JP2013104777A - 交流電圧又は電流の周波数検出装置およびその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】より簡単な構成でかつ安定した精度で、継続的に周波数を検出する交流電圧又は電流の周波数検出装置およびその方法を得る。
【解決手段】周波数検出対象のゼロクロス付近に歪みを有する交流電圧又は電流の波形をパルス化した波形パルスを出力するパルス変換モジュール(５ａ−５ｃ)と、前記波形パルスを入力して出力するが、所定時間継続した前記波形パルスが入力した場合に前記所定時間継続した時点で出力して前記波形パルスの立ち上がりを遅らせたオンディレイパルスを出力するオンディレイタイマー(６ａ−６ｃ)と、前記オンディレイパルスの周期から周波数を演算する周波数演算器(７ａ−７ｃ)と、を備えた。
【選択図】図１

Description

この発明は、ゼロクロス付近に歪みを有する交流電圧又は交流電流の周波数検出に関する。

一般的な周波数検出方法としては、交流電圧又は電流波形のゼロクロスから交流電圧又は電流の周期を検出し、その周期の逆数から周波数を検出する方法等が知られている(例えば、下記特許文献１参照)。

従来の交流電圧又は電流波形の周波数検出装置は、電圧または電流を検出する検出器で、例えば図４の(ａ)に示すように交流電圧又は電流波形のゼロクロスを検出し、図４の(ｂ)に示すような、交流電圧又は電流波形が正の状態の間発生する周波数パルスから、交流電圧又は電流波形の周期を計測し、その周期の逆数をとることで、周波数を検出していた。

特開２００７−１４０６３号公報

しかし、ゼロクロス付近に歪みを有する交流電圧又は電流波形では、図４に示すようにゼロクロスを多数検出してしまうため、多数のパルスが発生し、正確な交流電圧又は電流波形の周期が計測できず、ゼロクロス付近に歪みを有する交流電圧又は電流波形の周波数が正確に計測できないという問題があった。

なお、上記特許文献１では、隣接するゼロクロスポイント間の期間が商用周波数の周期の１／８以下である場合を連続して検出したとき、連続して検出されたゼロクロスポイント期間内に存在する複数個のゼロクロスポイントのどれか１つを有効なゼロクロスポイントと見なして交流電圧の周期を求めるようにしている。この場合、検出されたゼロクロスポイントの演算処理が複雑であり、また有効なゼロクロスポイントの決め方で測定値が変わる等の問題を含んでいる。

この発明は、ゼロクロス付近に歪みを有する交流電圧又は電流波形であっても、より簡単な構成でかつ安定した精度で、継続的に周波数を検出する交流電圧又は電流の周波数検出装置およびその方法を提供することを目的とする。

この発明は、周波数検出対象のゼロクロス付近に歪みを有する交流電圧又は電流の波形をパルス化した波形パルスを出力するパルス変換モジュールと、前記波形パルスを入力して出力するが、所定時間継続した前記波形パルスが入力した場合に前記所定時間継続した時点で出力して前記波形パルスの立ち上がりを遅らせたオンディレイパルスを出力するオンディレイタイマーと、前記オンディレイパルスの周期から周波数を演算する周波数演算器と、を備えたことを特徴とする交流電圧又は電流の周波数検出装置およびその方法にある。

この発明によれば、より簡単な構成でかつ安定した精度で、継続的に周波数を検出する交流電圧又は電流の周波数検出装置およびその方法を提供できる。

この発明の一実施の形態による交流電圧又は電流の周波数検出装置の構成を示す図である。 この発明におけるオンディレイタイマーの動作を説明するための波形図である。 この発明による交流電圧又は電流の周波数検出装置の動作を説明するための波形図である。 従来のゼロクロスポイントの検出を説明するための波形図である。

以下、この発明による交流電圧又は電流の周波数検出装置を実施の形態に従って図面を用いて説明する。なお、各実施の形態において、同一もしくは相当部分は同一符号で示し、重複する説明は省略する。

実施の形態１．
図１は、この発明の一実施の形態による交流電圧又は電流の周波数検出装置の構成を示す図である。図１は例えば、交流電源である商用電源１から負荷２への給電を行う三相の給電母線３の交流電圧又は電流の周波数検出を行う場合の例を示す。給電母線３の各相には後述する図３の(ａ)に示すような波形のゼロクロス付近に歪みを有する交流電圧又は電流が発生し、これらが例えば交流電圧又は電流波形検出用ＣＴからなる変圧器又は変流器４ａ，４ｂ，４ｃで検出される。

変圧器又は変流器４ａ，４ｂ，４ｃには後段にそれぞれ、例えばＰＴ変換モジュールからなるパルス変換モジュール５ａ，５ｂ，５ｃ、オンディレイタイマー６ａ，６ｂ，６ｃ、周波数演算器７ａ，７ｂ，７ｃが接続されている。パルス変換モジュール５ａ，５ｂ，５ｃ、オンディレイタイマー６ａ，６ｂ，６ｃは周期検出部１０を構成し、周波数演算器７ａ，７ｂ，７ｃは周波数演算部１１を構成する。

オンディレイタイマー６ａ，６ｂ，６ｃは図２に入力と出力の波形図を示すように、(ａ)に示す入力がオンとなった後、所定時間(ｔ秒)入力が継続した場合に、(ｂ)で示すように出力がオンされ、入力がオフになると同時に出力がオフとなる装置である。

図３は図１の周波数検出装置の動作を説明するための波形図であり、以下、動作について説明する。上述のように図３の(ａ)に示すようなゼロクロス付近に歪みを有する交流電圧又は電流波形が変圧器又は変流器４ａ，４ｂ，４ｃで検出されると、パルス変換モジュール５ａ，５ｂ，５ｃは、図３の(ｂ)に示すような、ゼロクロス付近に歪みを有する交流電圧又は電流波形が例えば正の期間のみ高い値となる波形パルスを出力する。パルス変換モジュール５ａ，５ｂ，５ｃから出力された波形パルスはオンディレイタイマー６ａ，６ｂ，６ｃに入力される。

オンディレイタイマー６ａ，６ｂ，６ｃでは、波形パルスを入力して出力するが、図３の(ｃ)に示すように、所定時間(ｔ秒)継続した波形パルスが入力した場合にこの所定時間継続した時点で出力して波形パルスの立ち上がりを遅らせたオンディレイパルスを出力する。オンディレイパルスの立下りは波形パルスの立下りと同じである。そして周波数演算器７ａ，７ｂ，７ｃでは、オンディレイパルスの発生周期の逆数を演算することで、ゼロクロス付近に歪みを有する交流電圧又は電流波形の周波数を求める。

なお上記実施の形態ではパルス変換モジュール５ａ，５ｂ，５ｃは、ゼロクロス付近に歪みを有する交流電圧又は電流波形が正の期間のみ高い値となる波形パルスを出力しているが、逆に負の期間のみ高い値となる波形パルスを出力するようにしてもよい。
また検出対象として三相の給電母線の場合を示したが、単相またはその他の多相のゼロクロス付近に歪みを有する交流電圧又は電流を伝送する線路であればどのようなものでもよく、さらに多相の線路の場合には少なくとも１つの相に対して設けることでもよい。

１ 商用電源(交流電源)、２ 負荷、３ 給電母線、４ａ，４ｂ，４ｃ 変圧器又は変流器、５ａ，５ｂ，５ｃ パルス変換モジュール、６ａ，６ｂ，６ｃ オンディレイタイマー、７ａ，７ｂ，７ｃ 周波数演算器、１０ 周期検出部、１１ 周波数演算部。

Claims (5)

1. 周波数検出対象のゼロクロス付近に歪みを有する交流電圧又は電流の波形をパルス化した波形パルスを出力するパルス変換モジュールと、
   前記波形パルスを入力して出力するが、所定時間継続した前記波形パルスが入力した場合に前記所定時間継続した時点で出力して前記波形パルスの立ち上がりを遅らせたオンディレイパルスを出力するオンディレイタイマーと、
   前記オンディレイパルスの周期から周波数を演算する周波数演算器と、
   を備えたことを特徴とする交流電圧又は電流の周波数検出装置。
2. 前記パルス変換モジュールが、周波数検出対象の交流電圧又は電流が正又は負の期間中を示す前記波形パルスを発生することを特徴とする請求項１に記載の交流電圧又は電流の周波数検出装置。
3. 交流電源から負荷への給電母線の交流電圧又は電流を周波数検出対象とし、前記パルス変換モジュールが、前記給電母線の交流電圧又は電流を検出する変圧器または変流器の出力の波形をパルス化することを特徴とする請求項１または２に記載の交流電圧又は電流の周波数検出装置。
4. 前記給電母線は多相交流の給電母線で、各相にそれぞれ前記パルス変換モジュール、オンディレイタイマー、周波数演算器からなる組を設けたことを特徴とする請求項３に記載の交流電圧又は電流の周波数検出装置。
5. 周波数検出対象のゼロクロス付近に歪みを有する交流電圧又は電流の波形をパルス化した波形パルスを出力する工程と、
   前記波形パルスを入力して出力するが、所定時間継続した前記波形パルスが入力した場合に前記所定時間継続した時点で出力して前記波形パルスの立ち上がりを遅らせたオンディレイパルスを出力する工程と、
   前記オンディレイパルスの周期から周波数を演算する工程と、
   を備えたことを特徴とする交流電圧又は電流の周波数検出方法。

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