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1. Gebiet der
Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Berechnungssystem für
die elektrische Leistung zum digitalen Berechnen eines momentanen
Wertes oder eines integrierten Wertes für die elektrische Leistung,
insbesondere für
die Blindleistung, aus der empfangenen analogen Spannung und dem
empfangenen analogen Strom.
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2. Beschreibung des Stands
der Technik
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Bei einer elektrischen Stromversorgungsleitung
mit einer Spannung V und einem Strom I, die eine Phasenverschiebung
von ψ aufweisen,
wird die Wirkleistung W folgendermaßen bestimmt: W = V · I · cosψ, und die
Blindleistung Q: Q = V · I · sinψ. Wegen
der Beziehung V · I
sinψ = –V · I · cos(ψ – 90 °) wird die
Berechnung der Blindleistung normalerweise so durchgeführt, daß eine Momentanspannung
oder ein Momentanstrom um 90 ° phasenverschoben
werden.
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1 zeigt
ein Wirkleistungsberechnungssystem CSO, welches eine Berechnung
der Wirkleistung bei einem herkömmlichen
Berechnungssystem für
die elektrische Leistung durchführt.
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Das Berechnungssystem CSO weist ein Paar
von AD-Wandlern (Analog-Digital-Wandlern) 201, 202 sowie
einen Mikrocomputer 203 auf.
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Der Wandler 201 tastet eine
Anzahl an Zeiten entsprechend einer erforderlichen Anzahl von Bits
eines Analogsignals V1 ab, welches von einer Eingangsklemme T1 eingegeben
wird, und direkt proportional zur Momentanspannung eines gerade gemessenen
Systems ist, und führt
eine Umwandlung in entsprechende Digitalspannungsdaten D1 durch.
Der Wandler 202 tastet eine identische Anzahl an Malen
eines Analogsignals A1 ab, welches von einer Eingangsklemme T2 zugeführt wird,
und direkt proportional zum Momentanstrom des gerade gemessenen
Systems ist, und führt
eine Umwandlung in entsprechende Digitalstromdaten T2 durch.
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Der Mikrocomputer 203 läuft gemäß einem Programm
auf einer eingebauten CPU (zentralen Verarbeitungseinheit) ab, zur
Durchführung
von Phasenverschiebungs- und Multiplikationsvorgängen mit den Eingangsdaten
D1, D2 zur Berechnung einer momentanen Blindleistung Q[Var], und
zu deren Integration, um eine elektrische Blindenergie ∫Q[Var] zu erhalten.
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Bei diesem System, bei welchem ein
Phasenverschiebungsvorgang für
Spannungs- oder Stromdaten mittels Software durchgeführt wird,
ist es erforderlich, den Phasenverschiebungsvorgang eine Anzahl
an Malen entsprechend der Anzahl an Bits zu wiederholen, die von
dem Wandler 201 oder 202 ausgegeben werden, was
zu einer Schwierigkeit in Bezug auf die Erhöhung der Geschwindigkeit führt. Um eine
Beschleunigung durch Parallelverarbeitung zu erreichen, ist eine
Erhöhung
der Speicher- oder Registerkapazität erforderlich, was zu einer
komplizierteren, teureren Anordnung führt.
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Bei dem Multiplikationsvorgang mittels
Software müssen
viele wiederholte Vorgänge
innerhalb eines festen Zeitintervalls im Zyklus durchgeführt werden,
und führen
Parallelverarbeitungen, mit denen der Mikrocomputer 203 belastet
wird, beispielsweise für
einen Anzeigevorgang, zu der komplizierteren Anordnung.
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Die Verwendung der Wandler 201, 202 führt darüber hinaus
zu einer zusätzlichen,
weiteren Kompliziertheit in Bezug auf die AD-Wandlung, wenn hiermit
der Wunsch verbunden ist, die Anzahl an Bits der Digitaldaten zu
erhöhen,
um eine höhere
Anzahl signifikanter Stellen zur Verfügung zu haben.
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Die
DE 196 13 732 A1 beschreibt ein Verfahren
zum Erzeugen einer elektrischen Blindleistung proportionalen Messsignals,
wobei aus strombezogenen Digitalwerten und aus durch Phasenverschiebung
gewonnenen abgeleiteten spannungsbezogenen digitalen Werten digitale
Produkte gebildet werden, die in ein der Blindleistung entsprechendes
Signal umgerechnet werden.
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Dabei wird ein der Spannung entsprechendes
Signal digital gewandelt und in einem Hilbert-Transformator (4)
eingeführt.
Der Hilbert-Transformator verschiebt die Phase des Eingangssignals für alle Frequenzkomponenten
um π/2 und
weist die Form eines Schieberegisters auf, wobei die Abgriffe an
den einzelnen Schieberegisterstellen über Koeffizienten multipliziert
und aufsummiert werden. Ein dem Strom entsprechendes Signal wird
digital gewandelt und dann in ein Verzögerungsglied eingeführt, das
eine Zeitverzögerung
entsprechend der Totzeit des Hilbert-Transformators durchführt, um eine
Zeitausrichtung des Ausgangssignals des Hilbert- Transformators
und des dem Strom entsprechenden Signals zu erzielen.
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Die
EP 793 106 A2 beschreibt eine Arithmetikeinheit
zur Leistungsberechnung mit AD-Wandlern, Aufwärts-/Abwärtszählern und einem Halteglied.
Ein Addierer/Subtrahierer addiert und subtrahiert die jeweiligen
Ausgangsdaten des ersten und zweiten Aufwärts-/Abwärtszählers.
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Der Addierer/Subtrahierer führt eine
Addition oder Subtraktion unter Verwendung von vier Eingangsdaten
durch, und zwar einen Spannungswert in Abhängigkeit von einer Spannungsänderung,
einem Spannungswert in Abhängigkeit
von einer Stromänderung,
einen Spannungswert einer vorhergehenden elektrischen Leistung,
und einem Spannungswert in Abhängigkeit
einer Exklusiv-Oder-Verarbeitung einer Spannungsänderung und einer Stromänderung.
Damit werden vier Eingangsdaten in der Berechnungseinheit für elektrische
Leistung gleichzeitig für
eine Addition bzw. Subtraktion bearbeitet, um eine elektrische Leistung
zu bestimmen. Dadurch werden drei Addierer/Subtrahierer gemäß der Entgegenhaltung D6
benötigt,
die Additions- /Subtraktionsvorgänge von
den vier Eingangsdaten einmalig pro Zyklus eines Taktes durchführen.
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ZUSAMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung wurde unter
Berücksichtigung
dieser Eigenarten entwickelt, und es ist ein Ziel der vorliegenden
Erfindung, ein Berechnungssystem für die elektrische Leistung
bereitzustellen, welches bei relativ geringen Kosten mit hoher Geschwindigkeit
die Ausführung
einer Signalverarbeitung von Spannungs- und Stromsignalen durchführen kann,
um eine Blindleistung zu berechnen.
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Es ist wünschenswert, daß das System
kompakt ausgebildet ist, wobei möglichst
eine größere Anzahl
an Systemelementen durch Hardware implementiert wird, und es ist
besonders wünschenswert, wenn
ein gesamtes System als eine LSI implementiert werden kann.
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Zur Erreichung des geschilderten
Ziels stellt die vorliegende Erfindung ein Berechnungssystem für die elektrische
Leistung bereit, bei dem einer zu messenden Spannung und einem zu
messenden Strom eines Systems proportionale Signale jeweilig durch
AD-Wandler in digitale Werte für
eine Berechnung einer Blindleistung umgewandelt werden, umfassend:
ein Paar von Ein-Bit-AD-Wandlern (101, 102) zum
Umwandeln von Spannungen, die zu einer zu messenden Spannung und
einem zu messenden Stroms eines Systems proportional sind, in Ein-Bit-Daten;
eine Phasenverschiebungsvorrichtung (115) zum Bereitstellen
einer 1-Bit-Datenausgabe von einem des Paars der Ein-Bit-AD-Wandlern mit einer
Zeitverzögerung,
um eine Phasenverschiebung davon zu bewirken; ein Paar von Aufwärts/Abwärtszählern (107,
108), für
Aufwärts-
und Abwärtszählungen
mit Werten der 1-Bit-Ausgabe von dem anderen des Paars von Ein-Bit-AD-Wandlern
und der der Phasenverschiebungsvorrichtung; einen Datenselektor (109)
zum alternierenden Auswählen
einer der Ausgaben des Paars von Aufwärts-/Abwärtszählern für eine Ausgabe; eine Additions/Subtraktionsvorrichtung
(110) zum Bewirken einer Addition/Subtraktion von Ausgabedaten
der Datenauswahlvorrichtung und eine Zeiteinheit vorhergehenden
Ausgabedaten der Additions/Subtraktionsvorrichtung; und eine Umwechselvorrichtung
(113) zum Umwechseln zwischen einem Additionsvorgang und
einem Subtraktionsvorgang der Additions/Subtraktionsvorrichtung
in Abhängigkeit
von Ausgangsdaten des Paars von Ein-Bit-AD-Wandlern.
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Ein Berechnungssystem für die elektrische Leistung
weist ein erstes Systemelement zur Eingabe eines ersten Analogsignals
auf, welches eine Spannung repräsentiert,
die mit einer Periode alterniert, sowie eines zweiten Analogsignals,
welches einen Strom repräsentiert,
der mit der Periode alterniert, und ein erstes Digitalsignal ausgibt,
welches einen Eingangswert des ersten Analogsignals repräsentiert,
sowie ein zweites Digitalsignal, welches einen Eingangswert des
zweiten Analogsignals repräsentiert,
wobei das erste Systemelement eine Phasenverschiebungsschaltung
aufweist, um eine Phasenverschiebung bei einem Signal unter den
ersten und zweiten Analogsignalen und den ersten und zweiten Digitalsignalen
durchzuführen,
durch Festhalten eines Schaltungszustands, der vollständig einen
Signalwert des einen Signals repräsentiert, und ein zweites Systemelement
zur Ausführung
eines Berechnungsvorgangs bei dem ersten und zweiten Digitalsignal,
die von dem ersten Systemelement ausgegeben werden, um ein drittes
Digitalsignal zur Verfügung
zu stellen, welches eine Blindleistung darstellt, die der Spannung
und dem Strom zugeordnet ist.
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Gemäß der Erfindung wird ein Signal
unter einem Paar analoger Eingangssignale, welche eine Spannung
und einen Strom mit einer identischen Periode repräsentieren,
oder ein Signal unter einem Paar digitaler Signale, welche Eingangswerte
der Eingangssignale repräsentieren,
je nach Erfordernis durch eine Phasenverschiebungsschaltung in einem Systemelement
in der Phase verschoben, und werden entsprechende Digitalsignale von
dem Systemelement an ein anderes Systemelement ausgegeben, durch
welches sie zur Berechnung verarbeitet werden, um ein Digitalsignal
zur Verfügung
zu stellen, welches eine Blindleistung repräsentiert.
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Die Phasenverschiebungsschaltung
ist dazu ausgebildet, einen Schaltungszustand aufzuweisen, der vollständig einen
Signalwert des Signals repräsentiert,
bei dem eine Phasenverschiebung vorgenommen werden soll, und den
Schaltungszustand für ein
Zeitintervall aufrechtzuerhalten, das dazu erforderlich ist, daß mit dem
Signal eine Phasenverschiebung durchgeführt wird, ohne daß der Phasenverschiebungsvorgang
entsprechend der Anzahl an Bits des Signals wiederholt werden muß, selbst
wenn es sich bei dem Signal um ein Digitalsignal handelt, so daß die Geschwindigkeit
weiter erhöht
werden kann.
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Ein Berechnungssystem für die elektrische Leistung
wandelt Signale, die direkt proportional einer Spannung und einem
Strom eines Systems sind, das momentan gemessen wird, in Digitalwerte
um, unter jeweiligen Verwendung von A-D-Wandlern, um eine Blindleistung zu berechnen,
wobei eine Zeitverzögerung
bei einem Digitalwert der Spannung oder des Stroms durchgeführt wird,
mit welchem eine Phasenverschiebung durchgeführt werden soll, durch eine
Phasenverschiebungsvorrichtung unter Verwendung eines Halbleiterspeichers.
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Dies ermöglicht eine Verringerung des
analogen Abschnitts der Systemanordnung, und führt zu einer kompakten und
kostengünstigen
Anordnung, selbst bei einer Implementierung als LSI. Hierdurch wird
auch die Softwareverarbeitung minimiert und erleichtert.
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Ein weiteres Berechnungssystem für die elektrische
Leistung dar wandelt Signale, die direkt proportional zu einer Spannung
und einem Strom eines momentan gemessenen Systems sind, in Digitalwerte
unter jeweiliger Verwendung von A-D-Wandlern um, um eine Blindleistung zu
berechnen, wobei eine Zeitverzögerung
bei einem Digitalwert der Spannung oder des Stroms ausgeübt wird,
mit denen eine Phasenverschiebung durchgeführt werden soll, durch eine
Phasenverschiebungsvorrichtung unter Verwendung von Schieberegistern.
Dies ermöglicht ebenfalls
eine Verkleinerung des analogen Abschnitts der Systemanordnung,
und führt
zu einer kostengünstigen
Anordnung, selbst bei einer Implementierung als LSI. Hierdurch kann
die gesamte Anordnung als Hardware implementiert werden.
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Ein weiteres Berechnungssystem für die elektrische
Leistung wandelt Signale, die direkt proportional zu einer Spannung
und einem Strom eines momentan gemessenen Systems sind, in Digitalwerte
unter jeweiliger Verwendung von A-D-Wandlern um, um eine Blindleistung
zu berechnen, wobei eine Phasenverschiebung durch eine Phasenverschiebungsschaltung
durchgeführt
wird, die durch einen Kondensator, einen Widerstand, und einen Operationsverstärker gebildet
wird, und vor einem A-D-Wandler an einer Spannungsseite oder einer Stromseite
angeordnet ist. Dies gestattet es ebenfalls, ein Berechnungssystem
für die
elektrische Leistung vollständig
mittels Hardware zu konfigurieren.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die voranstehenden und weitere Ziele
und neuen Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden,
detaillierten Beschreibung noch deutlicher, wenn diese im Zusammenhang
mit den beigefügten
Zeichnungen gesehen wird, bei welchen:
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1 ein
Blockschaltbild eines Blindleistungsberechnungssystems in einem
herkömmlichen Berechnungssystem
für die
elektrische Leistung ist;
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2 ein
Blockschaltbild eines Meßsystems für die elektrische
Leistung ist, welches ein Leistungsmeßgerät enthält, das als Berechnungssystem für die elektrische
Leistung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist;
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3 ein
Blockschaltbild eines Blindenergieberechnungssystems in dem Leistungsmeßgerät von 2 ist;
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4 ein
Zeitablaufdiagramm ist, welches Zeitpunkte von Aktionen eines Blindleistungsberechners
in dem Berechnungssystem für
die Blindenergie von 3 zeigt;
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5 ein
Blockschaltbild einer Phasenverschiebungsschaltung in dem Blindenergieberechnungssystem
von 3 ist;
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6 ein
Blockschaltbild einer Phasenverschiebungsschaltung in einem Berechnungssystem für die elektrische
Leistung gemäß einer
anderen Ausführungsform
der Erfindung ist;
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7 ein
Blockschaltbild eines Blindenergieberechnungssystems in einem Berechnungssystem
für die
elektrische Leistung gemäß einer
anderen Ausführungsform
der Erfindung ist; und
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8 ein
Blockschaltbild einer Phasenverschiebungsschaltung in dem Blindenergieberechnungssystem
von 7 ist.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung werden nachstehend im einzelnen geschildert, unter Bezugnahme
auf relevante, beigefügte
Zeichnungen. In den beigefügten
Zeichnungen sind entsprechende Elemente mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
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2 zeigt
ein Meßsystem
für die
elektrische Leistung, welches ein Leistungsmeßgerät PM aufweist, das als Berechnungssystem
für die
elektrische Leistung gemäß der ersten
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ausgebildet ist.
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Das Meßsystem für die elektrische Leistung weist
das Leistungsmeßgerät PM auf,
sowie ein Strom- und Spannungsmeßsystem MS, das mit einem dreiphasigen
Wechselstromverbraucher L verbunden ist.
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Das Leistungsmeßgerät PM ist als Einheit ausgeführt, welche
aufweist: eine Signalprozessor SP zum Verarbeiten analoger Strom-
und Spannungssignale, welche sie von dem Meßsystem MS empfangen hat, um
hieraus eine elektrische Wirkenergie und eine elektrische Blindenergie
zu berechnen; eine Flüssigkristallanzeige
LCD zum Anzeigen der berechneten Wirkenergie und Blindenergie; und eine
Umhüllung
(nicht dargestellt), die dazu ausgebildet ist, den Signalprozessor
SP und die Flüssigkristallanzeige
LCD aufzunehmen, und mit Eingangsklemmen EXT.PS IN für externe
Leistung versehen ist, und mit erforderlichen Signaleingangs/Ausgangsports.
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Der dreiphasige Wechselstromverbraucher
L weist eine Sternschaltung von drei Leitungen von Verbrauchern
L1, L2, L3 auf. Die Verbindung der Verbraucher kann als Dreiecksschaltung
ausgebildet sein.
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Das Strom- und Spannungsmeßsystem
MS weist auf: Spannungssensoren (V) zum Messen von Amplituden von
Wechselspannungen Vr, Vs, Vt zwischen einem neutralen Punkt N und
Klemmen R, S, T des dreiphasigen Wechselstromverbrauchers L, um
Analogspannungssignale v1, v2, v3 zur Verfügung zu stellen, deren Amplituden
direkt proportional zu Momentanwerten der Spannungen Vr, Vs, Vt
sind; und..
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Stromsensoren (A) zum Messen der
Größen von
Wechselströmen
Ir, Is, It, die durch die Klemmen R, S, T zum dreiphasigen Wechselstromverbraucher L
geleitet werden, um Analogstromsignale i1, i2, i3 zur Verfügung zu
stellen, deren Größen direkt
proportional zu Momentanwerten der Ströme Ir, Is, It sind. Das Meßsystem
MS kann Ströme
messen, die durch mehrere Leitungen einphasiger Wechselstromverbraucher
geleitet sind, und daran anliegende Spannungen, um die Ergebnisse
in Form analoger Stromsignale i1, i2, i3 und analoger Spannungssignale
v1, v2, v3 auszugeben.
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Der Signalprozessor SP weist auf:
Meßwandler
Td1, Td2, Td3 für
eine Proportionalumwandlung der Größen der analogen Stromsignale
i1, i2, i3 zur Bereitstellung analoger Stromsignale A1, A2, A3, welche
Signalwerte mit ausreichenden Größen für einen
später
noch erläuterten,
darauffolgenden Vorgang aufweisen; Transformatoren Tf1, Tf2, Tf3
für eine
Proportionalumwandlung von Amplituden der analogen Spannungssignale
v1, v2, v3 zur Bereitstellung analoger Spannungssignale V2, V2,
V3, welche Signalwerte ausreichender Größen für den nachfolgenden Vorgang
aufweisen; groß integrierte
Schaltung LSI zur Verarbeitung der analogen Stromsignale (die nachstehend
einfach als "Eingangsstrom" oder als "Strom" bezeichnet sind)
A1, A2, A3, die von den Meßwandlern
Td1, Td2, Td3 eingegeben werden, und der analogen Spannungssignale
(die nachstehend einfach als "Eingangsspannung" oder als "Spannung" bezeichnet sind)
V1, V2, V3, die von den Transformatoren Tf1, Tf2, Tf3 zugeführt werden,
zur digitalen Berechnung von Stromwerten [W, Var] der Wirkleistung
bzw. der Blindleistung für
die Phasen R, S, T; einen Multiplex, der zur Verteilung von Takten
an die integrierte Schaltung LSI ausgebildet ist, und für die Digitalsignale
verantwortlich ist, die von der integrierten Schaltung LSI zugeführt werden,
um Werte zu berechnen, welche integrierte Werte [Wh, Var] der Wirkleistung
bzw. der Blindleistung für
die Phasen R, S, T repräsentieren,
und für
Anfragen von einer Steuerschaltung in der Flüssigkristallanzeige LCD oder von
externen Signalen verantwortlich ist, die über eine Eingangs/Ausgangsschnittstelle
(nicht gezeigt) eingegeben werden, um Ausgangssignale zur Verfügung zu
stellen, beispielsweise entsprechende Berechnungsergebnisse und/oder
Steuerbefehle, an die Flüssigkristallanzeige
LCD oder für
den externen Einsatz; und eine interne Stromversorgung INT.PS zum
Liefern von Energie an den gesamten Signalprozessor SP, so weist
dies erforderlich ist.
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Der Multiplex weist auf: einen ROM
(Nur-Lese-Speicher) zum Speichern erforderlicher Programme und Daten;
einen internen Takt CLK; eine CPU zur Ausführung von Vorgängen in
Abhängigkeit
von den Programmen, beispielsweise für die Taktverteilung, die Berechnung
für die
Integration und die Handhabung von Berechnungsergebnissen, und für die Steuerung
der Flüssigkristallanzeige
LCD und externer Schaltungen; und einen RAM (Speicher mit wahlfreiem
Zugriff) zum Speichern von Berechnungsergebnissen und zugehöriger Daten,
je nach Erfordernis. Hierbei kann die Taktverteilung an die integrierte
Schaltung LSI in Form einer elektrischen Schaltung implementiert
sein, die in der integrierten Schaltung LSI vorgesehen ist, um hierdurch
die Belastung des Mikrocomputers weiter zu verringern.
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Die integrierte Schaltung LSI weist
auf: einen ersten bis dritten Blindleistungsberechner Var-1, Var-2,
Var-3, die jeweils mit Eingangsklemmen T1 und T2, T3 und T4, bzw.
T5 und T6 versehen sind, und zur Verarbeitung der eingegebenen Spannungen und
Ströme
V1 und A1, V2 und A2, V3 und A3 ausgebildet sind, die jeweils an
diesen Klemmen empfangen werden, um Stromwerte der Blindleistung durch
Phasen des dreiphasigen Wechselstromverbrauchers L zur Verfügung zu
stellen; und erste bis dritte Wirkleistungsberechner W-1, W-2, W-3,
die mit Eingangsklemmen T11 und T12, T13 und T14, bzw. T15 und T16
versehen sind, und zur jeweiligen Verarbeitung der eingegebenen
Spannung und Ströme V1
und A1, V2 und A2, V3 und A3 ausgebildet sind, die an diesen Klemmen
empfangen werden, um Stromwerte der Wirkleistung durch Phasen des
dreiphasigen Wechselstromverbrauchers L zur Verfügung zu stellen.
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Das geschilderte Leistungsmeßgerät PM ist daher
als Berechnungssystem für
die elektrische Leistung ausgebildet, welches aufweist: eine Schnittstelle
(als eine Gruppe von Meßwandlern
Td1, Td2, Td3 und Transformatoren Tf1, Tf2, Tf3) zur Eingabe der
analogen Stromsignale i1, i2, i3 und der analogen Spannungssignale
v1, v2, v3; einen Berechner für
die elektrische Leistung (als integrierte Schaltung LSI) zur digitalen
Verarbeitung der analogen Ströme
I1, I2, I3 und der Spannungen V1, V2, V3, die über die Schnittstelle zugeführt werden,
um Stromwerte der Wirkleistung und der Blindleistung mehrerer Leitungen
zu berechnen; einen Integrierer (der als Verarbeitungsfunktion zur
Berechnung des Mikrocomputers implementiert ist), zum Integrieren
berechneter Werte von dem Leistungsberechner; und eine Anzeige (als
Flüssigkristallanzeige
LCD) zur Anzeige der elektrischen Energie, die von dem Integrierer
bestimmt wird, je nach Erfordernis.
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Weiterhin ist in Bezug auf die jeweiligen Wirk-
und Blindleistungsberechner S1, W2, W3 bzw. Var-1, Var-2, Var-3, welche
die integrierte Schaltung LSI bilden, das Berechnungssystem für die elektrische
Leistung als Kombination der Schnittstelle, mehrerer Leitungen von
Berechnungssystemen für die
elektrische Wirkenergie (die jeweils durch einen einzelnen Wirkleistungsberechner
und einen entsprechenden Integrationsvorgang gebildet werden), mehrerer
Leitungen von Berechnungssystemen für die elektrische Blindenergie
(die jeweils durch einen einzelnen Blindleistungsberechner und einen
entsprechenden Integrationsvorgang gebildet werden), und der Anzeige
ausgebildet.
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3 zeigt
eine Leitung des Berechnungssystems CS1 unter den mehreren Leitungen
von Blindenergieberechnungssystemen und 4 zeigt Zeitpunkte von Aktionen eines
Blindleistungsberechners (Var-1) des Berechnungssystems CS1.
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Das Berechnungssystem CS1 weist den Blindleistungsberechner
(Var-1) auf, und einen Integerierer 200, der als Integrationsvorgang
des zugehörigen
Mikrocomputers ausgebildet ist. Hierbei kann der Integrierer 200 als
Festkörperschaltung
in dem Blindleistungsberechner (Var-1) vorgesehen sein, um hierdurch
den Berechner (Var-1) als Blindenergieberechner auszubilden.
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Der Blindleistungsberechner (Var-1)
weist auf: einen Phasenverschiebungs-AD-Wandler PSC1 als quantisierende
Phasenverschiebungsschaltung, die dazu ausgebildet ist, einen an
der Klemme T2 empfangenen analogen Eingangsstrom A1 in ein digitales
Stromsignal g(n) umzuwandeln, durch Quantisierung in eine Kette
einzelner Bits mit einer Periodenauflösung von n, und zur Umwandlung
einer analogen Eingangsspannung V1, die an der Klemme T1 empfangen
wird, in ein digitales Spannungssignal f(n) durch analoge Quantisierung
in eine Kette einzelner Bits mit einer Periodenauflösung von
n, wobei zusätzlich
eine Verzögerung
von einem Viertel einer Periode der Eingangsspannung V1 in dem Spannungssignal
f(n) durchgeführt
wird, mit welchem die Phasenverschiebung durchgeführt werden
soll, um ein phasenverschobenes Spannungssignal f1(n) zur Verfügung zu
stellen; einen digitalen Multiplizierer DML als Multiplikationsschaltung
zur Durchführung einer
Addition/Subtraktion (+/–)
einfacher Abtastwerte G(n) und F1(n) des digitalen Stromsignals
g(n) und des phasenverschobenen Spannungssignals f1(n), um einen
Multiplikationsvorgang (g x f1) zwischen den Strom- und Spannungssignalen
g(n) und f1(n) durchzuführen;
und einen periodischen Leistungssummierer PSM als zusätzliche
Schaltung zum Addieren (+) von Multiplikationsergebnissen Q(n) des Multiplizierers
DML, um eine periodische Gesamtsumme ∫Q(n) zu bestimmen, die als Stromwert
Q ausgegeben werden soll (also als Mittelwert in einer momentanen
Periode), der Blindleistung. Der Integrierer 200 ist dazu
ausgebildet, eine Integration ∫Q des
momentanen Wertes Q der Blindleistung durchzuführen, um einen Gesamtwert der
Blindleistung zwischen einer Ruhezeit des Leistungsmeßgerätes PM bis
zu einem momentanen Zeitpunkt von Varh bereitzustellen.
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Der Phasenverschiebungs-AD-Wandler PSC1
weist ein Paar von Deltamodulatoren 101, 102 auf,
eine Phasenverschiebungsschaltung 115, und einen Komparator 114.
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Die Deltamodulatoren 101 und 102 arbeiten als
Ein-Bit-AD-Wandler, und wandeln die Spannung V1 und den Strom A1,
die an den Klemmen T1 und T2 zugeführt werden, in kodierte Impulssignale
f(n) und g(n) von einem Bit um, welche ausgegeben werden sollen.
Der Zeitpunkt hierfür
hängt von einem Takt φ für den Deltamodulator 101 ab,
und von einer Inversion des Taktes φ für den Deltamodulator 102.
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In Bezug auf den Deltamodulator 101 wird bei
einer Anstiegsflanke des Taktes φ die
Größe der Eingangsspannung
V1 an einem Komparator 103 mit einer Ausgangsspannung F(n)
eines Integrierers 105 verglichen, und wenn eine Bedingung
V1>F(n) erfüllt ist,
gibt der Deltamodulator 101 einen hohen Pegel "H" aus, und führt der Integrierer 105 eine
Integration um ein Ausmaß +Δv durch.
Bei V1<F(n) wird
jedoch ein niedriger Pegel "L" ausgegeben, und
führt der
Integrierer 105 eine Abwärtsintegration –Δv durch.
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In Bezug auf den Deltamodulator 102 wird
an einer Abfallsflanke des Taktes φ (also an einer Anstiegsflanke
seiner Inversion) die Größe des Eingangsstroms
an einem Komparator 104 mit einem Ausgangsstrom G(n) eines
Integrierers 106 verglichen, und wenn eine Bedingung A1>G(n) erfüllt ist, gibt
der Deltamodulator 102 einen hohen Pegel "H" aus, und führt der Integrierer 106 eine
Integration um ein Ausmaß +Δv durch.
Für A1<G(n) wird jedoch
ein niedriger Pegel "L" ausgegeben, und
führt der
Integrierer 105 eine Abwärtsintegration um –Δv durch.
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Die Phasenverschiebungsschaltung 115 übt eine
Verzögerung
auf das Ausgangsimpulssignal f(n) des Deltamodulators 101 um
90 ° durch,
wodurch ein Impulssignal f1(n) ausgegeben wird. Die Verzögerungszeit
und der Verzögerungszeitpunkt
werden dadurch berechnet, daß auf
ein Ausgangssignal von dem Komparator 114 Bezug genommen
wird.
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Der digitale Multiplizierer DML weist
ein Paar von Aufwärts/Abwärtszählern 107 und 108 auf,
einen Datenselektor 109, einen Addierer/Subtrahierer 110, einen
Zwischenspeicher 111, und eine Logikschaltung 113.
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Die Aufwärts/Abwärtszähler 107 und 108 zählen die
Anzahl an Impulsen des Taktes φ und
dessen Inversion herauf oder herunter, entsprechend Bitwerten "1", "0" des phasenverschobenen
Spannungssignals f1(n) und des Stromsignals g(n), und geben Zählwerte
als die einfachen Abtastwerte F1(n) und G(n) aus, mit denselben
Ergebnissen wie nach einer A/D-Wandlung eines phasenverschobenen
Zustandswertes der Spannung V1 und eines Eingangswertes des Stroms
A1, wie sie jeweils mit hoher Geschwindigkeit abgetastet werden.
In dieser Hinsicht können
die Aufwärts/Abwärtszähler 107,
108 als Teile des Phasenverschiebungs-AD-Wandlers PSC1 angesehen
werden.
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Der Datenselektor 109 wählt das
Ausgangssignal F1(n) des Aufwärts/Abwärtszählers 107 oder das
Ausgangssignal G(n) des Aufwärts/Abwärtszählers 108 aus,
das so umgeschaltet wird, daß es
dem Addierer/Subtrahierer 110 zugeführt wird, in Abhängigkeit
von einem Taktsignal κφ (wobei κ ein Faktor ist,
der zur Synchronisierung mit einer Abtastgeschwindigkeit festgelegt
wird, und bei der vorliegenden Ausführungsform κ = 1 ist. Es wird F1(n) mit
dem Taktsignal κφ auf hohem
Pegel "H" ausgewählt, oder G(n)
mit dem Taktsignal κφ auf einem
niedrigen Pegel "L".
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Die Logikschaltung 113 gibt
an den Addierer/Subtrahierer 110 ein OR eines AND zwischen dem Ausgangssignal
g(n) des Deltamodulators 102 und des Taktes φ sowie ein
AND zwischen dem Ausgangssignal f1(n) der Phasenverschiebungsschaltung 115 und
der Inversion des Taktes φ aus.
Es wird das Ausgangssignal g(n) des Deltamodulators 102 mit
dem Takt φ auf
dem hohen Pegel "H" ausgewählt, oder
das Ausgangssignal f1(n) der Phasenverschiebungsschaltung 115 mit
dem Takt φ auf
niedrigem Pegel "L".
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Der Addierer/Subtrahierer 110 weist
einen Knoten A, einen Knoten B und einen Knoten (+/–) als Eingänge auf,
und einen Knoten (A ± B)
als Ausgang. Ein Ausgangssignal Q(n – 1) des Zwischenspeichers 111 wird
dem Knoten A zugeführt,
das Ausgangssignal F1(n) oder G(n) des Datenselektors zum Knoten B,
und ein Ausgangssignal der Logikschaltung 113 dem Knoten
(+/–).
In Abhängigkeit
von einem Eingangswert für
den Knoten (+/–)
führt der
Addierer/Subtrahierer 110 einen Additions/Subtraktionsvorgang {Q(n – 1)±(F1(n)
oder G(n))} durch, und ein Ergebnis Q(n) wird von dem Knoten (A ± B) an
den Zwischenspeicher 111 ausgegeben. Der Additions/Subtraktionsvorgang
wird zur Addition mit einem Eingangssignal "H" zu
dem Knoten (+/-) durchgeführt,
oder zur Subtraktion mit einem Eingangssignal "L".
Das Ergebnis Q(n) dieses Vorgangs ist ein Wert, der proportional
zu einem phasenverschobenen-Zustandswert der (momentanen) Spannung
V1 mal einem Eingangszustandswert des (momentanen) Stroms A1 ist.
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In dem Zwischenspeicher 111 werden
vorher Daten Q(n – 1)
festgehalten, bis momentane Daten Q(n) von dem Addierer/Subtrahierer 110 ankommen, und
der Zwischenspeicher hält
die momentanen Daten Q(n) fest, wenn diese Daten Q(n) zugeführt werden.
Der Zwischenspeicher 111 gibt den Wert der festgehaltenen
Daten aus.
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Der periodische Leistungssummierer
PSM weist eine eingebaute, einfache Additionsschaltung auf, welche
ein Rücksetzen
auf einen Wert Null durchführt,
wobei ein Überlaufsignal
an einer Klemme 151 jedesmal dann ausgegeben wird, wenn
durch Addition von Q(n) ein vorbestimmter Wert überschritten wird. Der Mikrocomputer
weist eine einfache Berechnungsfunktion auf, wobei einfach das Überlaufsignal
von der Klemme 151 heraufgezählt wird, um eine Blindenergie
zu bestimmen, und der Mikrocomputer kann diese Funktion durch ein
externes Signal auswählen,
welches beispielsweise zugeführt
wird, wenn sich der Verbraucher L in einem stationären Betriebszustand
befindet, zur weiteren Verringerung der Belastung des Mikrocomputers.
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Die einfache Additionsschaltung kann
von dem Leistungssummierer PSM weggenommen werden, oder es können im
Gegensatz der Summierer PSM und der Integrierer 200 entfernt
werden, um durch eine Kombination der einfachen Additionsschaltung
und der einfachen Berechnungsfunktion ersetzt zu werden, die normalerweise
eingesetzt wird.
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Der zweite und dritte Blindleistungsberechner
Var-2 bzw. Var-3 weisen den gleichen Schaltungsaufbau auf wie der
erste Blindleistungberechner Var-1, und auf ihre Beschreibung wird
verzichtet. Die Wirkleistungsberechner W-1, W-2 und W-3 weisen einen
Schaltungsaufbau auf, welcher dem des Blindleistungsberechners Var-1
entspricht, wenn die Phasenverschiebungsschaltung 115 entfernt
wird, und unterscheidet sich ebenfalls überhaupt nicht in der Funktion,
mit Ausnahme der Phasenverschiebungsfunktion, so daß auch auf
ihre Beschreibung verzichtet wird.
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5 zeigt
den Aufbau der Phasenverschiebungsschaltung 115.
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Die Phasenverschiebungsschaltung 115 weist
zwei Zähler 121, 122 auf,
einen Addierer 123, und einen RAM 124 als Halbleiterspeicher.
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Der Zähler 121 zählt in einer
Freilaufbetriebsart einen Takt φ,
der mit dem Takt φ synchronisiert
ist, welcher den Deltamodulator 101 treibt, und verwendet
den Zählwert
zur Schreibadressierung des RAM 124.
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Der Zähler 122 zählt die
Anzahl an Impulsen desselben Taktes φ, wie er an den Zähler 121 angelegt
wird, beispielsweise für
eine Periode der Eingangsspannung V1, in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal
des Komparators 114, und verschiebt die unteren zwei Bits
des Zählwertes,
um die Anzahl an Takten in einem Viertel der Periode der Eingangsspannung
V1 zu berechnen (also der Verzögerungszeit
von 90 °).
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Der Addierer 123 addiert
zu einem Wert, der eine Schreibadresse des RAM 124 angibt,
die von dem Zähler 121 ausgegeben
wird, einen Wert, der ein Viertel des Zählwertes für eine Periode angibt, der
von dem Zähler 122 ausgegeben
wird, um hierdurch eine Adresse für das Ausmaß der Verzögerung von 90 ° zu berechnen.
Das Ausgangssignal des Addierers 123 gibt eine Leseadresse
des RAM 124 an.
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Zwar ist bei der voranstehenden Beschreibung
der Zähler 122 so
ausgebildet, daß er
die Anzahl an Taktimpulsen während
einer Periode der Eingangsspannung V1 zählt, und den Zählwert für jede Periode
ausgibt, jedoch ist es alternativ hierzu möglich, einen solchen Aufbau
vorzusehen, daß die Änzahl an Taktimpulse
in mehreren Perioden gezählt wird,
und der Zählwert
alle mehreren Perioden ausgegeben wird. Selbst wenn der Zählwert für jeweils mehrere
Perioden ausgegeben wird, ist es möglich, an dem Addierer 123 die
Anzahl an Taktimpulse für ein
Viertel der Periode aus der zugeführten Anzahl an Taktimpulsen
für die
mehreren Perioden zu berechnen, um den Wert der Schreibadresse des
RAM 121 hinzuzufügen,
um so die Adresse für
das Ausmaß der
Verzögerung
von 90 ° zu
berechnen.
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Darüber hinaus ist es möglich, wenn
eine solche Anordnung getroffen wird, daß am Zähler 122 der Zählwert für eine Viertelperiode
aus der Anzahl an Taktimpulsen für
eine Periode oder mehrere Perioden berechnet wird, und dieser Wert
ausgegeben wird, daß dieser
Wert an dem Addierer 123 als zu addierender Wert unverändert jedem
Wert hinzugefügt wird,
der die Schreibadresse des RAM angibt, die von dem Zähler 121 ausgegeben
wird, wodurch die Leseadresse berechnet wird.
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An Adressen, die durch den Zähler 121 angegeben
werden, wird das Ausgangssignal des Deltamodulators 121 hintereinander
in dem RAM 124 bei jedem Taktimpuls gespeichert. Die Adressendaten, die
von dem Addierer 123 angegeben werden, werden hintereinander
an jedem Taktimpuls ausgegeben, und dem Aufwärts/Abwärtszähler 107 in der nächsten Stufe
zugeführt.
Da es ausreichend ist, daß der
RAM 124 ein Bit speichert, wird ein RAM mit einem Bit mal
N verwendet, wobei N ein Wert ist, der ausreichend hoch ist, um
den Zählwert
eines Viertels der Periode der Eingangsspannung V1 aufzunehmen,
und der maximale Zählwert
des Zählers 121 an N
angepaßt
ist. Der RAM 124 kann unter den Blindleistungsberechnern
Var-1, Var-2, Var-3 gemeinsam genutzt werden, wenn entsprechende
Adressenberechnungen durchgeführt
werden.
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Wie voranstehend geschildert wird
bei dieser Ausführungsform
der Erfindung die Phasenverschiebungsschaltung 115 durch
den RAM 124 gebildet, der hintereinander die Ausgangsdaten
von 1 Bit des Deltamodulators 101 speichert, durch den
Zähler 121 zum
Zählen
von Taktimpulsen und zur Angabe der Schreibadresse des RAM 124,
durch den Zähler 122, der
zur Festlegung des Ausmaßes
der Phasenverschiebung vorgesehen ist, und eine Frequenzdetektorvorrichtung
darstellt, welche die Frequenz des Signals V1 (beispielsweise 50
Hz) zählt,
welche direkt proportional zu einer Spannung des Systems ist, das gemessen
wird, und durch einen Addierer, der zum Addieren des Zählwertes
des Zählers 121 und
des Ausgangswertes des Zählers 122 vorgesehen
ist, um die Leseadresse des RAM 124 anzugeben.
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Bei dieser Ausbildung werden die
Ausgangsdaten von 1 Bit des Deltamodulators 101 um das Ausmaß von 90 ° der Eingangsspannung
V1 verzögert,
wodurch es ermöglicht
wird, unter Verwendung des in 5 gezeigten
Systems eine Berechnung der Blindleistung durchzuführen.
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Die voranstehend geschilderte Ausführungsform
der Erfindung stellt mehrere Vorteile zur Verfügung. Erstens kann, da die
Analogschaltung extrem einfach ist (da sie nur den Deltamodulator 101 umfaßt, der
ein A/D-Wandler für
ein 1 Bit ist), eine kostengünstige
und kompakte LSI-Implementierung erzielt werden. Darüber hinaus
ist es normalerweise erforderlich, daß die Phasenverschiebungsschaltung 115 eine
Verschiebung um eine große
Anzahl an Bits durchführt,
wobei dies bis zu 16 Bit betragen kann, jedoch wird eine Verarbeitung
an der Ausgangsstufe des Deltamodulators 101 durchgeführt, wo
eine Datenverarbeitung mit 1 Bit durchgeführt wird, was eine kompakte
Schaltung ermöglicht.
Zweitens wird durch Minimierung der Softwareverarbeitung die Softwareverarbeitung
erleichtert. Drittens ermöglicht
die Fähigkeit,
die Abtastgeschwindigkeit zu erhöhen,
eine hohe Genauigkeit.
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Nachstehend wird unter Bezugnahme
auf 6 ein Blindleistungsberechnungssystem
CS2 gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Das Berechnungssystem CS2 unterscheidet sich
von dem Berechnungssystem CS1 gemäß der ersten Ausführungsform
in der Hinsicht, daß ein
Phasenverschiebungs-AD-Wandler PSC2 einen abgeänderten Aufbau aufweist, nämlich von
dem in 3 gezeigten RAM-Typ
eines Phasenverschiebungs-AD-Wandlers PSC1 zu einem Schieberegistertyp,
der in 6 gezeigt ist.
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Der Wandler PSC2 von 6 weist eine Phasenverschiebungsschaltung 115 auf,
die durch einen Zähler 131,
einen Dekoder 132, mehrere Schieberegister 133,
mehrere AND-Gates 134, und ein OR-Gate 135 gebildet
wird.
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Der Zähler 131 zählt die
Impulse des Taktes φ für jede Periode
einer Eingangsspannung V1 in Abhängigkeit
von einem Ausgangssignal eines Komparators 114, und gibt
den Zählwert
für jede
Periode aus.
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Der Dekoder 132 dekodiert
den Zählwert
für eine
Periode von V1, die von dem Zähler 131 gezählt wird,
zu einem Zählwert,
welcher einer Viertelperiode entspricht, und öffnet ein entsprechendes Gate 134 von
mehreren AND-Gates 134.
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Die Schieberegister 133 führen eine
Verschiebung des 1-Bit-Datenstroms, der von dem Deltamodulator 101 ausgegeben
wird, zu den Zeitpunkten des Taktes φ durch (so daß jedes 1-Bit-Ausgangssignal
von dem Deltamodulator 101 verschoben wird). Die Anzahl
an Stufen der Schieberegister 133 ist so gewählt, daß sie zumindest
dazu ausreicht, die von dem Deltamodulator 101 ausgegebenen
Daten um die Zeit entsprechend einem Viertel einer Periode der Eingangsspannung
V1 zu verschieben.
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Das OR-Gate 135 überträgt das Ausgangssignal
einer entsprechenden Stufe des Schieberegisters 133, in
Reaktion auf die Periode von V1, die von dem Zähler 131 gezählt wird,
an den Aufwärts/Abwärtszähler 107.
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Zwar betrifft die voranstehende Beschreibung
einen Fall einer Anordnung, bei welcher der Zähler 131 die Taktimpulse
während
einer Periode der Eingangsspannung V1 zählt, und den Zählwert für jede Periode
ausgibt, jedoch ist es alternativ möglich, eine solche Ausbildung
vorzusehen, daß die
Anzahl an Taktimpulsen in mehreren Perioden gezählt wird, und dieser Zählwert alle
mehreren Perioden ausgegeben wird. Weiterhin ist es alternativ möglich, an
dem Zähler 131 den
Zählwert
für ein
Viertel einer Periode aus der Anzahl an Taktimpulsen für mehrere gezählte Perioden
zu berechnen, und diesen berechneten Wert auszugeben.
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Wie voranstehend geschildert wird
bei dieser Ausführungsform
die Phasenverschiebungsschaltung 115 durch Schieberegister 133 gebildet,
zum aufeinanderfolgenden Verschieben der 1-Bit-Ausgangsdaten des
Deltamodulators 101, durch den Zähler 131, der zur
Festlegung des Ausmaßes
der Verschiebung vorgesehen ist, und eine Frequenzdetektorvorrichtung
darstellt, welche die Frequenz des Signals V1 (beispielsweise 50
Hz) zählt,
welche direkt proportional einer Spannung des gemessenen Systems
ist, durch eine Gruppe von Gates 134, die zur Auswahl gewünschter
Verschiebungsstufen der Verschieberegister 133 vorgesehen
sind, und den Dekoder 132 zur Erzeugung eines Auswahlsignals, welches
die Gates der Gruppe von Gates 134 auswählt, auf der Grundlage des
Ausgangssignals des Zählers 131.
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Durch Verwendung der voranstehend
geschilderten Konfiguration werden die 1-Bit-Ausgangsdaten des Deltamodulators 101 um
das Ausmaß von
90 ° der
Eingangsspannung V1 verzögert, was
es ermöglicht,
eine Berechnung der Blindleistung durchzuführen, wie bei dem Berechnungssystem
CS1 gemäß der ersten
Ausführungsform.
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Die voranstehend geschilderte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung stellt mehrere Vorteile zur Verfügung. Erstens
kann, da die Analogschaltung extrem einfach ist (da sie nur die
Deltamodulatoren 101 und 102 umfaßt, welche 1-Bit-AD-Wandler
sind), eine kostengünstige
und kompakte LSI-Implementierung erzielt werden. Darüber hinaus
ist normalerweise die Phasenverschiebungsschaltung 115 so
ausgelegt, daß sie
eine Verschiebung einer großen
Anzahl an Bits durchführen muß, wobei
diese bis zu 16 Bit sein können,
jedoch wird die Verarbeitung an der Ausgangsstufe des Deltamodulators 101 durchgeführt, wo
eine 1-Bit-Datenverarbeitung durchgeführt wird, was eine kompakte Schaltung
ermöglicht.
Zweitens wird durch Minimierung der Softwareverarbeitung die Softwareverarbeitung
erleichtert. Drittens ermöglicht
es die Fähigkeit, die
Abtastgeschwindigkeit zu erhöhen,
eine hohe Genauigkeit zu erzielen.
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Unter Bezugnahme auf die 7 und 8 wird ein Blindleistungsberechnungssystem
CS3 gemäß der dritten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Das Berechnungssystem CS3 unterscheidet sich
von der ersten und zweiten Ausführungsform
in der Hinsicht, daß seine
Phasenverschiebungsschaltung PSC3 gegenüber dem in 3 gezeigten, digitalen Verschiebungstyp
zu einem analogen Verschiebungstyp abgeändert ist, der in 7 gezeigt ist.
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In dem Wandler PSC2 von 7 ist eine Phasenverschiebungsschaltung 116 zwischen
eine Spannungseingangsklemme T1 und einen Deltamodulator 101 eingefügt, zur
Phasenverschiebung einer Analogspannung V1, welche der Klemme T1 zugeführt wird,
um ein Viertel einer Periode.
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Wie aus 8 hervorgeht, wird die Phasenverschiebungsschaltung 116 durch
einen Operationsverstärker 141,
Register R1, R2, einen Kondensator C1, einen Komparator 142 sowie
mehrere Widerstände
R3 bis Rn gebildet.
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Bei dieser Ausführungsform ist die Phasenverschiebungsschaltung
als eine Stufe vor dem Deltamodulator 101 vorgesehen. Das
Ausmaß der
Phasenverschiebung wird durch die Zeitkonstante des Kondensators
Cl und der Widerstände
R3 bis Rn festgelegt.
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Der Komparator 142 vergleicht
die Eingangsspannung V1, und gibt ein Impulssignal aus.
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Der Zähler 143 zählt die
Impulse des Taktes φ während einer
Periode des Komparators 142. Er zählt daher die Anzahl an Impulsen
des Taktes φ während einer
Periode der Eingangsspannung V1, und gibt den Zählwert für jeweils eine Periode aus. Der
Zähler 143 kann
alternativ die Anzahl an Taktimpulsen während mehrerer Perioden der
Eingangsspannung V1 zählen,
und diesen Zählwert
alle mehreren Perioden ausgeben.
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Der Dekoder 144 dekodiert
den Zählwert
für eine
Periode (oder mehrere Perioden) der Eingangsspannung V1, der von
dem Zähler 143 gezählt wird, um
einen entsprechenden Schalter unter der Gruppe der Schalter SW3
bis SWn zu öffnen.
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Bei dieser Ausführungsform ist die wird die Phasenverschiebungsschaltung 116 durch
einen Operationsverstärker 141 gebildet,
einen Kondensator C1, Widerstände
R1 bis Rn, den Komparator 142 und den Zähler 143, welche als
Frequenzdetektorvorrichtung dienen, die dazu vorgesehen ist, das Ausmaß der Verschiebung
dadurch festzulegen, daß die
Frequenz des Signals V1 (beispielsweise 50 Hz) gezählt wird,
welche direkt proportional zur Spannung eines Systems ist, das gemessen
wird, durch Schalter SW3 bis SWn, die dazu vorgesehen sind, eine
gewünschte
Zeitkonstante zu erzielen, mit Hilfe des Kondensators C1 und der
Widerstände
R3 bis Rn, und durch den Dekoder 144, welcher einen gewünschten
Schalter unter den Schaltern SW3 bis SWn auswählt, auf der Grundlage des
Ausgangssignals des Zählers 143.
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Bei dieser Anordnung wird das Eingangssignal
des Deltamodulators 101 um das Ausmaß von 90 ° der Eingangsspannung V1 verzögert, was
es ermöglicht,
eine Berechnung der Blindleistung unter Verwendung des Berechnungssystems
CS3 von 7 durchzuführen.
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Die voranstehend geschilderte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung stellt eine Anzahl an Vorteilen zur Verfügung. Erstens
kann sie vollständig durch
Hardware implementiert werden. Zweitens ermöglicht es die Fähigkeit,
die Abtastgeschwindigkeit zu erhöhen,
eine hohe Genauigkeit zu erzielen.
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Bei der ersten bis dritten Ausführungsform bezog
sich die Beschreibung auf den Fall von Deltamodulatoren 101 und 102,
die als 1-Bit-AD-Wandler verwendet werden, jedoch ist es möglich, die
vorliegende Erfindung auf dieselbe Art und Weise zu verwirklichen,
wenn Sigmamodulatoren statt der Deltamodulatoren 101 und 102 eingesetzt
werden.
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Wie aus den voranstehenden Ausführungsformen
deutlich wird, weisen gemäß einer
Zielrichtung der Erfindung bei den voranstehend geschilderten Zielrichtungen
die RD-Wandler 1-Bit-AD-Wandler auf. Gemäß einer anderen Zielrichtung übt bei den voranstehend
geschilderten Zielrichtungen die Phasenverschiebungsvorrichtung
eine Zeitverzögerung bei
Daten von 1 Bit aus, welche von einem RD-Wandler ausgegeben werden,
um eine Phasenverschiebung zu bewirken.
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Gemäß einer anderen Zielrichtung
der Erfindung weist bei den voranstehend geschilderten Zielrichtungen
die Phasenverschiebungsvorrichtung einen Halbleiterspeicher auf,
um aufeinanderfolgend Daten von 1 Bit zu speichern, die von dem 1-Bit-AD-Wandler
ausgegeben werden, einen Zähler zum
Zählen
eines Taktes und zur Durchführung
einer Schreibadressierung für
den Halbleiterspeicher, eine Frequenzdetektorvorrichtung, die dazu
vorgesehen ist, um das Ausmaß der
Phasenverschiebung zum Zählen
einer Frequenz eines Signals festzulegen, welche direkt proportional
einer Spannung oder einem Strom des momentan gemessenen Systems
ist, und eine Vorrichtung, die dazu vorgesehen ist, eine Leseadressierung
des Halbleiterspeichers durchzuführen,
auf der Grundlage eines Zählwertes
des Zählers,
und eines Ausgangswertes der Frequenzdetektorvorrichtung.
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Gemäß einer weiteren Zielrichtung
der Erfindung weist bei den voranstehend geschilderten Zielrichtungen
die Phasenverschiebungsvorrichtung Schieberegister auf, um aufeinanderfolgend
Daten von 1 Bit zu verschieben, die von dem 1-Bit-AD-Wandler ausgegeben
werden, eine Frequenzdetektorvorrichtung, die dazu vorgesehen ist, ein
Ausmaß einer
Phasenverschiebung festzulegen, um eine Frequenz eines Signals zu
zählen,
welche direkt proportional zu einer Spannung oder einem Strom des
momentan gemessenen Systems ist, eine Gatevorrichtung, die zur Auswahl
einer gewünschten Verschiebungsstufe
des Schieberegisters vorgesehen ist, und einen Dekoder zum Erzeugen
eines Auswahlsignals, welches ein Gate der Gatevorrichtung auswählt, auf
der Grundlage eines Ausgangssignals der Frequenzdetektorvorrichtung.
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Gemäß einer anderen Zielrichtung
der Erfindung weist bei den voranstehend geschilderten Zielrichtungen
die Phasenverschiebungsschaltung einen Operationsverstärker auf,
einen Kondensator, einen Widerstand, eine Frequenzdetektorvorrichtung,
die zur Bestimmung eines Ausmaßes
einer Phasenverschiebung vorgesehen ist, um eine Frequenz eines Signals
zu detektieren, welche direkt proportional zu einer Spannung oder
einem Strom des momentan gemessenen Systems ist, eine Schaltvorrichtung,
die dazu vorgesehen ist, eine gewünschte Zeitkonstante entsprechend
dem Kondensator und dem Widerstand zu erzielen, und einen Dekoder
zur Erzeugung eines Auswahlsignals, welches einen Schalter der Schaltvorrichtung
auswählt,
auf der Grundlage eines Ausgangssignals der Frequenzdetektorvorrichtung.
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Gemäß einer weiteren Zielrichtung
der Erfindung gibt bei den voranstehend geschilderten Zielrichtungen
die Frequenzdetektorvorrichtung ein vorbestimmtes Signal für jede Periode
des Signals aus, welches direkt proportional der Spannung oder dem Strom
des momentan gemessenen Systems ist.
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Gemäß einer weiteren Zielrichtung
der Erfindung umfassen die voranstehend geschilderten Zielrichtungen
weiterhin eine digitale Integrationsvorrichtung, die zur Berechnung
einer Blindenergie vorgesehen ist.
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Gemäß der Erfindung kann daher
ein Blindleistungsberechnungssystem und ein Meßsystem für die elektrische Blindenergie
erzielt werden, mit folgenden Vorteilen. Erstens ist infolge der
Tatsache, daß die
Analogschaltung kompakt ist, eine kostengünstige Implementierung möglich, selbst
in Form einer LSI. Zweitens wird durch Minimierung der Softwareverarbeitung
die Softwareverarbeitung erleichtert, oder ist eine vollständige Hardwareimplementierung
möglich.
Drittens ermöglicht
die Fähigkeit,
die Abtastgeschwindigkeit zu erhöhen,
eine hohe Genauigkeit.
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Zwar wurden bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung unter Verwendung bestimmter Begriffe
beschrieben, jedoch dient diese Beschreibung zum Zwecke der Erläuterung,
und es wird darauf hingewiesen, daß sich Änderungen und Variationen vornehmen
lassen, ohne vom Wesen oder Umfang der Erfindung abzuweichen.