JP4976769B2 - Sine wave effective value detection device and sine wave power supply device using the same - Google Patents

Sine wave effective value detection device and sine wave power supply device using the same Download PDF

Info

Publication number
JP4976769B2
JP4976769B2 JP2006198233A JP2006198233A JP4976769B2 JP 4976769 B2 JP4976769 B2 JP 4976769B2 JP 2006198233 A JP2006198233 A JP 2006198233A JP 2006198233 A JP2006198233 A JP 2006198233A JP 4976769 B2 JP4976769 B2 JP 4976769B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
value
sine wave
timing
effective value
signal
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.)
Active
Application number
JP2006198233A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2008029107A (en
Inventor
保栄 内山
Original Assignee
株式会社電設
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社電設 filed Critical 株式会社電設
Priority to JP2006198233A priority Critical patent/JP4976769B2/en
Publication of JP2008029107A publication Critical patent/JP2008029107A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4976769B2 publication Critical patent/JP4976769B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Inverter Devices (AREA)

Description

本発明は、正弦波の実効値を素早く検出する正弦波実効値検出装置、及びそれを用いた所望の正弦波の実効値を安定に出力する正弦波電源装置に関する。特に、正弦波電源装置は、負荷変動に直ちに応答して、出力の実効値を一定に維持できる技術に関する。   The present invention relates to a sine wave effective value detection device that quickly detects an effective value of a sine wave, and a sine wave power supply device that stably outputs an effective value of a desired sine wave using the same. In particular, the sine wave power supply device relates to a technology that can immediately respond to load fluctuations and maintain a constant output effective value.

一般に、正弦波電源装置では、負荷をオン/オフしたり、負荷とする装置の特定機能が切り替えられたりすることにより、負荷変動が生じるが、正弦波電源装置としては、その負荷変動を素早く吸収して一定の出力をすることが望まれる。そのさい、正弦波電源装置の出力を検出して、一定に制御する方法が採用されている。   Generally, in a sine wave power supply device, load fluctuation occurs when the load is turned on / off or a specific function of the load device is switched. However, as a sine wave power supply device, the load fluctuation is quickly absorbed. Therefore, it is desired that the output be constant. At that time, a method of detecting the output of the sine wave power supply device and controlling it constant is employed.

正弦波電源装置の出力は、一般には実効値(RMS)で規定されているのが多い(特許文献1を参照)。ところで、正弦波の出力の実効値を検出する技術としては、電気―熱―RMS変換を行う素子(例えば、熱電対)を用いた技術や、IC(例えば、型名:AD736)として市販されているアナログ処理でRMS変換する技術等がある。熱を用いた技術では、熱による応答が遅いと言う欠点がある。また、例えば、ICのAD736のアナログ処理によるRMS変換においても、実験によれば、AC100Vを投入し、その投入を遮断したときから実際に出力信号が低下するまでの時間は100ms程度の遅れがある。   In many cases, the output of the sine wave power supply device is generally defined by an effective value (RMS) (see Patent Document 1). By the way, as a technique for detecting the effective value of the output of the sine wave, a technique using an element (for example, a thermocouple) that performs electric-thermal-RMS conversion, or an IC (for example, model name: AD736) is commercially available. There is a technique for performing RMS conversion by analog processing. The technique using heat has a drawback that the response by heat is slow. Also, for example, in the RMS conversion by analog processing of the AD 736 of the IC, according to the experiment, the time from when the AC 100V is turned on and the input is cut off until the output signal actually decreases has a delay of about 100 ms. .

また、実効値を検出する技術としては、正弦波をA/D変換し、乗算器やDSP処理でデジタル演算により実効値を求める方法がある。これは、正弦波の瞬時値を所定クロック(例えば、特許文献1は、256個/1サイクルとし、その半サイクル128個)によりA/D変換器で取り込み、その取り込んだ各データを二乗する演算を行って和を求める処理を繰り返し、これを正弦波の1サイクル分行って、その後,開平演算を行って実効値を求める手法である。この場合は、演算処理に用いるデータ数が多いため、その処理に時間がとられるため、アナログ処理同様に、入力の瞬時値に対する出力の実効値の応答が遅れがちである。これらを早くするために、特許文献1のように高速CPU、高速プログラム処理、高速A/D変換器を採用すれば、より早い処理が得られる可能性もあるが、構成規模が大になり、高価な装置になってしまう。   As a technique for detecting an effective value, there is a method of A / D converting a sine wave and obtaining an effective value by digital calculation using a multiplier or DSP processing. This is an operation in which an instantaneous value of a sine wave is acquired by an A / D converter using a predetermined clock (for example, Patent Document 1 uses 256 / cycle and its half cycle is 128), and each acquired data is squared. This is a method of repeating the process of obtaining the sum and performing this for one cycle of the sine wave, and then performing the square root calculation to obtain the effective value. In this case, since the number of data used for the arithmetic processing is large, the processing takes time, and the response of the effective value of the output to the instantaneous value of the input tends to be delayed as in the analog processing. In order to speed these up, if a high-speed CPU, high-speed program processing, and a high-speed A / D converter are employed as in Patent Document 1, there is a possibility that faster processing may be obtained, but the configuration scale becomes large, It becomes an expensive device.

特開2002−204577号公報JP 2002-204577 A

本発明の目的は、安価なCPUを用いて、簡単な演算で応答遅れを軽減して実効値を検出できる正弦波実効値検出装置、及びそれを用いて、負荷変動に早く応答する正弦波電源装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide a sine wave effective value detection device that can detect an effective value by reducing response delay by a simple calculation using an inexpensive CPU, and a sine wave power source that responds quickly to load fluctuations using the sine wave effective value detection device Is to provide a device.

上記課題を解決するにあたって、本発明は、求めるのは正弦波の実効値であること、正弦波が、その求める実効値であるかないかを検出するためには、必ずしも1サイクル全域に亘って演算する必要はなく、少なくとも、入力される正弦波の瞬時値が本来、実効値となるタイミングで、その瞬時値を検出することにより、入力された正弦波の実効値か、大きいか、或いは小さいかが判定できることに着眼している。そして、大小の比較だけであれば、1ポイントでも可能であり、これを正弦波電源装置にもちいれば、非常に早く負荷変動を抑圧できることに着眼した。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention calculates an effective value of a sine wave, and in order to detect whether the sine wave is the calculated effective value or not, the calculation is not necessarily performed over the entire cycle. Whether the effective value of the input sine wave is large, small, or small by detecting the instantaneous value at the timing when the instantaneous value of the input sine wave is essentially the effective value. Is focused on being able to judge. Then, if only large and small comparisons are made, it is possible to use one point, and if this is used in a sine wave power supply device, it was noted that load fluctuation can be suppressed very quickly.

請求項に記載の発明は、検出目標とする所定周期の正弦波信号の振幅の絶対値がその正弦波信号の実効値と1周期内で同一値となる複数のタイミング信号と、前記目標とする正弦波の1周期内で最大値となるタイミング信号及び最小値となるタイミング信号とを生成するタイミング信号生成手段と、前記タイミング信号生成手段から出力されるタイミング信号で、受けた正弦波信号をサンプリングするサンプリング手段と、前記複数のタイミング信号に基づいてサンプリングして得られた振幅の絶対値の平均値を算出するとともに、前記最大値及び最小値となる2つのタイミング信号に基づいてサンプリングして得られた値同士の差と前記目標とする正弦波の振幅値の2倍との差に応じて前記平均値を補正し、補正された平均値を前記受けた正弦波信号の実効値として出力する演算手段とを、備えた。 According to the first aspect of the present invention, there are provided a plurality of timing signals in which the absolute value of the amplitude of a sine wave signal having a predetermined cycle as a detection target becomes the same value as the effective value of the sine wave signal within one cycle, and timing signal generating means for generating a timing signal as a timing signal and the minimum value becomes the maximum value in one period of a sine wave at each timing signal output from said timing signal generating means, received sinusoidal signal sampling means for sampling, calculates the average value of the absolute value of the amplitude obtained by sampling based on the plurality of timing signals, sampled on the basis of the two timing signals to be the maximum and minimum values the mean value is corrected according to the difference between twice the amplitude value of the sine wave to the difference between the target value between was collected using the received corrected mean value And a calculating means for outputting as an effective value of the sine wave signal, with.

請求項に記載の発明は、正弦波の電圧を可変して出力する可変手段と、所望の正弦波信号の振幅の絶対値がその正弦波信号の実効値と1周期内で同一値となる複数のタイミング信号と、前記所望の正弦波の1周期内で最大値となるタイミング信号及び最小値となるタイミング信号とを生成するタイミング信号生成手段と、前記タイミング信号生成手段から出力される各タイミング信号で、前記可変手段が出力する電圧をサンプリングするサンプリング手段と、前記複数のタイミング信号に基づいてサンプリングして得られた振幅の絶対値の平均値を算出するとともに、前記最大値及び最小値となる2つのタイミング信号に基づいてサンプリングして得られた値同士の差と前記目標とする正弦波の振幅値の2倍との差に応じて前記平均値を補正し、補正された平均値を出力する演算手段と、該演算手段が出力する実効値が、前記所望の正弦波の実効値となるように前記可変手段に対して可変させる制御部とを備えた。 According to the second aspect of the present invention, the variable means for variably outputting the voltage of the sine wave and the absolute value of the amplitude of the desired sine wave signal become the same value within one cycle as the effective value of the sine wave signal. a plurality of timing signals, said desired timing signal generating means for generating a timing signal as a timing signal and the minimum value becomes the maximum value in one period of the sine wave, each timing output from the timing signal generating means A sampling means for sampling the voltage output from the variable means with a signal, and calculating an average value of absolute values of amplitude obtained by sampling based on the plurality of timing signals, and the maximum value and the minimum value, The average value is compensated according to the difference between the difference between the values obtained by sampling based on the two timing signals and the twice the amplitude value of the target sine wave. And an arithmetic means for outputting the corrected mean value, effective value which the calculation means outputs has a control unit for varying relative to said varying means so that the effective value of the desired sine wave .

請求項に記載の発明は、直流電圧を受けて所定周期のパルスでスイッチングすることにより交流に変換するスイッチング手段と、前記スイッチング手段の出力を平滑して正弦波に変換するフィルタと、所望の正弦波の振幅の絶対値がその正弦波信号の実効値と1周期内で同一値となる複数のタイミング信号と、前記所望の正弦波の1周期内で最大値となるタイミング信号及び最小値となるタイミング信号とを生成するタイミング信号生成手段と、前記タイミング信号生成手段から出力されるタイミング信号で、前記フィルタが出力する電圧をサンプリングするサンプリング手段と、前記複数のタイミング信号に基づいてサンプリングして得られた振幅の絶対値の平均値を算出するとともに、前記最大値及び最小値となる2つのタイミング信号に基づいてサンプリングして得られた値同士の差と前記目標とする正弦波の振幅値の2倍との差に応じて前記平均値を補正し、補正された平均値を前記受けた正弦波信号の実効値として出力する演算手段と、該演算手段が出力する実効値を基に前記パルスの幅を変えることにより、前記フィルタの出力電圧が、前記所望の正弦波の実効値となるように制御する制御部とを備えた。 The invention according to claim 3, a switching means for converting the alternating current by switching a pulse of a predetermined period upon receiving the DC voltage, a filter for converting a sine wave and smoothing the output of said switching means, the desired a plurality of timing signals absolute value of the amplitude of the sine wave is the same value by the effective value and one cycle of the sinusoidal signal, a timing signal and a minimum value as a maximum value in one period of the desired sine wave and timing signal generating means for generating a timing signal consisting, at each timing signal output from said timing signal generating means, sampling means for sampling the voltage the filter output samples based on the plurality of timing signals It calculates the average value of the absolute values of the obtained amplitude Te, two timing to be the maximum and minimum values The average value is corrected according to the difference between the values obtained by sampling based on the signal and twice the amplitude value of the target sine wave, and the corrected average value is received by the received sine calculating means for outputting as an effective value of the wave signal, by changing the width of the pulses on the basis of the effective value of said calculating means outputs, as the output voltage of said filter, the effective value of the desired sine wave And a control unit for controlling.

請求項に記載の発明は請求項に記載の発明において、前記複数のタイミングは4つのタイミングであって、前記制御部は、制御直前の1周期分における、前記4つのタイミング信号及び前記最大値及び最小値となる2つのタイミング信号によりサンプリングされた値に基づいて算出された前記実効値を前記演算手段から受けた後に、前記フィルタの出力電圧が、前記所望の正弦波の実効値となるように制御する構成とした。 According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the plurality of timings are four timings, and the control unit includes the four timing signals and the maximum in one cycle immediately before the control. After receiving the effective value calculated based on the value sampled by the two timing signals that are the value and the minimum value from the calculation means, the output voltage of the filter becomes the effective value of the desired sine wave It was set as the structure controlled in this way.

請求項1〜3に記載の発明によれば、所定周期の正弦波信号の振幅がその正弦波信号の実効値と1周期内で同一値となる複数タイミング(正弦波信号の瞬時値の絶対値で考えれば、このタイミングは1サイクル内で4回ある。)で、受けた正弦波信号の振幅値を検出し、その検出した複数の振幅値の平均値から実効値を求めているので、演算のデータ量が少なく、かつ比較的安価で低速なCPUで、応答遅れを軽減して検出できる。また、正弦波に歪みがあった場合、正弦波の最大値及び最小値を検出して、それを基に、正弦波の歪みを軽減して測定できる。 According to the first to third aspects of the present invention, a plurality of timings (the absolute value of the instantaneous value of the sine wave signal) in which the amplitude of the sine wave signal of a predetermined period becomes the same value as the effective value of the sine wave signal within one period. In this case, the timing is four times in one cycle.), The amplitude value of the received sine wave signal is detected, and the effective value is obtained from the average value of the detected plurality of amplitude values. With a relatively low-cost and low-speed CPU, the response delay can be reduced and detected. Further, when the sine wave is distorted, the maximum value and the minimum value of the sine wave are detected, and based on this, the sine wave distortion can be reduced and measured.

本発明の実施形態を図を基に説明する。図1は、本発明に係る、第1の実施形態しての正弦波実効値検出装置の機能構成及びタイミングを示す図である。図2は、第2の実施形態としての正弦波電源装置の機能構成を示す図である。図3は、図2におけるスイッチング動作を説明するための図である。図4及び図5は、第2の実施形態の出力電圧の制御例を説明するための図である。図6は、正弦波実効値検出装置の実効値検出例を示す図である。   An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a functional configuration and timing of a sine wave effective value detection device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating a functional configuration of the sine wave power supply device according to the second embodiment. FIG. 3 is a diagram for explaining the switching operation in FIG. 4 and 5 are diagrams for explaining an example of control of the output voltage according to the second embodiment. FIG. 6 is a diagram illustrating an example of effective value detection of the sine wave effective value detection device.

[第1の実施形態]
図1において、タイミング信号生成手段1は、予め検出したい所望の正弦波信号の実効値とその所望の正弦波信号が交叉するタイミングを示すパルス信号を出力する。例えば、図1(B)に示す、検出目標とする既知の正弦波の瞬時値とその正弦波の既知である実効値とが交叉するタイミング、つまり両者が同一値となるタイミングを示すパルス(列)からなるタイミング信号を生成する(図1(B)のt1、t3、t4、t6がそのタイミングに相当する。)。さらに、検出目標とする既知の正弦波の瞬時値が最大値となるタイミングを示すタイミング信号と最小値となるタイミング信号を生成する(図1(B)のt2、t5がそのタイミングに相当する。)。なお、正弦波が歪みのない正弦波であれば、正弦波の周期Tに対する各タイミングは、その振幅の大きさに関係無く同じである。つまり、正弦波をAsin2πt/T(Aは振幅)で表せばその実効値はA/21/2であるからして、タイミングt1、t3、t4、t6は、sin2πt/Tの絶対値=1/21/2を満足するタイミングtであり、タイミングt2,t5は、sin2πt/Tの絶対値=1となるタイミングtである。
[First Embodiment]
In FIG. 1, a timing signal generator 1 outputs a pulse signal indicating an effective value of a desired sine wave signal to be detected in advance and a timing at which the desired sine wave signal intersects. For example, as shown in FIG. 1B, a pulse (sequence) indicating the timing at which the instantaneous value of a known sine wave as a detection target intersects the known effective value of the sine wave, that is, the timing at which both become the same value. ) Is generated (t1, t3, t4, and t6 in FIG. 1B correspond to the timing). Further, a timing signal indicating the timing at which the instantaneous value of the known sine wave as the detection target becomes the maximum value and a timing signal at which the instantaneous value becomes the minimum value are generated (t2 and t5 in FIG. 1B correspond to the timing. ). If the sine wave is a sine wave without distortion, each timing with respect to the period T of the sine wave is the same regardless of the magnitude of the amplitude. That is, if the sine wave is expressed by Asin 2πt / T (A is amplitude), the effective value is A / 2 1/2 , and the timings t1, t3, t4, and t6 are absolute values of sin2πt / T = 1. The timing t satisfies / 1/2 , and the timings t2 and t5 are timings t at which the absolute value of sin2πt / T = 1.

上記のようにタイミングt1〜t6は、いずれも各情報から計算で求められるので、タイミング信号生成手段1は、計算で求められたタイミングにパルスを発生することにより、各タイミング信号を生成している。例えば、1周期の時間軸を64分割したデジタルデータ(インデックス64と表現する。)として取り扱うとすれば、t1、t3、t4、t6は、それぞれのインデックスは8,24,40,56で示され、t2、t5は、それぞれ、インデックス16、48で表される。したがって、1周期Tを64分割して、各インデックスでパルスを発生することにより、タイミング信号を発生することができる。   As described above, since the timings t1 to t6 are all calculated from each information, the timing signal generating means 1 generates each timing signal by generating a pulse at the timing determined by the calculation. . For example, if the time axis of one cycle is handled as digital data (expressed as index 64) divided into 64, t1, t3, t4, and t6 are indicated by 8, 24, 40, and 56, respectively. , T2, and t5 are represented by indexes 16 and 48, respectively. Therefore, the timing signal can be generated by dividing one cycle T into 64 and generating a pulse at each index.

サンプリング手段2は、ADC(A/D変換器)を含み、入力される正弦波信号(図2(B)の波線で示される正弦波)を受けて、タイミング信号生成手段1からのタイミング信号(t1〜t6)でサンプリングしてデジタルデータに変換する。なお、入力される正弦波信号は、サンプリング手段2で、ADC等の都合上、電圧Vsだけシフトされた上でサンプリングされている。タイミングt1,t3,t4,t6にサンプリングされた振幅値はL1、L2、L3、L4として出力され、タイミングt2、t5でサンプリングされた振幅値はLm、Lsとして出力される。   The sampling unit 2 includes an ADC (A / D converter), receives an input sine wave signal (a sine wave indicated by a broken line in FIG. 2B), and receives a timing signal (from the timing signal generation unit 1). Sampling is performed at t1 to t6) and converted to digital data. The input sine wave signal is sampled by the sampling means 2 after being shifted by the voltage Vs for convenience of ADC and the like. The amplitude values sampled at timings t1, t3, t4, and t6 are output as L1, L2, L3, and L4, and the amplitude values sampled at timings t2 and t5 are output as Lm and Ls.

演算手段3は、サンプリングされた振幅値を基に、次の式1の演算を行う。
(式1): 入力された正弦波信号の平均した実効値
={(L1−Vs)+(L2−Vs)+(Vs−L3)+(Vs−L4)}/4
=(L1+L2−L3−L4)/4
ここで、(L1−Vs)、(L2−Vs)、(Vs−L3)及び(Vs−L4)は、入力された正弦波からサンプリングされた振幅の絶対値を示す。なお、式(1)は、4点でサンプリングしてその平均値を示すものであるが、それは、入力される正弦波に含まれる雑音や求めようとする測定確度によっては、例えば2点の平均であっても良いし、用途によっては1点でも良い(平均無し)。また、2周期分、3周期分の平均或いは累積平均しても良い、但し、それだけ時間が必要になるので用途によって、使い分けることが好ましい。
The calculation means 3 performs the calculation of the following expression 1 based on the sampled amplitude value.
(Expression 1): Average effective value of input sine wave signal = {(L1−Vs) + (L2−Vs) + (Vs−L3) + (Vs−L4)} / 4
= (L1 + L2-L3-L4) / 4
Here, (L1-Vs), (L2-Vs), (Vs-L3), and (Vs-L4) indicate the absolute values of the amplitudes sampled from the input sine wave. The expression (1) shows the average value obtained by sampling at four points, which is, for example, the average of two points depending on the noise contained in the input sine wave and the measurement accuracy to be obtained. Depending on the application, it may be one point (no average). Moreover, the average for two periods, the average for three periods, or a cumulative average may be used. However, it is preferable to use properly depending on the application because time is required.

さらに、演算手段3は、次の式2の演算を行って、平均値を補正する。
(式2)補正された平均値=(L1+L2−L3−L4)/4
+k(Lm−Vs−Vp)
+k(Vs−Ls−Vp)
=(L1+L2−L3−L4)/4
+k(Lm−Ls−2Vp)
なお、k(Lm−Vs−Vp)は、入力された正弦波信号の最大値と本来の正弦波の最大値(振幅値Vp)との差に基づく補正項であり、k(Vs−Ls−Vp)は、入力された正弦波信号の最小値と本来の正弦波の最小値(振幅値としてはVp)との差に基づく補正項である。kは、入力される正弦波の歪みが一定な歪みであれば、それに応じて、経験的に決めた値を採用することが好ましい。一般的には、k=1/2〜1/4である。
Furthermore, the calculation means 3 performs the calculation of the following formula 2 to correct the average value.
(Expression 2) Corrected average value = (L1 + L2-L3-L4) / 4
+ K (Lm-Vs-Vp)
+ K (Vs-Ls-Vp)
= (L1 + L2-L3-L4) / 4
+ K (Lm-Ls-2Vp)
Note that k (Lm−Vs−Vp) is a correction term based on the difference between the maximum value of the input sine wave signal and the maximum value (amplitude value Vp) of the original sine wave, and k (Vs−Ls− Vp) is a correction term based on the difference between the minimum value of the input sine wave signal and the minimum value of the original sine wave (the amplitude value is Vp). For k, if the distortion of the input sine wave is constant, it is preferable to adopt an empirically determined value accordingly. Generally, k = 1/2 to 1/4.

入力された正弦波信号に歪みがない場合は、式1による演算で実効値を検出できる。入力された正弦波信号に歪みがあるような場合は、式2による演算で歪みの影響を概略補正することによって、歪みの影響を軽減して実効値を検出できる。   When there is no distortion in the input sine wave signal, the effective value can be detected by the calculation according to Equation 1. When the input sine wave signal is distorted, it is possible to detect the effective value by reducing the influence of the distortion by roughly correcting the influence of the distortion by the calculation according to Equation 2.

演算手段3は、低価格のCPUとソフトで構成できるし、ゲートアレイ等でロジックで組んでも良い。その際、バイナリーで演算させれば、1/2の演算する場合は、その値の桁を右に1桁シフトすれば達成できる。上記の1/4演算は右に2桁シフトすることで済むので、演算が容易であり、早い。   The arithmetic means 3 can be constituted by a low-cost CPU and software, or may be assembled by logic using a gate array or the like. At this time, if the calculation is performed in binary, a 1/2 calculation can be achieved by shifting the digit of the value to the right by one digit. Since the above-mentioned ¼ calculation only needs to be shifted to the right by two digits, the calculation is easy and fast.

図1(B)では、タイミング1周期分しか示していないが、これを以降の周期で繰り返し実効値を検出する場合は、1周期に1回その周期の平均値と計算して実効値を求める方法や、繰り返される各タイミング毎に、つまりt1、t3、t4、t6、次のt1、t3、t4、t6・・・・の各タイミング毎にそのタイミングを含む直前の4つのタイミング分(つまり直前の1周期分)に平均値を求めて実効値を検出する方法があり、用途により使い分ける。   In FIG. 1B, only one cycle of timing is shown. However, when this is repeatedly detected in subsequent cycles, the effective value is obtained by calculating the average value of the cycle once per cycle. The method and each repeated timing, i.e., t1, t3, t4, t6, the next t1, t3, t4, t6... There is a method of obtaining an average value for one cycle) and detecting an effective value.

[第2の実施形態]
第1の実施形態の正弦波実効値検出装置を含む正弦波電源装置を第2の実施形態として説明する。
[Second Embodiment]
A sine wave power supply device including the sine wave effective value detection device of the first embodiment will be described as a second embodiment.

図2の実施形態は、インバータを用いた正弦波電源装置であり、以下、図2を基に説明するが、図2に限られるものではなく、この発明としては、正弦波を出力でき、かつその出力が実効値で規定されて、その規定された実効値になるよう制御可能な電源であれば、利用できる。   The embodiment of FIG. 2 is a sine wave power supply device using an inverter, which will be described below based on FIG. 2, but is not limited to FIG. 2, and the present invention can output a sine wave, and Any power source can be used as long as its output is specified by an effective value and can be controlled to be the specified effective value.

図2において、L1及びC1は、フィルタを構成し、入力される直流電圧を通過させるとともに、スイッチング回路11で発生する高調波成分が入力側へ漏れるのを防いでいる。MOSFETQ5,Q6,Q7及びQ8は、スイッチング機能素子として用いられ、高周波、例えば150KHzのPWM信号で駆動回路19によって駆動される。フィルタリング回路12は、MOSFETQ5,Q6,Q7及びQ8からのスイッチング波形を受けて、所望の正弦波の周波数成分のみを通過させて、出力させるためのフィルタである。   In FIG. 2, L1 and C1 constitute a filter and allow an input DC voltage to pass therethrough and prevent harmonic components generated in the switching circuit 11 from leaking to the input side. The MOSFETs Q5, Q6, Q7, and Q8 are used as switching functional elements and are driven by the drive circuit 19 with a high-frequency, for example, 150 KHz PWM signal. The filtering circuit 12 is a filter for receiving a switching waveform from the MOSFETs Q5, Q6, Q7, and Q8 and allowing only a desired sine wave frequency component to pass through and output.

MOSFETQ5,Q6,Q7及びQ8の駆動の仕方には、例えば差動方式と極性切替方式がある。以下の説明では、所望の正弦波の周波数、駆動回路19からPWM信号のそれぞれを、例えば50Hz(半周期:10mS)、150kHzとして説明する。差動方式の場合は、図3(A)に示すように150kHzのPWM信号でスイッチング動作を行っており、MOSFET Q5及びQ8がONのとき、MOSFET Q6及びQ7がOFFにされ、MOSFET Q5及びQ8がOFFのとき、MOSFET Q6及びQ7がONになるよう制御される。そして、正弦波の正方向の半サイクルを出力する場合は、MOSFET Q6及びQ7のONのデューティが正弦波に合わせて広くなり、正弦波の負方向の半サイクルを出力する場合は、MOSFET Q5及びQ8のONのデューティが正弦波に合わせて広くなるように制御され、正弦波がゼロ近くでは、MOSFET Q6及びQ7並びにQ5及びQ8のON/OFFのデューティが同じになる(以上、図3(A)の拡大図を参照)。また、150kHz成分のON,OFFのデューティは、MOSFET Q5及びQ8と、MOSFET Q6及びQ7とでは、位相が逆転している。したがって、出力電圧Voutは次の式3で示される。
(式3)出力電圧Vout=
入力電圧Vin×{Ton1(Q7、6)―Ton2(Q5,8)}/Ts
ただし、Ts=Ton1+Ton2(1/Ts=150kHz)
There are, for example, a differential method and a polarity switching method for driving the MOSFETs Q5, Q6, Q7 and Q8. In the following description, the frequency of the desired sine wave and the PWM signal from the drive circuit 19 will be described as 50 Hz (half cycle: 10 mS), 150 kHz, for example. In the case of the differential method, as shown in FIG. 3A, the switching operation is performed with a PWM signal of 150 kHz. When the MOSFETs Q5 and Q8 are ON, the MOSFETs Q6 and Q7 are turned OFF and the MOSFETs Q5 and Q8 are turned ON. When Q is OFF, MOSFETs Q6 and Q7 are controlled to be ON. When outputting a half cycle in the positive direction of the sine wave, the ON duty of the MOSFETs Q6 and Q7 is increased in accordance with the sine wave, and when outputting a half cycle in the negative direction of the sine wave, the MOSFET Q5 and The ON duty of Q8 is controlled so as to increase in accordance with the sine wave. When the sine wave is close to zero, the ON / OFF duty of MOSFETs Q6 and Q7 and Q5 and Q8 are the same (refer to FIG. ) Further, the ON / OFF duty of the 150 kHz component is reversed in phase between MOSFETs Q5 and Q8 and MOSFETs Q6 and Q7. Therefore, the output voltage Vout is expressed by the following expression 3.
(Expression 3) Output voltage Vout =
Input voltage Vin × {Ton1 (Q7,6) −Ton2 (Q5,8)} / Ts
However, Ts = Ton1 + Ton2 (1 / Ts = 150 kHz)

式3によれば、Ton1=80%、Ton2=20%のデューティで駆動するとすれば、AC100Vの正弦波電圧(ピーク値で141V)を出力するためには、入力電圧Vinは235V必要になる。しかし、Ton1=90%、Ton2=10%のデューティであればVin=176V、さらに、Ton1=95%、Ton2=5%のデューティにできれば、Vin=157Vに下げることができる。つまり、デューティが高いほど効率が良くなる。   According to Equation 3, if driving is performed with a duty of Ton1 = 80% and Ton2 = 20%, the input voltage Vin needs to be 235V in order to output the AC100V sine wave voltage (141V in peak value). However, if Ton1 = 90% and Ton2 = 10%, Vin = 176V, and if Ton1 = 95% and Ton2 = 5%, the duty can be lowered to Vin = 157V. That is, the higher the duty, the better the efficiency.

また、図2におけるMOSFETQ5,Q6,Q7及びQ8を駆動する極性切替方式について、概略説明する。この場合、MOSFETQ5,Q6,Q7及びQ8は、図3(B)に示される各信号で駆動される。MOSFETQ5,Q7は、10mS毎に交互に150kHzのPW変調信号で駆動される。その結果、出力電圧Voutは、次の式4で示される。なお、図3(B)の波形信号は、パルス幅変調手段18及び駆動回路19によって、生成され、駆動される。
(式4)出力電圧Vout=
入力電圧Vin×Ton(Q5、7)/Ts
ただし、Ton(Q5、7)/Ts(1/Ts=150kHz)は、PW
M変調信号のデューティ相当になる。
Further, the polarity switching system for driving the MOSFETs Q5, Q6, Q7 and Q8 in FIG. 2 will be schematically described. In this case, MOSFETs Q5, Q6, Q7, and Q8 are driven by the signals shown in FIG. MOSFETs Q5 and Q7 are driven by a PW modulation signal of 150 kHz alternately every 10 mS. As a result, the output voltage Vout is expressed by the following equation 4. The waveform signal shown in FIG. 3B is generated and driven by the pulse width modulation means 18 and the drive circuit 19.
(Expression 4) Output voltage Vout =
Input voltage Vin x Ton (Q5, 7) / Ts
However, Ton (Q5, 7) / Ts (1 / Ts = 150 kHz) is PW
This is equivalent to the duty of the M modulation signal.

この極性切替方式であれば、デューティ70%で141Vを出力するためには、Vin=201V以上あれば良く、デューティ84%で141Vを出力するためには、Vin=168V以上あれば良いことになる。これも差動式同様、デューティが高いほど効率が良くなる。そのためには、駆動回路19から、150kHzでもデューティの高くとれる駆動信号が必要になる。   With this polarity switching method, Vin = 201V or higher is required to output 141V at a duty of 70%, and Vin = 168V or higher is required to output 141V at a duty of 84%. . As in the differential type, the higher the duty, the higher the efficiency. For this purpose, a drive signal having a high duty even at 150 kHz is required from the drive circuit 19.

フィルタリング回路12は、コイルL2及びコンデンサC2で構成され、50Hzの正弦波を通過させ、150kHz成分を遮断する定数にされている。   The filtering circuit 12 includes a coil L2 and a capacitor C2, and has a constant that allows a 50 Hz sine wave to pass through and blocks a 150 kHz component.

図2の電流抽出手段13は、正弦波の出力電流を測定するため、その出力電流を抽出するためのもので、既知の低抵抗の端子間電圧、或いはトランスの一次側でピックアップし二次側に接続される既知の抵抗の端子間電圧として取り出す。   The current extraction means 13 in FIG. 2 is for extracting the output current in order to measure the output current of the sine wave, and is picked up at a known low-resistance inter-terminal voltage or the primary side of the transformer. It is taken out as the voltage across the terminals of a known resistor connected to.

レベルインタフェース14は、フィルタリング回路12の出力電圧(例えば、実効値100V)や電流抽出手段の抽出電圧を次段のサンプリング手段15の最適動作範囲(例えば5V内)の振幅等に変換する。分圧器やオペアンプ等を用いて振幅を変更し、又は/及びオフセットを変更することにより変換する。その例が、図1(B)の「入力された正弦波」に相当する。この図でVsがオフセットに該当する。   The level interface 14 converts the output voltage (for example, effective value 100V) of the filtering circuit 12 and the extracted voltage of the current extracting unit into the amplitude of the optimum operating range (for example, within 5V) of the sampling unit 15 at the next stage. Conversion is performed by changing the amplitude using a voltage divider or an operational amplifier, and / or changing the offset. The example corresponds to the “input sine wave” in FIG. In this figure, Vs corresponds to the offset.

サンプリング手段15は、出力電圧検出用のサンプリング手段としてADC15a(ADCは、アナログーデジタル変換器)、及び電流検出用のサンプリン手段としてADC15bを備えている。ADC15a及びADC15bは、タイミング信号生成手段20から、上記したように、図1(B)に示されるタイミングt1〜t6の繰り返しに相当するインデックス8、16,24,40,48,56の繰り返し(次の周期の8は、前の周期のインデックス64を経過後の8となる。)を受けて、レベルインタフェースから出力される抽出電圧、出力電圧を、それらのタイミングでサンプリングする。図2のサンプリング手段15は図1のサンプリング手段2に相当する。   The sampling means 15 includes an ADC 15a (ADC is an analog-digital converter) as sampling means for output voltage detection, and an ADC 15b as sampling means for current detection. As described above, the ADC 15a and the ADC 15b repeat the index 8, 16, 24, 40, 48, and 56 corresponding to the repetition of the timings t1 to t6 shown in FIG. 8 of the previous period becomes 8 after passing the index 64 of the previous period.), And the extracted voltage and output voltage output from the level interface are sampled at those timings. The sampling means 15 in FIG. 2 corresponds to the sampling means 2 in FIG.

演算手段16は、サンプリング手段15でサンプリングされた出力電圧、例えば、図1(B)のサンプリング波形に示されるL1、Lm、L2、L3,L4、Lsを受けて、上記、式1又は式2の演算を行って、結果を出力する。図2の演算手段16は、図1の演算手段3に相当する。   The calculation means 16 receives the output voltage sampled by the sampling means 15, for example, L1, Lm, L2, L3, L4, Ls shown in the sampling waveform of FIG. The result is output. The computing means 16 in FIG. 2 corresponds to the computing means 3 in FIG.

なお、上記式1,式2において、平均値を実効値としているが、図2のスイチッチング回路11によって高周波、例えば、150kHzの交流成分が含まれ、これらがフォイルタリング回路12によっても落ちきれないことがあり(図4又は図5を参照)、これらがリップル或いは雑音として、サンプリング手段15に入力されるので、これらの影響を防止するのには、平均値をとることが好ましい。また、上記フィルタリング回路12のコイルL2〜L4は、出力電流に応じてそのインダクタが変化することがあり、それによってその出力の正弦波に歪みが生ずることがある。この場合は、上記式2によって補正された平均値を用いることが好ましい。その歪みは、コイルで生ずるものであるから定常的に一定に生ずるので、式2の補正項k(Lm−Ls−2Vp)におけるkを経験的に決定することができる。   In the above formulas 1 and 2, the average value is an effective value, but the switching circuit 11 in FIG. 2 contains a high frequency, for example, 150 kHz AC component, and these cannot be dropped by the filtering circuit 12. (Refer to FIG. 4 or FIG. 5), and these are input to the sampling means 15 as ripples or noises. To prevent these effects, it is preferable to take an average value. The inductors of the coils L2 to L4 of the filtering circuit 12 may change depending on the output current, which may cause distortion in the sine wave of the output. In this case, it is preferable to use the average value corrected by Equation 2 above. Since the distortion is generated constantly in the coil, the distortion is constantly generated. Therefore, k in the correction term k (Lm−Ls−2Vp) of Equation 2 can be determined empirically.

制御手段17は、最近、良く使用されているPID(P:Propoytionai比例、I:Integural積分、Differential微分)制御を行う。これは、制御の目的値である所望の出力の実効値との偏差情報を基に制御を行う比例制御と、これまでの制御における偏差の累積情報を基に制御を行う積分制御と、直前の制御時とその直前の前の制御時の各偏差から求められる偏差の微分情報を基に制御する微分制御とを行う。これらの偏差情報、累積情報及び微分情報は、演算手段16で求めた各演算時の実効値から求められる。制御手段17は、これらの比例制御、積分制御、及び微分制御の各制御量を加えてパルス変調手段18へ送り制御を指示する。制御手段17その制御指示のタイミングのとり方には、上記演算手段16による演算と組あわせて次のような制御態様がある。
(a)1周期に1回制御する。制御直前の出力電圧の実効値を1周期分検出し、式1による平均値或いは式2による補正された平均値で各制御量を求めて制御する。
(b)サンプリング手段15が出力電圧の実効値をサンプリングしたタイミングt1の直後、t3の直後、t4の直後、及びt6の直後の各タイミング毎に制御する(以降は、これを繰り返す。)。つまり、各サンプリングタイミング毎に、その直前の1周期分の式1による平均値或いは式2による補正された平均値で各制御量を求めて制御する。
(c)例えば、正弦波の半周期毎(2回のサンプリングタイミング)に平均値を演算し、演算後のタイミングで制御する、等の上記(a)、(b)以外の演算タイミングを考慮した制御タイミングを採用することもできる。
The control means 17 performs PID (P: Proportionai proportional, I: Integral integral, Differential differentiation) control that is often used recently. This is proportional control that performs control based on deviation information from the effective value of the desired output that is the target value of control, integral control that performs control based on accumulated information of deviations in previous control, The differential control is performed based on the differential information of the deviation obtained from each deviation at the time of control and the previous control immediately before that. The deviation information, the accumulated information, and the differential information are obtained from the effective values at the time of each computation obtained by the computing means 16. The control means 17 adds control amounts of these proportional control, integral control and differential control, and instructs the pulse modulation means 18 to perform feed control. The control means 17 has a control mode as described below in combination with the calculation by the calculation means 16 in order to determine the timing of the control instruction.
(A) Control once per cycle. The effective value of the output voltage immediately before the control is detected for one period, and each control amount is obtained and controlled using the average value according to Equation 1 or the average value corrected according to Equation 2.
(B) Control is performed at each timing immediately after timing t1, when sampling means 15 samples the effective value of the output voltage, immediately after t3, immediately after t4, and immediately after t6 (hereinafter, this is repeated). That is, at each sampling timing, each control amount is obtained and controlled with the average value according to Equation 1 or the average value corrected according to Equation 2 for the immediately preceding cycle.
(C) Considering calculation timings other than the above (a) and (b), for example, calculating an average value every half cycle of a sine wave (two sampling timings) and controlling at a timing after the calculation Control timing can also be employed.

上記(b)は、制御直前の1周期分の平均値を用いるので実効値の検出確度が良い。また、制御前の平均値の計算は、その前の制御に用いた平均値から、一番古いサンプリング値を捨てて、一番新しいサンプリング値を追加すればよいので、計算は遅くならない。さらに、各サンプリングのタイミング毎に制御するので、その間の負荷変動に追随して制御できる。また、各タイミング毎に演算し、制御するためには、50Hzの正弦波を64個のデータで生成するとして、20ms/64=312.5μs以下の時間で演算を含む実効値検出が行われることが望まれるが、本発明により達成可能である。したがって、上記(b)をここでは推奨する。上記の演算手段16及び制御手段17は、低価格のCPUとソフトで構成できる。なお、単純に1周期の実効値だけを求めるのであれば、演算は、次のタイミングまでに終了すればよいので2.5ms以下の演算で充分である。   The above (b) uses the average value for one period immediately before the control, and therefore the detection accuracy of the effective value is good. Further, the calculation of the average value before the control does not slow down the calculation because the oldest sampling value is discarded from the average value used for the previous control and the newest sampling value is added. Further, since the control is performed at each sampling timing, the control can be performed following the load fluctuation during that time. In addition, in order to calculate and control at each timing, it is assumed that a 50 Hz sine wave is generated with 64 data, and effective value detection including calculation is performed in a time of 20 ms / 64 = 312.5 μs or less. Can be achieved by the present invention. Therefore, the above (b) is recommended here. The arithmetic means 16 and the control means 17 can be constituted by a low-cost CPU and software. If only the effective value of one period is to be obtained, the calculation need only be completed by the next timing, so that a calculation of 2.5 ms or less is sufficient.

また、上記の制御手段17は、PID制御をしていたが、制御の目的や精度によっては、比例制御(P制御)だけでも良い。   Further, although the control means 17 performs PID control, only proportional control (P control) may be used depending on the purpose and accuracy of the control.

また、通常は、上記(a)による1周期に1回の比例制御を行っているが、タイミングt1,t3,t4,t6でも誤差を単発的にチェックし、例えば、t3後に負荷変動が生じて、t4の単発のチェックで誤差が所定閾値を超えた場合にそのときだけ、そのt4時の誤差を基に、その誤差が無くなるように制御する構成であっても良い。   Normally, proportional control is performed once in one cycle according to the above (a), but the error is checked once at timings t1, t3, t4, and t6. For example, a load change occurs after t3. The configuration may be such that only when the error exceeds a predetermined threshold in the single check at t4, the error is eliminated based on the error at t4.

パルス変調手段18は、制御手段17から送られてくる制御量に応じて、かつ指示されたタイミングで、図3に示すように150kHzのパルス幅を制御する。   The pulse modulation means 18 controls the pulse width of 150 kHz as shown in FIG. 3 according to the control amount sent from the control means 17 and at the instructed timing.

駆動回路19は、パルス変調手段18からの150kHz成分のPWM波を受けて、図3に示すように、PWM波を含む50Hz成分の各矩形波を生成して、各スイッチング機能素子Q5〜Q8を制御する。   The drive circuit 19 receives the PWM wave of 150 kHz component from the pulse modulation means 18 and generates each rectangular wave of 50 Hz component including the PWM wave as shown in FIG. Control.

タイミング信号生成手段20は、既に記載したように、サンプリング手段15がサンプリングするタイミング信号(上記のインデックス、或いはt1〜t6の繰り返し)、パルス幅変調手段18が用いる150KHz成分のパルス信号、及び駆動回路19が用いる50Hz成分の矩形波信号を生成して送っている。これらは、分離されて、同期しているが独立した構成としても良いし、サンプリング手段15、パルス幅変調手段18及び駆動回路19のそれぞれに内蔵しても良い。   As already described, the timing signal generation means 20 is a timing signal (the above index or repetition of t1 to t6) sampled by the sampling means 15, a 150 KHz component pulse signal used by the pulse width modulation means 18, and a drive circuit. A rectangular wave signal of 50 Hz component used by 19 is generated and sent. These may be separated and synchronized but may be configured independently, or may be incorporated in each of the sampling unit 15, the pulse width modulation unit 18, and the drive circuit 19.

上記第2の実施形態は、図2のようなインバータ方式の電源装置で説明したが、正弦波の電圧を出力する装置であれば、他の方式であっても良い。つまり、上記図2では、スイッチング回路11は直流―交流電圧変換手段として機能し、さらに、スイッチング回路11,駆動回路19、及びパルス幅変調手段18は、出力電圧を可変する可変手段として機能している。したがって、これらに代わって、元々正弦波電圧を出力する装置があって、その中に出力電圧を可変する可変手段があれば、本発明の正弦波実効値検出装置を備えて正弦波の実効値電圧を安定に制御して出力することができる。   In the second embodiment, the inverter-type power supply device as shown in FIG. 2 has been described. However, any other method may be used as long as the device outputs a sine wave voltage. That is, in FIG. 2, the switching circuit 11 functions as a DC-AC voltage conversion means, and the switching circuit 11, the drive circuit 19, and the pulse width modulation means 18 function as variable means for varying the output voltage. Yes. Therefore, instead of these, there is a device that originally outputs a sine wave voltage, and if there is a variable means for changing the output voltage, the sine wave effective value detecting device of the present invention is provided and the sine wave effective value is provided. The voltage can be stably controlled and output.

[正弦波実効値検出装置における実効値検出例]
第1の実施形態の正弦波実効値検出装置、又は第2の実施形態のレベルインタフェース14、サンプリング手段15、演算手段16及びタイミング信号生成手段20で構成される正弦波実効値検出装置による実効値の測定例を図6に示す。図6の「測定回数(周期)」に示すように4回測定している。図6のL1〜L4は、図1(B)に示すL1〜L4と同じである。測定タイミングも図1(B)と同じである。図6の「平均値」は、上記の式(1)で求めた値である。なお、L1〜L4及び平均値は、ドットで示されている。これは、デジタル処理したことによるもので、図1(B)の縦軸である振幅の測定全範囲を1024ドットとして測定したときの値である。125ドットが実効値100Vに相当する。図6の「検出電圧」は、「平均値」を電圧に換算したものであり、これが測定した実効値である。
図6から、図1で入力された正弦波(図2では、正弦波電源装置から出力される正弦波)の実効値の変動を検出できていることが理解できる。
[Example of effective value detection in sine wave effective value detector]
Effective value by the sine wave effective value detection device of the first embodiment or the sine wave effective value detection device constituted by the level interface 14, the sampling means 15, the calculation means 16 and the timing signal generation means 20 of the second embodiment. An example of the measurement is shown in FIG. As shown in “Measurement count (cycle)” in FIG. L1 to L4 in FIG. 6 are the same as L1 to L4 illustrated in FIG. The measurement timing is also the same as in FIG. The “average value” in FIG. 6 is a value obtained by the above equation (1). Note that L1 to L4 and the average value are indicated by dots. This is due to digital processing, and is a value when the entire measurement range of the amplitude on the vertical axis in FIG. 1B is measured as 1024 dots. 125 dots corresponds to an effective value of 100V. The “detection voltage” in FIG. 6 is obtained by converting the “average value” into a voltage, and this is an effective value measured.
From FIG. 6, it can be understood that the fluctuation of the effective value of the sine wave input in FIG. 1 (in FIG. 2, the sine wave output from the sine wave power supply device) can be detected.

[第2の実施形態の制御例]
図4(A)(B)(C)(D)に図2の構成で、約100Vの正弦波の実効値電圧を出力したときの制御例を示す。図4(A)(B)は起動特性を示す図で、図4(A)が無負荷(出力電流がゼロ)の状態で起動させた場合の立ち上がり電圧波形で最初の1サイクルからほぼ安定した電圧波形を示している。図4(B)が負荷0.5Aの状態で起動させた場合の立ち上がり電圧波形で、最初の1サイクルの出力電圧は低めであるが、その後は、ほぼ安定した電圧波形を示している。図4(C)(D)は起動後の負荷変動時の応答特性を示す図で、図4(C)が負荷0.5Aの状態から無負荷状態に急変させたときの電圧波形で、急変後の最初の1サイクルが電圧が高い方へ幾らか変動するが、2サイクル後からは安定した電圧波形を示している。図4(D)が無負荷の状態から負荷0.5Aの状態へ急変させたときの電圧波形で、最初の1サイクルが低い方へ変動するが、その次のサイクルからは安定した電圧波形を示している。
[Control Example of Second Embodiment]
FIGS. 4A, 4B, 4C, and 4D show control examples when a sine wave effective value voltage of about 100 V is output in the configuration of FIG. 4 (A) and 4 (B) are diagrams showing the start-up characteristics. FIG. 4 (A) shows a rising voltage waveform when starting with no load (output current is zero) and is almost stable from the first cycle. A voltage waveform is shown. FIG. 4B shows a rising voltage waveform in the case of starting up with a load of 0.5 A. The output voltage of the first one cycle is lower, but after that, an almost stable voltage waveform is shown. 4 (C) and 4 (D) are diagrams showing response characteristics at the time of load change after startup. FIG. 4 (C) is a voltage waveform when the load is suddenly changed from a state of 0.5 A to a no-load state. The first one cycle after that changes somewhat to a higher voltage, but after two cycles, a stable voltage waveform is shown. FIG. 4 (D) shows a voltage waveform when the load is suddenly changed from the no-load state to the load 0.5A state. The first one cycle fluctuates to the lower side, but a stable voltage waveform is obtained from the next cycle. Show.

図5(A)(B)は図4(C)(D)と同様に起動後の負荷変動時の応答特性を示す図であるが、より詳しく観察した例である。図5(A)が負荷の状態から無負荷状態に急変させたときの電圧波形で、急変直後の電圧波形が高い方へ幾らか変動するが、半周期も経過しないうちに、元の電圧波形へ戻っている。図5(B)が無負荷の状態から負荷の状態へ急変させたときの電圧波形で、急変直後の電圧が下がるが、その下がった直後に元の電圧波形へ戻っている。これらは、正弦波実効値検出装置の応答が早いことと各タイミング信号毎に制御していることによる。   5 (A) and 5 (B) are diagrams showing response characteristics at the time of load change after start-up as in FIGS. 4 (C) and 4 (D), and are examples observed in more detail. FIG. 5A shows a voltage waveform when the load state is suddenly changed from a load state to a no-load state, and the voltage waveform immediately after the sudden change somewhat fluctuates to a higher level. Is back to FIG. 5B shows a voltage waveform when the voltage is suddenly changed from the no-load state to the load state. The voltage immediately after the sudden change decreases, but immediately after the voltage decreases, the voltage waveform returns to the original voltage waveform. These are because the response of the sine wave effective value detection device is fast and control is performed for each timing signal.

図4及び図5からして、本発明によれば、1サイクル以内で、早いときでサンプリングタイミング間で、電圧変動を抑圧できる。   4 and 5, according to the present invention, it is possible to suppress voltage fluctuation between sampling timings at an early stage within one cycle.

[実効値における歪みの補正例]
上記、図4及び図5で負荷電流をオン/オフして変動させて、出力電圧の実効値を検出して一定になるよう制御しているが、定常のピーク電圧は、上記したように、フィルタのコイル等の影響で異なってしまう。実際の例では、設計値98V出力(このときのピーク値を図6のようにドットで表すと689ドット)とすると、無負荷時は、設計値とほぼ同じであるが、負荷0.5Aとするとピーク値702ドットと大きくなり、実効値102.6Vになる(102.6/98=1.047)。したがって、ピーク電圧が13(702−689)ドット大きい場合は、式2の補正項による補正値を125×0.047(125は、100V相当のドット数)=6ドットを平均値(125ドット:100V相当)に加えた131(104.8V相当)を実効値として制御することにより、出力電圧の変動を補正できる。
[Example of correction of distortion in effective value]
In FIG. 4 and FIG. 5, the load current is turned on / off to change, and the effective value of the output voltage is detected and controlled to be constant, but the steady peak voltage is as described above. It differs due to the influence of the coil of the filter. In an actual example, if the design value is 98 V output (the peak value at this time is 689 dots when represented by dots as shown in FIG. 6), it is almost the same as the design value at no load, but the load is 0.5 A. Then, the peak value becomes 702 dots, and the effective value becomes 102.6 V (102.6 / 98 = 1.007). Therefore, when the peak voltage is larger by 13 (702-689) dots, the correction value according to the correction term in Expression 2 is 125 × 0.047 (125 is the number of dots corresponding to 100 V) = 6 dots (125 dots: By controlling 131 (equivalent to 104.8 V) in addition to 100 V as an effective value, fluctuations in the output voltage can be corrected.

本発明に係る、第1の実施形態としての正弦波実効値検出装置の機能構成及びタイミングを示す図である。It is a figure which shows the function structure and timing of the sine wave effective value detection apparatus as 1st Embodiment based on this invention. 第2の実施形態としての正弦波電源装置の機能構成を示す図である。It is a figure which shows the function structure of the sine wave power supply device as 2nd Embodiment. 図2におけるスイッチング動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the switching operation | movement in FIG. 第2の実施形態の出力電圧の制御例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example of control of the output voltage of 2nd Embodiment. 第2の実施形態の出力電圧の制御例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example of control of the output voltage of 2nd Embodiment. 正弦波実効値検出装置の実効値検出例を示す図である。It is a figure which shows the example of an effective value detection of a sine wave effective value detection apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1 タイミング信号生成手段
2 サンプリング手段
3 演算手段
11 スイッチング回路
12 フィルタリング回路
13 電流抽出手段
14 レベルインタフェース
15 サンプリング手段
16 演算手段
17 制御手段
18 パルス幅変調手段
19 駆動回路
20 タイミング信号生成手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Timing signal generation means 2 Sampling means 3 Calculation means 11 Switching circuit 12 Filtering circuit 13 Current extraction means 14 Level interface 15 Sampling means 16 Calculation means 17 Control means 18 Pulse width modulation means 19 Drive circuit 20 Timing signal generation means

Claims (4)

検出目標とする所定周期の正弦波信号の振幅の絶対値がその正弦波信号の実効値と1周期内で同一値となる複数のタイミング信号と、前記目標とする正弦波の1周期内で最大値となるタイミング信号及び最小値となるタイミング信号とを生成するタイミング信号生成手段と、前記タイミング信号生成手段から出力されるタイミング信号で、受けた正弦波信号をサンプリングするサンプリング手段と、前記複数のタイミング信号に基づいてサンプリングして得られた振幅の絶対値の平均値を算出するとともに、前記最大値及び最小値となる2つのタイミング信号に基づいてサンプリングして得られた値同士の差と前記目標とする正弦波の振幅値の2倍との差に応じて前記平均値を補正し、補正された平均値を前記受けた正弦波信号の実効値として出力する演算手段とを、備えたことを特徴とする正弦波実効値検出装置。 A plurality of timing signals in which the absolute value of the amplitude of a sine wave signal of a predetermined cycle as a detection target is the same value as the effective value of the sine wave signal within one cycle, and the maximum within one cycle of the target sine wave and timing signal generating means for generating a timing signal as a timing signal and the minimum value becomes a value at each timing signal output from said timing signal generating means, sampling means for sampling the received sine wave signal, said plurality calculates the average value of the absolute value of the amplitude obtained by sampling based on the timing signal, the difference between the values with each other obtained by sampling based on two timing signals which becomes the maximum value and the minimum value the mean value is corrected according to the difference between twice the amplitude value of the sine wave to the target, the effective value of receiving said corrected average value sinusoidal signal And arithmetic means for outputting Te, sinusoidal effective value detecting apparatus characterized by comprising. 正弦波の電圧を可変して出力する可変手段と、所望の正弦波信号の振幅の絶対値がその正弦波信号の実効値と1周期内で同一値となる複数のタイミング信号と、前記所望の正弦波の1周期内で最大値となるタイミング信号及び最小値となるタイミング信号とを生成するタイミング信号生成手段と、前記タイミング信号生成手段から出力される各タイミング信号で、前記可変手段が出力する電圧をサンプリングするサンプリング手段と、前記複数のタイミング信号に基づいてサンプリングして得られた振幅の絶対値の平均値を算出するとともに、前記最大値及び最小値となる2つのタイミング信号に基づいてサンプリングして得られた値同士の差と前記目標とする正弦波の振幅値の2倍との差に応じて前記平均値を補正し、補正された平均値を出力する演算手段と、該演算手段が出力する実効値が、前記所望の正弦波の実効値となるように前記可変手段に対して可変させる制御部とを備えたことを特徴とする正弦波電源装置。 Variable means for variably outputting the voltage of the sine wave, a plurality of timing signals in which the absolute value of the amplitude of the desired sine wave signal becomes the same value within one cycle as the effective value of the sine wave signal, and the desired signal and timing signal generating means for generating a timing signal as a timing signal and the minimum value becomes the maximum value in one period of a sine wave at each timing signal output from said timing signal generating means, said variable means outputs Sampling means for sampling voltage, and calculating an average value of absolute values obtained by sampling based on the plurality of timing signals, and sampling based on the two timing signals having the maximum value and the minimum value The average value is corrected in accordance with the difference between the obtained values and twice the target sine wave amplitude value, and the corrected average value is calculated. Calculating means for force, the effective value of said calculating means is outputted, the sine wave power supply, characterized in that a control unit for varying relative to said varying means so that the effective value of the desired sine wave apparatus. 直流電圧を受けて所定周期のパルスでスイッチングすることにより交流に変換するスイッチング手段と、前記スイッチング手段の出力を平滑して正弦波に変換するフィルタと、所望の正弦波の振幅の絶対値がその正弦波信号の実効値と1周期内で同一値となる複数のタイミング信号と、前記所望の正弦波の1周期内で最大値となるタイミング信号及び最小値となるタイミング信号とを生成するタイミング信号生成手段と、前記タイミング信号生成手段から出力されるタイミング信号で、前記フィルタが出力する電圧をサンプリングするサンプリング手段と、前記複数のタイミング信号に基づいてサンプリングして得られた振幅の絶対値の平均値を算出するとともに、前記最大値及び最小値となる2つのタイミング信号に基づいてサンプリングして得られた値同士の差と前記目標とする正弦波の振幅値の2倍との差に応じて前記平均値を補正し、補正された平均値を前記受けた正弦波信号の実効値として出力する演算手段と、該演算手段が出力する実効値を基に前記パルスの幅を変えることにより、前記フィルタの出力電圧が、前記所望の正弦波の実効値となるように制御する制御部とを備えたことを特徴とする正弦波電源装置。 A switching means for converting the alternating current by switching a pulse of a predetermined period upon receiving the DC voltage, a filter for converting a sine wave and smoothing the output of said switching means, the absolute value of the amplitude of the desired sine wave that A timing signal for generating a plurality of timing signals having the same value within one cycle as the effective value of the sine wave signal, and a timing signal having the maximum value and a timing signal having the minimum value within one cycle of the desired sine wave a generation unit, each timing signal output from said timing signal generating means, sampling means for sampling the voltage the filter output, the absolute value of the amplitude obtained by sampling based on the plurality of timing signals It calculates the average value, based on two timing signals which becomes the maximum value and the minimum value sampled The average value is corrected according to the difference between the obtained values and twice the target sine wave amplitude value, and the corrected average value is the effective value of the received sine wave signal. And a control unit for controlling the output voltage of the filter to be an effective value of the desired sine wave by changing the width of the pulse based on the effective value output by the calculating means. And a sine wave power supply device. 前記複数のタイミングは4つのタイミングであって、
前記制御部は、制御直前の1周期分における、前記4つのタイミング信号及び前記最大値及び最小値となる2つのタイミング信号によりサンプリングされた値に基づいて算出された前記実効値を前記演算手段から受けた後に、前記フィルタの出力電圧が、前記所望の正弦波の実効値となるように制御することを特徴とする請求項に記載の正弦波電源装置。
The plurality of timings are four timings,
The control unit calculates the effective value calculated based on the values sampled by the four timing signals and the two timing signals that are the maximum value and the minimum value in one cycle immediately before the control from the calculation unit. 4. The sine wave power supply device according to claim 3 , wherein after receiving, the output voltage of the filter is controlled to be an effective value of the desired sine wave.
JP2006198233A 2006-07-20 2006-07-20 Sine wave effective value detection device and sine wave power supply device using the same Active JP4976769B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006198233A JP4976769B2 (en) 2006-07-20 2006-07-20 Sine wave effective value detection device and sine wave power supply device using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006198233A JP4976769B2 (en) 2006-07-20 2006-07-20 Sine wave effective value detection device and sine wave power supply device using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008029107A JP2008029107A (en) 2008-02-07
JP4976769B2 true JP4976769B2 (en) 2012-07-18

Family

ID=39119195

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006198233A Active JP4976769B2 (en) 2006-07-20 2006-07-20 Sine wave effective value detection device and sine wave power supply device using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4976769B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6457771B2 (en) * 2014-10-06 2019-01-23 日置電機株式会社 RMS value measuring method and apparatus
CN108020720A (en) * 2017-11-08 2018-05-11 中国航空工业集团公司金城南京机电液压工程研究中心 Sinusoidal signal real-time resolving method based on FPGA
CN117741226A (en) * 2024-02-20 2024-03-22 成都能斯特新材料科技有限公司 Method, system, equipment and medium for acquiring effective value of pulse signal

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58167969A (en) * 1982-03-29 1983-10-04 Toshiba Corp Measurement of effective value
JPS61207182A (en) * 1985-03-11 1986-09-13 Fuji Electric Co Ltd Digital controller for output phase of firing pulse
JP2001025261A (en) * 1999-07-02 2001-01-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd System interconnection inverter
JP4210048B2 (en) * 2001-08-09 2009-01-14 勲 高橋 Inverter control method and inverter control circuit
JP2003098860A (en) * 2001-09-19 2003-04-04 Canon Inc Method and device for detecting wave-height value of ac signal, and power source and heating device for image forming device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2008029107A (en) 2008-02-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4972142B2 (en) Power factor correction apparatus and control method thereof
CA2667044C (en) Power converting apparatus
KR101965081B1 (en) Power conversion device
KR20060131755A (en) Motor control device and modulating wave instruction creation method for pwm inverter thereof
US20150155778A1 (en) Control device for power conversion circuit
JP2017034829A (en) Power conversion device
JP2006317425A (en) Alternating current voltage detection system for power conversion circuit
JP6025199B2 (en) Power converter
JP4976769B2 (en) Sine wave effective value detection device and sine wave power supply device using the same
JP5256844B2 (en) Control device and control method for power conversion device
CN110829920A (en) Modulation device and system
JP2012068094A (en) Resolver signal processing device
EP2634912A2 (en) Method for controlling an inverter
WO2021029208A1 (en) Control circuit for power converting device, and power converting device
JPH03107373A (en) Power converter and control method thereof
JP2018137841A (en) Power factor improvement circuit and charger
JP6837576B2 (en) Power converter
JP5456578B2 (en) Power converter
KR20110015882A (en) Apparatus for compensating inverter output voltage and method the same
JP2005304211A (en) Power converter
JP3748560B2 (en) Inverter control device
JP2008312278A (en) Power conversion equipment
JP2013132118A (en) Switching power supply device
JP5293554B2 (en) Power converter
JP2005269757A (en) Inverter

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090715

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20090814

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110922

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20111004

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20111201

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120410

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120413

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150420

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250