JPS598205Y2 - 電子式電力量計 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は電子式電力量計の改良に関する。

従来の電子式電力量計は一般的に第１図に示した概略ブ
ロック図の構或をとる。

給電線の負荷電圧および消費電流はそれぞれ変圧器１お
よび変流器２により、前記負荷電圧および悄費電流に比
例した電圧信号に変換される。

そうして、これらの変換処理によって前記両電圧信号に
生じた位相角誤差は補償回路３，４によって補正された
後、前記両電圧信号は乗算部５に送出される。

そうして、前記補正された両電圧信号はこの乗算部５で
乗算されて電力に比例した信号が得られ、この信号が積
分部６で積分されることにより有効電力が得られる。

しかし、前記補償回路３，４はコンデンサや抵抗および
コンデンサからなるフィルタ等で構威されているので、
周波数により位相角の補償特性が変動するなど信頼性に
問題があった。

本考案は以上の問題を解消するためになされたものであ
り、位相角特性を改善して正確な電力量を計示できるよ
うにした電子式電力量計を提供することを目白勺とする
。

以下、本考案の一実施例を図面を参照しながら説明する
。

第２図は同実施例の構或を簡単に示したブロック図であ
る。

計器用変圧器７は給電線の負荷電圧Ｖに比例した電圧信
号ｅｖをパルス幅変調回路（以下ＰＷＭ回路と略称する
）８へ送出するものである。

ＰＷＭ回路８は前記変圧器７から送出された電圧信号ｅ
ｖをパルス幅変調し、前記電圧信号ｅｖに比例したパル
ス幅デューテイサイクルのパルス信号を遅延回路９へ送
出するものである。

遅延回路９は多段のランダムシフトレジスタで構或され
、このシフトレジスタの段数は位相調整回路１０により
遅延時間に応じて設定されるようになっている。

また遅延回路９はクロックパルス発生回路１１から送出
されるクロックパルスに同期して前記ＰＷＭ回路８から
送出されるパルス信号を取り入れると共に、逐次シフト
させて記憶することにより遅延するものである。

なお、前記位相調整回路１０は前記変圧器７がら送出さ
れる電圧信号ｅｖと後述する計器用変流器１２がら送出
される電圧信号ｅｉに基づき位相差を得て遅延時間に応
じたシフトレジスタの段数を設定する。

一方、計器用変流器１２は前記給電線の消費電流ｉに比
例した電圧信号ｅｉを時分割乗算回路１３へ送出するも
のである。

時分割乗算回路１３は複数個のアナログ・スイッチで構
成され、前記遅延回路９から送出される遅延されたパル
ス信号のパルス幅デューテイ・サイクルで前記アナログ
スイッチを選択的に制御し、前記変流器１２から送出さ
れる電圧信号ｅｉを取り入れ時分割乗算を実行するもの
である。

積分回路１４は前記時分割乗算回路１３から送出される
電力情報を有した電圧信号を積分して電力量に比例した
電圧信号を得るものである。

電圧一パルス周波数変換回路１５は、前記積分回路１４
から送出された電圧信号のレベルに比例した周波数を有
するパルス信号を送出するものである。

分周回路１６は前記電圧一パルス周波数変換回路１５か
ら送出されるパルス信号を分周し、表示回路１７の要求
する表示信号に変換するものである。

表示回路１７は前記分周回路１６から送出される表示信
号に基づき電力量を表示するものである。

なお、前記ＰＷＭ回路８の回路は第３図に示したような
構或である。

すなわち、ＰＷＭ回路８は積分回路１８と比較回路１９
とからなり、前記積分回路１８は反転入力端に抵抗Ｒエ
を介して電圧信号ｅｖが印加され非反転入力端は接地さ
れた第１の差動増幅器（以下ＯＰアンプと略称する）２
０と、この第１のＯＰアンプ２０の反転入力端と出力端
との間に接続されたコンデンサＣ１と、このＯＰアンプ
２０の反転入力端に一端が接続され前記比較回路１９の
出力電圧をフィードバックする抵抗Ｒ２とで構威され、
一方前記比較回路１９は前記積分回路１８から送出され
る積分電圧信号ｅｋを非反転入力端に取り入れる第２の
ＯＰアンプ２１と、この第２のＯＰアンプ２１の出力を
反転するインバータ２２と、このインバータ２２の出力
を分圧として前記第２のＯＰアンプ２１の反転入力端に
比較電圧ｅｈを供給する抵抗Ｒａ，Ｒ４とで構成され、
この比較回路１９の論理出力が１の時（十ｅｒ）、０の
時は（−ｅｒ）の振幅となるように設定されている。

このような構或のＰＷＭ回路８において、電圧信号ｅｖ
が零レベル、すなわちｅｖ＝Ｑのとき比較回路１９の論
理出力を１に設定し、かつ分圧抵抗Ｒ３，Ｒ４の抵抗値
を等しくした場合、第２のＯＰアンプ２１の反転入力端
に比較電圧ｅｈとして（−ｅｒ／２）が印加される。

一方抵抗Ｒ２を介して（−｝−ｅｒ）の電圧信号が第１
のＯＰアンプ２０の反転入力端に供給されるので、この
ＯＰアンプ２０の積分電圧信号ｅｋは負方向への積分傾
斜を示す。

そうして前記積分電圧信号ｅｋが（−ｅｒ／２）まで低
下しｅｋ≦ｅｈとなった時、第２のＯＰアンプ２１の論
理出力は０に反転する。

そうすると今度は、第２のＯＰアンプ２１の反転入力端
に比較電圧ｅｈとして（＋ｅｒ／２）が印加される一方
、抵抗Ｒ２を介して（−ｅｒ）の電圧信号が第１のＯＰ
アンプ２０の反転入力端に供給されるので、このＯＰア
ンプ２０の積分電圧信号ｅｋは正方向への積分傾斜を示
す。

そうして前記積分電圧信号ｅｋが（＋ｅｒ／２）ニ達し
ｅｋ≧ｅｈとなった時、第２（７）ＯＰアンプ２１の論
理出力は１に反転する。

以下前記したと同様の過程をくり返して、ＰＷＭ回路８
は自励振をくり返す。

第４図ａに示した第２のＯＰアンプ２１の波形図、同図
ｂの比較電圧ｅｈの波形図、および同図Ｃの積分出力信
号ｅＲの波形図は以上の過程を示している。

このような動作をするＰＷＭ回路８のパルス幅デューテ
イサイクルを以下のように数式化できる。

すなわち、第２のＯＰアンプ２１の出力が論理１の時間
区間をｔａ、論理０の時間区間をｔｂとすると、積分電
圧信号ｅｋ （ｔａ）は となる。

ただし、Ｒ１，Ｒ２、およびＣ１は第３図に示した抵抗
およびコンデンサの抵抗値および容量値を示す。

ここでＲ．＝Ｒ． とすれば、 ｔ ａ は となる。

一方積分電圧信号ｅ べ （ｔｂ） は、 ここでＲ，，＝Ｒ． とすれば、 ｔ ｂ は となる。

そこで式（２） （４）に基ついてパ ノレ ス 幅デ ユ ア イ サイ ク ノレ Ｄ Ｄを永めると、 となる。

以上のような構或の本実施例の動作を説明する。

力率１の給電線の負荷電圧■および消費電流ｉはそれぞ
れ計器用変圧器７および計器用変流器１２により電圧信
号ｅｖ ，ｅｉに変換される。

この変換によってｅｖとｅｉとの間に第５図に示したよ
うに位相角誤差ψが生じる。

なお第５図においてａは電圧信号ｅｖの波形図、同図ｂ
は電圧信号ｅｉの波形図である。

したがって、たとえば時刻ｔ１での瞬時電力は、この場
合Ａ点とＢ点との積になってしまい本来の正しい瞬時電
力、すなわちＢ点とＣ点との積とは異なった値を示し、
測定値に誤差を生せしめる。

しかし、本実施例においては以下に説明するように、ｅ
ｖとｅｉとの位相角誤差ψを補正することによって正し
い電力量を得るようにしている。

すなわち、前記変圧器７から送出された電圧信号ｅｖは
、ＰＷＭ回路８により式５，６に示したパルス幅デュー
テイサイクルＤ，ｉ）のパルス信号に変換され、遅延回
路９へ送出される。

一方、すでに位相調整回路１０は前記電圧信号ｅｖ，ｅ
ｉに基づいて位相角誤差ψを検出し、この位相角誤差ψ
に応した遅延時間に対応したランダムシフトレジスタの
段数を前記遅延回路９に設定している。

そうして、前記ＰＷＭ回路８から送出されたパルス信号
はクロツクパルス発生回路１１からのクロツクパルスに
同期して遅延回路９へ取り込まれ逐次シフトされ前記位
相角誤差ψに応じた時間遅延された後、時分割乗算回路
１３へ送出される。

そうして、この時分割乗算回路１３において以上のよう
に補正されたパルス信号のパルス幅デューテイサイクル
で前記負荷電圧Ｖの情報を有するｅｖと前記消費電流ｉ
の情報を有するｅｉとを時分割乗算して電力に応じた電
圧信号を得て積分回路１４へ送出する。

この時分割乗算時において、電圧信号ｅｖとｅｉとの位
相は補正により一致しているので、得られる電力情報は
正しい電力値に対応している。

この正しい電力情報を有する電圧信号は積分回路１４で
積分されて電力量に比例した電圧信号に変換された後電
圧一パルス周波数変換回路１５へ送出される。

そうして、この変換回路１５において電力量に応じた周
波数のパルス信号に変換され、このパルス信号はさらに
分周回路１６で分周されて表示信号に変換された後、表
示回路１７へ送出され、この表示回路１７において電力
量が表示される。

このように、本実施例は給電線の負荷電圧■および消費
電流ｉをそれぞれ計器用変圧器７および計器用変流器１
２で電圧信号ｅｖ ，ｅｉに変換する時生ずる位相角誤
差ψを、遅延回路９により補正した後時分割乗算をして
電力量を得るようにしたものである。

従って本実施例によれば、位相角誤差を補正したので正
確な電力量を計示できる。

なお、本考案は前記した一実施例に限られるものではな
い。

たとえば、前記実施例においては計器用変圧器７から送
出される電圧信号ｅｖをパルス幅変調したが、計器用変
圧器１２がら送出される電圧信号ｅｉの方をパルス幅変
調するようにしてもよい。

また前記実施例では遅延回路９に多段のランダムシフト
レジスタを用いたが、位相角誤差φに応じてパルス信号
を遅延できるものなら他の遅延素子を用いてもよい。

その他、本考案の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施
できることは勿論である。

以上説明したように、本考案は給電線の負荷電圧および
消費電流をそれぞれ変圧器および変流器により電圧信号
に変換する時前記両電圧信号間に生ずる位相角誤差を遅
延回路により補正した後、前記両電圧信号を時分割乗算
して電力量を得、計示するようにしたものである。

したがって、本考案によれば、位相角特性を改善して正
確な電力量を計示できるようにした電子式電力量計を提
供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電子式電力量計の構戊を示す概略ブロッ
ク図、第２〜第５図は本考案の一実施例に係り、第２図
は同実施例の構成を示す概略ブロック図、第３図はＰＷ
Ｍ回路の回路図、第４図ａ，ｂ，Ｃは第３図に示したＰ
ＷＭ回路の動作を説明するための波形図、第５図は同実
施例の動作を説明するための波形図である。 ７・・・・・・計器用変圧器、８・・・・・・ＰＷＭ回
路、９・・・・・・遅延回路、１０・・・・・・位相調
整回路、１１・・・・・・クロックパルス発生回路、１
２・・・・・・計器用変流器、１３・・・・・・時分割
乗算回路、１４・・・・・・積分回路、１５・・・・・
・電圧一パルス周波数変換回路、１８・・・・・・積分
回路、１９・・・・・・比較回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 給電線の負荷電圧および消費電流に比例した電圧信号を
   それぞれ変圧器および変流器により得、これらの電圧信
   号の一方をパルス幅変調してパルス幅テ゛ユーテイサイ
   クル信号を得、このデューテイサイクル信号と他方の電
   圧信号とを時分割乗算して電力量を得て計示する電子式
   電力量計において、前記パルス幅テ゛ユーテイサイクル
   信号を遅延回路で遅延して前記変圧器および変流器から
   送出される電圧信号間の位相角誤差を補正した後前記時
   分割乗算を行うことを特徴とする電子式電力量計。