JP3106450B2 - Power measurement device - Google Patents

Power measurement device

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JP3106450B2 JP05116895A JP11689593A JP3106450B2 JP 3106450 B2 JP3106450 B2 JP 3106450B2 JP 05116895 A JP05116895 A JP 05116895A JP 11689593 A JP11689593 A JP 11689593A JP 3106450 B2 JP3106450 B2 JP 3106450B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、交流信号の電力を測定
する装置に関し、特にデジタル・サンプリング方式によ
る総和平均法で電力値を求めるようにした測定装置に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for measuring the power of an AC signal, and more particularly to a measuring apparatus for obtaining a power value by a sum-average method using a digital sampling method.

【0002】[0002]

【従来の技術】交流信号の電力をデジタル・サンプリン
グ方式による総和平均法で測定する場合、測定周期が電
力波形の周期の整数倍でないとき、図3に示すように誤
差Eを生じる。なお、図3において、Tは測定期間を示
すものである。
2. Description of the Related Art When the power of an AC signal is measured by the sum averaging method using a digital sampling method, an error E occurs as shown in FIG. 3 when the measurement cycle is not an integral multiple of the cycle of the power waveform. In FIG. 3, T indicates a measurement period.

【0003】このように測定周期と被測定信号の波形周
期が相違することに伴って生じる誤差を除去する為に
は、従来次のような方法がとられていた。 測定器内で発生するサンプリング周波数を被測定信号
の周波数に追従させる位相同期発振器を用いる。 電力測定を被測定信号の多数の周期に渡って行い、誤
差を小さくする。 被測定信号の周期を測定し、測定期間を定める。 しかし、の手段は位相同期発振器として、広い周波数
範囲に渡って追従動作する高級なものを用いなければな
らない。またの手段は測定周期が長くなり、の手段
では被測定信号の周期と、電力測定期間との同時性がな
い。その為、被測定信号の周期が変化した場合、測定期
間が被測定信号の周期の正数倍にならない。等、従来行
われていた解決方法は必ずしも満足できるものはなかっ
た。
[0003] In order to remove the error caused by the difference between the measurement period and the waveform period of the signal under measurement, the following method has conventionally been adopted. A phase-locked oscillator that causes the sampling frequency generated in the measuring instrument to follow the frequency of the signal under measurement is used. The power measurement is performed over a number of periods of the signal under measurement to reduce errors. The period of the signal under measurement is measured, and the measurement period is determined. However, this means must use a high-quality phase-locked oscillator that operates over a wide frequency range. The other means has a longer measurement cycle, and the second means has no synchronization between the cycle of the signal under measurement and the power measurement period. Therefore, when the period of the signal under measurement changes, the measurement period does not become a positive multiple of the period of the signal under measurement. For example, the conventional solutions have not always been satisfactory.

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、位相
同期発振器等の高級なものを用いず、且つ入力交流の周
期が変化しても、短い測定期間で正確に電力を測定する
ことのできる測定装置を実現することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to accurately measure electric power in a short measurement period without using a high-grade phase-locked oscillator or the like and even when the period of input AC changes. It is an object of the present invention to realize a measuring device that can perform the measurement.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明は、被測定の交流
電圧及び電流をそれぞれサンプル・クロックに従ってデ
ジタル信号に変換するアナログ・デジタル変換器を有
し、両アナログ・デジタル変換器の出力より電力を演算
によって求めるようにした装置において、前記交流電圧
又は電流の周期に対応した信号がそのクロック端子に印
加されて前記交流電圧又は電流の周期の整数倍の期間ハ
イレベルの信号を出力するDタイプのフリップ・フロッ
プを備え、このフリップ・フロップの出力信号がハイレ
ベルの期間ゲートを介して前記両アナログ・デジタル変
換器にサンプル・クロックを供給すように構成したもの
である。
According to the present invention, there is provided an analog-to-digital converter for converting an AC voltage and a current to be measured into digital signals according to a sample clock, respectively. A signal corresponding to the period of the AC voltage or current is applied to its clock terminal to output a high-level signal for an integral multiple of the period of the AC voltage or current. , And the output signal of the flip-flop supplies a sample clock to the two analog-to-digital converters via a gate during a high level period.

【0005】[0005]

【作用】このような本発明では、フリップ・フロップの
出力信号のハイレベル期間は入力電圧又は電流の周期の
整数倍となる。
According to the present invention, the high-level period of the output signal of the flip-flop is an integral multiple of the period of the input voltage or current.

【0006】[0006]

【実施例】以下図面を用いて本発明を説明する。図1は
本発明に係わる電力測定装置の一実施例の回路図であ
る。図において、vは被測定の交流回路における電圧、
iは電流を示すものである。1,2は入力電圧v,電流
iをそれぞれ適当な値の電圧,電流に変換する電圧,電
流入力回路、3,4は電圧,電流入力回路1,2の出力
をそれぞれサンプル・ホールドしてデジタル信号に変換
するアナログ・デジタル変換器(以下、A/D変換器と
言う)である。5はA/D変換器3と4の瞬時出力値を
基にして総和平均法により、下式(1)の演算を行うこ
とによって有効電力を演算により求めるデジタル・シグ
ナル・プロセツサである。 (1/n)nΣn=1(vK・ik) …(1) (1)式において、vKは入力電圧vの瞬時値,ikは入
力電流iの瞬時値を表すものである。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of a power measuring device according to the present invention. In the figure, v is the voltage in the AC circuit to be measured,
i indicates a current. Reference numerals 1 and 2 denote input voltages v and currents i and voltage and current input circuits for converting currents i into appropriate values, respectively. An analog / digital converter (hereinafter, referred to as an A / D converter) that converts the signal into a signal. Reference numeral 5 denotes a digital signal processor for calculating the effective power by performing the operation of the following equation (1) by the sum average method based on the instantaneous output values of the A / D converters 3 and 4. (1 / n) n Σ n = 1 (vK · ik) (1) In equation (1), vK represents an instantaneous value of the input voltage v, and ik represents an instantaneous value of the input current i.

【0007】6は回路全体の制御を司ると共に、デジタ
ル・シグナル・プロセツサ5により求められた有効電力
を表示部7で表示させるマイクロ・プロセッサ(以下、
CPUという)である。8はサンプル・クロック発振
器、9はアンド・ゲートである。サンプル・クロック発
振器8の出力はゲート9に一方の入力として加えられ、
ゲート9の出力はサンプル・クロックとしてA/D変換
器3と4に加えられる。10はその入力端が電圧・電流
入力回路1と2の出力端に接続されたスイッチ、11は
波形整形回路である。スイッチ10はCPU6によって
制御され、電圧入力回路1又は電流入力回路2の出力信
号の何れか一方を波形整形回路11に送出する。波形整
形回路11はこれに入力される信号が所定のレベルをよ
ぎる毎にハイ(HIGH)とロウ(LOW)が反転する
方形波信号を出力する。
Reference numeral 6 denotes a microprocessor (hereinafter referred to as a microprocessor) for controlling the entire circuit and displaying the active power obtained by the digital signal processor 5 on a display unit 7.
CPU). 8 is a sample clock oscillator, and 9 is an AND gate. The output of sample clock oscillator 8 is applied as one input to gate 9;
The output of gate 9 is applied to A / D converters 3 and 4 as a sample clock. Reference numeral 10 denotes a switch whose input terminal is connected to the output terminals of the voltage / current input circuits 1 and 2, and reference numeral 11 denotes a waveform shaping circuit. The switch 10 is controlled by the CPU 6 and sends either the output signal of the voltage input circuit 1 or the output signal of the current input circuit 2 to the waveform shaping circuit 11. The waveform shaping circuit 11 outputs a square wave signal in which high (HIGH) and low (LOW) are inverted each time a signal inputted thereto crosses a predetermined level.

【0008】12は一定期間ハイレベルの信号を出力す
る仮測定時間発生器、13は波形整形回路11の出力端
がクロック(CK)端子に接続され、仮測定時間発生器
12の出力端がD端子に接続され、出力端子Qがアンド
・ゲート9の他方の入力端子に接続されたDタイプのフ
リップ・フロップである(以下、D−FFと言う)。こ
のような構成の本発明装置の動作を図2の波形図を用い
て説明する。
Reference numeral 12 denotes a tentative measurement time generator for outputting a high-level signal for a predetermined period. Reference numeral 13 denotes an output terminal of the waveform shaping circuit 11 connected to a clock (CK) terminal, and an output terminal of the tentative measurement time generator 12 to D. The output terminal Q is a D-type flip-flop connected to the other input terminal of the AND gate 9 (hereinafter, referred to as D-FF). The operation of the apparatus of the present invention having such a configuration will be described with reference to the waveform diagram of FIG.

【0009】図2の(イ),(ロ)に被測定の交流電圧
v、交流電流iの波形を示す。これらの交流電圧v、電
流iはそれぞれ電圧,電流入力回路1,2を介してA/
D変換器3と4に加えらてデジタル信号に変換された
後、デジタル・シグナル・プロセツサ5に加えられてデ
ジタル演算が行われ、有効電力Pが求められる。スイッ
チ10はCPU6の制御の基に駆動され、電圧v又は電
流iの何れか一方を通過させるが、電圧vが選ばれた場
合の波形整形回路11の出力波形を図2の(ニ)に示
す。この波形整形回路11の出力はD−FF13のCK
端子に加えられる。
FIGS. 2A and 2B show the waveforms of the AC voltage v and the AC current i to be measured. These AC voltage v and current i are applied to A / A via voltage and current input circuits 1 and 2, respectively.
After being converted into a digital signal by the D converters 3 and 4, the digital signal is applied to a digital signal processor 5, where a digital operation is performed, and an active power P is obtained. The switch 10 is driven under the control of the CPU 6 and passes either the voltage v or the current i. The output waveform of the waveform shaping circuit 11 when the voltage v is selected is shown in FIG. . The output of the waveform shaping circuit 11 is the CK of the D-FF 13
Added to terminal.

【0010】一方、仮測定時間発生器12は、図2の
(ホ)で示す如くのタイミングで一定期間ハイレベルの
信号を発生し、このハイレベル信号はD−FF13のD
端子に加えられる。D−FF13は、そのQ出力波形を
図2の(へ)で示す如く,D端子に加えられる仮測定時
間発生器12の出力がハイになった後、CK端子に加え
られる次の波形整形回路11の出力の立ち上がりでハイ
レベルとなり、仮測定時間発生器12の出力がロウがに
なった後、次の波形整形回路11の出力の立ち上りでロ
ウレベルとなる。このようなD−FF13の出力はゲー
ト制御信号としてアンド・ゲート9に加えられる。
On the other hand, the provisional measurement time generator 12 generates a high-level signal for a certain period at a timing as shown in FIG.
Added to terminal. The D-FF 13 outputs the Q output waveform to the next waveform shaping circuit applied to the CK terminal after the output of the provisional measurement time generator 12 applied to the D terminal becomes high as shown in FIG. 11 goes high when the output rises, the output of the temporary measurement time generator 12 goes low, and then goes low at the next rise of the output of the waveform shaping circuit 11. The output of the D-FF 13 is applied to the AND gate 9 as a gate control signal.

【0011】サンプル・クロック発振器8は図2の
(ト)に示す如くのクロックを発振し、このクロックは
アンド・ゲート9に加えられる。このクロックはD−F
F13のQ出力がハイレベルの期間,図2の(チ)に示
す如くゲート9を通過する。ゲート9を通過したクロッ
クは、サンプリング信号としてA/D変換器3と4に加
えられる。A/D変換器3と4はこのクロックで電圧入
力回路1と電流入力回路2の出力をサンプリングし、デ
ジタル信号に変換する。
The sample clock oscillator 8 oscillates a clock as shown in FIG. 2 (g), and this clock is applied to an AND gate 9. This clock is DF
While the Q output of F13 is at the high level, it passes through the gate 9 as shown in FIG. The clock that has passed through the gate 9 is applied to the A / D converters 3 and 4 as a sampling signal. The A / D converters 3 and 4 sample the outputs of the voltage input circuit 1 and the current input circuit 2 with this clock and convert them into digital signals.

【0012】ここで、スイッチ10によって選ばれ、D
−FF13のCK端子に加えられる信号は被測定の入力
交流電圧v(又は電流i)の周期に対応し、この周期の
整数倍期間だけアンド・ゲート9を開にしてサンプル・
クロックをA/D変換器3と4に与えてデジタル変換す
るようにしているので、測定周期は図2の(ハ)に示す
電力波形の整数倍となり、図3で示したような誤差Eは
生じない。このようにして測定された有効電力はCPU
6の制御の基に表示器7で表示される。
Here, D is selected by the switch 10 and D
The signal applied to the CK terminal of the FF 13 corresponds to the cycle of the input AC voltage v (or current i) to be measured, and the AND gate 9 is opened for an integral multiple of this cycle to sample
Since the clock is given to the A / D converters 3 and 4 to perform digital conversion, the measurement cycle is an integral multiple of the power waveform shown in FIG. 2C, and the error E shown in FIG. Does not occur. The active power measured in this way is
It is displayed on the display 7 under the control of 6.

【0013】[0013]

【発明の効果】本発明によれば、サンプル・クロックは
電力波形の周期の整数倍の期間だけアナログ・デジタル
変換器に入力されるように構成したので、測定周期は電
力波形の周期の整数倍となり、測定周期に伴う誤差が生
じることのない装置を得ることが出来る。しかも、高価
な位相同期発振器が不要で、測定時間も短く、かつ周期
測定と電力測定期間に同時性が有るので、電力波形の周
期が変化しても常に測定周期は電力波形の周期の整数倍
の関係を保つものとなる。
According to the present invention, the sample clock is configured to be input to the analog-to-digital converter for a period that is an integral multiple of the period of the power waveform, so that the measurement period is an integral multiple of the period of the power waveform. Thus, it is possible to obtain a device that does not cause an error due to the measurement cycle. In addition, since an expensive phase-locked oscillator is not required, the measurement time is short, and the period measurement and the power measurement period are simultaneous, the measurement period is always an integral multiple of the power waveform period even if the power waveform period changes. The relationship will be maintained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の電力測定装置の一実施例を示した回路
図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a power measuring device according to the present invention.

【図2】図1の測定装置の動作を説明する為の波形図で
ある。
FIG. 2 is a waveform chart for explaining the operation of the measuring apparatus of FIG.

【図3】従来の電力測定装置の動作を説明する為の波形
図である。
FIG. 3 is a waveform diagram for explaining the operation of a conventional power measuring device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3,4 アナログ・デジタル変換器 8 サンプル・クロック発振器 10 スイッチ 13 Dタイプ・フリップ・フロップ゜ 3, 4 analog-to-digital converter 8 sample clock oscillator 10 switch 13 D-type flip-flop

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】被測定の交流電圧及び電流をそれぞれサン
プル・クロックに従ってデジタル信号に変換するアナロ
グ・デジタル変換器を有し、両アナログ・デジタル変換
器の出力より電力を演算によって求めるようにした装置
において、 前記交流電圧又は電流の周期に対応した信号がそのクロ
ック端子に印加されて前記交流電圧又は電流の周期の整
数倍の期間ハイレベルの信号を出力するDタイプのフリ
ップ・フロップを備え、このフリップ・フロップの出力
信号がハイレベルの期間ゲートを介して前記両アナログ
・デジタル変換器にサンプル・クロックを供給すように
構成したことを特徴とする電力測定装置。
An apparatus having an analog-to-digital converter for converting an AC voltage and a current to be measured into a digital signal in accordance with a sample clock, and calculating power from outputs of the two analog-to-digital converters. A D-type flip-flop that outputs a high-level signal for an integral multiple of the AC voltage or current cycle when a signal corresponding to the AC voltage or current cycle is applied to its clock terminal; A power measuring apparatus, wherein a sample clock is supplied to both of the analog-to-digital converters via a gate while an output signal of a flip-flop is at a high level.
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