることが出来る。

【００４９】実施の形態１７．実施の形態５（図８）に
おいては、事故期間中、フィルタの時定数Ｔを大きく
し、事故回復後、入力電圧が一定値を越えた時点でフィ
ルタの時定数を元に戻しているが、事故回復後は高調波
量が多いのでフィルタの時定数を元に戻すのと同時にフ
ィルタのゲインをＫからＫ１に変えて小さくすれば高調
波の影響を少なくすることが出来、系統電圧に同期する
ことが出来る。ゲインは電圧回復後一定時間を経たこと
をタイマ２０で検出して切換えスイッチ９を切り換える
ことにより元の値に戻せばよい。本実施の形態のブロッ
ク図を図２５に、制御Ｓ／Ｗを図２６に示す。実施の形
態１７においては、入力電圧が一定値を越えた時点で時
定数を元に戻すと同時にフィルタのゲインを小さくし、
一定時間後ゲインを元に戻すようにしているため、事故
回復後応答を速くできると同時に高調波の影響を少なく
することが出来る。

【００５０】実施の形態１８．上記実施の形態１７（図
２５）においては、ゲインＫを入力電圧が回復してから
一定時間を経た後、元の値に戻しているが、この実施の
形態１８では高調波量を高調波量演算装置１０でモニタ
しておき、高調波量が一定値（Ｋ４）以下になれば切換
えスイッチ９を切り換えることによりゲインを元の値に
戻すようにしている。本実施の形態のブロック図を図２
７に、制御Ｓ／Ｗを図２８に示す。実施の形態１８にお
いては、入力電圧が一定値を越えた時点で時定数を元に
戻すと同時にフィルタのゲインを小さくし、高調波量が
一定値以下になった時点でゲインを元に戻すようにして
いるため、事故回復後応答を速くできると同時に高調波
の影響をより確実に少なくすることが出来る。

【００５１】

【発明の効果】この発明によれば、移動平均フィルタに
より入力電圧に高調波が重畳された時にもノイズを有効
にカットできるため、安定した性能を有する位相同期装
置が得られる。また、事故発生時に、事故前の位相を記
憶して利用するようにしているため、事故による誤動作
を抑えることができる。

【００５２】また、事故発生時に、１次遅れフィルタの
時定数を大きくし事故前の位相に近い位相を保存するよ
うにすることにより、メモリを用いることなく、事故時
にもある程度入力信号の位相に追随させることが可能に
なる。また、事故回復後、一定時間後または高調波量が
所定値以下に減少したときに通常の演算出力に戻すよう
にしているので、事故回復時に残留する高調波の影響を
受け難くすることができる。

【００５３】また、事故発生時には事故前の位相記憶装
置の出力または時定数の大きい１次遅れフィルタの出力
を利用し、事故回復後は、元の演算出力に切り換えると
同時に１次遅れフィルタのゲインを下げることにより、
事故回復時のインラッシュによる高調波の影響を少なく
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る位相同期装置を
示すブロック図である。

【図２】移動平均フィルタの原理を示す図である。

【図３】（ａ）は移動平均フィルタのメモリ構成、
（ｂ）は移動平均のフローチャートである。

【図４】本発明の実施の形態２に係る位相同期装置を
示すブロック図である。

【図５】本発明の実施の形態３に係る位相同期装置を
示すブロック図である。

【図６】（ａ）は実施の形態３の動作を示すフローチ
ャート、（ｂ）は演算結果のメモリ内の構成を示す図で
ある。

【図７】本発明の実施の形態４に係る位相同期装置を
示すブロック図である。

【図８】本発明の実施の形態５に係る位相同期装置を
示すブロック図である。

【図９】本発明の実施の形態６に係る位相同期装置の
動作を示すフローチャートである。

【図１０】本発明の実施の形態７に係る位相同期装置
の動作を示すフローチャートである。

【図１１】本発明の実施の形態８に係る位相同期装置
の動作を示すフローチャートである。

【図１２】本発明の実施の形態９に係る位相同期装置
の動作を示すフローチャートである。

【図１３】本発明の実施の形態１０に係る位相同期装
置の動作を示すフローチャートである。

【図１４】本発明の実施の形態１１に係る位相同期装
置の動作を示すフローチャートである。

【図１５】本発明の実施の形態１２に係る位相同期装
置を示すブロック図である。

【図１６】実施の形態１２の動作を示すフローチャー
トである。

【図１７】本発明の実施の形態１３に係る位相同期装
置を示すブロック図である。

【図１８】実施の形態１３の動作を示すフローチャー
トである。

【図１９】本発明の実施の形態１４に係る位相同期装
置を示すブロック図である。

【図２０】実施の形態１４の動作を示すフローチャー
トである。

【図２１】本発明の実施の形態１５に係る位相同期装
置を示すブロック図である。

【図２２】実施の形態１５の動作を示すフローチャー
トである。

【図２３】本発明の実施の形態１６に係る位相同期装
置を示すブロック図である。

【図２４】実施の形態１６の動作を示すフローチャー
トである。

【図２５】本発明の実施の形態１７に係る位相同期装
置を示すブロック図である。

【図２６】実施の形態１７の動作を示すフローチャー
トである。

【図２７】本発明の実施の形態１８に係る位相同期装
置を示すブロック図である。

【図２８】実施の形態１８の動作を示すフローチャー
トである。

【図２９】従来の位相同期装置を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

１位相比較器、２ループフィルタ、２ａ比例積分
フィルタ、２ｂ１次遅れフィルタ、２ｂ１時定数の
小さい１次遅れフィルタ、２ｂ２時定数の大きい１次
遅れフィルタ、３ＶＣＯ、４ＲＯＭ、５カウンタ
ー、６ＭＥＭＰ、７電圧実効値検出装置、８事故
検出装置、９切換スイッチ、１０高調波量演算装
置。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】３相の交流電圧を入力し３相入力電圧と
３相の位相同期出力とを比較して位相偏差信号を出力す
る位相比較器、上記位相偏差出力が入力される、比例積
分フィルタ、移動平均フィルタ、及び１次遅れフィルタ
からなるループフィルタ、このループフィルタの出力に
より制御され、上記位相比較器に位相同期出力を供給す
る電圧制御発振器（以下ＶＣＯと呼ぶ）を備えたことを
特徴とする位相同期装置。
【請求項２】３相の交流電圧を入力し３相入力電圧と
３相の位相同期出力とを比較して位相偏差信号を出力す
る位相比較器、上記位相偏差出力が入力される、比例積
分フィルタ及び移動平均フィルタからなるループフィル
タ、このループフィルタの出力により制御され、上記位
相比較器に位相同期出力を供給するＶＣＯを備えたこと
を特徴とする位相同期装置。
【請求項３】３相の交流電圧を入力し３相入力電圧と
３相の位相同期出力とを比較して位相偏差信号を出力す
る位相比較器、上記位相偏差出力が入力される、比例積
分フィルタ、移動平均フィルタ、及び１次遅れフィルタ
からなるループフィルタ、このループフィルタの出力を
記憶する位相記憶装置（以下ＭＥＭＰと呼ぶ）、上記位
相比較器入力側の事故を検出する事故検出装置、上記ル
ープフィルタまたはＭＥＭＰの出力により制御され、上
記位相比較器に位相同期出力を供給するＶＣＯ、及び常
時は上記ループフィルタの出力を、事故発生時には上記
ＭＥＭＰの出力を、上記事故検出装置の事故検出出力に
より切り換えて上記ＶＣＯに加える切換手段を備えたこ
とを特徴とする位相同期装置。
【請求項４】３相の交流電圧を入力し３相入力電圧と
３相の位相同期出力とを比較して位相偏差信号を出力す
る位相比較器、上記位相偏差出力が入力される、比例積
分フィルタ及び移動平均フィルタからなるループフィル
タ、このループフィルタの出力を記憶するＭＥＭＰ、上
記位相比較器入力側の事故を検出する事故検出装置、上
記ループフィルタまたはＭＥＭＰの出力により制御さ
れ、上記位相比較器に位相同期出力を供給するＶＣＯ、
及び常時は上記ループフィルタの出力を、事故発生時に
は上記ＭＥＭＰの出力を、上記事故検出装置の事故検出
出力により切り換えて上記ＶＣＯに加える切換手段を備
えたことを特徴とする位相同期装置。
【請求項５】３相の交流電圧を入力し３相入力電圧と
３相の位相同期出力とを比較して位相偏差信号を出力す
る位相比較器、上記位相偏差出力が入力される、比例積
分フィルタ、移動平均フィルタ、及び時定数の異なる２
個の１次遅れフィルタからなるループフィルタ、上記位
相比較器入力側の事故を検出する事故検出装置、上記ル
ープフィルタの出力により制御され、上記位相比較器に
位相同期出力を供給するＶＣＯ、及び常時は上記時定数
の小さい１次遅れフィルタの出力を、事故発生時には上
記時定数の大きい１次遅れフィルタの出力を、上記事故
検出装置の事故検出出力により切り換えて上記ＶＣＯに
加える切換手段を備えたことを特徴とする位相同期装
置。
【請求項６】事故検出装置が事故の回復を検出したと
き切換手段をループフィルタ側に戻すようにしたことを
特徴とする請求項３または請求項４記載の位相同期装
置。
【請求項７】事故検出装置が事故の回復を検出したと
き切換手段を時定数の小さい１次遅れフィルタ側に戻す
ようにしたことを特徴とする請求項５記載の位相同期装
置。
【請求項８】事故検出装置が事故の回復を検出した
後、所定時間後に切換手段をループフィルタ側に戻すよ
うにしたことを特徴とする請求項３または請求項４記載
の位相同期装置。
【請求項９】事故検出装置が事故の回復を検出した
後、所定時間後に切換手段を時定数の小さい１次遅れフ
ィルタ側に戻すようにしたことを特徴とする請求項５記
載の位相同期装置。
【請求項１０】３相の交流電圧を入力し３相入力電圧
と３相の位相同期出力とを比較して位相偏差信号を出力
する位相比較器、上記位相偏差出力が入力される、比例
積分フィルタ、移動平均フィルタ、及び１次遅れフィル
タからなるループフィルタ、このループフィルタの出力
を記憶するＭＥＭＰ、上記位相比較器入力側の事故を検
出する事故検出装置、上記位相比較器の入力電圧中の高
調波量を演算して求める高調波量演算装置、上記ループ
フィルタまたはＭＥＭＰの出力により制御され、上記位
相比較器に位相同期出力を供給するＶＣＯ、及び常時は
上記ループフィルタの出力を、事故発生時には上記ＭＥ
ＭＰの出力を、上記事故検出装置の事故検出出力により
切り換えて上記ＶＣＯに加える切換手段を備え、上記事
故検出装置が事故の回復を検出し且つ上記高調波量演算
装置の出力が所定値以下になったとき上記切換手段を上
記ループフィルタ側に戻すようにしたことを特徴とする
位相同期装置。
【請求項１１】３相の交流電圧を入力し３相入力電圧
と３相の位相同期出力とを比較して位相偏差信号を出力
する位相比較器、上記位相偏差出力が入力される、比例
積分フィルタ及び移動平均フィルタからなるループフィ
ルタ、このループフィルタの出力を記憶するＭＥＭＰ、
上記位相比較器入力側の事故を検出する事故検出装置、
上記位相比較器の入力電圧中の高調波量を演算して求め
る高調波量演算装置、上記ループフィルタまたはＭＥＭ
Ｐの出力により制御され、上記位相比較器に位相同期出
力を供給するＶＣＯ、及び常時は上記ループフィルタの
出力を、事故発生時には上記ＭＥＭＰの出力を、上記事
故検出装置の事故検出出力により切り換えて上記ＶＣＯ
に加える切換手段を備え、上記事故検出装置が事故の回
復を検出し且つ上記高調波量演算装置の出力が所定値以
下になったとき上記切換手段を上記ループフィルタ側に
戻すようにしたことを特徴とする位相同期装置。
【請求項１２】３相の交流電圧を入力し３相入力電圧
と３相の位相同期出力とを比較して位相偏差信号を出力
する位相比較器、上記位相偏差出力が入力される、比例
積分フィルタ、移動平均フィルタ、及び時定数の異なる
２個の１次遅れフィルタからなるループフィルタ、上記
位相比較器入力側の事故を検出する事故検出装置、上記
位相比較器の入力電圧中の高調波量を演算して求める高
調波量演算装置、上記ループフィルタの出力により制御
され、上記位相比較器に位相同期出力を供給するＶＣ
Ｏ、及び常時は上記時定数の小さい１次遅れフィルタの
出力を、事故発生時には上記時定数の大きい１次遅れフ
ィルタの出力を、上記事故検出装置の事故検出出力によ
り切り換えて上記ＶＣＯに加える切換手段を備え、上記
事故検出装置が事故の回復を検出し且つ上記高調波量演
算装置の出力が所定値以下になったとき上記切換手段を
上記時定数の小さい１次遅れフィルタ側に戻すようにし
たことを特徴とする位相同期装置。
【請求項１３】事故検出装置が事故の回復を検出した
後、所定時間後に切換手段をループフィルタ側に戻すと
同時にループフィルタのゲインを下げ、所定時間後その
ゲインを元の値に戻すようにしたことを特徴とする請求
項３記載の位相同期装置。
【請求項１４】事故検出装置が事故の回復を検出した
後、所定時間後に切換手段をループフィルタ側に戻すと
同時にループフィルタのゲインを下げ、高調波演算装置
の出力が所定の値以下になったときそのゲインを元の値
に戻すようにしたことを特徴とする請求項１０記載の位
相同期装置。
【請求項１５】事故検出装置が事故の回復を検出した
とき切換手段を時定数の小さい１次遅れフィルタ側に戻
すと同時にループフィルタのゲインを下げ、所定時間後
そのゲインを元の値に戻すようにしたことを特徴とする
請求項５記載の位相同期装置。
【請求項１６】事故検出装置が事故の回復を検出した
とき切換手段を時定数の小さい１次遅れフィルタ側に戻
すと同時にループフィルタのゲインを下げ、高調波演算
装置の出力が所定の値以下になったときそのゲインを元
の値に戻すようにしたことを特徴とする請求項１２記載
の位相同期装置。