JPS6180058A - 力率トランスデユ−サ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は、力率トランスデユーサ、特に被測定回路の力
率と電流の進み、遅れを同時に知ることの可能な力率ト
ランスデユーサに関するものである。

［発明の技術的背景］ 力率測定に際して電流の進み、遅れが極性反転して検出
できれば便利であり、とりわけ被測定回路の力率制御を
行なう場合に、シャントリアクタ　”又はスタコンのど
ちらかを用いるかの判定には必要不可欠である。そこで
従来の力率トランスデユーサは、例えば下記（１）　、
　（２）に示す構成としていた。

（１）交流電圧、電流入力の位相差に比例した直流信号
を出力する位相差／直流電圧変換回路とダイオード等の
二乗特性を利用した折線近似による位相差直流信号／力
率直流信号変換回路による構成。

（２）交流電圧、電流の入力を有効電力／直流電圧変換
回路と皮相電力／直流電圧変換回路に入力し、その出力
を力率に比例した直流信号に変換する割粋回路による構
成。

［背景技術の問題点］ 上記構成を有する従来装置は下記の欠点を有している。

（１）の構成の場合、ダイオード等の折線近似としてい
るために、変換精度を向上させることが非常に困難であ
り、更に温度変化に応じて折線特性が微妙に変化するの
で直線性が悪くなり、精度低下を招く。

（２）の構成の場合、単に力率相当の出力が必要な場合
であっても、有効電力や皮相電力の演算回路が必要であ
るため回路規模が大きくなり、それに内陣してコストが
増大する問題及び割体回路を用いるために回路が複雑に
なる問題がある。更に電流位相の進み、遅れ判別ができ
ないために極性判別回路を別に付加しなければならない
。

［発明の目的］ 本発明は上記問題点を解決するためになされたものであ
り、簡単な回路構成で高精度で、かつ進み、遅れの極性
まで判別し得る力率トランスデユーサを提供することを
目的としている。

［発明の概要］ 本発明では、基準入力と比較入力とを位相差／直流電圧
変換回路に導入して進み、遅れに応じた極性の出力を導
出し、この極性を有する出力を利用して、位相差／直流
電圧変換回路出力の二乗に比例した極性の異なる電圧を
導出して、位相の進み、遅れは勿論のこと、その位相差
をも同時に検出しようとするものである。

［発明の実施例］ 以下図面を参照して実施例を説明する。第１図は本発明
による力率トランスデユーサの一実施例構成図である。

第１図において、１は基準入力、２は比較入力、３は位
相差／直流電圧変換回路で矩形波゛電圧発生回路とその
出力から直流分を抽出するローパスフィルタからなる。

そして位相差／直流電圧変換回路３の出力は、例えば基
準人力１に対して比較入力が位相進みの場合は正極性電
圧で、又、位相遅れの場合は負極性電圧である。４はコ
ンパレータ回路であり、この出力信号は正極性電圧が入
力した時、切換回路６の切換スイッチがＯｖ接点６ａ側
に動作し、負極性電圧が入力した時、接点６ｂ側に動作
する。５はゲイン２倍の非反転増幅回路である。

即ち、位相差／直流電圧変換回路３の出力が正極性であ
る進み位相の時に、切換回路６の出力は常にＯｖであり
、逆に負極性である遅れ位相の時は位相差／直流電圧変
換回路３の出力はゲイン２倍の非反転増幅回路５を介し
て２倍に増幅した″電圧となる。７は減算回路で位相差
／直流電圧変換回路３の出力から、前記切換回路６の出
力を減算する。

従って進み位相の時は減算回路７の出力は、位相差／直
流電圧変換回路３の出力と極性及び大きさの等しい電圧
であり、遅れ位相の時は、位相差／直流電圧変換回路３
の出力とは逆に正極性で大きさは等しい電圧となる。８
は８）算回路で位相差／直流電圧変換回路３の出力と減
算回路７の出力を掛算する。９は増幅回路で掛算回路８
の出力を任意の大きさに増幅する。

第１図において、基準人力１及び比較人力２は共に正弦
派交流信号であり、これが位相差／直流電圧変換回路３
へ導入されると、位相差に比例してデユーティ比の変る
矩形波電圧を発生し、その結果前記した各電圧、即ち、
基準人力１に対して比較人力２が位相進みの場合、正極
性、位相遅れの場合が負極性となる。従って前記説明か
ら明らかなように、掛算回路８からは、進み位相の時は
正極性で位相差／直流電圧変換回路３の出力の二乗に比
例した電圧を出力し、遅れ位相の時は負極性で位相差／
直流電圧変換回路３の出力の二乗に比例した電圧を出力
する。

以上の作用により、位相差に相当した電圧をχとし、増
幅回路９のゲインをＡとすると、出力電圧ｙは次のよう
な値となる。

■進み位相の時　　Ｖ＝Ａ・χ２ ■遅れ位相の時　　Ｖ＝−Ａ・χ２ ■同相の時　　　　ｙ＝０ ここで求める理想の出力電圧Ｚは次のような特性である
。

■′遅れ位相の時　Ｚ＝　１（１−ＣＯ３θ）ヨーχ２
　　χ４　　χ □＋□−□　　・・・・・・ ２！　　　４１　　６１ ■′同相の時　　　・０ 本実施例では上記■、■のゲイン八を変換精度及び測定
入力力率範囲により適当な値に設定すること設定するこ
とによって、上記理想特性■′■′に近似させるもので
ある。

例えばゲインＡは、次頁のような値となる。

第２図及び第３図は、この入出力特性の理想特性を示し
、第２図は入力を位相差で表わし、第３図は入°力を力
率で表わしている。

第４図は本発明による力率トランスデユーサの他の実施
例構成図である。第４図において、第１図と同一部分に
は同一符号を付して説明を省略する。

本実施例では第１図に示す増幅回路９に代えて非線形増
幅回路１０を使用し、前記した理想特性■、■′に、よ
り近づけようとするものである。

ここで非線形増幅回路１０としては、例えば次のような
特性とする。即ち、第４図中の２０１，２０２のツェナ
電圧を■ｚとし、抵抗Ｒ＋　、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４で定ま
るゲインをＢ、Ｃとし、掛算回路８の出力電圧フルスケ
ール値をｖｏ′　とすると、非線形増幅回路１０の出力
電圧ｙは下記のように表わされる。

但し、Ｖ２　＜　　ｖｏ’ １１位相差に比例した電圧 ＲＩ　　　　　Ｒ３ なお、ゲイン８１Ｇを適当な値に設定することにより、
前記理想特性■′、■′へ、より近づけることが可能で
ある。その他の構成は第１図と同様である。

なお、上記実施例では演算回路７と掛算回路８とを別回
路として構成したが、これに限定されるものではなく、
市販されている減算機能を有した掛算ＩＣとしても良い
ことは勿論である。

［発明の効果］ 以上説明した如く、本発明によれば基準入力と比較入力
とを位相ＸＬ／直流電圧変換回路に導入して、位相差に
応じた極性の異なる出力を導出し、その極性に応じて非
反転増幅回路を人、切することにより、進み位相の場合
と遅れ位相の場合とで極性の異なる同一電圧を導出し、
この電圧と位相差／直流電圧変換回路との各電圧を掛算
して二乗特性を有する電圧を出力するよう構成したので
、進み、遅れ力率の判別回路を付加することなく、力率
の進み、遅れが極性判別できるばかりか、回路構成が簡
単であり、しかも精度の高い力率トランスデユーサを提
供できるう

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による力率トランスデユーサの一実施例
構成図、第２図は入力を位相差で表わした理想特性図、
第３図は入力を力率で表わした理想特性図、第４図は本
発明による力率トランスデユーサの他の実施例構成図で
ある。 １・・・基準人力　　　　　２・・・比較入力３・・・
位相差／直流電圧変換回路 ４・・・コンパレータ回路　５・・・非反転増幅回路６
・・・切換回路　　　　　７・・・減算回路８・・・掛
算回路　　　　　９・・・増幅回路１０・・・非線形増
幅回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基準入力と比較入力との位相の進み、遅れとその
   位相差とを検出する力率トランスデューサにおいて、基
   準入力である導入交流電圧と比較入力である電流入力と
   の位相差に比例し、かつ位相の進み、遅れに応じた極性
   を有する直流信号を出力する位相差／直流電圧変換回路
   と、前記位相差／直流電圧変換回路の出力信号を入力し
   、その極性を判定するコンパレータ回路と、前記位相差
   ／直流電圧変換回路の出力信号を入力し、これを所定の
   値に増幅する非反転増幅回路と、前記非反転増幅回路の
   出力とＯＶ電位とをコンパレータ回路出力により切換え
   て出力する切換回路と、前記位相差／直流電圧変換回路
   の出力信号と前記切換回路の出力信号とを減算する減算
   回路と、前記位相差／直流電圧変換回路の出力信号と前
   記減算回路の出力信号とを入力し、これら信号を掛算す
   る掛算回路と、前記掛算回路の出力信号を入力し、この
   信号を所望の増幅率で増幅して力率に相当する信号を出
   力する増幅回路とを備えたことを特徴とする力率トラン
   スデューサ。
2. （２）増幅回路は所定増幅度で二乗する機能を有する非
   線形増幅回路としたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の力率トランスデューサ。