JP2010085163A - Current and power measurement apparatus - Google Patents

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JP2010085163A JP2008252792A JP2008252792A JP2010085163A JP 2010085163 A JP2010085163 A JP 2010085163A JP 2008252792 A JP2008252792 A JP 2008252792A JP 2008252792 A JP2008252792 A JP 2008252792A JP 2010085163 A JP2010085163 A JP 2010085163A
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Hisayoshi Tsubo
尚義 坪
Kazuhiko Oizumi
和彦 大泉
Masahide Mizuno
昌英 水野
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MIYAKAWA ELECTRIC WORKS
MIYAKAWA SEISAKUSHO KK
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MIYAKAWA ELECTRIC WORKS
MIYAKAWA SEISAKUSHO KK
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  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a measurement apparatus for enabling a current measurement at the high current waveform accuracy, and enabling an effective power measurement for considering a current waveform. <P>SOLUTION: A current is detected by a current sensor 1, converted into a digital signal by an A/D converter 2, and loaded to a data acquisition register 3 by a sample signal from a sample signal generating circuit 7. The data loaded to the register 3 is loaded to a microprocessor 4, and processed. A V-cross timing detecting circuit 5 inputs AC power, and detects timing when the AC power crosses reference voltage. An oscillator 6 generates a frequency whose step-down value does not have a conjugate number relative a frequency of the AC power or which is a prime frequency or a prime multiple frequency. The sample signal generating circuit 7 transmits a zero-cross timing signal for indicating a change from a negative voltage to a positive voltage in the sample signal. The microprocessor 4 calculates a high-accuracy effective current, and calculates correct effective power and a power factor by utilizing a relationship between the sample number and a phase angle. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、数十以上の多量に設置されたAC電流センサが検出して送ってくるダイナミックに変動するAC電流を、センサ毎に電流値を測定し、更に電流値と電圧との位相ズレを精度良く反映することにより、力率を考慮した精度の良い電力の計算を実現する電流及び電力測定装置に関するものである。   In the present invention, the AC current sensor that is detected and sent by a large number of AC current sensors installed in large quantities of several tens or more is measured for each sensor, and the phase difference between the current value and the voltage is further measured. The present invention relates to a current and power measurement device that realizes accurate power calculation in consideration of the power factor by reflecting with high accuracy.

従来は、総電流(電力)測定で良かったが、地球温暖化対策として最近では、電力消費状況を詳細に把握する必要が生じてきた。今まで、数十個以上のAC電流センサが検出して送ってくるダイナミックに変動するAC電流を同時に処理して測定することは、非常に困難であり、その測定装置は高価なものになっていた。従来は、負荷電流が電圧に比例した正弦波電流であったが、近年、IT機器の電源方式は、必ずしも正弦波電流ではなくなって来ている。   Conventionally, the total current (electric power) measurement was good, but recently, as a measure against global warming, it has become necessary to grasp the power consumption situation in detail. Until now, it has been very difficult to simultaneously process and measure dynamically changing AC currents detected and sent by several tens or more AC current sensors, and the measuring apparatus has become expensive. It was. Conventionally, the load current is a sine wave current proportional to the voltage. However, in recent years, the power supply system of IT equipment is not necessarily a sine wave current.

この様な波形の負荷電流のダイナミックに変動するAC電流に対し、複数の電流センサに対し計測する電流検出装置がある(特許文献1参照)。
この電流検出装置は、被測定で電源の周波数を検出し、その周波数に同期して細かくサンプルする方式である。しかし、この装置は、センサを選びながら演算及び判断処理を行うため、最初のセンサが選ばれたタイミングと最後に選ばれたセンサのタイミングがずれる問題がある。
There is a current detection device that measures a plurality of current sensors with respect to an AC current that dynamically changes the load current having such a waveform (see Patent Document 1).
This current detection device is a method of detecting the frequency of the power supply under measurement and finely sampling in synchronization with the frequency. However, since this apparatus performs calculation and determination processing while selecting a sensor, there is a problem that the timing at which the first sensor is selected deviates from the timing at which the last sensor is selected.

そのため、電圧と電流の位相差を検出できない欠点がある。同様に、多量なセンサに対し波形を認識し、低い周波数でサンプルして精度を高めた方式の電流測定装置がある(本願出願人による特願2007−271271)。
この出願の電流測定装置は、電流値測定は精確であるが、電力についてはセンサ毎の電圧と電流の位相差が分らないため、力率を「1」とした電力しか判明できない問題がある。
特開平11−304852号公報
Therefore, there is a drawback that the phase difference between voltage and current cannot be detected. Similarly, there is a current measuring device of a type in which waveforms are recognized for a large number of sensors and sampled at a low frequency to improve accuracy (Japanese Patent Application No. 2007-271271 by the applicant of the present application).
Although the current measurement device of this application is accurate in current value measurement, there is a problem that only the power with a power factor of “1” can be found because the phase difference between the voltage and current of each sensor is not known.
JP-A-11-304852

上述した両特許文献では、ダイナミックに変動する正弦波電流とは限らない、負荷電流を正しく計測できなかった。また、正弦波電流とは限らない歪んだ電流波形に対応した電圧との積として有効電力を計測することができない問題点がある。この他、電流及び有効電力の測定が、比較的簡単な構成で、低コストで行うことが要望されている。   In both of the above-mentioned patent documents, the load current cannot be correctly measured, which is not necessarily a sine wave current that fluctuates dynamically. In addition, there is a problem that the active power cannot be measured as a product of a voltage corresponding to a distorted current waveform that is not necessarily a sine wave current. In addition, it is desired to measure current and active power at a low cost with a relatively simple configuration.

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、多量なセンサに対し、正弦波電流とは限らないダイナミックに変動する電流変化に対し、電流波形を認識し精度の良い電流測定ができることに加え、電圧に対し歪みのある電流波形を考慮した有効電力の測定ができる電流及び電力測定装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and is capable of accurately measuring a current by recognizing a current waveform with respect to a large amount of sensors and a dynamically changing current change that is not limited to a sine wave current. In addition, an object of the present invention is to provide a current and power measuring apparatus capable of measuring active power in consideration of a current waveform that is distorted with respect to voltage.

上記の課題を達成するために、請求項1に係る発明は、AC電源を入力しAC電圧が基準電圧をクロスするタイミングを検出するVクロスタイミング検出部と、AC電源の周波数に比較して十分高い周波数で、AC電源の周波数に対しステップダウンした値が共役数を持たないか、素数および素数の倍数の周波数を発生する発信部と、該発信部の信号とVクロスタイミング検出部の信号を入力し、発信部の信号でカウンタを働かせN倍にステップダウンした時間間隔でサンプル信号と電圧が負から正に変わるゼロクロスタイミング信号を送出するサンプル信号発生部と、1個又は複数のAC電流センサと、これらに対応して設けられた複数個のA/D変換部と、これらA/D変換部に対応して設けられ、前記A/D変換部の出力を、前記サンプル信号発生部からのサンプルタイミング信号で取り込むデータ取得レジスタと、該データ取得レジスタを選択し、データ取得レジスタの内容を取り込み、測定電流の周期に対し、共役数を持たないサンプル周期を用いて高精度な実効電流を算出し、該周期のサンプル回数と位相角の関係を活用して精確な有効電力と力率の算出を行うマイクロプロセッサとを具備したことを特徴とするものである。   In order to achieve the above-described object, the invention according to claim 1 is sufficient in comparison with the frequency of the AC power supply and the V cross timing detection unit that detects the timing at which the AC voltage is input and the AC voltage crosses the reference voltage. A transmitter that generates a frequency that is a high frequency, a step-down value with respect to the frequency of the AC power supply has no conjugate number, or a prime number and a multiple of the prime number, and a signal of the transmitter and a signal of the V cross timing detector A sample signal generating unit that inputs and outputs a zero cross timing signal in which the voltage is changed from negative to positive at a time interval that is stepped down N times by operating the counter with the signal of the transmission unit, and one or more AC current sensors A plurality of A / D conversion units provided corresponding to these, and an output of the A / D conversion unit provided corresponding to these A / D conversion units. Select the data acquisition register to be captured by the sample timing signal from the signal signal generation unit, select the data acquisition register, capture the contents of the data acquisition register, and use a sample period that does not have a conjugate number with respect to the period of the measurement current. The present invention is characterized by comprising a microprocessor that calculates an accurate effective current and uses the relationship between the number of samples in the cycle and the phase angle to calculate an accurate active power and a power factor.

本発明によれば、多数の電流センサ(50センサ以上)に対して、1台の装置で、正弦波電流とは限らない電流計測を正確にでき、しかも低価格で装置を構成できる利点がある。   According to the present invention, with respect to a large number of current sensors (50 sensors or more), there is an advantage that a single device can accurately measure a current that is not necessarily a sine wave current and can be configured at a low price. .

また、上位装置からの任意の問い合わせ期間(時間)に対し、その間の各センサのピーク電流値、実効電流値及び有効電力を上位装置に報知することができる。   In addition, for any inquiry period (time) from the host device, the peak current value, effective current value, and active power of each sensor during that period can be notified to the host device.

さらに、上位装置からの任意の問い合わせ期間(時間)に対し、その間の各センサの電圧と電流の位相ズレによる力率の値を上位装置に報知することができる。
この他、上記装置からの問い合わせに対し、直前の1サイクル分の電流波形データを上位装置に報知することができるとともに、海外対応として上位装置から指定した商用電源の周波数に対して、上記のようなことを行うことができる。
Furthermore, for any inquiry period (time) from the host device, it is possible to notify the host device of the power factor value due to the phase shift of the voltage and current of each sensor during that period.
In addition, in response to an inquiry from the above device, the current waveform data for the immediately preceding cycle can be notified to the host device, and the frequency of the commercial power supply designated by the host device for overseas correspondence is as described above. Can do anything.

以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明の実施の形態を示すブロック構成図で、図1において、1〜nは、図示しない複数の被測定電流線路に設けられた例えば変流器からなるAC電流センサで、これらAC電流センサ1〜1nで検出された電流は、A/D変換器2〜2nによりデジタル信号に変換されてデータ取得レジスタ3〜3nに、後述するサンプル信号発生回路からのサンプルタイミング信号により取り込まれる。データ取得レジスタ3〜3nに取り込まれたデータは、マイクロプロセッサ4に取り込まれ、後述のように処理される。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numerals 1 to n denote AC current sensors including, for example, current transformers provided on a plurality of current lines not shown. The currents detected by the AC current sensors 1 1 to 1n are converted into digital signals by the A / D converters 2 1 to 2n, and sample timing signals from a sample signal generation circuit to be described later are sent to the data acquisition registers 3 1 to 3n. It is taken in by. The data taken into the data acquisition registers 3 1 to 3n is taken into the microprocessor 4 and processed as described later.

5はVクロスタイミング検出回路で、このVクロスタイミング検出回路5は、AC電源が入力され、AC電圧が基準電圧とクロスするタイミングを検出する。6は発信器で、この発信器6は、AC電源の周波数に比べて十分高い周波数(約千倍以上)でAC電源の周波数に対しステップダウンした値が共役数を持たないか、素数および素数の倍数の周波数を発生するものである。   Reference numeral 5 denotes a V cross timing detection circuit. The V cross timing detection circuit 5 detects the timing at which the AC power is input and the AC voltage crosses the reference voltage. Reference numeral 6 denotes a transmitter. The transmitter 6 has a sufficiently high frequency (approximately 1000 times or more) compared to the frequency of the AC power supply, and the value stepped down with respect to the frequency of the AC power supply has no conjugate number, prime number and prime number Which generates a frequency that is a multiple of.

この発信器6からの信号と前記Vクロスタイミング検出回路5からの信号は、サンプル信号発生回路7に入力される。すると、サンプル信号発生回路7は、発信器6からの信号でカウンタ(図示省略)を働かせN倍にステップダウンした時間間隔でサンプル信号と電圧が負から正に変わるゼロクロスタイミング信号を送出する。   The signal from the transmitter 6 and the signal from the V cross timing detection circuit 5 are input to the sample signal generation circuit 7. Then, the sample signal generation circuit 7 sends out a zero cross timing signal in which the sample signal and the voltage change from negative to positive at a time interval stepped down N times by operating a counter (not shown) with the signal from the transmitter 6.

このゼロクロスタイミング信号、サンプルタイミング信号およびVクロスタイミング検出回路5からVクロスタイミング信号は、マイクロプロセッサ4に与えられる。すると、マイクロプロセッサ4は、測定電流の周期に対し、共役数を持たないサンプル周期を用いて高精度な実効電流を算出し、該周期のサンプル回数と位相角の関係を、活用して精確な有効電力と力率の算出を行う。   The zero cross timing signal, the sample timing signal, and the V cross timing signal from the V cross timing detection circuit 5 are supplied to the microprocessor 4. Then, the microprocessor 4 calculates a high-accuracy effective current using a sample period having no conjugate number with respect to the period of the measurement current, and uses the relationship between the number of samples in the period and the phase angle to obtain an accurate value. The active power and power factor are calculated.

上記のように構成された本発明の実施の形態において、サンプル周波数に素数を選び1秒間に素数回数サンプルすることにより、その素数と商用AC電源周波数の積でサンプルしたことと同様になることを利用する。   In the embodiment of the present invention configured as described above, by selecting a prime number as a sampling frequency and sampling a prime number per second, it is the same as that sampled by the product of the prime number and the commercial AC power frequency. Use.

従って、素数として「359」を選び1秒間に359回サンプルすると,商用ACの電流波形の1サイクルの波形を1/359の等間隔でサンプル波形を入手することができる。もし、一般的に1サイクルを1/359等分した分解能でデータを取るためには、50HZであれば、359×50=17959HZ=17.95KHZでサンプルする必要がある。たとえ359回より多い500回サンプルしたとしても共役数が「50」であるため、波形を1/10等分した荒い波形となる。   Accordingly, if “359” is selected as a prime number and sampling is performed 359 times per second, a sample waveform can be obtained at equal intervals of 1/359 from one cycle of a commercial AC current waveform. In general, in order to obtain data with a resolution obtained by dividing one cycle into 1/359, if it is 50 Hz, it is necessary to sample at 359 × 50 = 17959 HZ = 17.95 KHZ. Even if 500 times more than 359 are sampled, since the conjugate number is “50”, the waveform is a rough waveform obtained by dividing the waveform into 1/10 equal parts.

一方シャノンのサンプル定理によれば、ダイナミックに変わるAC電流の変化速度に対してその倍の周波数でサンプルすれば、波形が再現できる。50HZまたは60HZの商用電源に対し、電流が1サイクル毎に変化しても毎秒100回又は120回以上でサンプルすればよいため、毎秒359回は十分なサンプル回数と言える。   On the other hand, according to Shannon's sample theorem, the waveform can be reproduced by sampling at a frequency twice that of the rate of change of the AC current that changes dynamically. Even if the current changes for each cycle for a commercial power source of 50HZ or 60HZ, it may be sampled at 100 times or more than 120 times per second, so 359 times per second can be said to be a sufficient number of samples.

最近のIT機器は、正弦波の電圧に対し電圧の高い部分のみで電流を扱うことが多いため、電流波形が正弦波の波形をしていない。このため、位相ズレ量と2つの正弦波の積として有効電力を算出することができない。有効電力を精確に算出するためには、波形を細分化して同じタイミングの電圧値と電流値を掛けた値の積算を行う必要がある。   Since recent IT devices often handle current only at a portion where the voltage is higher than the voltage of the sine wave, the current waveform is not a sine wave. For this reason, the active power cannot be calculated as the product of the phase shift amount and the two sine waves. In order to accurately calculate the active power, it is necessary to subdivide the waveform and integrate the value obtained by multiplying the voltage value and current value at the same timing.

上記の説明で1サイクルを359等分に細分化できると記述したが、細分化の順番が360度/359ずつ増えるのではなく、360度/359の倍数の離散的な順である。しかし、1秒経過し359回のサンプルを行うと、359等分されたタイミングで電流のデータが取れる。   In the above description, it is described that one cycle can be subdivided into 359 equal parts, but the order of subdivision does not increase by 360 degrees / 359, but is a discrete order of multiples of 360 degrees / 359. However, if 359 samples are taken after 1 second, current data can be taken at 359 equally divided timings.

一方、サンプル回数と角度の関係は計算式で求められるため、その角度に対応する電圧を掛け算することによって、電流波形に対応した有効電力が求められる。この有効電力を実効電流とピーク電圧/√2の積で割ることにより、歪波形に対しても力率が算出できる。   On the other hand, since the relationship between the number of samples and the angle can be obtained by a calculation formula, the active power corresponding to the current waveform is obtained by multiplying the voltage corresponding to the angle. By dividing this active power by the product of the effective current and the peak voltage / √2, the power factor can be calculated for the distorted waveform.

以下、上述の実施の形態を、コンピュータを用いたプログラムで実現した実施例について図1と以下に示す表1〜表3を参照して述べる。表1はプログラムシーケンス制御及びセンサに共通なソフト処理におけるカウンタ、レジスタ、インジケータと変換テーブルである。又、表2は各センサに対応するレジスタ及びメモリであり、表3はコマンドに対応するカウンタである。   Hereinafter, an embodiment in which the above-described embodiment is realized by a program using a computer will be described with reference to FIG. 1 and Tables 1 to 3 shown below. Table 1 shows counters, registers, indicators and conversion tables in software processing common to program sequence control and sensors. Table 2 shows registers and memories corresponding to each sensor, and Table 3 shows counters corresponding to commands.

Figure 2010085163
Figure 2010085163

Figure 2010085163
Figure 2010085163

Figure 2010085163
Figure 2010085163

表1の波形格納メモリアドレス変換テーブル(s5)は、1サイクルの波形を1/359のピッチで描く場合、0度から360度/359ずつ角度が進む順に測定データを並び替えるものである。   The waveform storage memory address conversion table (s5) in Table 1 rearranges the measurement data in the order in which the angle advances from 0 degree to 360 degrees / 359 when a cycle waveform is drawn at a pitch of 1/359.

50HZに対しては、F(n)=An*50*360/359の演算をA1(1回目のサンプル)からA359(359回目のサンプル)に対して行い、そのF(An)の値を360でモジュロ計算(MOD(F(An),360))しての結果を角度の降順に並べてサンプル回数と位相角変換テーブル(s10)及びメモリアドレスの変換テーブルをつくる。   For 50HZ, the calculation of F (n) = An * 50 * 360/359 is performed on A1 (first sample) to A359 (359th sample), and the value of F (An) is set to 360. The results of modulo calculation (MOD (F (An), 360)) are arranged in descending order of the angle, and a sample number, phase angle conversion table (s10), and a memory address conversion table are created.

60HZに対しては、F(An)=An*60*360/359の演算を用いる。
以上の計算で、例えばサンプル回数16回目までの位相角変換テーブル(s10)と波形格納メモリアドレスの変換テーブル(s5)は次の表4及び表4に連続する表5のようになる。
For 60HZ, the calculation F (An) = An * 60 * 360/359 is used.
In the above calculation, for example, the phase angle conversion table (s10) and the waveform storage memory address conversion table (s5) up to the 16th sampling number are as shown in Table 4 and Table 5 following Table 4.

Figure 2010085163
Figure 2010085163

Figure 2010085163
Figure 2010085163

電圧変換テーブル(s7)は、当該サンプル回数の電流に対応する電圧を求める為のものである。本テーブル(s7)では、電圧の最大値を「1」としている。従って、実際の電圧を求める場合は、ピーク電圧レジスタ(s8)の値を乗じて算出する。   The voltage conversion table (s7) is for obtaining a voltage corresponding to the current of the number of sampling times. In this table (s7), the maximum value of the voltage is “1”. Therefore, when the actual voltage is obtained, it is calculated by multiplying the value of the peak voltage register (s8).

電圧変換テーブル(s7)は、50HZと60HZに対しそれぞれA相、B相、C相用がある。
50HZのA相に対しては、F(An)=An*50*2π/359の演算をA1(1回目のサンプル)からA359(359回目のサンプル)に対し行い、そのF(An)の値を2πの値でモジュロ計算(MOD(F(An),2π))しての結果のSINの値(SIN(MOD(F(An),2π)))を算出し、サンプル回数に対応するSINの値をテーブルにしたものである。
The voltage conversion table (s7) is for A phase, B phase, and C phase for 50HZ and 60HZ, respectively.
For the 50HZ phase A, F (An) = An * 50 * 2π / 359 is calculated from A1 (first sample) to A359 (359th sample), and the value of F (An) is obtained. The SIN value (SIN (MOD (F (An), 2π))) obtained by modulo calculation with a value of 2π (MOD (F (An), 2π)) is calculated, and the SIN corresponding to the number of samples is calculated. Is a table of values.

50HZのB相に対しては、F(An)=An*50*2π/359−2π/3
50HZのC相に対しては、F(An)=An*50*2π/359−4π/3
そして、60HZに対しては、F(An)=An*60*2π/359の演算を用いる。
表2のメモリとあるのは、該メモリのアドレスに対応してデータ保持ができる。
表3のカウンタは、カウンタの機能としてレジスタを使う。
For B phase of 50HZ, F (An) = An * 50 * 2π / 359-2π / 3
For C phase of 50HZ, F (An) = An * 50 * 2π / 359-4π / 3
For 60 HZ, the calculation of F (An) = An * 60 * 2π / 359 is used.
The memory in Table 2 can hold data corresponding to the address of the memory.
The counter of Table 3 uses a register as a counter function.

図1において、50HZの商用電源でAC電流センサ数を50個、サンプル周波数を359HZの場合で以下説明する。   In FIG. 1, a description will be given below of a case where the number of AC current sensors is 50 and the sampling frequency is 359 HZ with a commercial power source of 50 HZ.

サンプル信号発生回路7より送出されるゼロクロスタイミング信号は、マイクロプロセッサ4から指示を出した、直近のAC入力電源の負から正の電圧に変わる時のゼロクロス時に生じる。サンプリングタイミング信号は、ゼロクロスタイミングから1/359秒間隔で発生する。これは50HZ及び60HZに対しても同じである。以下、図1と表1〜表3及び図2に示す全体のフロー図を参照して処理動作について述べる。   The zero-cross timing signal sent from the sample signal generation circuit 7 is generated at the time of zero-cross when the instruction from the microprocessor 4 changes from the negative of the latest AC input power source to the positive voltage. The sampling timing signal is generated at 1/359 second intervals from the zero cross timing. This is the same for 50HZ and 60HZ. The processing operation will be described below with reference to FIG. 1 and Tables 1 to 3 and the entire flowchart shown in FIG.

(a).ゼロクロスタイミング信号を検出すると共通に使われるサンプル回数カウンタ(s1)、センサアドレスレジスタ(s2)をクリアする。   (A). When the zero cross timing signal is detected, the commonly used sample number counter (s1) and sensor address register (s2) are cleared.

(b).サンプルタイミング信号を待ち検出するとサンプル回数カウンタ(s1)を1インクリメントする。   (B). When waiting for the sample timing signal, the sample number counter (s1) is incremented by one.

(c).センサアドレスレジスタ(s2)の内容が示すアドレスのデータ取得レジスタ3からデータを読み込むデータレジスタ(s3)に保持する。   (C). The data is read from the data acquisition register 3 at the address indicated by the contents of the sensor address register (s2) and held in the data register (s3).

(d).カレント波形格納メモリインジケータ(s4)をチェックし、カレント側の波形格納メモリ(t1)の中でセンサアドレスレジスタ(s2)の内容が示すアドレスに対応する波形格納メモリ(t1)エリアを選ぶ。   (D). The current waveform storage memory indicator (s4) is checked, and the waveform storage memory (t1) area corresponding to the address indicated by the contents of the sensor address register (s2) is selected in the current-side waveform storage memory (t1).

(e).波形格納メモリアドレス変換テーブル(s5)を用いて、サンプル回数カウンタ(s1)の内容に対応する変換値を求め、上記で選ばれた波形格納メモリ(t1)エリアに前記変換値をメモリアドレスとして、上記データレジスタ(s3)の内容を書き込む。   (E). Using the waveform storage memory address conversion table (s5), a conversion value corresponding to the contents of the sample number counter (s1) is obtained, and the conversion value is used as a memory address in the waveform storage memory (t1) area selected above. The contents of the data register (s3) are written.

(f).センサアドレスレジスタ(s2)の内容に対応するピーク値レジスタ(t2)のデータを読み出しその値と上記データレジスタ(s3)の内容を比較する。   (F). Data in the peak value register (t2) corresponding to the contents of the sensor address register (s2) is read and the value is compared with the contents of the data register (s3).

(g).データレジスタ(s3)の内容が小さい場合は次に進む。もし、データレジスタ(s3)の内容が大きい場合は、上記ピーク値レジスタ(t2)にデータレジスタ(s3)の内容を書き込み、センサアドレスレジスタ(s2)の内容に対応するピーク時位相角レジスタ(t3)にサンプル回数カウンタ(s1)の内容であるサンプル回数に対応する位相角を位相角変換テーブル(s10)で変換してその値を書き込む。   (G). If the content of the data register (s3) is small, proceed to the next. If the content of the data register (s3) is large, the content of the data register (s3) is written into the peak value register (t2), and the peak phase angle register (t3) corresponding to the content of the sensor address register (s2). ), The phase angle corresponding to the number of samples, which is the content of the sample number counter (s1), is converted by the phase angle conversion table (s10) and the value is written.

(h).センサアドレスレジスタ(s2)の内容に対応する電流自乗累積レジスタ(t4)から読み出した内容に、上記データレジスタ(s3)の内容を自乗した値を加算して前記電流自乗累積レジスタ(t4)に書き込む。   (H). A value obtained by squaring the contents of the data register (s3) is added to the contents read from the current square accumulation register (t4) corresponding to the contents of the sensor address register (s2) and written to the current square accumulation register (t4). .

(i).センサアドレスレジスタ(s2)の内容で、センサ位相グループ管理テーブル(s6)からA,B,Cと位相グループ毎にあるどの電圧変換テーブル(s7)を使うかを決定する。   (I). Based on the contents of the sensor address register (s2), it is determined which voltage conversion table (s7) to be used for each of A, B, C and phase groups from the sensor phase group management table (s6).

(j).センサアドレスレジスタ(s2)の内容に対応する有効電力累積レジスタ(t5)から読み出した値に、上記データレジスタ(s3)の値と前記電圧変換テーブル(s7)のサンプル回数カウンタ(t1)の内容に対応するアドレスの値の積を加算して有効電力累積レジスタ(t5)に書き込む。   (J). The value read from the active power accumulation register (t5) corresponding to the contents of the sensor address register (s2) is changed to the value of the data register (s3) and the contents of the sample number counter (t1) of the voltage conversion table (s7). The product of the corresponding address values is added and written to the active power accumulation register (t5).

(k).センサアドレスレジスタ(s2)の内容が「49」(センサの最大数)かチェックし、「49」でなければ、センサアドレスレジスタ(s2)の内容を1インクリメントして上記(c)の処理に戻る。「49」であれば、センサアドレスレジスタ(s2)の内容をクリアして、次のステップに行く。   (K). It is checked whether or not the content of the sensor address register (s2) is “49” (maximum number of sensors). If it is not “49”, the content of the sensor address register (s2) is incremented by 1 and the processing returns to (c). . If “49”, the contents of the sensor address register (s2) are cleared and the process proceeds to the next step.

(l).サンプル回数カウンタ(s1)の内容が「359」かチェックし、「359」であれば、サンプル回数カウンタ(s1)の内容をクリアして次に進む。「359」でなければ、前記(b)に処理が戻る。   (L). Whether the content of the sample number counter (s1) is “359” is checked. If it is “359”, the content of the sample number counter (s1) is cleared and the process proceeds to the next. If it is not “359”, the processing returns to (b).

(m).センサアドレスレジスタ(s2)の内容に対応する1秒間ピーク値レジスタ(t6)の内容を読み出し、センサアドレスレジスタ(s2)の内容に対応するピーク値レジスタ(t2)の内容と比較しピーク値レジスタ(t2)の内容が大きければ、その内容を前記1秒間ピーク値メモリ(t6)に書き込む。その後ピーク時レジスタ(t2)の内容をクリアする。   (M). The contents of the peak value register (t6) corresponding to the contents of the sensor address register (s2) are read out and compared with the contents of the peak value register (t2) corresponding to the contents of the sensor address register (s2). If the content of t2) is large, the content is written in the peak value memory (t6) for 1 second. Thereafter, the contents of the peak time register (t2) are cleared.

(n).センサアドレスレジスタ(s2)の内容の対応する電流自乗累積レジスタ(t4)の内容を「359」で割り、その結果の平方根の値“A”をセンサアドレスレジスタ(s2)の内容に対応する1秒間実効電流累積レジスタ(t8)の内容に加算して、該1秒間実効電流累積レジスタ(t8)に書き込む。また、前記平方根の値“A”を力率バッファAに記憶する。その後電流自乗累積レジスタ(t4)の内容をクリアする。   (N). The content of the current square accumulation register (t4) corresponding to the content of the sensor address register (s2) is divided by “359”, and the square root value “A” of the result is 1 second corresponding to the content of the sensor address register (s2). It is added to the content of the effective current accumulation register (t8) and written to the effective current accumulation register (t8) for 1 second. The square root value “A” is stored in the power factor buffer A. Thereafter, the contents of the current square accumulation register (t4) are cleared.

(o).センサアドレスレジスタ(s2)の内容に対応する有効電力累積レジスタ(t5)の内容を「359」で割ると、ピーク電圧レジスタ(s8)の内容との積“B”を1秒間有効電力レジスタ(t9)の内容に加算して該1秒間有効電力累積レジスタ(t9)に書き込む。前記の積“B”を力率バッファBに記憶する。その後有効電力累積レジスタ(t5)の内容をクリアする。   (O). When the content of the active power accumulation register (t5) corresponding to the content of the sensor address register (s2) is divided by “359”, the product “B” with the content of the peak voltage register (s8) is divided into the active power register (t9) for 1 second. ) And added to the active power accumulation register (t9) for 1 second. The product “B” is stored in the power factor buffer B. Thereafter, the contents of the active power accumulation register (t5) are cleared.

(p).上記力率バッファBの値を上記力率バッファAの値と1/√2の積で割った値を、センサアドレスレジスタ(s2)の内容に対応する1秒間力率累積レジスタ(t7)の内容に加算して該1秒間力率累積レジスタ(t7)に書き込む。   (P). The contents of the power factor accumulation register (t7) for 1 second corresponding to the contents of the sensor address register (s2) obtained by dividing the value of the power factor buffer B by the product of the power factor buffer A and 1 / √2 And is written in the power factor accumulation register (t7) for 1 second.

(q).センサアドレスレジスタ(s2)の内容が「49」かチェックし、「49」でなければ、センサアドレスレジスタ(s2)の内容を1インクリメントして前記(m)の処理に戻る。「49」であれば、センサアドレスレジスタ(s2)の内容をクリアして次のA1に進む。   (Q). It is checked whether the content of the sensor address register (s2) is “49”. If it is not “49”, the content of the sensor address register (s2) is incremented by 1, and the process returns to the process (m). If “49”, the contents of the sensor address register (s2) are cleared and the process proceeds to the next A1.

A1.上位装置からピーク電流値の読み出しコマンドが来ているかをチェックする。来ていなければ、ピーク値読み出し秒カウンタ(u1)の内容を1インクリメントしA3に進む。   A1. It is checked whether a peak current value read command is received from the host device. If not, the content of the peak value reading second counter (u1) is incremented by 1 and the process proceeds to A3.

A2.来ていれば、センサアドレスレジスタ(s2)の内容をクリアして、センサアドレス0から49までセンサアドレスレジスタ(s2)の内容に対応する1秒間ピーク値レジスタ(t6)の内容を上位装置におくり、該1秒間ピーク値レジスタ(t6)及びピーク値読み出し秒カウンタ(u1)の内容をクリアする。   A2. If it is, the contents of the sensor address register (s2) are cleared and the contents of the peak value register (t6) corresponding to the contents of the sensor address register (s2) from sensor addresses 0 to 49 are sent to the host device. The contents of the 1 second peak value register (t6) and the peak value reading second counter (u1) are cleared.

A3.上位装置から実効電流値の読み出しコマンドが来ているかをチェックする。来ていなければ、実効電流読み出し秒カウンタ(u2)の内容を1インクリメントしA5に進む。   A3. Check whether the effective current value read command is received from the host device. If not, the content of the effective current reading second counter (u2) is incremented by 1 and the process proceeds to A5.

A4.来ていれば、センサアドレスレジスタ(s2)の内容をクリアして、センサアドレス0から49までセンサアドレスレジスタ(s2)の内容に対応する1秒間実効電流累積レジスタ(t8)の内容を実効電流読み出し秒カウンタ(u2)の内容で割った値を上位装置におくり、該1秒間実効電流累積レジスタ(t8)及び実効電流読み出し秒カウンタ(u2)の内容の内容をクリアする。   A4. If it is, the contents of the sensor address register (s2) are cleared, and the contents of the effective current accumulation register (t8) corresponding to the contents of the sensor address register (s2) from sensor addresses 0 to 49 are read out as the effective current. The value divided by the contents of the second counter (u2) is sent to the host device, and the contents of the contents of the effective current accumulation register (t8) and effective current reading second counter (u2) are cleared.

A5.上位装置から有効電力の読み出しコマンドが来ているかをチェックする。来ていなければ、有効電力読み出し秒カウンタ(u3)の内容を1インクリメントしA7に進む。   A5. It is checked whether an active power read command is received from the host device. If not, the content of the active power read second counter (u3) is incremented by 1 and the process proceeds to A7.

A6.来ていれば、センサアドレスレジスタ(s2)の内容をクリアして、センサアドレス0から49まで、センサアドレスレジスタ(s2)の内容に対応する1秒間有効電力累積レジスタ(t9)の内容を有効電力読み出し秒カウンタ(u3)の内容で割った値を上位装置におくり、該1秒間有効電力累積レジスタ(t9)及び有効電力読み出し秒カウンタ(u3)の内容をクリアする。   A6. If it is, the contents of the sensor address register (s2) are cleared and the contents of the active power accumulation register (t9) corresponding to the contents of the sensor address register (s2) from the sensor addresses 0 to 49 are changed to the active power. The value divided by the contents of the read second counter (u3) is sent to the host device, and the contents of the 1 second active power accumulation register (t9) and the active power read second counter (u3) are cleared.

A7.上位装置から力率の読み出しコマンドが来ているかをチェックする。来ていなければ、力率読み出し秒カウンタ(u4)の内容を1インクリメントしA9に進む。   A7. Check if a power factor read command is received from the host device. If not, the content of the power factor read second counter (u4) is incremented by 1 and the process proceeds to A9.

A8.来ていれば、センサアドレスレジスタ(s2)の内容をクリアし、センサアドレス0から49まで、センサアドレスレジスタ(s2)の内容に対応する1秒間力率累積レジスタ(t7)の内容を力率読み出し秒カウンタ(u4)の内容で割った値を、上位装置におくり、該1秒間力率累積レジスタ(t7)及び力率読み出し秒カウンタ(u4)の内容をクリアする。   A8. If it is, the contents of the sensor address register (s2) are cleared, and the contents of the power factor accumulation register (t7) corresponding to the contents of the sensor address register (s2) from the sensor address 0 to 49 are read as the power factor. The value divided by the contents of the second counter (u4) is sent to the host device, and the contents of the one second power factor accumulation register (t7) and the power factor reading second counter (u4) are cleared.

A9.上位装置から電流波形の読み出しコマンドが来ているかをチェックする。来ていなければ、次のB1に進む。来ていれば、コマンドで規定される読み出すべきセンサのアドレスをセンサアドレスレジスタ(s2)にセットする。   A9. Check whether a read command for the current waveform is received from the host device. If not, go to the next B1. If it is, the sensor address to be read specified by the command is set in the sensor address register (s2).

A10.センサアドレスレジスタ(s2)に対応するカレント波形格納メモリインジケータ(s4)をチェックし、カレント側で無い方の波形格納メモリ(t1)のデータを1番地から359番地まで順に上位装置に送り、センサアドレスレジスタ(s2)の内容をクリアする。   A10. The current waveform storage memory indicator (s4) corresponding to the sensor address register (s2) is checked, and the data in the waveform storage memory (t1) that is not on the current side is sent to the host device in order from address 1 to address 359, and the sensor address The contents of the register (s2) are cleared.

B1.マイクロプロセッサ4は、Vクロスタイミング検出回路5からのVクロスタイミング信号の幅とVの値から入力電源のピーク電圧を算出し、ピーク電圧レジスタ(s8)にセットする。電流値と同様に入力電源の電圧をA/D変換で測定する方法でも良い。
B2.Vクロスタイミング信号の周期から商用電源の周波数を算出し周波数レジスタ(s9)にセットする。
B1. The microprocessor 4 calculates the peak voltage of the input power supply from the width of the V cross timing signal from the V cross timing detection circuit 5 and the value of V, and sets it in the peak voltage register (s8). Similarly to the current value, a method of measuring the voltage of the input power supply by A / D conversion may be used.
B2. The frequency of the commercial power supply is calculated from the cycle of the V cross timing signal and set in the frequency register (s9).

B3.マイクロプロセッサ4は、Vクロスタイミング検出回路5からのVクロスタイミング信号の幅と周期から入力電源電圧が負から正に切り換わるタイミングを算出し、ゼロクロスタイミングをサンプル信号発生器7に知らせる。入力電源の電圧を市販されているコンパレータに入力してゼロクロスタイミングを検出する方式でも良い。   B3. The microprocessor 4 calculates the timing at which the input power supply voltage switches from negative to positive from the width and period of the V cross timing signal from the V cross timing detection circuit 5 and informs the sample signal generator 7 of the zero cross timing. A method of detecting the zero cross timing by inputting the voltage of the input power supply to a commercially available comparator may be used.

B4.センサアドレスレジスタ(s2)の内容を「0」から「49」までインクリメントし、センサアドレスレジスタ(s2)の内容に対応するピーク時位相角レジスタ(t3)の内容をチェックし、90度±58度のセンサをA相、210度±58度をB相、330度±58度(272度〜28度)をC相に分類し、センサ位相グループ管理テーブル(s6)を作る。Vクロスタイミング検出回路5に入力されている電源電圧がA相となる。   B4. The content of the sensor address register (s2) is incremented from “0” to “49”, the content of the peak phase angle register (t3) corresponding to the content of the sensor address register (s2) is checked, and 90 ° ± 58 ° Are classified into the A phase, 210 ° ± 58 ° as the B phase, and 330 ° ± 58 ° (272 ° to 28 °) as the C phase, and the sensor phase group management table (s6) is created. The power supply voltage input to the V cross timing detection circuit 5 is the A phase.

多量なセンサに対し、正弦波電流とは限らないダイナミックに変動する電流変化に対し、電流波形を認識し精度の良い電流測定ができることに加え、電圧に対し歪みのある電流波形を考慮した有効電力の測定ができるものである。   For a large number of sensors, in addition to being able to measure current waveforms accurately and accurately measuring current fluctuations that change dynamically, not necessarily sinusoidal currents, effective power takes into account current waveforms that are distorted with respect to voltage. Can be measured.

本発明の実施の形態を示すブロック構成図。The block block diagram which shows embodiment of this invention. 実施の形態の動作を説明するためのフロー図。FIG. 6 is a flowchart for explaining the operation of the embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

〜1n…AC電流センサ
〜2n…A/D変換器
〜3n…データ取得レジスタ
4…マイクロプロセッサ
5…Vクロスタイミング検出回路
6…発信器
7…サンプル信号発生回路
1 1 1n ... AC current sensor 2 1 ~2n ... A / D converter 3 1 3n ... data acquisition register 4 ... microprocessor 5 ... V-cross timing detection circuit 6 ... transmitter 7 ... sample signal generating circuit

Claims (1)

AC電源を入力しAC電圧が基準電圧をクロスするタイミングを検出するVクロスタイミング検出部と、
AC電源の周波数に比較して十分高い周波数で、AC電源の周波数に対しステップダウンした値が共役数を持たないか、素数および素数の倍数の周波数を発生する発信部と、
該発信部の信号とVクロスタイミング検出部の信号を入力し、発信部の信号でカウンタを働かせN倍にステップダウンした時間間隔でサンプル信号と電圧が負から正に変わるゼロクロスタイミング信号を送出するサンプル信号発生部と、
1個又は複数のAC電流センサと、
これらに対応して設けられた複数個のA/D変換部と、
これらA/D変換部に対応して設けられ、前記A/D変換部の出力を、前記サンプル信号発生部からのサンプルタイミング信号で取り込むデータ取得レジスタと、
該データ取得レジスタを選択し、データ取得レジスタの内容を取り込み、測定電流の周期に対し、共役数を持たないサンプル周期を用いて高精度な実効電流を算出し、該周期のサンプル回数と位相角の関係を活用して精確な有効電力と力率の算出を行うマイクロプロセッサとを具備したことを特徴とする電流及び電力測定装置。
A V cross timing detection unit for inputting an AC power supply and detecting a timing at which the AC voltage crosses the reference voltage;
A transmitter that generates a frequency that is sufficiently high compared to the frequency of the AC power source, and that the value stepped down with respect to the frequency of the AC power source has no conjugate number or a prime number and a multiple of the prime number;
The signal of the transmitter and the signal of the V cross timing detector are input, and the counter is operated by the signal of the transmitter and the sample signal and the zero cross timing signal in which the voltage changes from negative to positive at the time interval stepped down N times are transmitted. A sample signal generator;
One or more AC current sensors;
A plurality of A / D converters provided corresponding to these,
A data acquisition register provided corresponding to these A / D conversion units, and for capturing the output of the A / D conversion unit with a sample timing signal from the sample signal generation unit;
Select the data acquisition register, capture the contents of the data acquisition register, calculate a high-accuracy effective current using a sample period that does not have a conjugate number with respect to the period of the measurement current, and the number of samples and phase angle of the period A current and power measuring apparatus comprising a microprocessor that calculates accurate active power and power factor by utilizing the above relationship.
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