JP2011047839A - Vector measuring device, vector measuring system, and vector measuring method - Google Patents

Vector measuring device, vector measuring system, and vector measuring method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for measuring highly accurately at high speed, a frequency and a vector of an AC signal. <P>SOLUTION: Measurement data which are AC signals are inputted, and a fundamental wave component of discrete Fourier transform is operated by performing weighted addition with a complex constant determined by being repeated with a period which is a natural number. In the operation of the fundamental wave component, the operation is performed a plurality of times by changing the period of the discrete Fourier transform, and the frequency is operated from the ratio of each operation result of the discrete Fourier transform having each different period, and a phase detection result, by using a plurality of operation results of the discrete Fourier transform. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、ベクトル計測装置,ベクトル計測システム及びベクトル計測方法に関し、特に、産業分野,民生分野を問わず、可変周波数交流信号のベクトル(振幅,周波数,位相)を高速,安定、かつ定常誤差を0に近づけて計測可能なベクトル計測装置,ベクトル計測システム及びベクトル計測方法に関する。   The present invention relates to a vector measurement apparatus, a vector measurement system, and a vector measurement method, and in particular, a vector (amplitude, frequency, phase) of a variable frequency AC signal can be obtained at high speed, stability, and steady error regardless of industrial field or consumer field. The present invention relates to a vector measurement apparatus, a vector measurement system, and a vector measurement method that can be measured close to zero.

交流信号のベクトル(振幅,周波数,位相)計測装置の需要は多岐に渡っている。典型的な適用例として、交流モータ・発電機の制御用信号,産業分野では電力系統の保護リレー,太陽光発電装置の電力変換装置、民生分野では画像や音声のノイズキャンセリング装置などがある。   Demand for AC signal vector (amplitude, frequency, phase) measuring devices is diverse. Typical applications include control signals for AC motors and generators, power system protection relays in the industrial field, power conversion devices for photovoltaic power generation devices, and image and audio noise canceling devices in the consumer field.

一般に、入力信号に対する離散的フーリエ変換(DFT)の基本波成分は、非再帰演算によって得ることができる。非再帰演算すると積和演算の回数が膨大となる傾向があるので、例えば交流信号のベクトル計測方法として、離散的フーリエ変換(DFT)の基本波成分を再帰演算化して積和演算回数を減らす方法がPhadke氏らによって発表されている(非特許文献1)。さらに改良され、特許文献1に記載の技術が知られている。二次励磁システムを適用した400MW可変速揚水発電システムなどの交流信号計測に適用され、交流系統異常時の安定的な運転継続に役立っている。   In general, the fundamental component of a discrete Fourier transform (DFT) for an input signal can be obtained by non-recursive operation. Since the number of product-sum operations tends to be enormous when non-recursive operations are performed, for example, a method for reducing the number of product-sum operations by recursively computing the fundamental component of the discrete Fourier transform (DFT) as a vector measurement method for AC signals Has been published by Phadke et al. (Non-patent Document 1). Further improved, the technique described in Patent Document 1 is known. It is applied to AC signal measurement, such as a 400MW variable speed pumped storage power generation system using a secondary excitation system, and is useful for stable operation continuation when the AC system is abnormal.

積和演算回数を減らすために入力データと同時に係数もシフトさせ、再帰演算化したDFTが見出され、演算結果は、基本周波数で反時計方向に回転する座標から見たベクトルとなり、入力信号の周波数が基本周波数と同じ場合、演算結果は一定となる。   In order to reduce the number of multiply-accumulate operations, the coefficients are shifted simultaneously with the input data, and a recursive DFT is found. The calculation result is a vector viewed from the coordinates rotated counterclockwise at the fundamental frequency, and the input signal When the frequency is the same as the fundamental frequency, the calculation result is constant.

また、交流信号の周波数を計測する方法としては、DFTのリーケージ効果を利用する方法がGirgis氏らによって発表されている(特許文献2)。   Moreover, as a method for measuring the frequency of the AC signal, a method using the leakage effect of DFT has been published by Girgis et al. (Patent Document 2).

特開平01−283015号公報JP-A-01-283015 A. Girgis他、“Frequency Measuring and Monitoring Apparatus, Methods and Systems”,US特許4,319,329号A. Girgis et al., “Frequency Measuring and Monitoring Apparatus, Methods and Systems”, US Pat. No. 4,319,329

A. G. Phadke他、“A New Measurement Technique for Tracking Voltage Phasors, Local System Frequency, and Rate of Change of Frequency”,IEEE PAS-102, May 1983A. G. Phadke et al., “A New Measurement Technique for Tracking Voltage Phasors, Local System Frequency, and Rate of Change of Frequency”, IEEE PAS-102, May 1983.

ここで、非特許文献1等の発表時点に比べてマイクロコンピュータの演算能力は飛躍的に増大している。非特許文献1では電力系統周波数信号を1周期12分割で検討している。今日では汎用マイクロコンピュータで200分割以上が容易に実現できる。基準周波数信号の分割数をNとすると、再帰演算によって積和演算は非再帰演算のN回から2回に減るので、Nが増えるほど、非特許文献1の再帰演算法の効果は高まる。   Here, the computing ability of the microcomputer has been dramatically increased as compared with the time of publication of Non-Patent Document 1 and the like. Non-Patent Document 1 examines the power system frequency signal in 12 divisions per cycle. Today, more than 200 divisions can be easily realized with a general-purpose microcomputer. Assuming that the number of divisions of the reference frequency signal is N, the product-sum operation is reduced from N times of non-recursive operation to 2 times by recursive operation. Therefore, the effect of the recursive operation method of Non-Patent Document 1 increases as N increases.

しかし、この方法には計測信号が基準周波数からΔfずれると、DFTの原理的によって定常的な振幅および位相誤差が発生するだけでなく(2・Δf)成分の脈動誤差が発生する問題がある。このため、周波数が同じで位相の異なる2つ以上の信号を入力しないと実質的に使えず、最も基本的な1入力信号には使えない欠点があった。   However, this method has a problem that if the measurement signal deviates by Δf from the reference frequency, not only steady amplitude and phase errors are generated due to the principle of DFT, but also a pulsation error of (2 · Δf) component occurs. For this reason, there is a drawback that it cannot be used practically unless two or more signals having the same frequency and different phases are input, and cannot be used for the most basic one-input signal.

また、入力が3相交流系統の信号の場合、DFTによる正相ベクトル演算方法には、ノイズや高調波の影響をうけにくい長所がある一方、周波数変化に対する誤差が大きい欠点があった。   In addition, when the input is a three-phase AC system signal, the DFT positive phase vector calculation method has the advantage that it is difficult to be affected by noise and harmonics, but has a large error with respect to frequency change.

一方、特許文献2による周波数計測方法は、周波数のずれΔfからベクトルの振幅、位相を演算する方法は具体的に示されていない。また、積和演算回数が多いこと、交流信号の符号変更点を起点にサンプル開始する必要があるために特殊な装置が必要であるという欠点があった。   On the other hand, the frequency measurement method according to Patent Document 2 does not specifically show a method for calculating the amplitude and phase of a vector from a frequency shift Δf. In addition, there are disadvantages that a special device is required because the number of product-sum operations is large and sampling needs to be started from the sign change point of the AC signal.

本発明の目的は、上記の従来技術の問題点に鑑み、耐ノイズ性・安定性と応答速度を兼ね備えたベクトル計測装置,ベクトル計測システム及びベクトル計測方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a vector measurement apparatus, a vector measurement system, and a vector measurement method that combine noise resistance / stability and response speed in view of the above-described problems of the prior art.

上記目的を達成するために、本発明では、一定間隔の計測データの過去Nw回分を保存するデータテーブルと、このNw個のデータを固定順に入力して自然数である周期Nbで繰り返される複素定数で重み付け加算した結果XNを離散的フーリエ変換の基本波成分として出力する第1のDFT演算手段と、この第1のDFT演算手段の出力XNを計測データのベクトル計測結果として出力するものにおいて、MbはNbと異なる自然数であって、データテーブルからMw回分のデータを固定順に入力して周期Mbで繰り返される複素定数で重み付け加算した結果XMを離散的フーリエ変換の基本波成分として出力する第2のDFT演算手段と、XNの偏角θnを出力する偏角演算手段と、XNとXMの比(XM/XN)の実数部あるいは虚数部を選択出力する比較手段とを設け、偏角θnと比較手段の出力から周波数fを演算出力するように構成した。 In order to achieve the above object, in the present invention, a data table for storing past N w times of measurement data at regular intervals, and the N w pieces of data are input in a fixed order and repeated with a period N b which is a natural number. A first DFT computing means for outputting the result X N obtained by weighted addition with complex constants as a fundamental wave component of discrete Fourier transform, and an output X N of the first DFT computing means is outputted as a vector measurement result of measurement data. In this case, M b is a natural number different from N b, and the result X M obtained by inputting the data for M w times from the data table in a fixed order and weighting and adding with a complex constant repeated in the period M b is used for the discrete Fourier transform. a second DFT calculation means for outputting a fundamental wave component, and the deflection angle calculating means for outputting a deflection angle theta n of X n, the real part or the imaginary part of the ratio of X n and X M (X M / X n ) Select And comparison means is provided, and configured to calculate output frequency f from the output of the comparison means and the deflection angle theta n that.

また、一定間隔の計測データの過去Nw回分を保存するデータテーブルと、このNw個のデータを固定順に入力して自然数である周期Nbで繰り返される複素定数で重み付け加算した結果XNを離散的フーリエ変換の基本波成分として出力する第1のDFT演算手段と、この第1のDFT演算手段の出力XNを計測データのベクトル計測結果として出力するものにおいて、計測データの周波数fを検出する周波数検出手段と、XNの偏角θnを出力する偏角演算手段と、偏角θnと周波数fとから補正係数Hを出力する補正演算手段とを設け、この補正係数力Hを出力XNに乗算した結果をベクトル計測値として出力するように構成した。 In addition, a data table for storing past N w times of measurement data at regular intervals, and a result X N obtained by inputting the N w data in a fixed order and weighting and adding with a complex constant repeated in a cycle N b that is a natural number. The first DFT computing means that outputs as the fundamental wave component of the discrete Fourier transform and the output X N of the first DFT computing means as the vector measurement result of the measurement data, the frequency f of the measurement data is detected A frequency detecting means for outputting, a declination calculating means for outputting the declination angle θ n of X N , and a correction calculating means for outputting a correction coefficient H from the declination angle θ n and the frequency f. the result of multiplying the output X N was configured to output as a vector measurement.

また、一定間隔の計測データの過去Nw回分を保存するデータテーブルと、自然数である周期Nbで繰り返される複素定数テーブルと、この複素定数テーブルから2個または1個の複素定数を選択出力する定数選択手段と、データテーブルから取り除かれるデータとこの取り除かれるデータに代替えして追加されるデータとを定数選択手段からの複素定数で重み付け減算する重み付け減算手段と、この重み付け減算手段の出力で自身の出力を補正する再帰演算手段と、定数選択手段からの複素定数を共役数に変換して再帰演算手段の出力に乗算する乗算手段とを設け、この乗算手段の出力を離散的フーリエ変換の基本波成分として出力するように構成した。 In addition, a data table for storing past N w times of measurement data at regular intervals, a complex constant table that is repeated with a period N b that is a natural number, and two or one complex constant are selectively output from the complex constant table. Constant selection means, weighted subtraction means for weighting and subtracting data to be removed from the data table and data added in place of the removed data with a complex constant from the constant selection means, and the output of the weighting subtraction means itself A recursive operation means for correcting the output of the constant, and a multiplying means for converting the complex constant from the constant selection means into a conjugate number and multiplying the output of the recursive operation means, and the output of the multiplication means is the basis of the discrete Fourier transform It was configured to output as a wave component.

また、一定間隔の計測データを保存するデータテーブルと、データテーブルのNw個の少なくとも一部のデータを入力として自然数である周期Nbで繰り返される複素定数を用いてNw個のデータの重み付け加算に相当する離散的フーリエ変換の基本波成分であるXNを演算する第1のDFT演算手段と、MbはNbと異なる自然数であって、データテーブルのMw個の少なくとも一部のデータを入力として周期Mbで繰り返される複素定数を用いてMw個のデータの重み付け加算に相当する離散的フーリエ変換の基本波成分であるXMを演算する第2のDFT演算手段と、XNの偏角θnを演算する偏角演算手段と、XNとXMの比の実数部あるいは虚数部を選択して出力する選択手段とを設け、偏角θnと選択手段の出力から周波数fを演算するように構成した。 In addition, a weighting of N w data using a data table that stores measurement data at regular intervals and a complex constant that is repeated with a period N b that is a natural number by inputting at least a part of N w data in the data table. A first DFT computing means for computing X N which is a fundamental wave component of a discrete Fourier transform corresponding to addition, and M b is a natural number different from N b, and at least a part of M w pieces of the data table Second DFT computing means for computing X M , which is a fundamental component of a discrete Fourier transform corresponding to weighted addition of M w data, using complex constants repeated with a period M b with data as input; a polarization angle calculating means for calculating a deflection angle theta n of n, provided selection means for selecting and outputting the real part or the imaginary part of the ratio of X n and X M, from the output of the polarization angle theta n selection means To calculate the frequency f Configured.

また、一定間隔の計測データを保存するデータテーブルと、データテーブルのNw個の少なくとも一部のデータを入力として自然数である周期Nbで繰り返される複素定数を用いてNw個のデータの重み付け加算に相当する離散的フーリエ変換の基本波成分であるXNを演算する第1のDFT演算手段と、計測データの周波数fを検出する周波数検出手段と、XNの偏角θnを出力する偏角演算器と、偏角θnと周波数fとから補正値Hを演算する補正演算手段とを設け、この補正値Hで出力XNを補正した結果をベクトル計測値として出力するように構成した。 In addition, a weighting of N w data using a data table that stores measurement data at regular intervals and a complex constant that is repeated with a period N b that is a natural number by inputting at least a part of N w data in the data table. First DFT calculation means for calculating X N which is a fundamental wave component of discrete Fourier transform corresponding to addition, frequency detection means for detecting frequency f of measurement data, and a deviation angle θ n of X N are output. A declination calculator and a correction calculation means for calculating the correction value H from the declination θ n and the frequency f are provided, and the result of correcting the output X N with this correction value H is output as a vector measurement value. did.

また、一定間隔の計測データから第1の周期で繰り返される複素定数を用いて離散的フーリエ変換演算を行い第1の演算値を得る第1のDFT演算手段と、計測データから第1の周期と異なる第2の周期で繰り返される複素定数を用いて離散的フーリエ変換演算を行い第2の演算値を得る第2のDFT演算手段と、第1の演算値と第2の演算値との除算結果に基づいて、第1の演算値を補正、或いは、計測データの周波数を求める手段を有するように構成した。   In addition, a first DFT calculation means for obtaining a first calculation value by performing a discrete Fourier transform calculation using complex constants repeated at a first cycle from measurement data at a fixed interval, and a first cycle from the measurement data Second DFT operation means for obtaining a second operation value by performing a discrete Fourier transform operation using complex constants repeated at different second periods, and a division result of the first operation value and the second operation value Based on the above, the first calculation value is corrected, or the measurement data frequency is obtained.

また、本発明は、同じ入力データを異なる周期Nb,Mbを持つ2つの非再帰型DFTで演算し、周期Nb及びMb、データ長NwおよびMwを適切に選択すれば、非再帰型DFTから求める検出ベクトルの位相をパラメタとして非再帰型DFTの比の実数部あるいは虚数部が周波数の単調関数になることに着目した。この特性を利用して周波数を検出する。 Further, according to the present invention, if the same input data is calculated by two non-recursive DFTs having different periods N b and M b and the periods N b and M b and the data lengths N w and M w are appropriately selected, We paid attention to the fact that the real part or imaginary part of the ratio of the non-recursive DFT becomes a monotonic function of frequency using the phase of the detection vector obtained from the non-recursive DFT as a parameter. The frequency is detected using this characteristic.

更に、この検出周波数と非再帰型DFTから求める位相を使って再帰型DFTの演算結果を補正できることに着目した。この補正は、DFTの周期Nbとデータ数Nwの関係がNb=Nwの場合に限らないことに着目した。これによって定常誤差なしでベクトル計測する。 Further, it has been noted that the calculation result of the recursive DFT can be corrected using the phase obtained from the detection frequency and the non-recursive DFT. This correction is focused on that the relationship between the DFT cycle N b and the number of data N w is not limited to N b = N w . As a result, vector measurement is performed without steady-state error.

本発明のよれば、耐ノイズ性・安定性と応答速度を兼ね備えたベクトル計測装置の提供が可能となる。より具体的には、ノイズや高調波の影響をうけにくいDFT演算の長所を維持し、演算量が少なくて済む再帰型DFT演算から非再帰型DFTを求めて振幅と位相を補正することで、1入力信号でも可変周波数信号の周波数,振幅,位相が計測可能で、ノイズ性・安定性と応答速度のトレードオフを調整可能となる。   According to the present invention, it is possible to provide a vector measuring device having noise resistance / stability and response speed. More specifically, by maintaining the advantages of DFT operations that are not easily affected by noise and harmonics, and by correcting non-recursive DFTs from recursive DFT operations that require a small amount of calculation, the amplitude and phase are corrected. The frequency, amplitude, and phase of a variable frequency signal can be measured even with one input signal, and the trade-off between noise characteristics / stability and response speed can be adjusted.

ベクトル計測装置の構成図。The block diagram of a vector measuring device. データテーブルの構成図。The block diagram of a data table. DFT演算器の構成図。The block diagram of a DFT arithmetic unit. DFT演算器の構成図。The block diagram of a DFT arithmetic unit. DFT演算器の構成図。The block diagram of a DFT arithmetic unit. DFT演算器の構成図。The block diagram of a DFT arithmetic unit. 出力補正回路の構成図。The block diagram of an output correction circuit. 出力補正用多項式積和演算器。Polynomial product-sum calculator for output correction. 周波数演算用多項式積和演算器。Polynomial product-sum calculator for frequency calculation. ベクトル計測装置の構成図。The block diagram of a vector measuring device. データテーブルの構成図。The block diagram of a data table. ベクトル計測装置の構成図。The block diagram of a vector measuring device. 周波数判別器の構成図。The block diagram of a frequency discriminator. ベクトル計測装置の構成図。The block diagram of a vector measuring device. データテーブルの構成図。The block diagram of a data table. ベクトル計測装置の構成図。The block diagram of a vector measuring device. ベクトル計測装置の構成図。The block diagram of a vector measuring device. ベクトル計測装置の応用例の構成図。The block diagram of the application example of a vector measuring device. ベクトル計測装置の構成図。The block diagram of a vector measuring device. 2種のDFT演算結果の比の軌跡を示す図。The figure which shows the locus | trajectory of ratio of 2 types of DFT calculation results. 2種のDFT演算結果の比が単調増大/現象となる範囲を示す図。The figure which shows the range from which the ratio of 2 types of DFT calculation results becomes monotonous increase / phenomenon. 2種のDFT演算結果の比が単調増大/現象となる範囲を示す図。The figure which shows the range from which the ratio of 2 types of DFT calculation results becomes monotonous increase / phenomenon. 2種のDFT演算結果の比が単調増大/現象となる範囲を示す図。The figure which shows the range from which the ratio of 2 types of DFT calculation results becomes monotonous increase / phenomenon. 2種のDFT演算結果の比が単調増大/現象となる範囲を示す図。The figure which shows the range from which the ratio of 2 types of DFT calculation results becomes monotonous increase / phenomenon. 2種のDFT演算結果の比と検出位相,周波数の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the ratio of two types of DFT calculation results, a detection phase, and a frequency. 2種のDFT演算結果の比と検出位相,周波数の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the ratio of two types of DFT calculation results, a detection phase, and a frequency. 2種のDFT演算結果の比と検出位相,周波数の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the ratio of two types of DFT calculation results, a detection phase, and a frequency. 2種のDFT演算結果の比と検出位相,周波数の関係を示す図。The figure which shows the relationship of the ratio of two types of DFT calculation results, a detection phase, and frequency. 2種のDFT演算結果の比と検出位相,周波数の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the ratio of two types of DFT calculation results, a detection phase, and a frequency. 2種のDFT演算結果の比と検出位相,周波数の関係を示す図。The figure which shows the relationship of the ratio of two types of DFT calculation results, a detection phase, and frequency. 2種のDFT演算結果の重み付け関数を示す図。The figure which shows the weighting function of 2 types of DFT calculation results. ベクトル計測の補間方法を示す図。The figure which shows the interpolation method of vector measurement. ベクトル計測方法の応答例を示す図。The figure which shows the example of a response of a vector measurement method. ベクトル計測方法の応答例を示す図。The figure which shows the example of a response of a vector measurement method. ベクトル計測の補正係数の絶対値を示す図。The figure which shows the absolute value of the correction coefficient of vector measurement. ベクトル計測の補正係数の絶対値を示す図。The figure which shows the absolute value of the correction coefficient of vector measurement. ベクトル計測方法の応答例を示す図。The figure which shows the example of a response of a vector measurement method. ベクトル計測方法の応答例を示す図。The figure which shows the example of a response of a vector measurement method. ベクトル計測方法の応答例を示す図。The figure which shows the example of a response of a vector measurement method. ベクトル計測方法を内部誘起電圧計測に適用した例を示す図。The figure which shows the example which applied the vector measurement method to internal induced voltage measurement.

以下、本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。まず、本発明の基本的な考え方を参考例と比較しつつ説明し、その後で、具体的な実施の形態を説明する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. First, the basic concept of the present invention will be described in comparison with a reference example, and then a specific embodiment will be described.

一般に、入力信号(X0,X1,・・・,Xn-1)に対する離散的フーリエ変換(DFT)の基本波成分は(1)式で表せる。 In general, the fundamental wave component of the discrete Fourier transform (DFT) with respect to the input signal (X 0 , X 1 ,..., X n-1 ) can be expressed by equation (1).

Figure 2011047839
Figure 2011047839

(1)式のとおりに非再帰演算するとN回の積和演算となる。ここで、(1)式の入力信号の最後と係数の最後を明確にし、更に現在の計算結果であることを示すため、(2)式で再表記する。   If the non-recursive operation is performed as in equation (1), N product-sum operations are performed. Here, in order to clarify the end of the input signal and the end of the coefficient in the equation (1) and further indicate the current calculation result, it is re-represented in the equation (2).

Figure 2011047839
Figure 2011047839

ここで、次の最新入力データxNをサンプルすると、入力信号は(X1,X2,・・・,Xn)にシフトし、新しい計算結果は(3)式となる。 Here, when the next latest input data x N is sampled, the input signal is shifted to (X 1 , X 2 ,..., X n ), and the new calculation result is given by equation (3).

Figure 2011047839
Figure 2011047839

(4)式の計算にもN回の積和演算が必要となる。積和演算回数を減らすために入力データと同時に係数もシフトさせ、再帰演算化したDFTの場合、(4)式で演算する。   The calculation of equation (4) also requires N product-sum operations. In order to reduce the number of product-sum operations, the coefficients are shifted simultaneously with the input data, and in the case of a DFT that is recursively calculated, the calculation is performed using equation (4).

Figure 2011047839
Figure 2011047839

(4)式と(2)式の差から(5)式となる。   From the difference between Equation (4) and Equation (2), Equation (5) is obtained.

Figure 2011047839
Figure 2011047839

(5)式を整理すると(6)式となる。ただし、係数は任意のrについて成り立つことを示している。   When formula (5) is arranged, formula (6) is obtained. However, the coefficient indicates that it holds for an arbitrary r.

Figure 2011047839
Figure 2011047839

上の(6)式では、演算結果は、基本周波数で反時計方向に回転する座標から見たベクトルとなる。従って、入力信号の周波数が基本周波数と同じ場合、演算結果は一定となる。   In the above equation (6), the calculation result is a vector viewed from coordinates rotating counterclockwise at the fundamental frequency. Therefore, when the frequency of the input signal is the same as the fundamental frequency, the calculation result is constant.

この方法には計測信号が基準周波数からΔfずれると、DFTの原理的によって定常的な振幅および位相誤差が発生するだけでなく(2・Δf)成分の脈動誤差が発生する問題がある。このため、周波数が同じで位相の異なる2つ以上の信号を入力しないと実質的に使えず、最も基本的な1入力信号には使えない欠点があった。   This method has a problem that if the measurement signal deviates from the reference frequency by Δf, not only steady amplitude and phase errors are generated due to the principle of DFT, but also a pulsation error of (2 · Δf) component occurs. For this reason, there is a drawback that it cannot be used practically unless two or more signals having the same frequency and different phases are input, and cannot be used for the most basic one-input signal.

また、入力が3相交流系統の信号の場合、DFTによる正相ベクトル演算方法には、ノイズや高調波の影響をうけにくい長所がある一方、周波数変化に対する誤差が大きい欠点があった。   In addition, when the input is a three-phase AC system signal, the DFT positive phase vector calculation method has the advantage that it is difficult to be affected by noise and harmonics, but has a large error with respect to frequency change.

ここで、DFT基準周波数からのずれの絶対値|Δf|が(7)のηにほぼ比例することを利用している。   Here, it is used that the absolute value | Δf | of the deviation from the DFT reference frequency is substantially proportional to η in (7).

Figure 2011047839
Figure 2011047839

しかし、周波数のずれΔfからベクトルの振幅,位相を演算する方法は具体的に示されていない。また、積和演算回数が多いこと、交流信号の符号変更点を起点にサンプル開始する必要があるために特殊な装置が必要であるという欠点があった。   However, a method for calculating the amplitude and phase of the vector from the frequency shift Δf is not specifically shown. In addition, there are drawbacks in that a special device is required because the number of product-sum operations is large and sampling must be started from the sign change point of the AC signal.

本発明の実施例では、第1の非再帰型DFTの周期をNb、入力データ数をNwとし、必ずしもNb=Nwに限定する必要はない。一般に、NwがNbに比べて相対的に小さいと応答性に優れ、相対的に大きいと安定性に優れる。 In the embodiment of the present invention, the period of the first non-recursive DFT is N b , the number of input data is N w, and it is not necessarily limited to N b = N w . In general, when N w is relatively smaller than N b , the response is excellent, and when N w is relatively large, the stability is excellent.

更に、本発明の実施例では、同一入力データを使って第2の非再帰型DFTを演算し、周波数演算用に使う。分割数MbはNbと異なる値とし、入力データ数MwはNw以下とする。また、第2の非再帰型DFTの入力データの最後尾は、第1の非再帰型DFTと共通で最新のサンプルデータにすることを特徴とする。各々の演算結果は(8)(9)で表せる。 Further, in the embodiment of the present invention, the second non-recursive DFT is calculated using the same input data and used for frequency calculation. The division number M b is set to a value different from N b, and the input data number M w is set to N w or less. The last input data of the second non-recursive DFT is the latest sample data in common with the first non-recursive DFT. Each calculation result can be expressed by (8) and (9).

Figure 2011047839
Figure 2011047839

Figure 2011047839
Figure 2011047839

ベクトル計測装置内部では、(8)(9)の演算に当たって非再帰型DFTと再帰型DFTの関係式(10)(11)を使い、積和演算の少ない再帰型DFTを演算してから非再帰型DFTに変換する。   In the vector measurement device, the relational expressions (10) and (11) between the non-recursive DFT and the recursive DFT are used for the operations of (8) and (9), and the non-recursive is calculated after calculating the recursive DFT with few product-sum operations Convert to type DFT.

Figure 2011047839
Figure 2011047839

Figure 2011047839
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ここで、DFT演算の分割数Nb,Mb、データ入力数Nw,Mwを(12)または(13)の関係を満たすように選ぶ。 Here, the division numbers N b and M b and the data input numbers N w and M w of the DFT operation are selected so as to satisfy the relationship of (12) or (13).

Figure 2011047839
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Figure 2011047839
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ここで、(9)式のDFT演算結果と(8)式のDFT演算結果の比を(14)で演算する。以下、入力信号の周波数は(15)の範囲で単一周波数とし、位相は任意で(16)の範囲とする。   Here, the ratio of the DFT calculation result of Expression (9) and the DFT calculation result of Expression (8) is calculated by (14). Hereinafter, the frequency of the input signal is a single frequency in the range of (15), and the phase is arbitrarily in the range of (16).

Figure 2011047839
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Figure 2011047839
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(15)式のfbは周期NbのDFT基本周波数で、サンプル周期Tと周期Nbで決まる。DFT演算の基本波成分は原理的に周波数f=fbで利得1かつ誤差0となる。 (15) of f b a DFT fundamental frequency of the periodic N b, depends on the sampling period T and the period N b. In principle, the fundamental wave component of the DFT calculation has a gain of 1 and an error of 0 at the frequency f = f b .

(14)の軌跡の例を図20に示す。この例では(Nw:Mw:Nb:Mb=3:2:3:2)に選んでいる。図中、軌跡を構成する円の中心から引いた半径線は入力信号の位相がθ=0時のベクトルである。一般に、DFT演算が(12)(13)の条件を満たすとき、(14)の軌跡は周波数fと共に中心Cが移動すると共に半径rが変化し、(10)で検出する検出位相θnの2倍角で円周上を反時計方向に回転する。(図20)で注意すべき点は、元の入力信号の位相θではなく、第1のDFT演算結果の位相θnであるという点である。 An example of the locus of (14) is shown in FIG. In this example, (N w : M w : N b : M b = 3: 2: 3: 2) is selected. In the figure, the radius line drawn from the center of the circle constituting the locus is a vector when the phase of the input signal is θ = 0. In general, when the DFT calculation satisfies the conditions of (12) and (13), the locus of (14) moves with the frequency f, the center C moves and the radius r changes, and the detected phase θ n detected in (10) is 2 It rotates counterclockwise on the circumference at double angle. What should be noted in FIG. 20 is that it is not the phase θ of the original input signal but the phase θ n of the first DFT calculation result.

このことから、周波数で変化する半径rに対して円の中心Cの移動が相対的に大きくなるようにパラメタ(Nw,Mw,Nb,Mb)を選び、中心座標の実数部と虚数部のうち移動方向の大きい方をDに選択すると、周波数変化に対してDは単調増大,単調減少とすることができる。 From this, the parameters (N w , M w , N b , M b ) are selected so that the movement of the center C of the circle is relatively large with respect to the radius r that varies with frequency, and the real part of the center coordinates and When the larger moving direction of the imaginary part is selected as D, D can be monotonously increased or monotonously decreased with respect to the frequency change.

更に、パラメタ(Nw,Mw,Nb,Mb)が(12)式を満たす場合は図21,図22に示す範囲に選び、(13)式を満たす場合は図23,図24に示す範囲に選ぶと実数部と虚数部の選択を固定でき、検出位相に応じて切り替える必要が無いことが分かった。 Further, when the parameters (N w , M w , N b , M b ) satisfy the equation (12), the range shown in FIGS. 21 and 22 is selected, and when the equation (13) is satisfied, the parameters shown in FIGS. It was found that the selection of the real part and the imaginary part can be fixed when the selected range is selected, and there is no need to switch according to the detection phase.

周波数変動範囲(15)でDの実数部Drは図21,図23の範囲で単調増大あるいは単調減少し、虚数部Diは図22,図24の範囲で単調増大あるいは単調減少することがわかった。 In the frequency variation range (15), the real part D r of D monotonously increases or monotonically decreases in the ranges of FIGS. 21 and 23, and the imaginary part D i monotonously increases or monotonously decreases in the ranges of FIGS. all right.

以上、図21,図22,図23,図24はNbが200以上の結果を示すが、Nbが50以上では殆ど変化なく、6以上の場合でも同じ傾向であることが分かった。 21, FIG. 22, FIG. 23, and FIG. 24 show the results when Nb is 200 or more, it was found that Nb is almost unchanged when Nb is 50 or more, and the same tendency is observed when Nb is 6 or more.

上記図21,図22を含む範囲のなかでも(17)(18)がDFT演算用の複素係数のメモリを節約できるなど、実用的に優れていることが分かった。(17)(18)の場合とも出力Dを虚数部に固定する。   Among the ranges including FIGS. 21 and 22, it has been found that (17) and (18) are practically excellent, such as saving memory of complex coefficients for DFT calculation. (17) In both cases (18), the output D is fixed to the imaginary part.

Figure 2011047839
Figure 2011047839

Figure 2011047839
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上記(17)の場合は高速性に優れている。これは、Nw=Nb/nであるために基本周波数fbのn分の1周期で応答が収束するためである。一方、直流分ゲインが0でないため、別手段でドリフトノイズに対する耐性を確保する必要がある。 In the case of (17), the high speed property is excellent. This is because the response converges in 1 / n cycle of the fundamental frequency f b because N w = N b / n. On the other hand, since the DC component gain is not 0, it is necessary to ensure resistance to drift noise by another means.

上記(18)の場合、Nw=Nbにすると応答の収束には基本周波数fbの1周期を要するが、収束までの応答安定性に優れている。また、直流分ゲインが0のため、直流ドリフトノイズに対する耐性にも優れている。 In the case of (18), when N w = N b , the response convergence requires one cycle of the fundamental frequency f b , but the response stability until the convergence is excellent. Moreover, since the DC component gain is 0, it has excellent resistance to DC drift noise.

このほか、(19)(20)でも実数部虚数部を固定して使えることが分かった。(19)では虚数部を、(20)では実数部を固定的に選択する。   In addition, it was found that the real part and the imaginary part can also be fixed in (19) and (20). In (19), the imaginary part is fixedly selected, and in (20), the real part is fixedly selected.

Figure 2011047839
Figure 2011047839

Figure 2011047839
Figure 2011047839

上記(20)の場合は高調波への耐性が優れている。これは、第2のDFT演算結果のDFT基本周波数が第1のDFT演算結果の基本周波数fbのn倍となるためである。 In the case of (20), the resistance to harmonics is excellent. This is because the DFT fundamental frequency of the second DFT computation result is n times the fundamental frequency f b of the first DFT computation result.

図25は(17)でn=2を選択したときの虚数部Diの変化を、図26は(18)でn=2を選択したときの虚数部Diの変化を示す。 Figure 25 shows the variation of the imaginary part D i when the change in the imaginary part D i when selecting the n = 2, Figure 26 is obtained by selecting the n = 2 in (18) (17).

いずれの図も、横軸は第1のDFT演算の検出位相θnである。このように、検出位相θnをパラメタとしたときDrあるいはDiは周波数fの単調増加あるいは単調減少なので、周波数fを一意的に求めることができる。 In both figures, the horizontal axis represents the detection phase θ n of the first DFT calculation. Thus, when the detection phase θ n is used as a parameter, D r or D i is monotonically increasing or decreasing monotonously with the frequency f, so that the frequency f can be uniquely determined.

更に、パラメタ(Nw,Mw,Nb,Mb)が(12)を満たすときは、θnと共に回転する半径ベクトルの向きはθnのみで決まり、周波数fによらないことが分かった。この特性を利用すると、パラメタ(Nw,Mw,Nb,Mb)の選択範囲を広げる効果、周波数検出精度を上げることができる。 Furthermore, when the parameter (N w, M w, N b, M b) satisfies (12), the orientation of the radius vector rotates with theta n is determined only by theta n, it was found that that does not depend on the frequency f . By utilizing this characteristic, the effect of expanding the selection range of the parameters (N w , M w , N b , M b ) and the frequency detection accuracy can be increased.

例えば、パラメタを(Nw:Mw:Nb:Mb=3:3:6:4)に選んだ場合、図27は実数部Drを、図28は虚数部Diを示す。虚数部Diはθn=−22.5±21[度]で符号反転し、実数部Drは中心が45度シフトしてθn=22.5±21[度]で符号反転する。従って、例えばsin(2・θn)の符号が正の場合はDr、0以下の場合はDiを選択して出力すれば、任意のθnで周波数fを検出することができる。 For example, a parameter when choosing the (N w: M w: N b: M b = 3: 3:: 6 4), FIG. 27 is a real part D r, Figure 28 shows the imaginary part D i. The sign of the imaginary part D i is inverted by θ n = −22.5 ± 21 [degrees], and the sign of the real part D r is shifted by 45 degrees and the sign is inverted by θ n = 22.5 ± 21 [degrees]. Therefore, for example, if the sign of sin (2 · θ n ) is positive, D r is selected, and if it is 0 or less, D i is selected and output, the frequency f can be detected at an arbitrary θ n .

別の例として、パラメタを(Nw:Mw:Nb:Mb=1:1:4:1)に選んだ場合、このパラメタ選択によれば、基本周期fbの1/4サイクルで収束するため、高速にベクトル計測することができる。特に、可変周波数で運用する装置の低周波数領域の計測に適している。 As another example, when the parameter is selected as (N w : M w : N b : M b = 1: 1: 4: 1), according to this parameter selection, in a quarter cycle of the basic period f b Since it converges, vector measurement can be performed at high speed. In particular, it is suitable for measurement in a low frequency region of a device operating at a variable frequency.

この場合、図29は実数部Drを図30は虚数部Diを示す。実数部Drは単調減少、虚数部Diは単調増大となっている。しかし、Dの軌跡で中心の移動に対する半径が相対的に大きいため、高調波ノイズなどによって周波数検出精度が下がる傾向がある。この対策として実数部Drから検出する周波数frと虚数部Diから検出する周波数fiに検出位相θnに応じて重み付けする方法がある。この場合、実数部Drはθn=22.5[度]で検出精度が最も高く、虚数部Diは45度シフトしてθn=67.5[度]で検出精度が最も高くなる。これを利用して、重み付け関数εを図31のように定義し、周波数検出値fを(21)とすることによって検出精度と安定性を高めることができる。 In this case, FIG. 29 FIG. 30 shows the imaginary part D i the real part D r. The real part Dr is monotonically decreasing and the imaginary part Di is monotonically increasing. However, since the radius with respect to the movement of the center in the locus of D is relatively large, the frequency detection accuracy tends to decrease due to harmonic noise or the like. A method of weighting in accordance with the detected phase theta n frequency f i that detects the frequency f r and the imaginary part D i for detecting the real part D r As a countermeasure. In this case, the real part D r has the highest detection accuracy when θ n = 22.5 [degrees], and the imaginary part D i is shifted 45 degrees and has the highest detection accuracy at θ n = 67.5 [degrees]. . By utilizing this, the weighting function ε is defined as shown in FIG. 31 and the frequency detection value f is set to (21), so that the detection accuracy and stability can be improved.

Figure 2011047839
Figure 2011047839

以上の方法で周波数を計測装置で実現する場合、内部に図25〜図30に示した検出位相θnと周波数fと実数部Dr,虚数部Diの関係をテーブルデータとして記憶させ、補間計算で周波数を演算する方法が考えられる。この場合、位相変動は(2・θn)で変動することを利用し、テーブルデータは0≦θn≦πの範囲で記憶させ、θn<0の場合はθnに2・πを加算してテーブルに入力すれば良い。 When the frequency is realized by the measuring apparatus by the above method, the relationship between the detection phase θ n , the frequency f, the real part D r , and the imaginary part D i shown in FIGS. A method of calculating the frequency by calculation is conceivable. In this case, using the fact that the phase fluctuation fluctuates by (2 · θ n ), the table data is stored in the range of 0 ≦ θ n ≦ π, and if θ n <0, 2 · π is added to θ n And enter it into the table.

しかし、以下のようにDrあるいはDiの特性を活かした演算方式を採用することによって、演算精度も演算量も安定した結果を得ることができる。 However, by adopting a calculation method that makes use of the characteristics of D r or D i as described below, it is possible to obtain a result with stable calculation accuracy and calculation amount.

まず、図20に示した円の中心座標と周波数fの関係は(15)の範囲で(22)で多項式近似できる。ここでanは複素数の定数である。 First, the relationship between the center coordinates of the circle shown in FIG. 20 and the frequency f can be approximated by polynomial expression (22) within the range (15). Where a n is a constant complex number.

次に、円の半径ベクトルと周波数fの関係は(15)の範囲で(23)で多項式近似できる。ここでbnは複素数の定数である。 Next, the relationship between the radius vector of the circle and the frequency f can be approximated by polynomial expression (23) within the range of (15). Here, b n is a complex constant.

Figure 2011047839
Figure 2011047839

Figure 2011047839
Figure 2011047839

Dとの関係は(24)となる。   The relationship with D is (24).

Figure 2011047839
Figure 2011047839

先に説明したように、(12)が成り立つようにパラメタを選んだ場合、半径ベクトルは周波数fによらず一定方向になる。これにより、(23)は(25)となり、定数メモリを削減できる。ここでknとδは実数の定数である。 As described above, when parameters are selected so that (12) holds, the radius vector is in a constant direction regardless of the frequency f. Thereby, (23) becomes (25), and the constant memory can be reduced. Here, k n and δ are real constants.

Figure 2011047839
Figure 2011047839

(25)を実数部と虚数部に分けると、fのn次方程式(26)(27)が成り立つ。   When (25) is divided into a real part and an imaginary part, n-order equations (26) and (27) of f hold.

Figure 2011047839
Figure 2011047839

Figure 2011047839
Figure 2011047839

実数部の方程式(26),虚数部の方程式(27)のうち、単調増大あるいは単調減少の方を選ぶ。選んだ方の添え字をuとする。この場合、(15)の範囲で方程式は唯一の解を持つ。   Of the equation (26) for the real part and the equation (27) for the imaginary part, the monotonic increase or monotonic decrease is selected. Let u be the subscript of the selected person. In this case, the equation has only one solution in the range of (15).

こうした特性をもつため、方程式(26)または(27)を解いてfを求めるにはニュートン法が適している。ニュートン法をリアルタイム演算用の再帰演算式にすると(28)となる。   Because of these characteristics, Newton's method is suitable for finding f by solving equation (26) or (27). When the Newton method is used as a recursive arithmetic expression for real-time arithmetic, (28) is obtained.

Figure 2011047839
Figure 2011047839

ただし、(28)のなかで、fについての微係数は、実数部を選んだ場合は(29)、虚数部を選んだ場合は(30)で表せる。   However, in (28), the derivative for f can be expressed by (29) when the real part is selected and (30) when the imaginary part is selected.

Figure 2011047839
Figure 2011047839

Figure 2011047839
Figure 2011047839

通常のニュートン法の場合、予測値と修正値の差の絶対値が所定の値になるまで繰り返し演算する。本実施例の場合、(28)の繰り返し演算は不要であることがわかった。演算量が一定であるためにリアルタイム性に優れ、高精度な演算を実現できる。   In the normal Newton method, the calculation is repeated until the absolute value of the difference between the predicted value and the corrected value becomes a predetermined value. In the case of the present embodiment, it was found that the repeated calculation of (28) is unnecessary. Since the amount of computation is constant, it has excellent real-time performance and can realize highly accurate computation.

次に、(28)などで検出した周波数fからベクトル演算結果(10)を補正する方法を示す。   Next, a method for correcting the vector calculation result (10) from the frequency f detected in (28) or the like will be described.

本実施例では、積和演算の重み付け複素係数を固定する非再帰型のDFTについて検討し、更に、誤差とは分母分子を反転させ、真値を分子に、検出結果を分母として比をとる補正係数を近似することを考えた。   In this embodiment, a non-recursive DFT that fixes the weighted complex coefficient of the product-sum operation is examined, and further, the error is a correction in which the denominator is inverted, the true value is used as the numerator, and the detection result is used as the denominator We considered approximating the coefficients.

以上より、元信号とベクトルの関係を(31)とすると補正係数は(32)となる。   From the above, when the relationship between the original signal and the vector is (31), the correction coefficient is (32).

Figure 2011047839
Figure 2011047839

Figure 2011047839
Figure 2011047839

(32)の補正係数は、(28)の周波数検出値fと(10)の位相検出値θnの多項式(33)で近似できることが分かった。しかも、データ長Nwと周波数Nbの関係はNw=Nb以外の場合も近似式がなりたつことがわかった。ここで、cnとdnは複素数の定数である。 Correction coefficient (32) was found to be approximated by (28) of the frequency detection value f (10) phase detection value theta n polynomial (33) of. Moreover, it has been found that the relationship between the data length N w and the frequency N b is an approximate expression even when N w = N b . Here, c n and d n are complex constants.

Figure 2011047839
Figure 2011047839

以上に示した手順により、1信号入力の場合でも、周波数が基準周波数fbから変動した場合でも、周波数・振幅,位相を定常誤差なしで検出するベクトル計測装置が実現できる。 By the procedure shown above, even if the first signal input, even if the frequency is varied from the reference frequency f b, vector measurement apparatus for detecting a frequency and amplitude, the phase without steady-state error can be achieved.

また、ベクトルの振幅と位相と同時に周波数を検出できることを利用し、DFT演算周期間を補間してベクトル計測結果を出力することができる。最も簡単な補間方法は、図32に示すように、補間期間で振幅と周波数が一定として位相のみを補間演算する方法である。   Further, by utilizing the fact that the frequency can be detected simultaneously with the amplitude and phase of the vector, it is possible to output a vector measurement result by interpolating between DFT calculation cycles. As shown in FIG. 32, the simplest interpolation method is a method in which only the phase is interpolated while the amplitude and frequency are constant during the interpolation period.

例えば図32で時刻tnとtn+1間をΔtで補間する場合、ベクトル計測値を(34)で補間演算する。 For example, when interpolating between time t n and t n + 1 with Δt in FIG. 32, the vector measurement value is interpolated with (34).

Figure 2011047839
Figure 2011047839

一方、本実施例のベクトル計測装置を従来のフィルタと比較した場合、入力のステップ変化に対する過渡応答は次の2点が異なる。   On the other hand, when the vector measuring apparatus of the present embodiment is compared with the conventional filter, the following two points are different in the transient response to the input step change.

第1に、過渡応答期間はステップ変化後にNw個のデータが更新されるまでの期間に限定され、その後は定常出力に戻る点である。第2に、過渡応答波形は、ステップ前後の振幅や周波数が同じでも初期位相によって大きく異なる点である。 First, the transient response period is limited to a period of up to N w pieces of data are updated after a step change, then is a point returning to a steady output. Second, the transient response waveform differs greatly depending on the initial phase even if the amplitude and frequency before and after the step are the same.

従って、本実施例のベクトル計測装置の過渡応答を評価する場合、初期位相を0から2πまでパラメタとしてスキャンし、全ての初期位相に対して過渡応答を確認する必要がある。   Therefore, when evaluating the transient response of the vector measuring apparatus of the present embodiment, it is necessary to scan the initial phase as a parameter from 0 to 2π and confirm the transient response for all initial phases.

以下の(35)(36)(37)で、(31)式で表す入力信号がt=0で次のステップ変化した時の応答を評価した例を示す。初期位相θ0は0から2πまでスキャンしている。 In the following (35), (36), and (37), an example is shown in which the response is evaluated when the input signal represented by the expression (31) changes to the next step at t = 0. The initial phase θ 0 is scanned from 0 to 2π.

Figure 2011047839
Figure 2011047839

Figure 2011047839
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Figure 2011047839
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図33は、Nb,Mb,Nw,Mwを(17)で選択し、n=2の場合、図34は(18)で選択し、n=2の場合を示す。各々の図で平均値(ave),最大値(max),最小値(min)は、初期位相θをスキャンしたときの各時刻での応答の平均値,最大値,最小値を示す。 FIG. 33 shows the case where N b , M b , N w , and M w are selected by (17) and n = 2, and FIG. 34 shows the case where n is selected by (18) and n = 2. In each figure, the average value (ave), maximum value (max), and minimum value (min) indicate the average value, maximum value, and minimum value of the response at each time when the initial phase θ is scanned.

図33と図34を比較すると、前者はNw/Nb=0.5であるために収束時間が短く応答性に優れ、後者はNw/Nb=1.0で演算に使うデータ数が前者よりも多いために安定性に優れていることがわかる。 When FIG. 33 and FIG. 34 are compared, the former has N w / N b = 0.5, so the convergence time is short and the response is excellent, and the latter has N w / N b = 1.0, and the number of data used for the calculation. Since there is more than the former, it turns out that it is excellent in stability.

以上、入力信号は単一周波数と仮定してきたが、実際には無視できない高調波成分や直流ドリフトを含む場合が多い。図33の場合、基本周波数fbの奇数調波の利得は0となる。図34の場合は奇数・偶数調波共に利得は0となる。これはDFTを応用した演算方式の長所である。 Although the input signal has been assumed to have a single frequency as described above, it often includes harmonic components and DC drift that cannot be ignored in practice. In the case of FIG. 33, the odd harmonic gain of the fundamental frequency f b is zero. In the case of FIG. 34, the gain is 0 for both odd and even harmonics. This is an advantage of a calculation method using DFT.

しかし、本実施例の場合は(32)で元のDFT演算結果XNを入力信号の高調波成分も一括して増幅する。従って、補正係数Hの絶対値が大きくなるほど、入力周波数と基本周波数fbの偏差が大きくなるほど、高調波耐性が弱くなる。特に高調波の周波数が入力信号の基本波周波数と共に移動する場合は高調波耐性が問題となる危険性が高くなる。 However, in the case of the present embodiment, the original DFT calculation result X N is also amplified together with the harmonic components of the input signal in (32). Therefore, the larger the absolute value of the correction coefficient H is larger deviation of the input frequency and the fundamental frequency f b is the harmonic resistance is weakened. In particular, when the harmonic frequency moves together with the fundamental frequency of the input signal, there is a high risk that harmonic tolerance becomes a problem.

図35に図33に対応する補正係数Hの絶対値を、図36に図34に対応する補正係数Hの絶対値を示す。補正係数Hの絶対値は位相θnと共に変わるが、誤差評価が目的なので最大値と最小値のみを示す。両者ともに直流に近くなると急速に補正係数が大きくなる。図35の場合、2・fbでも急激に大きくなる。こうしたことから、周波数計測範囲と耐高調波性はトレードオフ関係にあることが、これらの図からわかる。 FIG. 35 shows the absolute value of the correction coefficient H corresponding to FIG. 33, and FIG. 36 shows the absolute value of the correction coefficient H corresponding to FIG. Although the absolute value of the correction coefficient H changes with the phase θ n , only the maximum value and the minimum value are shown because error evaluation is intended. When both are close to direct current, the correction coefficient increases rapidly. In the case of FIG. 35, it becomes large rapidly even at 2 · f b . From these facts, it can be seen from these figures that the frequency measurement range and the harmonic resistance are in a trade-off relationship.

周波数計測範囲と高調波耐性を両立する方法として、基本周波数の異なる本実施例のベクトル計測装置を複数設け、検出周波数と最も近いベクトル計測装置の演算結果を選択出力する方法がある。特に(13)の条件でパラメタ(Nw,Mw,Nb,Nb)を選ぶと基本周波数を徐々に変えるとき、2種類のDFT演算装置の片方は継続して使用することができる。 As a method of achieving both the frequency measurement range and the harmonic tolerance, there is a method in which a plurality of vector measurement devices of the present embodiment having different fundamental frequencies are provided, and the calculation result of the vector measurement device closest to the detection frequency is selectively output. In particular, when the parameters (N w , M w , N b , N b ) are selected under the condition (13), one of the two types of DFT arithmetic units can be used continuously when the fundamental frequency is gradually changed.

以上のとおり、本実施例のベクトル検出装置は、(15)の可変周波数範囲で、1入力信号でもベクトル計測可能で、周波数,振幅,位相を個別に検出できる。更に、直接計測信号の微分値や積分値を含めたベクトル演算がリアルタイムで実現できる。   As described above, the vector detection apparatus of the present embodiment can perform vector measurement even with one input signal in the variable frequency range of (15), and can individually detect the frequency, amplitude, and phase. Furthermore, a vector calculation including a differential value and an integral value of the direct measurement signal can be realized in real time.

本発明のベクトル計測方法の最も直接的な応用例としてノイズキャンセリングがある。この場合、計測信号と同一振幅,同一周波数で逆位相の信号を出力すれば良い。   Noise cancellation is the most direct application of the vector measurement method of the present invention. In this case, a signal having the same amplitude and the same frequency as that of the measurement signal may be output.

また、最も簡単なベクトル演算応用例として、送配電網の末端に接続された単相電力変換装置による無効電力制御機能がある。具体的には配電網の柱上SVC、家庭用の小規模太陽光発電装置用の単相電力変換装置が当てはまる。これらの単相電力変換装置では、検出した交流電圧ベクトルVと同位相の電流指令値の振幅は電力変換器の直流側電圧Vdcと設定値の偏差から演算する。ベクトルVと直交位相の電流指令値は交流電圧ベクトルVの振幅と設定値の偏差、あるいは送配電網に連動したITシステムからの指令値として受信する方法がある。こうして得られた2軸の電流指令ベクトルから交流電圧ベクトルの検出周波数fと位相θを使って電流指令の瞬時値Irefに変換し、計器用変流器からの電流フィードバック信号が電流指令Irefに合致するように電力変換器をPWM制御することで目的の機能を実現できる。こうした機能により、従来は電圧の不安定化要素であった送配電網の末端に接続された機器に電圧安定化機能を持たせることができる。 The simplest vector calculation application example is a reactive power control function by a single-phase power converter connected to the end of a power transmission and distribution network. Specifically, the SVC on the pole of the power distribution network and the single-phase power converter for a small-scale photovoltaic power generator for home use are applicable. In these single-phase power converters, the amplitude of the current command value in phase with the detected AC voltage vector V is calculated from the deviation between the DC voltage V dc of the power converter and the set value. There is a method of receiving a current command value having a quadrature phase with respect to the vector V as a deviation between the amplitude of the AC voltage vector V and a set value, or a command value from an IT system linked to a power transmission and distribution network. The two-axis current command vector thus obtained is converted into an instantaneous value I ref of the current command using the detection frequency f and phase θ of the AC voltage vector, and the current feedback signal from the current transformer for the instrument is converted into the current command I ref. The target function can be realized by PWM control of the power converter so as to meet the above. With such a function, it is possible to provide a voltage stabilization function to a device connected to the end of the power transmission and distribution network, which has been a voltage destabilizing element.

以上のように、本実施例によれば1入力信号でも可変周波数の交流ベクトルを計測できることができる。   As described above, according to this embodiment, it is possible to measure an AC vector having a variable frequency even with one input signal.

3相交流機器のように、定常時は同一周波数であることが期待できる複数の入力信号から各々のベクトル計測する場合、入力信号のステップ変化に対する過渡応答を更に安定化することができる。これは、各信号の周波数検出結果の平均値を使ってベクトル検出信号を補正することで実現できる。   When measuring each vector from a plurality of input signals that can be expected to have the same frequency in a steady state as in a three-phase AC device, the transient response to a step change of the input signal can be further stabilized. This can be realized by correcting the vector detection signal using the average value of the frequency detection results of each signal.

図37,図38は、各々図33,図34と同じ条件の3相交流信号とした場合の応答を示す。違いは3相の周波数の平均値を全相に適用し、(33)に入力してベクトル補正演算した点のみである。各相毎に周波数補正する場合と比較すると、応答の幅(最大値と最小値の差)が小さくなり、安定性が改善されていることが分かる。   FIG. 37 and FIG. 38 show the responses when the three-phase alternating current signals have the same conditions as FIG. 33 and FIG. 34, respectively. The only difference is that the average value of the frequencies of the three phases is applied to all phases and input to (33) for vector correction calculation. Compared with the case of frequency correction for each phase, it can be seen that the response width (difference between the maximum value and the minimum value) is reduced and the stability is improved.

本発明のベクトル計測装置の3相交流機器への応用例として、応用先として想定している電力系統の保護リレーの他に、電気機器の有効磁束計測装置がある。   As an application example of the vector measuring device of the present invention to a three-phase AC device, there is an effective magnetic flux measuring device for an electric device in addition to a protection relay of a power system assumed as an application destination.

交流機器のベクトル制御は、瞬時有効磁束あるいは内部誘起電圧ベクトルを基準に、瞬時対称座標法で端子電圧や電流を2軸の直流値に変換する。これによって交流機械を擬似的な直流機として制御する方法である。   Vector control of AC devices converts terminal voltages and currents into biaxial DC values using the instantaneous symmetric coordinate method based on the instantaneous effective magnetic flux or the internal induced voltage vector. In this way, the AC machine is controlled as a pseudo DC machine.

ベクトル制御は有効主磁束のベクトル計測が前提であるが、本実施例に拠れば、主磁束を直接計測する方法が実用化できる。   The vector control is premised on the vector measurement of the effective main magnetic flux. However, according to the present embodiment, a method of directly measuring the main magnetic flux can be put into practical use.

現実には、有効磁束φあるいは内部誘起電圧Eを演算によって求めている。定常的には、巻線の端子電圧ベクトルV,内部誘起電圧ベクトルE,電流ベクトルI,周波数fの関係は、巻線の抵抗R,漏れインダクタンスLをパラメタとして(38)で表せる。   Actually, the effective magnetic flux φ or the internal induced voltage E is obtained by calculation. In a steady state, the relationship between the terminal voltage vector V of the winding, the internal induced voltage vector E, the current vector I, and the frequency f can be expressed by (38) with the winding resistance R and leakage inductance L as parameters.

Figure 2011047839
Figure 2011047839

有効磁束φは誘起電圧ベクトルEから(39)で得られる。   The effective magnetic flux φ is obtained from the induced voltage vector E by (39).

Figure 2011047839
Figure 2011047839

ところが、可変周波数の交流信号のベクトルを最も内側のフィードバックループである電流制御系に必要な応答速度で計測する方法が従来はなかったため、(38)(39)の周波数信号fは、電圧電流計測信号から検出する周波数でなく、便宜的に電圧や電流指令の周波数frefで置き換えてきたのが実態である。 However, since there was no conventional method for measuring a variable frequency AC signal vector at a response speed required for the current control system which is the innermost feedback loop, the frequency signal f of (38) and (39) is a voltage-current measurement. Actually, it is replaced with the frequency f ref of the voltage or current command for convenience instead of the frequency detected from the signal.

この置き換えによれば、例えば指令周波数frefをステップ的に変えると(38)(39)で演算する内部誘起電圧Eも有効磁束φもステップ的に変化してしまう。これは交流機器内部の物理現象とかけ離れており、ベクトル制御理論とかけ離れた過渡現象を発生させる問題がある。 According to this replacement, for example, when the command frequency f ref is changed stepwise, both the internal induced voltage E and the effective magnetic flux φ calculated in (38) and (39) change stepwise. This is far from the physical phenomenon inside the AC device, and there is a problem of generating a transient phenomenon far from the vector control theory.

また、便宜的に計測周波数の代わりに周波数指令値を使うと周波数と位相の関係(40)が成立しない。例えば、位相がステップ的に変わっても、計算上は周波数frefが変わらないため、有効磁束φのベクトル演算結果も物理現象と異なる結果となり、想定外の過渡現象が発生する問題がある。 For convenience, if the frequency command value is used instead of the measurement frequency, the relationship (40) between the frequency and the phase is not established. For example, even if the phase changes stepwise, the frequency f ref does not change in the calculation. Therefore, the vector calculation result of the effective magnetic flux φ is different from the physical phenomenon, and an unexpected transient phenomenon occurs.

Figure 2011047839
Figure 2011047839

一方、本実施例のベクトル計測方式によれば、(40)の関係を含めた過渡的なベクトル変化も計測することができる。   On the other hand, according to the vector measurement method of the present embodiment, it is possible to measure a transient vector change including the relationship (40).

図39は、基準周波数fbの交流信号の位相がステップ的に20度変化した時の位相と周波数の応答を示す。ここでは、ベクトル計測のパラメタを(18)で、n=2に選定し、図38と同じく3相信号の周波数平均値で各相のベクトルを補正している。 FIG. 39 shows the phase and frequency response when the phase of the AC signal having the reference frequency f b changes stepwise by 20 degrees. Here, the vector measurement parameter is selected as (18) and n = 2, and the vector of each phase is corrected with the frequency average value of the three-phase signal as in FIG.

データ入力期間Nwを基本周波数fbの1周期としているため、周波数と位相の応答は共に1周期で収束している。ステップ的に位相が進んだため、1周期の応答期間中の周波数はfbよりも高くなっている。この期間の周波数fの変動分を(41)で積分すると、位相のステップ変化20度相当になっている。これより、本実施例のベクトル計測方法によれば、(39)の周波数と位相の関係も含めて過渡的なベクトル計測も実現できることが分かる。このベクトル計測方法を用いて有効主磁束を演算することにより、ベクトル制御を理論に忠実に実現できる。 Due to the one period of the fundamental frequency f b a data input period N w, the response frequency and phase are converged together in one cycle. Since the phase has advanced stepwise, the frequency during the response period of one cycle is higher than f b . When the fluctuation of the frequency f during this period is integrated by (41), it corresponds to a phase step change of 20 degrees. From this, it can be seen that according to the vector measurement method of the present embodiment, transient vector measurement including the relationship between frequency and phase of (39) can also be realized. By calculating the effective main magnetic flux using this vector measurement method, vector control can be realized faithfully to the theory.

Figure 2011047839
Figure 2011047839

図40に有効磁束ベクトル計測装置を二次励磁発電電動装置の巻線型誘導機に適用した例を示す。ここでは図38のベクトル計測方式を用いている。図40は、交流系統側で3相地絡故障が発生時の過渡現象中の動作を示す。この時の発電機の正相電圧と内部誘起電圧検出値を示す。   FIG. 40 shows an example in which the effective magnetic flux vector measuring device is applied to a winding induction machine of a secondary excitation generator / motor. Here, the vector measurement method of FIG. 38 is used. FIG. 40 shows an operation during a transient phenomenon when a three-phase ground fault occurs on the AC system side. The positive phase voltage of the generator at this time and the detected value of the internal induced voltage are shown.

結果を見やすくするために、交流系統周波数で回転する座標系から見たベクトル値に変換し、発電機電圧正相Vと内部誘起電圧Eの振幅と位相変化で表示する。   In order to make the result easy to see, the value is converted into a vector value viewed from a coordinate system rotating at the AC system frequency, and is displayed with the amplitude and phase change of the generator voltage positive phase V and the internal induced voltage E.

内部誘起電圧位相の変化は正相電圧位相変化の約2/3に抑えられており、「電気機器の有効磁束や内部誘起電圧は端子電圧ほど急激に変動しない。」という物理現象に合致した計測結果を得ている。   The change of the internal induced voltage phase is suppressed to about 2/3 of the positive phase voltage phase change, and the measurement conforms to the physical phenomenon that “the effective magnetic flux of the electrical equipment and the internal induced voltage do not change as rapidly as the terminal voltage”. I'm getting results.

以上より、本実施例の有効磁束ベクトル・内部誘起電圧計測装置が、電流制御の指令信号演算の基準位相に求められる応答速度と安定性を両立できることが分かる。   From the above, it can be seen that the effective magnetic flux vector / internally induced voltage measuring device of the present embodiment can achieve both the response speed and the stability required for the reference phase of the current control command signal calculation.

以上に説明した考え方を具体的に実現するための実施例を以下に説明する。以下の各ブロック図は、これまで説明した図20乃至図40或いは式(1)乃至(41)さらにはそれらの概念説明のいずれかの内容を具現化する機能を有するものである。すなわち、以下の各ブロック図について、説明が一部省略された場合においては、対応する図20乃至図40或いは式(1)乃至(41)、さらには、それらの概念説明を参照して補完すべきことを前提として説明を進める。   An embodiment for specifically realizing the concept described above will be described below. Each of the following block diagrams has a function of embodying the contents of any of FIGS. 20 to 40 described above, equations (1) to (41), and the conceptual descriptions thereof. That is, in the following block diagrams, when a part of the explanation is omitted, the following explanation is supplemented by referring to the corresponding FIG. 20 to FIG. 40 or the expressions (1) to (41) and the conceptual explanation thereof. The explanation will proceed on the premise of what should be done.

例えば、所定の数値を得るために本件の所定の図の情報に基づくものと以上の概念説明に説明された場合にあっては、その図に対応する情報が予め記憶装置に記憶されており、その記憶された情報を読み出して所定の数値を求めることを示すものであったり、あるいは、その図に対応する情報を得るための演算式に相当する演算機能を有し、その演算を実行させることで該数値を求めるものである。   For example, in the case described in the above description of the concept based on the information of the predetermined diagram of the present case in order to obtain a predetermined numerical value, information corresponding to the diagram is stored in advance in the storage device, Indicates that the stored information is read to obtain a predetermined numerical value, or has an arithmetic function corresponding to an arithmetic expression for obtaining information corresponding to the figure, and executes the arithmetic To obtain the numerical value.

また、以下の各ブロック図は各機能を代表的に説明するものであり、各ブロック図がそれぞれハードウエアに限定されるべきものではなく、すなわち、例えばCPUを有する演算装置において、各ブロック図の機能はプログラムで実現されても良いことはもちろんである。   Also, the following block diagrams are representative descriptions of each function, and each block diagram should not be limited to hardware. That is, for example, in an arithmetic unit having a CPU, Of course, the function may be realized by a program.

図1を使って、請求項1,請求項4,請求項5に係る発明に対応する一実施例を説明する。   An embodiment corresponding to the invention according to claims 1, 4 and 5 will be described with reference to FIG.

データ入力回路10は、タイマー回路20から一定周期T毎に出力されるパルス指令30に同期してサンプラ11でサンプリングしたデータをホールド回路12とA/D変換器13を介してディジタル化する。そして、ディジタルデータ14を出力する。   The data input circuit 10 digitizes the data sampled by the sampler 11 in synchronization with the pulse command 30 output at regular intervals T from the timer circuit 20 via the hold circuit 12 and the A / D converter 13. Then, the digital data 14 is output.

データテーブル100は、最新のサンプリングデータ110(xNw)とNwサンプル前のデータ120(x0)を出力し、第1のDFT演算器200と第2のDFT演算器300に入力する。 The data table 100 outputs the latest sampling data 110 (x Nw ) and data 120 (x 0 ) before N w samples, and inputs them to the first DFT calculator 200 and the second DFT calculator 300.

第1のDFT演算器200と第2のDFT演算器300はパルス指令30に同期し、それぞれ基本周期NbとMbの非再帰型DFT演算し、それぞれの結果230(XN)と330(XM)を出力する。 The first DFT arithmetic unit 200 and the second DFT arithmetic unit 300 are synchronized with the pulse command 30 and perform non-recursive DFT operations of the basic periods N b and M b , respectively, and the results 230 (X N ) and 330 ( X M ) is output.

以上の構成によって、本実施例では2つのDFT演算器200と300はデータ列(x0,x1,x2,・・・,xNw)を共有する構成となっている。 With the above configuration, in this embodiment, the two DFT computing units 200 and 300 share a data string (x 0 , x 1 , x 2 ,..., X Nw ).

出力補正回路400は、第1のDFT演算結果230(XN)と周波数検出結果610(f)からベクトル計測結果410(X)を出力する。また、偏角θnの2倍角420(2・θn)を出力する。この実施例では、偏角θnの2倍角420として[exp(j・2・θn)]を出力している。 The output correction circuit 400 outputs a vector measurement result 410 (X) from the first DFT calculation result 230 (X N ) and the frequency detection result 610 (f). Further, a double angle 420 (2 · θ n ) of the deflection angle θ n is output. In this embodiment, [exp (j · 2 · θ n )] is output as the double angle 420 of the deflection angle θ n .

比較器500は、第1のDFT演算結果230(XN)と第2のDFT演算結果330(XM)の比(XM/XN)を除算器501で演算し、偏角の2倍角420(2・θn)に応じて比の実数部あるいは虚数部を選択して比較信号520(D)を出力する。具体的な選択方法の例としては、前の(21)式と図31がある。 The comparator 500 calculates the ratio (X M / X N ) of the first DFT calculation result 230 (X N ) and the second DFT calculation result 330 (X M ) by the divider 501 and doubles the declination angle The comparison part 520 (D) is output by selecting the real part or imaginary part of the ratio according to 420 (2 · θ n ). Specific examples of the selection method include the previous equation (21) and FIG.

周波数検出回路600は、比較信号520(D)と偏角の2倍角420(2・θn)を入力して周波数検出結果610(f)を出力する。本実施例では演算効率を高めるために再帰型演算を採用し、データメモリ601と602、パルス指令30に同期したシフトレジスタ603を用いて周波数検出値の前回値fold(630)を多項式積和演算器620に入力する構成としている。 The frequency detection circuit 600 inputs the comparison signal 520 (D) and the double angle 420 (2 · θ n ) of the declination, and outputs a frequency detection result 610 (f). In this embodiment, a recursive operation is employed to increase the operation efficiency, and the previous value fold (630) of the frequency detection value is calculated using a polynomial product sum operation using the data memories 601 and 602 and the shift register 603 synchronized with the pulse command 30. The input is made to the device 620.

図2は、データテーブル100の構成を示す図で、(Nw+1)個のデータメモリ101とNw個のシフトレジスタ102からなる。シフトレジスタ102はタイマー回路20からのパルス指令30に同期し、アドレス#(Nw)から#(0)に向かって順番に、入力データ(x0,x1,x2,・・・,xNw)が記録される。具体的には、メモリアドレス#(Nw-1)から#(Nw)へ、続いて#(Nw-2)から#(Nw-1)とシフトし、最後に#(0)から#(1)にデータをシフトする方法がある。このデータテーブルから最新の入力データ110(XNw)とNwサンプル前のデータ120(x0)を出力する。 FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the data table 100, which includes (N w + 1 ) data memories 101 and N w shift registers 102. The shift register 102 synchronizes with the pulse command 30 from the timer circuit 20 and sequentially inputs the input data (x 0 , x 1 , x 2 ,..., X from address # (N w ) to # (0). Nw ) is recorded. Specifically, the memory address # from (N w-1) # to (N w), followed by # shifted # from (N w-2) (N w-1), from the last # (0) There is a method of shifting data in # (1). The latest input data 110 (X Nw ) and data 120 (x 0 ) before N w samples are output from this data table.

図3は第1のDFT演算器200の実施例を示す図で、(8)の非再帰型DFT演算結果230(XN)を出力する。Nb個のデータメモリ201にはDFT演算の複素係数が記憶され、パルス指令30で同期するNb個のシフトレジスタ202によってリングメモリを構成する。データメモリ203と204はパルス指令30に同期するレジスタ205によってシフトする再帰型DFT演算用のシフトメモリである。 FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of the first DFT calculator 200, which outputs the nonrecursive DFT calculation result 230 (X N ) of (8). The N b data memories 201 store the complex coefficients of the DFT operation, and the N b shift registers 202 synchronized with the pulse command 30 constitute a ring memory. Data memories 203 and 204 are shift memories for recursive DFT operations that are shifted by a register 205 synchronized with the pulse command 30.

以上の構成で、リングメモリからはアドレス#(0)のデータ出力210とアドレス#(Nw)のデータ出力220を出力し、データテーブル出力110(xNw)と120(x0)を、加減算器206,乗算器207を用いて再帰型DFT演算結果をデータメモリ203に保存する。再帰型DFT演算結果から非再帰型DFT演算結果に変換するため、データテーブル出力210の共役数を208で演算し、係数器209で振幅補正し、再帰型演算結果203に乗算して非再帰型演算結果230(XN)を出力する。 With the above configuration, the ring memory outputs the data output 210 at address # (0) and the data output 220 at address # (N w ), and adds / subtracts the data table outputs 110 (x Nw ) and 120 (x 0 ). The result of the recursive DFT operation is stored in the data memory 203 using the multiplier 206 and the multiplier 207. In order to convert the recursive DFT operation result to the non-recursive DFT operation result, the conjugate number of the data table output 210 is calculated by 208, the amplitude is corrected by the coefficient unit 209, and the recursive operation result 203 is multiplied to be non-recursive. An operation result 230 (X N ) is output.

図4は第2のDFT演算器300の実施例を示す図で、(9)の非再帰型DFT演算結果330(XM)を出力する。Mb個のデータメモリ301にはDFT演算の複素係数が記憶され、パルス指令30で同期するMb個のシフトレジスタ302によってリングメモリを構成する。データメモリ303と304はパルス指令30に同期するレジスタ305によってシフトする再帰型DFT演算用のシフトメモリである。 FIG. 4 is a diagram showing an example of the second DFT calculator 300, which outputs the non-recursive DFT calculation result 330 (X M ) of (9). The M b data memories 301 store the complex coefficients of the DFT operation, and the M b shift registers 302 synchronized with the pulse command 30 constitute a ring memory. Data memories 303 and 304 are shift memories for recursive DFT operations that are shifted by a register 305 synchronized with the pulse command 30.

以上の構成で、リングメモリからはアドレス#(0)のデータ出力310とアドレス#(Mw)のデータ出力320を出力する。この実施例の場合、Mw=Nwに設定しているので、データテーブル出力120(xNw-Mw)はx0となる。これと110(xNw)を、加減算器306,乗算器307を用いて再帰型DFT演算し、その結果をデータメモリ303に保存する。再帰型DFT演算結果から非再帰型DFT演算結果に変換するため、データテーブル出力310の共役数を308で演算し、係数器309で振幅を調整して補正係数とし、再帰型演算結果に乗算して非再帰型演算結果330(XM)を出力する。 With the above configuration, the ring memory outputs the data output 310 at address # (0) and the data output 320 at address # (M w ). In this embodiment, since M w = N w is set, the data table output 120 (x Nw−Mw ) is x 0 . This and 110 (x Nw ) are subjected to a recursive DFT operation using an adder / subtractor 306 and a multiplier 307, and the result is stored in the data memory 303. In order to convert the recursive DFT operation result to the non-recursive DFT operation result, the conjugate number of the data table output 310 is calculated by 308, the amplitude is adjusted by the coefficient unit 309 to obtain a correction coefficient, and the recursive operation result is multiplied. To output a non-recursive operation result 330 (X M ).

以上、図3、図4の実施例によれば、再帰型DFT演算結果から非再帰型DFT演算結果に変換することにより、積和演算回数をN回から3回に減らす効果がある。   As described above, according to the embodiments of FIGS. 3 and 4, by converting the recursive DFT operation result to the non-recursive DFT operation result, there is an effect of reducing the number of product-sum operations from N times to 3 times.

図5は図3の別の実施例を示す図で、Nw=Nbの場合に適用できる。この場合、図3のデータメモリ220(#Nw)とデータメモリ210(#0)は1回転して同じ値となるため、図5に示すように、減算器2061と乗算器2071を使って図3と同じ結果を得られる。図5の実施例によれば乗算を1回減らす効果がある。 FIG. 5 is a diagram showing another embodiment of FIG. 3 and can be applied to the case where N w = N b . In this case, since the data memory 220 (#N w ) and the data memory 210 (# 0) in FIG. 3 rotate once to have the same value, as shown in FIG. 5, a subtracter 2061 and a multiplier 2071 are used. The same result as in FIG. 3 can be obtained. The embodiment of FIG. 5 has the effect of reducing the multiplication once.

図6は図3の別の実施例を示す図で、Nw=(1/2)×Nbの場合に適用できる。この場合、図3のデータメモリ220(#Nw)とデータメモリ210(#0)は符号が反転して絶対値が同じ値となるため、図5に示すように、加算器2062と乗算器2072を使って図3と同じ結果を得られる。図6の実施例によれば乗算を1回減らす効果がある。 FIG. 6 is a diagram showing another embodiment of FIG. 3 and can be applied to the case of N w = (1/2) × N b . In this case, since the data memory 220 (#N w ) and the data memory 210 (# 0) in FIG. 3 are inverted in sign and have the same absolute value, an adder 2062 and a multiplier are used as shown in FIG. The same result as in FIG. 3 can be obtained using 2072. The embodiment of FIG. 6 has the effect of reducing the multiplication once.

図7は、出力補正回路の実施例を示す図で、第1のDFT演算器の出力230(XN)を入力し、401は絶対値|XN|で割って正規化し、偏角θnをexp(j・θn)で出力する。これを乗算器402で2乗して2倍角420をexp(j・2・θn)で出力する。この2倍角と周波数検出値610(f)から多項式積和演算器430で補正係数440(H)を演算し、乗算器403で第1のDFT演算結果230(XN)を補正してベクトル計測結果410(X=H・XN)を出力する。 Figure 7 is a diagram showing an embodiment of an output correction circuit, the output of the first DFT calculator 230 inputs the (X N), 401 is the absolute value | X N | normalized by dividing by deflection angle theta n Is output as exp (j · θ n ). This is squared by the multiplier 402 and the double angle 420 is output as exp (j · 2 · θ n ). From the double angle and the frequency detection value 610 (f), a polynomial product-sum calculator 430 calculates a correction coefficient 440 (H), and a multiplier 403 corrects the first DFT calculation result 230 (X N ) to perform vector measurement. The result 410 (X = H · X N ) is output.

図8は多項式積和演算器430の実施例を示す図で、(33)の補正係数Hを多項式演算する回路である。多項式演算回路は(n+1)×4個の実数型あるいは整数型の定数メモリ411,乗算器412,加減算器413からなり、2倍角出力420の実数部421[cos(2・θn)]と虚数部422[sin(2・θn)]、周波数検出値610(f)から(33)で求められる補正係数440(H)の実数部441と虚数部442を出力する。 FIG. 8 is a diagram showing an embodiment of the polynomial product-sum operation unit 430, which is a circuit for performing a polynomial operation on the correction coefficient H of (33). The polynomial arithmetic circuit is composed of (n + 1) × 4 real type or integer type constant memory 411, multiplier 412 and adder / subtractor 413, and a real number part 421 [cos (2 · θ n )] of a double angle output 420 and an imaginary number. The real part 441 and the imaginary part 442 of the correction coefficient 440 (H) obtained from the part 422 [sin (2 · θ n )] and the frequency detection values 610 (f) to (33) are output.

図9は多項式積和演算器620の実施例を示す図で、(26)(29)あるいは(27)(30)の多項式を演算する回路と、(28)の再帰演算式を演算する回路からなる。多項式演算回路は(n+1)×3個の実数型あるいは整数型の定数メモリ611,乗算器612,加減算器613からなり、2倍角出力420の実数部421[cos(2・θn)]と虚数部422[sin(2・θn)]、周波数検出結果の前回値630(fold)、比較器出力520(D)から(26)または(27)の演算結果614と、(29)または(30)の演算結果615を出力し、除算器615と減算器616により周波数検出値610(f)を出力する。 FIG. 9 is a diagram showing an embodiment of the polynomial product-sum operation unit 620. From the circuit for calculating the polynomial of (26), (29) or (27) and (30), and the circuit for calculating the recursive operation expression of (28). Become. The polynomial arithmetic circuit is composed of (n + 1) × 3 real type or integer type constant memory 611, multiplier 612, and adder / subtractor 613, and a real part 421 [cos (2 · θ n )] of double angle output 420 and an imaginary number. Unit 422 [sin (2 · θ n )], the previous value 630 (fold) of the frequency detection result, the calculation result 614 of (26) or (27) from the comparator output 520 (D), and (29) or (30 ) Is output, and the frequency detection value 610 (f) is output by the divider 615 and the subtractor 616.

以上の構成により、単一入力信号から可変周波数のベクトル計測信号を得ることができる。この実施例によれば、第2のDFT演算器も第1のDFT演算器と同じNw個のデータ列を使って演算するために、高調波誤差の小さい演算結果を得ることができる。 With the above configuration, a variable frequency vector measurement signal can be obtained from a single input signal. According to this embodiment, since the second DFT calculator also uses the same N w data strings as the first DFT calculator, it is possible to obtain a calculation result with a small harmonic error.

以下、請求項9に係る発明に対応する実施例を図面を用いて説明する。図10はMwを(13)で設定した場合の実施例である。データテーブル130は最新の入力データ110(xNw)、Nwサンプル前のデータ120(x0)に加えてMwサンプル前のデータ140(xNw-Mw)を出力する。 An embodiment corresponding to the invention according to claim 9 will be described below with reference to the drawings. FIG. 10 shows an embodiment when M w is set in (13). The data table 130 outputs the data 140 (x Nw−Mw ) before M w samples in addition to the latest input data 110 (x Nw ) and data 120 (x 0 ) before N w samples.

第1のDFT演算器は図1の実施例と同じデータ列(x0,x1,x2,・・・,xNw)で演算するが、第2のDFT演算器300はデータ120でなく140を入力する。この結果、第2のDFT演算器300はデータ列(xNw-Mw,xNw-Mw+1,・・・,xNw)で演算するところが図1と異なる。その他は図1と同じであり、重複を避けるために説明を省略する。 The first DFT computing unit operates with the same data string (x 0 , x 1 , x 2 ,..., X Nw ) as in the embodiment of FIG. 1, but the second DFT computing unit 300 is not the data 120. 140 is entered. As a result, the second DFT computing unit 300 is different from FIG. 1 in that the second DFT computing unit 300 computes with a data string (x Nw−Mw , x Nw−Mw + 1 ,..., X Nw ). Others are the same as those in FIG. 1, and a description thereof is omitted to avoid duplication.

図11はデータテーブル130の実施例を示す図で、アドレス#(Mw)のデータ(xNw-Mw)を出力信号140として加えたところが図2と異なる。その他は図2と同じであり、重複を避けるために説明を省略する。 FIG. 11 is a diagram showing an embodiment of the data table 130, and is different from FIG. 2 in that the data (x Nw−Mw ) at the address # (M w ) is added as the output signal 140. Others are the same as those in FIG. 2, and a description thereof is omitted to avoid duplication.

この実施例によれば、第2のDFT演算器が図1の場合よりも短いデータ列で演算するためにパラメタ(Nw,Mw,Nb,Mb)の選択の自由度が高くなるが、最新のデータMw個を選択しているために、演算応答が遅くなることなく実現する効果がある。 According to this embodiment, since the second DFT calculator operates with a shorter data string than in the case of FIG. 1, the degree of freedom in selecting parameters (N w , M w , N b , M b ) is increased. However, since the latest data M w are selected, there is an effect that the calculation response is realized without delay.

以下、請求項2に係る発明に対応する実施例を図12を用いて説明する。図1と同じ番号は同じ内容を示すため重複を避けて説明を省略する。   An embodiment corresponding to the second aspect of the present invention will be described below with reference to FIG. The same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same contents, and thus description thereof is omitted to avoid duplication.

データ入力回路10からベクトル計測結果410と周波数検出結果610を出力する部分はデータテーブル131を除けば図1のベクトル計測回路と同一である。データテーブル131はデータテーブル130と同一構成で、本実施例では設定値をMw=(1/2)Nwとしている。この結果データ140はデータ(xNw/2)を出力する。 The part that outputs the vector measurement result 410 and the frequency detection result 610 from the data input circuit 10 is the same as the vector measurement circuit of FIG. The data table 131 has the same configuration as the data table 130, and in this embodiment, the setting value is M w = (1/2) N w . As the result data 140, data (x Nw / 2 ) is output.

21はパルス逓倍器で、パルス指令30に同期して2倍周波数のパルス指令41を出力し、DFT演算器260と360に入力する。DFT演算器260は第1のDFT演算器200と同一構成で、シフトレジスタ202へのパルス指令を41としている点だけが異なる。この構成によってDFT演算器260は基本周期(Nb/2)のDFT演算出力240を出力する。また、DFT演算器360は第2のDFT演算器300と同一構成で、シフトレジスタ302へのパルス指令を41としている点だけが異なる。この構成によってDFT演算器360は基本周期(Mb/2)のDFT演算出力340を出力する。 Reference numeral 21 denotes a pulse multiplier which outputs a double frequency pulse command 41 in synchronization with the pulse command 30 and inputs it to the DFT calculators 260 and 360. The DFT calculator 260 has the same configuration as the first DFT calculator 200, except that the pulse command to the shift register 202 is 41. With this configuration, the DFT calculator 260 outputs the DFT calculation output 240 of the basic period (N b / 2). The DFT calculator 360 has the same configuration as the second DFT calculator 300, except that the pulse command to the shift register 302 is 41. With this configuration, the DFT calculator 360 outputs a DFT calculation output 340 having a basic period (M b / 2).

出力補正回路440は400と同一構成で、基本周波数がfbから2・fbになるために、440を構成する多項式積和演算器430の定数メモリ411の値のみが400と異なる。 Since the output correction circuit 440 has the same configuration as that of 400 and the fundamental frequency is changed from f b to 2 · f b , only the value of the constant memory 411 of the polynomial sum-of-products calculator 430 constituting the 440 is different from 400.

比較器540は500と同一構成で比較結果550を周波数検出回路640に出力する。周波数検出回路640は600と同一構成で、基本周波数がfbから2・fbになるために、640を構成する多項式積和演算器620の定数メモリ611の値のみが600と異なる。 The comparator 540 has the same configuration as 500 and outputs the comparison result 550 to the frequency detection circuit 640. Since the frequency detection circuit 640 has the same configuration as 600 and the fundamental frequency is changed from f b to 2 · f b , only the value of the constant memory 611 of the polynomial sum-of-products calculator 620 constituting the 640 is different from 600.

以上の構成で、第2のベクトル計測結果450と第2の周波数検出結果650を出力し、ベクトル計測結果410と周波数検出結果610と共に出力切替装置700に入力する。   With the above configuration, the second vector measurement result 450 and the second frequency detection result 650 are output and input to the output switching device 700 together with the vector measurement result 410 and the frequency detection result 610.

入力切替装置700は周波数判別器730と切替スイッチ750,760からなる。切替スイッチ750,760は、周波数判別信号740(SW)がレベル0の時は410と610を選択し、レベル1の時は450と650を選択する。   The input switching device 700 includes a frequency discriminator 730 and changeover switches 750 and 760. The change-over switches 750 and 760 select 410 and 610 when the frequency discrimination signal 740 (SW) is level 0, and select 450 and 650 when the level determination signal 740 (SW) is level 1.

図13は周波数判別器730の構成を示す図で、定数発生器731,732,切替スイッチ733,734,コンパレータ735,736,フリップフロップ737からなる。切替スイッチ733はフリップフロップ出力740(SW)がレベル0の時に周波数検出値610を選択し、切替スイッチ734はフリップフロップ出力740(SW)がレベル1の時に第2の周波数検出値650を選択する。コンパレータ735は、入力が1.6×fbを超える時にレベル1を出力し、コンパレータ736は、入力が1.4×fbより小さい時にレベル1を出力する。コンパレータ735と736の出力を各々フリップフロップ737のセット側リセット側入力とし、フリップフロップ737の出力を周波数判別信号740(SW)として出力する。この構成により、740(SW)がレベル0の時は検出周波数610にトークンを持たせ、レベル1の時は第2の検出周波数650にトークンを持たせることができる。 FIG. 13 is a diagram showing the configuration of the frequency discriminator 730, which includes constant generators 731, 732, changeover switches 733, 734, comparators 735, 736, and a flip-flop 737. The changeover switch 733 selects the frequency detection value 610 when the flip-flop output 740 (SW) is level 0, and the changeover switch 734 selects the second frequency detection value 650 when the flip-flop output 740 (SW) is level 1. . Comparator 735 outputs level 1 when the input exceeds 1.6 × f b , and comparator 736 outputs level 1 when the input is less than 1.4 × f b . The outputs of the comparators 735 and 736 are used as the set-side reset input of the flip-flop 737, and the output of the flip-flop 737 is output as the frequency discrimination signal 740 (SW). With this configuration, when 740 (SW) is level 0, the detection frequency 610 can have a token, and when level 740, the second detection frequency 650 can have a token.

以上、図12,図13の実施例によれば、DFT演算器200と260、DFT演算器300と360のデータメモリ301を共通化できる。また、2つのベクトル計測結果410と450の基本周波数比がいずれも(Nb/Mb)で一定のため、安定した特性の出力を得る効果がある。 As described above, according to the embodiments of FIGS. 12 and 13, the data memories 301 of the DFT computing units 200 and 260 and the DFT computing units 300 and 360 can be shared. In addition, since the basic frequency ratio between the two vector measurement results 410 and 450 is constant at (N b / M b ), there is an effect of obtaining an output with stable characteristics.

図14は、請求項2に係る発明に対応する別の実施例を示す図で、図10と同じ番号は同じ内容を示すため重複を避けて説明を省略する。   FIG. 14 is a diagram showing another embodiment corresponding to the second aspect of the present invention. The same reference numerals as those in FIG.

データ入力回路10からベクトル計測結果410と周波数検出結果610を出力する部分はデータテーブル150を除けば図10のベクトル計測回路と同一である。データテーブル150の構成は後の図15で説明する。   The part that outputs the vector measurement result 410 and the frequency detection result 610 from the data input circuit 10 is the same as the vector measurement circuit of FIG. The configuration of the data table 150 will be described later with reference to FIG.

DFT演算器370は基本周期KbのDFT演算器で、リングメモリを構成するデータメモリ201,シフトレジス202を除くと第1のDFT演算器200と同一構成である。   The DFT calculator 370 is a DFT calculator with a basic period Kb, and has the same configuration as that of the first DFT calculator 200 except for the data memory 201 and the shift register 202 that constitute a ring memory.

ここで、DFT演算器370は、Kw/Kb=Nw/Nb=Mw/Mbの関係を満たすようにKwとKbを設定する。 Here, DFT calculator 370 sets the Kw and Kb so as to satisfy the relation of K w / K b = N w / N b = M w / M b.

出力補正回路441は400と同一構成で、基本周期がNbからMbになるために、441を構成する多項式積和演算器430の定数メモリ411の値のみが400と異なる。 Since the output correction circuit 441 has the same configuration as 400 and the basic period changes from N b to M b , only the value of the constant memory 411 of the polynomial sum-of-products calculator 430 constituting the 441 is different from 400.

比較器541は500と同一構成で比較結果551を周波数検出回路641に出力する。周波数検出回路641は600と同一構成で、基本周期がNbからMbになるために、641を構成する多項式積和演算器620の定数メモリ611の値のみが600と異なる。 The comparator 541 has the same configuration as 500 and outputs the comparison result 551 to the frequency detection circuit 641. Since the frequency detection circuit 641 has the same configuration as 600 and the basic period changes from N b to M b , only the value of the constant memory 611 of the polynomial product-sum operation unit 620 constituting 641 is different from 600.

以上の構成で、第2のベクトル計測結果451と第2の周波数検出結果651を出力し、ベクトル計測結果410と周波数検出結果610と共に出力切替装置701に入力する。   With the above configuration, the second vector measurement result 451 and the second frequency detection result 651 are output and input to the output switching device 701 together with the vector measurement result 410 and the frequency detection result 610.

入力切替装置701は図13の入力切替装置700と同一構成で、コンパレータ731の閾値の設定のみが異なる。   The input switching device 701 has the same configuration as the input switching device 700 in FIG. 13, and only the threshold setting of the comparator 731 is different.

ここで、基本周期Mbに対応する基本周波数をfmとすると、fb<fmの関係が成り立つ。fbとfmの中間値をfaveとすると、コンパレータ735の閾値f1はfave<f1<fmに設定し、コンパレータ736の閾値f2はfb<f2<faveに設定する。 Here, if the fundamental frequency corresponding to the fundamental period M b and f m, the relationship of f b <f m is satisfied. When the intermediate value between f b and f m is f ave , the threshold f 1 of the comparator 735 is set to f ave <f 1 <f m, and the threshold f 2 of the comparator 736 is set to f b <f 2 <f ave . To do.

図15はテーブル150の実施例を示す図で、最新の入力データ110(xNw)、Nwサンプル前のデータ120(x0)、Mwサンプル前のデータ140(xNw-Mw)に加え、Kwサンプル前のデータ170(xNw-Kw)を出力する。 FIG. 15 shows an example of the table 150. In addition to the latest input data 110 (x Nw ), data 120 (x 0 ) before N w samples, and data 140 (x Nw-Mw ) before M w samples , Data 170 (x Nw−Kw ) before Kw samples are output.

図14,図15の実施例によれば、図12の場合に比べてDFT演算器を1台減らすことができる。また、基本周波数NbとMbをきめ細かく設定できるので、図35,図36で説明した現象、すなわち各々の基本周波数からおおきくずれた時に発生する高調波耐性の低下を抑える効果がある。 14 and 15, the number of DFT calculators can be reduced by one as compared with the case of FIG. In addition, since the fundamental frequencies N b and M b can be set finely, the phenomenon described with reference to FIGS. 35 and 36, that is, an effect of suppressing a decrease in harmonic tolerance that occurs when the fundamental frequencies deviate greatly from the respective fundamental frequencies is obtained.

以上、図12と図14では2つのベクトル計測結果、2つの周波数検出結果を切り替える例を示した。同じ方法で更に多くの出力切り替えに拡張することができる、これにより更に広い周波数範囲で安定性と高調波耐性の高いベクトル検出を実現することができる。   As described above, FIGS. 12 and 14 show an example in which two vector measurement results and two frequency detection results are switched. It can be extended to more output switching in the same way, thereby realizing vector detection with higher stability and higher harmonic tolerance over a wider frequency range.

以下、請求項3に係る発明に対応する実施例を図16を用いて説明する。この実施例はn=3の場合を示す。800は3相のベクトル計測装置、3つの入力信号801(xa),802(xb),803(xc)を入力し、3つのベクトル計測信号811(Xa),812(Xb),813(Xc)と周波数検出結果820(f)を出力する。ベクトル計測装置800はタイマー回路20のパルス指令30を3組の同一構成のベクトル計測回路801,802,803に入力する。ベクトル計測回路801を構成する装置に付けた番号で図1と同一番号は同一品であり、重複を避けるために説明を省略する。図1との相違点は、出力補正回路400の周波数入力信号820を入力する点のみである。ベクトル計測回路801,802,803からは各々周波数検出信号611,612,613を出力し、加算器831と係数乗算器832によって平均値820を出力する。この構成によって、図37,図38と図33,図34の比較で示したように検出結果の安定性を高める効果がある。 An embodiment corresponding to the invention according to claim 3 will be described below with reference to FIG. This embodiment shows a case where n = 3. Reference numeral 800 denotes a three-phase vector measurement device, and three input signals 801 (x a ), 802 (x b ), and 803 (x c ) are input, and three vector measurement signals 811 (X a ) and 812 (X b ) are input. , 813 (X c ) and the frequency detection result 820 (f). The vector measuring device 800 inputs the pulse command 30 of the timer circuit 20 to three sets of vector measuring circuits 801, 802, and 803 having the same configuration. The numbers assigned to the devices constituting the vector measuring circuit 801 are the same as those in FIG. 1, and the description thereof is omitted to avoid duplication. The only difference from FIG. 1 is that the frequency input signal 820 of the output correction circuit 400 is input. The vector measurement circuits 801, 802, and 803 output frequency detection signals 611, 612, and 613, respectively, and an adder 831 and a coefficient multiplier 832 output an average value 820. This configuration has the effect of increasing the stability of the detection result as shown in the comparison between FIGS. 37 and 38 and FIGS. 33 and 34.

以下、請求項6に係る発明に対応する実施例を図17を用いて説明する。   An embodiment corresponding to the invention according to claim 6 will be described below with reference to FIG.

入力信号(xin)を入力してベクトル計測結果410と周波数検出結果610を出力する計測装置を構成するデータ入力回路10,データテーブル100,第1のDFT演算器200,第2のDFT演算器300,出力補正回路400,比較器500,周波数検出回路600は同じ番号をつけた図1と同一品,同一構成である。 A data input circuit 10, a data table 100, a first DFT calculator 200, and a second DFT calculator constituting a measuring apparatus that inputs an input signal (x in ) and outputs a vector measurement result 410 and a frequency detection result 610. 300, the output correction circuit 400, the comparator 500, and the frequency detection circuit 600 have the same products and configurations as those in FIG.

ベクトル計測結果410を補間出力するための出力補間回路840では、タイマー回路20出力のパルス指令30に同期した周波数逓倍回路850でΔt間隔の逓倍化パルス指令851を出力する。   In an output interpolation circuit 840 for interpolating and outputting the vector measurement result 410, a frequency multiplication circuit 850 synchronized with the pulse command 30 output from the timer circuit 20 outputs a multiplication pulse command 851 at intervals of Δt.

cos関数発生器841はcos(2πf・Δt)を出力し、sin関数発生器842はsin(2πf・Δt)を出力する。補正は(2πf・Δt)の絶対値が小さい範囲なので、関数発生器841と842は各々fの2次関数と1次関数で近似できる。これらと単位虚数発生器843,乗算器844,加算器845から補正係数846[K=exp(j・2πf・Δt)]を出力する。   The cos function generator 841 outputs cos (2πf · Δt), and the sin function generator 842 outputs sin (2πf · Δt). Since the correction is in a range where the absolute value of (2πf · Δt) is small, the function generators 841 and 842 can be approximated by a quadratic function and a linear function of f, respectively. A correction coefficient 846 [K = exp (j · 2πf · Δt)] is output from these, the unit imaginary number generator 843, the multiplier 844 and the adder 845.

データメモリ848と849は逓倍化パルス指令851で、シフトレジスタ852によって制御される。乗算器847で補正された結果861はスイッチ回路860によって補正された結果861と元のベクトル計測結果410を切り替えてベクトル検出結果870を出力する。   The data memories 848 and 849 are controlled by the shift register 852 with a multiplication pulse command 851. The result 861 corrected by the multiplier 847 switches the result 861 corrected by the switch circuit 860 and the original vector measurement result 410 and outputs the vector detection result 870.

スイッチ回路860はパルス指令30の出力中のみベクトル計測結果410側を出力し、その他は補正された結果861を出力する。   The switch circuit 860 outputs the vector measurement result 410 side only during the output of the pulse command 30, and outputs the corrected result 861 for the others.

これによってDFT演算器200と300の演算周期毎にベクトル計測結果410を出力し、逓倍化パルス指令851の周期Δt毎に補正された結果861を出力する。   As a result, the vector measurement result 410 is output for each calculation cycle of the DFT calculators 200 and 300, and the corrected result 861 is output for each cycle Δt of the multiplication pulse command 851.

本発明の実施例によれば、演算周期を分割したタイミングで滑らかに補正した出力を得る効果がある。   According to the embodiment of the present invention, there is an effect of obtaining an output that is smoothly corrected at a timing obtained by dividing the calculation cycle.

以下、請求項7に係る発明に対応する請求項8の実施例を図18と図19を用いて説明する。   An embodiment of claim 8 corresponding to the invention of claim 7 will be described below with reference to FIGS.

ここでは、3相の永久磁石発電機の内部誘起電圧・有効磁束ベクトルを測定、内部誘起電圧・有効磁束ベクトル計測結果を永久磁石発電機制御に適用する例を使って実施例を説明する。演算方式は、前の図38に示した方式、前の図40に適用結果例を示した実施例である。   Here, an embodiment will be described using an example in which the internal induced voltage / effective magnetic flux vector of a three-phase permanent magnet generator is measured and the internal induced voltage / effective magnetic flux vector measurement result is applied to permanent magnet generator control. The calculation method is the method shown in the previous FIG. 38 and the embodiment shown in the previous FIG.

図18で、永久磁石発電機1010は、その端子間電圧(Va-b,Vb-c,Vc-a)用の計器用変圧器1011,固定子側電機子電流(Ia,Ib,Ic)の計器用変流器1012を介して第1の電力変換器1013の交流側に接続される。第1の電力変換器1013を構成する自己消弧型電力素子はパルス制御器1014でパルス幅変調制御される。第1の電力変換器1013の直流側はコンデンサ1015を介して第2の電力変換器1016の直流側と接続され、交流側は高調波抑制用リアクトル1017を介して3相交流電源1020に接続される。 In FIG. 18, the permanent magnet generator 1010 has an instrument transformer 1011 for the voltage (V ab , V bc , V ca ) between the terminals, and the stator side armature current (I a , I b , I c ). It is connected to the AC side of the first power converter 1013 via the instrument current transformer 1012. The self-extinguishing power element constituting the first power converter 1013 is subjected to pulse width modulation control by a pulse controller 1014. The DC side of first power converter 1013 is connected to the DC side of second power converter 1016 via capacitor 1015, and the AC side is connected to three-phase AC power supply 1020 via harmonic suppression reactor 1017. The

以上の構成による永久磁石発電機の駆動装置において、計器用変圧器1011の出力信号901(Va-b),902(Vb-c),903(Vc-a)と計器用変流器1012の出力信号904(Ia),905(Ib),906(Ic)を本実施例の有効磁束ベクトル計測装置900に入力する。この有効磁束ベクトル計測装置900は有効磁束ベクトル910(φ)と周波数820(f)を出力する。有効磁束ベクトル計測装置900については後の図19で説明する。 In the permanent magnet generator driving apparatus having the above configuration, the output signals 901 (V ab ), 902 (V bc ), 903 (V ca ) of the instrument transformer 1011 and the output signal 904 of the instrument current transformer 1012 ( I a ), 905 (I b ), and 906 (I c ) are input to the effective magnetic flux vector measuring device 900 of this embodiment. The effective magnetic flux vector measuring device 900 outputs an effective magnetic flux vector 910 (φ) and a frequency 820 (f). The effective magnetic flux vector measuring device 900 will be described later with reference to FIG.

有効磁束ベクトル910から絶対値演算器930によりベクトル振幅931を、偏角演算器940から偏角941(θφ)を出力する。永久磁石発電機の場合、周波数920(f)は定数(Kn)乗算器983によって速度信号984(n)に換算し、システム制御装置970に出力する。 A vector amplitude 931 is output from the effective magnetic flux vector 910 by the absolute value calculator 930, and a deflection angle 941 (θ φ ) is output from the deflection angle calculator 940. In the case of a permanent magnet generator, the frequency 920 (f) is converted into a speed signal 984 (n) by a constant (Kn) multiplier 983 and output to the system controller 970.

一方、偏角941(θφ)は3相2相変換器950と2相3相変換器960に入力する。3相2相変換器950は、(42)によって2相の電流値951(Id)と952(Iq)を出力する。ここで、電流値951(Id)は有効磁束を増減し、電流値952(Iq)は永久磁石発電機10のトルクに比例する。 On the other hand, the deflection angle 941 (θ φ ) is input to the three-phase two-phase converter 950 and the two-phase three-phase converter 960. The three-phase to two-phase converter 950 outputs two-phase current values 951 (I d ) and 952 (I q ) according to (42). Here, the current value 951 (I d ) increases or decreases the effective magnetic flux, and the current value 952 (I q ) is proportional to the torque of the permanent magnet generator 10.

Figure 2011047839
Figure 2011047839

また、有効磁束振幅931と電流値952(Iq)を乗算器981と定数(Kφ)乗算器982によりトルクフィードバック値984(τfB)をシステム制御装置970に出力する。φ The effective magnetic flux amplitude 931 and the current value 952 (I q ) are output to the system controller 970 by the multiplier 981 and the constant (K φ ) multiplier 982 as the torque feedback value 984 (τ fB ). φ

システム制御装置970は磁束指令971(φref)とトルク指令972(τref)を出力し、減算器973,974で各々フィードバック値931と984と比較し、磁束調整器975とトルク調整器977に出力する。 The system controller 970 outputs a magnetic flux command 971 (φ ref ) and a torque command 972 (τ ref ), and compares them with feedback values 931 and 984 by subtracters 973 and 974, respectively, and sends them to the magnetic flux adjuster 975 and the torque adjuster 977. Output.

磁束調整器975からの指令977は電流値951(Id)は減算器953で比較し、電流調整器954に入力する。電流調整器954は変調率指令956(αd)を2相3相変換器960に出力する。 The command 977 from the magnetic flux regulator 975 compares the current value 951 (I d ) with the subtractor 953 and inputs it to the current regulator 954. The current regulator 954 outputs the modulation factor command 956 (α d ) to the two-phase / three-phase converter 960.

トルク調整器977からの指令978は電流値952(Iq)と減算器954で比較し、電流調整器955に入力する。電流調整器957は変調率指令958(αq)を2相3相変換器960に出力する。 The command 978 from the torque adjuster 977 is compared with the current value 952 (I q ) by the subtractor 954 and input to the current adjuster 955. The current regulator 957 outputs the modulation factor command 958 (α q ) to the two-phase / three-phase converter 960.

2相3相変換器960は、(43)によって3相の変調率指令961(αa),961(αb),963(αc)をパルス制御器1014に出力する。 The two-phase three-phase converter 960 outputs the three-phase modulation rate commands 961 (α a ), 961 (α b ), and 963 (α c ) to the pulse controller 1014 according to (43).

Figure 2011047839
Figure 2011047839

図19に有効磁束ベクトル計測装置900の実施例を示す。   FIG. 19 shows an embodiment of an effective magnetic flux vector measuring apparatus 900.

計器用変圧器1011の出力信号901(Va-b),902(Vb-c),903(Vc-a)を減算器910と係数乗算器911で相電圧804(Va),805(Vb),806(Vc)に変換し、タイマー回路20からのパルス指令30で制御される3相のベクトル計測装置800に入力する。3相のベクトル計測装置800は図16と同一構成で、同一番号の入出力信号は同じ部位の信号を表し、電圧ベクトル811(Va),812(Vb),813(Vc)と周波数出力820(f)を出力する。 The output signals 901 (V ab ), 902 (V bc ), and 903 (V ca ) of the instrument transformer 1011 are converted into phase voltages 804 (V a ), 805 (V b ), 806 by a subtracter 910 and a coefficient multiplier 911. (V c ) and input to the three-phase vector measuring device 800 controlled by the pulse command 30 from the timer circuit 20. The three-phase vector measuring apparatus 800 has the same configuration as that shown in FIG. 16, and the input / output signals having the same numbers represent signals of the same part, and voltage vectors 811 (V a ), 812 (V b ), 813 (V c ) and frequency Output 820 (f) is output.

計器用変流器1012からの電機子電流904(ia),905(ib),906(ic)は、同一構成のベクトル演算器907,908,909に入力され、各々電流ベクトル911(Ia),912(Ib),913(Ic)を出力する。ベクトル演算器907は図1と同じデータテーブル100,第1のDFT演算器200,出力補正回路400からなる。図1と異なるのは、出力補正回路400への周波数検出値としてベクトル計測装置800の出力920を使っている点のみで、その他は構成も動作も図1と同じであり、重複を避けるために説明を省略する。 Armature currents 904 (i a ), 905 (i b ), and 906 (i c ) from the current transformer 1012 are input to vector calculators 907, 908, and 909 having the same configuration, and current vectors 911 ( I a), 912 (I b ), and outputs a 913 (I c). The vector calculator 907 includes the same data table 100 as in FIG. 1, a first DFT calculator 200, and an output correction circuit 400. The only difference from FIG. 1 is that the output 920 of the vector measuring device 800 is used as a frequency detection value to the output correction circuit 400. The rest of the configuration and operation are the same as in FIG. Description is omitted.

以上の構成で演算した電圧ベクトル811,812,813と電流ベクトル911,912,913を磁束ベクトル演算器931,932,933に入力する。磁束ベクトル演算器931,932,933は(38)(39)で磁束ベクトルを演算し、磁束ベクトル934(φa),935(φb),936(φc)を出力する。 The voltage vectors 811, 812, 813 and current vectors 911, 912, 913 calculated in the above configuration are input to the magnetic flux vector calculators 931, 932, 933. The magnetic flux vector calculators 931, 932, and 933 calculate the magnetic flux vector at (38) and (39), and output the magnetic flux vectors 934 (φ a ), 935 (φ b ), and 936 (φ c ).

これを定数乗算器941,942,943と加算器950に入力して有効磁束ベクトル910(φ)を出力する。   This is input to constant multipliers 941, 942, 943 and an adder 950 to output an effective magnetic flux vector 910 (φ).

本発明の実施例によれば、制御系指令値の影響を一切受けず、計器用変圧器1011と計器用変流器1012の信号のみを使って有効磁束ベクトル計測を実現している。このため、安定した磁束計測を実現する効果がある。   According to the embodiment of the present invention, effective magnetic flux vector measurement is realized by using only the signals of the instrument transformer 1011 and the instrument current transformer 1012 without being affected by the control system command value. For this reason, there exists an effect which implement | achieves the stable magnetic flux measurement.

本発明の実施例によれば、電流ベクトル演算時に電圧ベクトル演算で得た周波数検出結果を使うため、演算量を削減する効果がある。   According to the embodiment of the present invention, since the frequency detection result obtained by the voltage vector calculation is used at the time of the current vector calculation, the calculation amount can be reduced.

本実施例は3相機器であるが、3相個別に内部誘起電圧と有効磁束を計測しているので、単相機器へも同一構成で適用できることは言うまでも無い。   Although the present embodiment is a three-phase device, since the internal induced voltage and the effective magnetic flux are measured for each of the three phases, it goes without saying that it can be applied to a single-phase device with the same configuration.

10 データ入力回路
20 タイマー回路
30 パルス指令
40 DFT演算係数用パルス指令
100,130,150 データテーブル
110 Nwサンプル前の入力データxNw
120 最新の入力データx0
200 第1のDFT演算器
230 非再帰型DFT演算結果XN
300 第2のDFT演算器
330 非再帰型DFT演算結果XM
400 出力補正回路
410 ベクトル演算結果X
430,620 多項式積和演算器
500 比較器
510 比較器出力D
600 周波数検出回路
610 周波数出力f
700 入力切替装置
730 周波数判別器
800 3相ベクトル計測装置
840 出力補間回路
850 周波数逓倍回路
900 有効磁束ベクトル計測装置
910 有効磁束ベクトル
950 2相3相変換回路
960 3相2相変換回路
970 システム制御装置
1010 永久磁石発電機
1011 計器用変圧器
1012 計器用変流器
1013 第1の電力変換器
1014 パルス制御器
1015 直流コンデンサ
1016 第2の電力変換器
1017 交流リアクトル
1020 交流系統
10 data input circuit 20 timer circuit 30 pulse command 40 DFT calculation coefficient for pulse command 100,130,150 data table 110 N w sample before the input data x Nw
120 Latest input data x 0
200 First DFT calculator 230 Non-recursive DFT calculation result X N
300 Second DFT calculator 330 Non-recursive DFT calculation result X M
400 Output correction circuit 410 Vector calculation result X
430, 620 Polynomial product-sum calculator 500 comparator 510 comparator output D
600 Frequency detection circuit 610 Frequency output f
700 Input switching device 730 Frequency discriminator 800 Three-phase vector measurement device 840 Output interpolation circuit 850 Frequency multiplication circuit
900 Effective magnetic flux vector measurement device 910 Effective magnetic flux vector 950 Two-phase three-phase conversion circuit 960 Three-phase two-phase conversion circuit 970 System control device 1010 Permanent magnet generator 1011 Instrument transformer 1012 Instrument current transformer 1013 First power conversion Unit 1014 Pulse Controller 1015 DC Capacitor 1016 Second Power Converter 1017 AC Reactor 1020 AC System

Claims (21)

一定間隔の計測データの過去Nw回分を保存するデータテーブルと、このNw個のデータを固定順に入力して自然数である周期Nbで繰り返される複素定数で重み付け加算した結果XNを離散的フーリエ変換の基本波成分として出力する第1のDFT演算手段と、この第1のDFT演算手段の出力XNを計測データのベクトル計測結果として出力するベクトル計測装置において、
bはNbと異なる自然数であって、前記データテーブルからMw回分のデータを固定順に入力して周期Mbで繰り返される複素定数で重み付け加算した結果XMを離散的フーリエ変換の基本波成分として出力する第2のDFT演算手段と、前記XNの偏角θnを出力する偏角演算手段と、前記XNと前記XMの比(XM/XN)の実数部あるいは虚数部を選択出力する比較手段とを設け、前記偏角θnと前記比較手段の出力から周波数fを演算出力することを特徴とするベクトル計測装置。
A data table for storing past N w times of measurement data at a fixed interval, and a result X N obtained by inputting the N w data in a fixed order and weighting and adding with a complex constant that is repeated in a cycle N b that is a natural number. In the first DFT calculation means that outputs the fundamental wave component of the Fourier transform and the vector measurement device that outputs the output X N of the first DFT calculation means as the vector measurement result of the measurement data,
M b is a natural number different from N b, and M w times of data from the data table are input in a fixed order, and the result X M obtained by weighted addition with a complex constant repeated in the period M b is the fundamental wave of the discrete Fourier transform. a second DFT calculation means for outputting as a component, a polarization angle calculating means for outputting a deflection angle theta n of the X n, the real part or the imaginary ratio of the X n and the X M (X M / X n ) And a comparator for selecting and outputting a portion, and calculating and outputting the frequency f from the deviation angle θ n and the output of the comparator.
請求項1に記載の複数台のベクトル計測装置を有し、前記周期Nbが互いに異なり、前記データテーブルを共有する構成であって、前記複数のベクトル計測装置の中から周波数fを代表出力するトークン機能を備え、このトークンを持つベクトル計測装置の検出周波数によってトークンの引渡し要否判別と引渡し先の計測装置を選択する構成としたことを特徴とするベクトル計測システム。 Has a plurality of vector measurement apparatus according to claim 1, unlike the period N b from each other, it is configured to share the data table, representing the output frequency f out of the plurality of vector measurement device A vector measurement system having a token function and configured to determine whether or not a token is to be delivered and to select a measurement device as a delivery destination according to a detection frequency of a vector measurement device having the token. 請求項1に記載の複数台のベクトル計測装置を有し、同一周波数であることが期待される離散的データ列毎に設けた前記複数台のベクトル計測装置からの周波数出力の平均値を周波数fとして出力することを特徴とするベクトル計測システム。   The average value of the frequency output from the plurality of vector measuring devices provided for each discrete data string that has the plurality of vector measuring devices according to claim 1 and is expected to have the same frequency is represented by a frequency f. A vector measurement system characterized by output as 一定間隔の計測データの過去Nw回分を保存するデータテーブルと、このNw個のデータを固定順に入力して自然数である周期Nbで繰り返される複素定数で重み付け加算した結果XNを離散的フーリエ変換の基本波成分として出力する第1のDFT演算手段と、この第1のDFT演算手段の出力XNを計測データのベクトル計測結果として出力するベクトル計測装置において、
前記計測データの周波数fを検出する周波数検出手段と、前記XNの偏角θnを出力する偏角演算手段と、前記偏角θnと前記周波数fとから補正係数Hを出力する補正演算手段とを設け、この補正係数Hを前記出力XNに乗算した結果をベクトル計測値として出力することを特徴とするベクトル計測装置。
A data table for storing past N w times of measurement data at a fixed interval, and a result X N obtained by inputting the N w data in a fixed order and weighting and adding with a complex constant that is repeated in a cycle N b that is a natural number. In the first DFT calculation means that outputs the fundamental wave component of the Fourier transform and the vector measurement device that outputs the output X N of the first DFT calculation means as the vector measurement result of the measurement data,
Frequency detecting means for detecting the frequency f of the measurement data, declination calculating means for outputting the declination angle θ n of the X N , and correction calculation for outputting a correction coefficient H from the declination angle θ n and the frequency f and means is provided, vector measuring device and outputs the correction result to the coefficient H is obtained by multiplying the output X N as a vector measurement.
請求項4に記載のベクトル計測装置において、請求項1から3に記載のいずれかの機能を用いて、前記周波数検出することを特徴とするベクトル計測装置。   5. The vector measurement device according to claim 4, wherein the frequency is detected using any one of the functions according to claims 1 to 3. 請求項4ないし5のいずれかに記載のベクトル計測装置において、前記周波数fと、最新データ計測値からの経過時間または移動距離Δtとから補間係数Kを演算し、この補間係数Kと前記補正係数Hを前記XNに乗算した結果をベクトル計測値として出力することを特徴とするベクトル計測装置。 6. The vector measuring device according to claim 4, wherein an interpolation coefficient K is calculated from the frequency f and an elapsed time or moving distance Δt from the latest data measurement value, and the interpolation coefficient K and the correction coefficient are calculated. vector measurement apparatus and outputting a result of multiplying the H on the X N as a vector measurement. コイル電流による電磁誘導現象を応用した電気機械の端子電圧とコイル電流を計測する電圧・電流計測装置と、この端子電圧計測信号とコイル電流信号を各々入力する請求項1から6に記載のベクトル計測装置において、前記ベクトル計測装置から電圧ベクトルVと電流ベクトルIと周波数fとを出力し、これらの電圧ベクトルV,電流ベクトルI、周波数fから内部誘起電圧ベクトルEを演算出力することを特徴とする電気機械のベクトル検出装置。   7. A voltage / current measuring device for measuring a terminal voltage and a coil current of an electric machine applying an electromagnetic induction phenomenon caused by a coil current, and the vector measurement according to claim 1, wherein the terminal voltage measurement signal and the coil current signal are respectively input. In the apparatus, a voltage vector V, a current vector I, and a frequency f are output from the vector measuring device, and an internal induced voltage vector E is calculated and output from the voltage vector V, the current vector I, and the frequency f. Electromechanical vector detection device. 請求項7に記載の電気機械のベクトル検出装置において、前記周波数fと前記内部誘起電圧ベクトルEから有効磁束ベクトルを演算出力することを特徴とする電気機械のベクトル検出装置。   8. The electric machine vector detection device according to claim 7, wherein an effective magnetic flux vector is calculated and output from the frequency f and the internal induced voltage vector E. 請求項1に記載のベクトル計測装置において、前記Mbは前記Nbより小さい自然数であり、前記MwはMw=(Mb/Nb)×Nwで表される式を満たすことを特徴とするベクトル計測装置。 2. The vector measurement device according to claim 1, wherein the M b is a natural number smaller than the N b , and the M w satisfies an expression represented by M w = (M b / N b ) × N w. Characteristic vector measuring device. 請求項1に記載のベクトル計測装置において、前記Nwは4以上の自然数であり、nは2から4までの自然数として、前記Nw:前記Mw:前記Nb:前記Mb=1:1:n:1であって、前記比較手段において(XM/XN)の虚数部を固定的に出力とすることを特徴とするベクトル計測装置。 2. The vector measurement apparatus according to claim 1, wherein the N w is a natural number equal to or greater than 4, and n is a natural number from 2 to 4, where the N w : the M w : the N b : the M b = 1: 1: n: 1, and the comparison means outputs an imaginary part of (X M / X N ) as a fixed output. 請求項1に記載のベクトル計測装置において、Nwは6以上の自然数であり、nは2から5までの自然数として、前記Nw:前記Mw:前記Nb:前記Mb=(n+1):(n+1):(n+1):nであって、前記比較手段において、前記XNと前記XMの比である(XM/XN)の虚数部を固定的に出力とすることを特徴とするベクトル計測装置。 2. The vector measurement apparatus according to claim 1, wherein N w is a natural number of 6 or more, and n is a natural number from 2 to 5, where N w : M w : N b : M b = (n + 1) : (N + 1) :( n + 1): n, and in the comparison means, the imaginary part of (X M / X N ), which is the ratio of X N to X M , is fixedly output. A vector measuring device. 請求項1に記載のベクトル計測装置において、前記Nwは6以上の自然数であり、nは2または3として、前記Nw:前記Mw:前記Nb:前記Mb=1:1:1:nであって、前記比較手段において、前記XNと前記XMの比である(XM/XN)の虚数部を固定的に出力とすることを特徴とするベクトル計測装置。 2. The vector measurement apparatus according to claim 1, wherein the N w is a natural number of 6 or more, n is 2 or 3, and the N w : M w : N b : M b = 1: 1: 1. N is a vector measuring device, wherein the comparison means outputs, as a fixed output, an imaginary part of (X M / X N ), which is the ratio of X N to X M. 請求項1に記載のベクトル計測装置において、前記Nwは6以上の自然数であり、nは2から5までの自然数として、前記Nw:前記Mw:前記Nb:前記Mb=n:n:n:1であって、前記比較手段において、前記XNと前記XMの比である(XM/XN)の実数部を固定的に出力とすることを特徴とするベクトル計測装置。 2. The vector measurement device according to claim 1, wherein the N w is a natural number of 6 or more, and n is a natural number from 2 to 5, where the N w : the M w : the N b : the M b = n: n: n: 1, and in the comparison means, the real part of (X M / X N ), which is the ratio of X N to X M , is output as a fixed output. . 一定間隔の計測データの過去Nw回分を保存するデータテーブルと、自然数である周期Nbで繰り返される複素定数テーブルと、この複素定数テーブルから2個または1個の複素定数を選択出力する定数選択手段と、前記データテーブルから取り除かれるデータとこの取り除かれるデータに代替えして追加されるデータとを前記定数選択手段からの複素定数で重み付け減算する重み付け減算手段と、この重み付け減算手段の出力で自身の出力を補正する再帰演算手段と、前記定数選択手段からの複素定数を共役数に変換して前記再帰演算手段の出力に乗算する乗算手段とを設け、この乗算手段の出力を離散的フーリエ変換の基本波成分として出力することを特徴とするベクトル計測装置。 A data table for storing past N w times of measurement data at regular intervals, a complex constant table that is repeated with a period N b that is a natural number, and a constant selection that selects and outputs two or one complex constant from this complex constant table Means, weighted subtracting means for weighting and subtracting data removed from the data table and data added in place of the removed data with a complex constant from the constant selecting means, and the output of the weighted subtracting means itself And a recursive operation means for correcting the output of the constant selection means, and a multiplying means for converting the complex constant from the constant selection means to a conjugate number and multiplying the output of the recursive operation means by means of discrete Fourier transform. A vector measuring device that outputs as a fundamental wave component. 一定間隔の計測データを保存するデータテーブルと、前記データテーブルのNw個の少なくとも一部のデータを入力として自然数である周期Nbで繰り返される複素定数を用いてNw個のデータの重み付け加算に相当する離散的フーリエ変換の基本波成分であるXNを演算する第1のDFT演算手段と、Mbは前記Nbと異なる自然数であって、前記データテーブルのMw個の少なくとも一部のデータを入力として周期Mbで繰り返される複素定数を用いてMw個のデータの重み付け加算に相当する離散的フーリエ変換の基本波成分であるXMを演算する第2のDFT演算手段と、前記XNの偏角θnを演算する偏角演算手段と、前記XNと前記XMの比の実数部あるいは虚数部を選択して出力する選択手段とを設け、前記偏角θnと前記選択手段の出力から周波数fを演算することを特徴とするベクトル計測装置。 A data table for storing measurement data at regular intervals, and a weighted addition of N w data using complex constants that are repeated with a natural number of periods N b using at least a part of the N w data in the data table as input. First DFT computing means for computing X N which is a fundamental wave component of the discrete Fourier transform corresponding to, and M b is a natural number different from N b, and at least a part of M w in the data table Second DFT calculation means for calculating X M , which is a fundamental component of a discrete Fourier transform corresponding to weighted addition of M w data, using a complex constant that is repeated at a period M b with the data of a polarization angle calculating means for calculating a deflection angle theta n of the X n, wherein X n and provided the real part or the selection means for selecting and outputting the imaginary part of the ratio of the X M, and the deflection angle theta n Output of the selection means A vector measuring device that calculates a frequency f from 一定間隔の計測データを保存するデータテーブルと、前記データテーブルのNw個の少なくとも一部のデータを入力として自然数である周期Nbで繰り返される複素定数を用いてNw個のデータの重み付け加算に相当する離散的フーリエ変換の基本波成分であるXNを演算する第1のDFT演算手段と、前記計測データの周波数fを検出する周波数検出手段と、前記XNの偏角θnを出力する偏角演算器と、前記偏角θnと前記周波数fとから補正値Hを演算する補正演算手段とを設け、この補正値Hで前記出力XNを補正した結果をベクトル計測値として出力することを特徴とするベクトル計測装置。 A data table for storing measurement data at regular intervals, and a weighted addition of N w data using complex constants that are repeated with a natural number of periods N b using at least a part of the N w data in the data table as input. Outputs a first DFT calculation means for calculating X N which is a fundamental wave component of discrete Fourier transform corresponding to the above, a frequency detection means for detecting the frequency f of the measurement data, and a declination angle θ n of the X N And a correction calculation means for calculating a correction value H from the deviation angle θ n and the frequency f, and a result obtained by correcting the output X N with the correction value H is output as a vector measurement value. A vector measuring device characterized by: 一定間隔の計測データを保存するデータテーブルからのNw個の少なくとも一部のデータを入力として、自然数である周期Nbで繰り返される複素定数を用いてNw個のデータの重み付け加算に相当する離散的フーリエ変換の基本波成分であるXNを演算し、Mbは前記Nbと異なる自然数であって、前記データテーブルのMw個の少なくとも一部のデータを入力として周期Mbで繰り返される複素定数を用いてMwのデータの重み付け加算に相当する離散的フーリエ変換の基本波成分であるXMを演算し、前記XNの偏角θnを演算し、前記XNと前記XMの比の実数部あるいは虚数部を選択し、前記偏角θnと前記選択結果から周波数fを演算するベクトル計測方法。 This corresponds to a weighted addition of N w data using a complex constant that is repeated with a period N b that is a natural number, with at least a part of the N w data from a data table storing measurement data at regular intervals as an input. X N which is a fundamental wave component of discrete Fourier transform is calculated, and M b is a natural number different from N b, and is repeated at a period M b with at least a part of M w data in the data table as input. using the complex constants calculates the X M is a fundamental component of the discrete Fourier transform corresponding to the weighted sum of data M w of which calculates a deflection angle theta n of the X n, wherein said X n X A vector measurement method in which a real part or an imaginary part of the ratio of M is selected, and a frequency f is calculated from the deviation angle θ n and the selection result. 自然数である周期Nbで繰り返される複素定数テーブルから2個または1個の複素定数を選択出力する定数選択を行い、一定間隔の計測データの過去Nw回分を保存するデータテーブルから取り除かれるデータとこの取り除かれるデータに代替えして追加されるデータとを前記定数選択された複素定数で重み付け減算を行い、この重み付け減算の結果で自身の出力を補正する再帰演算を行い、前記定数選択の複素定数を共役数に変換して前記再帰演算の結果に乗算する乗算を行い、この乗算を離散的フーリエ変換の基本波成分として出力するベクトル計測方法。 Data to be removed from the data table for selecting and outputting two or one complex constants from the complex constant table that is repeated with a period N b that is a natural number, and storing the past N w times of measurement data at regular intervals; The data added in place of the data to be removed is subjected to weighted subtraction with the complex constant selected by the constant, and a recursive operation is performed to correct its output based on the result of the weighted subtraction. Is a vector measurement method in which multiplication is performed to convert the result into a conjugate number and the result of the recursive operation is multiplied, and this multiplication is output as a fundamental wave component of discrete Fourier transform. 一定間隔の計測データを保存するデータテーブルから、自然数Nbを周期として繰り返される複素定数を用いて演算されたNw個のデータに相当する離散的フーリエ変換としての演算結果を、前記データテーブルのNw個から除かれるデータと、前記除かれるデータに代替えされるデータに基づいて、再帰演算として補正し、前記再帰演算の結果を前記複素定数の共役値に基づいて補正するベクトル計測方法。 An operation result as a discrete Fourier transform corresponding to N w pieces of data calculated using a complex constant that is repeated with a natural number N b as a period from a data table that stores measurement data at regular intervals is stored in the data table. A vector measurement method for correcting as a recursive operation based on data removed from N w and data replaced with the removed data, and correcting a result of the recursive operation based on a conjugate value of the complex constant. 一定間隔の計測データから第1の周期で繰り返される複素定数を用いて離散的フーリエ変換演算を行い第1の演算値を得る第1のDFT演算手段と、前記計測データから前記第1の周期と異なる第2の周期で繰り返される複素定数を用いて離散的フーリエ変換演算を行い第2の演算値を得る第2のDFT演算手段と、前記第1の演算値と前記第2の演算値との除算結果に基づいて、前記第1の演算値を補正、或いは、前記計測データの周波数を求める手段を有することを特徴とするベクトル計測装置。   A first DFT operation means for obtaining a first operation value by performing a discrete Fourier transform operation using a complex constant repeated from the measurement data at a constant interval in a first cycle; and the first cycle from the measurement data; A second DFT operation means for obtaining a second operation value by performing a discrete Fourier transform operation using complex constants repeated at different second periods; and the first operation value and the second operation value. A vector measurement apparatus comprising means for correcting the first calculation value or obtaining a frequency of the measurement data based on a division result. 一定間隔の計測データから第1の周期で繰り返される複素定数を用いて離散的フーリエ変換演算を行い第1の演算値を得て、前記計測データから前記第1の周期と異なる第2の周期で繰り返される複素定数を用いて離散的フーリエ変換演算を行い第2の演算値を得て、前記第1の演算値と前記第2の演算値との除算結果に基づいて、前記第1の演算値を補正、或いは、前記計測データの周波数を求めるベクトル計測方法。   A discrete Fourier transform operation is performed from complex measurement data repeated at a first cycle from measurement data at a fixed interval to obtain a first calculation value, and a second cycle different from the first cycle is obtained from the measurement data. A discrete Fourier transform operation is performed using a repeated complex constant to obtain a second operation value, and the first operation value is obtained based on a division result of the first operation value and the second operation value. Or a vector measurement method for obtaining the frequency of the measurement data.
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