JP5489331B2 - Power measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、検出した電圧信号と電流信号を乗算することにより電力を計測する電力計測装置に関する。 The present invention relates to a power measuring apparatus that measures power by multiplying a detected voltage signal and a current signal.
従来、この種の電力計測装置として、電圧検出回路及び電流検出回路からそれぞれ出力される電圧信号及び電流信号のアナログ波形をそれぞれAD(アナログデジタル)変換してデジタル値とし、これらデジタル値を乗算することにより、電力を計測するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, as this type of power measurement device, analog waveforms of voltage signals and current signals respectively output from the voltage detection circuit and the current detection circuit are AD (analog-digital) converted into digital values, and these digital values are multiplied. Thus, there is known one that measures electric power (see, for example, Patent Document 1).
電圧信号と電流信号のアナログ波形をAD変換する際、センサのばらつき、回路の処理方式(フィルタ定数)の違い、回路定数のばらつき等により、電圧信号と電流信号の位相ずれ(時間差)が発生し、電力演算誤差が大きくなることが知られている。 When A / D conversion is performed on analog waveforms of voltage and current signals, phase shifts (time differences) occur between the voltage and current signals due to sensor variations, circuit processing methods (filter constants), circuit constant variations, etc. It is known that the power calculation error increases.
従来、このことを解決するために、位相ずれ(信号波形の時間ずれ)を補正する移相回路(位相調整回路)をハードウェアで設け、位相(時間)を調整することが行われている。図12は従来の電力計測装置の構成を示す図である。この従来例の電力計測装置650は、電圧検出回路610、電流検出回路620及び電力演算部630から構成される。
Conventionally, in order to solve this problem, a phase shift circuit (phase adjustment circuit) that corrects a phase shift (time shift of a signal waveform) is provided by hardware to adjust the phase (time). FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a conventional power measuring apparatus. This conventional
電圧検出回路610は、電圧降圧回路611で検出に適した電圧に降圧し、フィルタ612でフィルタリングを行った後、位相調整回路613で位相ずれを調整した電圧信号を出力する。電流検出回路620は、回路切替部623で回路に接続された電流センサCT11あるいはCT12を切り替え、この切り替えられた電流センサCT11あるいはCT12でR相あるいはT相の電流を検知し、この検知した電流信号をゲイン切替部624で増幅して出力する。
The
電力演算部630は、電圧検出回路610及び電流検出回路620からそれぞれ出力される電圧信号及び電流信号の各アナログ波形をAD変換部631、632でAD変換する。また、電力演算部630は、AD変換された電流信号及び電圧信号のデジタル値を乗算部634で乗算し、乗算した値を電力値として伝送回路部635を通じて出力する。また、電力演算部630には、ゲイン切替部624に電流信号増幅時のゲインの切り替えを指示するゲイン切替制御部633が設けられている。位相調整回路613によって位相ずれが調整された電圧信号は、電力演算部630内のAD変換部631に入力される。このような動作により、検出した電圧信号と電流信号の位相ずれが補正され、計測される電力の精度が向上する。
The
図13は多回路の電力を計測する場合の電力計測装置の構成を示す図である。この電力計測装置750内の電流検出回路720には、回路1〜4のR相あるいはT相の電流を検知する複数の電流センサCT11〜CT18を切り替える回路切替部723と、電流信号を所定ゲインにより増幅するゲイン切替部724とが設けられている。また、電圧検出回路710には、複数の電流センサに合わせて複数の位相調整回路714及び回路切替部715が設けられている。回路切替部715は、電流センサが切り替えられると、これに対応する位相調整回路714を切り替える。電力演算部730には、回路切替制御部736が設けられており、電圧検出回路710の回路切替部715に対し、回路の切り替えを指示する。
FIG. 13 is a diagram showing a configuration of a power measuring device in the case of measuring the power of a multi-circuit. The
しかしながら、上記従来の電力計測装置では、電圧検出回路内にハードウェアで位相調整回路を設けなければならず、コストを上げる要因となっていた。特に、電流検知部として多種類の電流センサが電流検出回路に用いられる場合、電流センサの種類に合わせて多くの位相調整回路を電圧検出回路内に設けておかなければならない。このため、複数の位相調整回路及び回路切替部が必要であることから、より一層コストが上昇するという課題があった。 However, in the above-described conventional power measurement device, a phase adjustment circuit must be provided by hardware in the voltage detection circuit, which increases the cost. In particular, when many types of current sensors are used as the current detection unit in the current detection circuit, many phase adjustment circuits must be provided in the voltage detection circuit according to the type of the current sensor. For this reason, since the several phase adjustment circuit and the circuit switching part are required, the subject that cost rose further occurred.
また、電流を検知する電流センサとして一般的に用いられている変流器(CT)は、電流が小さい領域で位相ずれが大きくなる。この電流が小さい領域では、大きな位相ずれ(時間差)により、計測される電力の精度が低下するといった課題もあった。 Further, a current transformer (CT) that is generally used as a current sensor for detecting a current has a large phase shift in a region where the current is small. In a region where the current is small, there is a problem that the accuracy of the measured power is reduced due to a large phase shift (time difference).
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、多くの種類の電流センサが電流検出回路に用いられる場合でも、容易にコストを上げることなく位相ずれを補正し、測定精度を向上させることが可能な電力計測装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、電流が小さい領域であっても、電力測定の精度の低下を抑えることが可能な電力計測装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to easily correct a phase shift without increasing the cost and improve measurement accuracy even when many types of current sensors are used in a current detection circuit. An object of the present invention is to provide a power measuring device that can be improved. Another object of the present invention is to provide a power measuring device capable of suppressing a decrease in accuracy of power measurement even in a region where the current is small.
本発明は、測定対象回路の電圧を検出する電圧検出回路から出力される電圧信号を第1のデジタル値に変換する電圧変換部と、測定対象回路の電流を検知する電流検知部が設けられた電流検出回路から出力される電流信号を第2のデジタル値に変換する電流変換部と、前記電圧変換部によって変換された第1のデジタル値と前記電流変換部によって変換された第2のデジタル値とを乗算する乗算部とを備え、前記乗算部による乗算結果から測定対象回路における電力値を取得する電力計測装置であって、前記電圧検出回路から出力される電圧信号と前記電流検出回路から出力される電流信号との位相ずれに関する位相ずれ量を設定する位相ずれ量設定部と、前記設定された位相ずれ量に基づき、前記電圧変換部における前記電圧信号のデジタル変換を実行する第1のタイミングと、前記電流変換部における前記電流信号のデジタル変換を実行する第2のタイミングとの少なくとも一方をずらして時間調整を行う時間調整部とを備え、前記位相ずれ量設定部は、前記電流検知部の種類に応じた位相ずれ量を設定し、異なる電流検知部により異なる測定対象回路の電流信号を時分割で取り込む場合、前記電流検知部ごとに前記位相ずれ量を設定し、前記時間調整部は、前記時間調整を行う際の前記電圧信号のデジタル変換を実行するタイミングと前記電流信号のデジタル変換を実行するタイミングとについて、前記位相ずれ量に応じて順序を変更する電力計測装置を提供する。
上記構成により、電流検知部の種類に応じた位相ずれ量を設定し、この位相ずれ量に基づいて、電圧信号及び電流信号のデジタル変換を実行するタイミングに関する時間調整を行うことで、容易に精度良く位相ずれを補正することが可能となる。したがって、多くの種類の電流センサが電流検出回路に用いられる場合でも、コストを上げることなく位相ずれを補正し、電力測定の精度を向上することが可能である。
また、例えば位相ずれ量が大きい場合であっても、デジタル変換の実行タイミングの順序を変更することで、複数の測定対象回路の電流信号を時分割で取り込む際に全体の取り込み時間が短くなるようにできる。したがって、電力を計測する際のサンプリング周期を短くすることが可能となる。
The present invention is provided with a voltage conversion unit that converts a voltage signal output from a voltage detection circuit that detects a voltage of a measurement target circuit into a first digital value, and a current detection unit that detects a current of the measurement target circuit. A current converter for converting a current signal output from the current detection circuit into a second digital value; a first digital value converted by the voltage converter; and a second digital value converted by the current converter A power measurement device that obtains a power value in a circuit to be measured from a multiplication result by the multiplication unit, and outputs a voltage signal output from the voltage detection circuit and the current detection circuit A phase shift amount setting unit for setting a phase shift amount relating to a phase shift with respect to a current signal to be generated, and a digital signal of the voltage signal in the voltage conversion unit based on the set phase shift amount A time adjustment unit that performs time adjustment by shifting at least one of a first timing for performing conversion and a second timing for performing digital conversion of the current signal in the current conversion unit; The setting unit sets a phase shift amount according to the type of the current detection unit, and when the current signals of different measurement target circuits are captured in a time division manner by different current detection units, the phase shift amount is set for each current detection unit. The time adjustment unit changes the order of timing for performing digital conversion of the voltage signal and timing for performing digital conversion of the current signal when performing the time adjustment in accordance with the phase shift amount. Provided is a power measuring device.
With the above configuration, a phase shift amount corresponding to the type of the current detection unit is set, and based on this phase shift amount, time adjustment is performed with respect to timing for performing digital conversion of the voltage signal and the current signal, so that accuracy is easily achieved It is possible to correct the phase shift well. Therefore, even when many types of current sensors are used in the current detection circuit, it is possible to correct the phase shift and increase the accuracy of power measurement without increasing the cost.
For example, even when the amount of phase shift is large, changing the order of execution timing of digital conversion may shorten the entire capturing time when capturing current signals of a plurality of measurement target circuits in a time-sharing manner. Can be. Therefore, it is possible to shorten the sampling cycle when measuring power.
また、本発明は、測定対象回路の電圧を検出する電圧検出回路から出力される電圧信号を第1のデジタル値に変換する電圧変換部と、測定対象回路の電流を検知する電流検知部が設けられた電流検出回路から出力される電流信号を第2のデジタル値に変換する電流変換部と、前記電圧変換部によって変換された第1のデジタル値と前記電流変換部によって変換された第2のデジタル値とを乗算する乗算部とを備え、前記乗算部による乗算結果から測定対象回路における電力値を取得する電力計測装置であって、前記電圧検出回路から出力される電圧信号と前記電流検出回路から出力される電流信号との位相ずれに関する位相ずれ量を設定する位相ずれ量設定部と、前記設定された位相ずれ量に基づき、前記電圧変換部における前記電圧信号のデジタル変換を実行する第1のタイミングと、前記電流変換部における前記電流信号のデジタル変換を実行する第2のタイミングとの少なくとも一方をずらして時間調整を行う時間調整部と、前記電流検出回路によって検出される電流値を判定する電流値判定部と、を備え、前記位相ずれ量設定部は、前記電流検知部の種類に応じた位相ずれ量を設定し、前記電流値が所定値より小さい第1の領域と前記所定値以上の第2の領域とで異なる位相ずれ量を設定し、前記時間調整部は、前記電流値判定部によって判定された電流値に応じて、前記電流値が前記所定値より小さい場合は前記第1の領域で設定された位相ずれ量に基づいて時間調整を行い、前記電流値が前記所定値以上である場合は前記第2の領域で設定された位相ずれ量に基づいて時間調整を行う電力計測装置を提供する。
上記構成により、電流値が小さい領域において異なる位相ずれ量を設定して時間調整を行うことで、電流値が小さい領域における測定電力精度を改善することができる。
The present invention also includes a voltage conversion unit that converts a voltage signal output from a voltage detection circuit that detects the voltage of the measurement target circuit into a first digital value, and a current detection unit that detects the current of the measurement target circuit. A current converter that converts the current signal output from the current detection circuit into a second digital value; a first digital value that is converted by the voltage converter; and a second that is converted by the current converter. A power measuring device that obtains a power value in a circuit to be measured from a multiplication result of the multiplication unit, the voltage signal output from the voltage detection circuit, and the current detection circuit A phase shift amount setting unit for setting a phase shift amount relating to a phase shift with respect to the current signal output from the current signal, and based on the set phase shift amount, the voltage signal in the voltage conversion unit A first timing to perform digital conversion, and a second time adjusting unit that performs time adjustment by shifting at least one of the timing for performing digital conversion of the current signal in the current conversion unit, by the current detecting circuit and a current value determination unit determines a current value detected, the phase shift amount setting unit sets the phase shift amount according to the type of the current detector, the said current value is less than a predetermined value Different phase shift amounts are set in the first region and the second region equal to or greater than the predetermined value, and the time adjustment unit determines that the current value is the predetermined value according to the current value determined by the current value determination unit. If smaller than the value, time adjustment is performed based on the phase shift amount set in the first region. If the current value is equal to or greater than the predetermined value, the phase shift amount set in the second region is set. On the basis of To provide power measuring apparatus which performs between adjustments.
With the above configuration, the measurement power accuracy in the region where the current value is small can be improved by performing time adjustment by setting different phase shift amounts in the region where the current value is small.
また、本発明は、測定対象回路の電圧を検出する電圧検出回路から出力される電圧信号を第1のデジタル値に変換する電圧変換部と、測定対象回路の電流を検知する電流検知部が設けられた電流検出回路から出力される電流信号を第2のデジタル値に変換する電流変換部と、前記電圧変換部によって変換された第1のデジタル値と前記電流変換部によって変換された第2のデジタル値とを乗算する乗算部とを備え、前記乗算部による乗算結果から測定対象回路における電力値を取得する電力計測装置であって、前記電圧検出回路から出力される電圧信号と前記電流検出回路から出力される電流信号との位相ずれに関する位相ずれ量を設定する位相ずれ量設定部と、前記設定された位相ずれ量に基づき、前記電圧変換部における前記電圧信号のデジタル変換を実行する第1のタイミングと、前記電流変換部における前記電流信号のデジタル変換を実行する第2のタイミングとの少なくとも一方をずらして時間調整を行う時間調整部と、前記電流検出回路によって検出される電流値を判定する電流値判定部と、を備え、前記位相ずれ量設定部は、前記電流検知部の種類に応じた位相ずれ量を設定し、前記電流値に対応する所定の関数による前記位相ずれ量を設定し、前記時間調整部は、前記電流値判定部によって判定された電流値に応じて、前記電流値に対応する位相ずれ量に基づいて時間調整を行う電力計測装置を提供する。
上記構成により、電流値に対応する位相ずれ量に基づいて時間調整を行うことで、より細かい位相ずれの補正が可能となり、電力測定の精度をより一層向上させることができる。
The present invention also includes a voltage conversion unit that converts a voltage signal output from a voltage detection circuit that detects the voltage of the measurement target circuit into a first digital value, and a current detection unit that detects the current of the measurement target circuit. A current converter that converts the current signal output from the current detection circuit into a second digital value; a first digital value that is converted by the voltage converter; and a second that is converted by the current converter. A power measuring device that obtains a power value in a circuit to be measured from a multiplication result of the multiplication unit, the voltage signal output from the voltage detection circuit, and the current detection circuit A phase shift amount setting unit for setting a phase shift amount relating to a phase shift with respect to the current signal output from the current signal, and based on the set phase shift amount, the voltage signal in the voltage conversion unit A first timing to perform digital conversion, and a second time adjusting unit that performs time adjustment by shifting at least one of the timing for performing digital conversion of the current signal in the current conversion unit, by the current detecting circuit and a current value determination unit determines a current value detected, the phase shift amount setting unit sets the phase shift amount according to the type of the current detector, a predetermined function corresponding to the current value A power measuring device configured to adjust the time based on the phase shift amount corresponding to the current value according to the current value determined by the current value determination unit. To provide .
With the above configuration, by performing the time adjustment based on the phase shift amount corresponding to the current value, it becomes possible to correct the phase shift more finely and further improve the accuracy of power measurement.
本発明によれば、多くの種類の電流センサが電流検出回路に用いられる場合でも、容易にコストを上げることなく位相ずれを補正し、測定精度を向上させることができる。また、電流が小さい領域であっても、電力測定の精度の低下を抑えることができる。 According to the present invention, even when many types of current sensors are used in the current detection circuit, the phase shift can be easily corrected without increasing the cost, and the measurement accuracy can be improved. In addition, even in a region where the current is small, it is possible to suppress a decrease in the accuracy of power measurement.
以下の実施形態では、本発明に係る電力計測装置の一例として、商用交流電源に接続される配電用の回路に供給される電力を計測する電力計測装置の構成を示す。 In the following embodiments, as an example of a power measurement device according to the present invention, a configuration of a power measurement device that measures power supplied to a power distribution circuit connected to a commercial AC power supply is shown.
(第1の実施形態)
図1は第1の実施形態における電力計測装置の構成を示す図である。この電力計測装置50は、電圧検出回路10、電流検出回路20及び電力演算部30を有して構成される。電圧検出回路10は、測定対象回路である商用交流電源の2つの相の電圧であるR相、T相の線間電圧(電圧RS、電圧TS)を検出する。電圧検出回路10には、線間電圧を検出し、この検出された線間電圧を検出に適した電圧信号に降圧する電圧降圧回路11、及びこの降圧した電圧信号から電源ノイズなどを除去するフィルタ12が設けられている。フィルタ12を通過した電圧信号は電力演算部30に入力される。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a power measuring device according to the first embodiment. The
電流検出回路20は、測定対象回路である商用交流電源のR相、T相の電源ラインに流れる各相電流を検出する。電流検出回路20には、電流検知部として、R相、T相の電源ラインにそれぞれ設けられ、各相電流を検知する電流センサCT1、CT2が設けられる。また、電流検出回路20は、後述する選択信号に従って電流センサCT1、CT2を切り替える回路切替部23、電流センサCT1、CT2によって検出される電流信号の増幅率(ゲイン)を切り替えるゲイン切替部24を有している。
The
ゲイン切替部24は、後述するAD変換の分解能を上げるために、後述する電力演算部30内のゲイン切替制御部33からの指示に基づき、検出される電流信号のレベルに応じて増幅率(ゲイン)を段階的に切り替える機能を有する。また、ゲイン切替部24は、電力演算部30内のゲイン切替制御部33から、ゲインの切替信号及び電流センサCT1、CT2の選択信号を受信する。ゲイン切替部24は、この選択信号を回路切替部23に出力する。ここで、電流センサとしては、一般的に、貫通型あるいは分割型の変流器(CT)等が用いられる。
The
電力演算部30は、マイクロコンピュータ等の情報処理装置で構成されており、記憶媒体に格納された制御プログラム(ソフトウェア)を実行することにより、内蔵するハードウェアとともに、後述する各部の機能を実現する。すなわち、電力演算部30は、AD変換部31、32、ゲイン切替制御部33、乗算部34、伝送回路部35、時間調整部36及び位相ずれ量設定部37を有する。AD変換部31は、電圧検出回路10で検出された電圧信号のアナログ波形をデジタル値(電圧を示す第1のデジタル値)に変換する。AD変換部32は、電流検出回路20で検出された電流信号のアナログ波形をデジタル値(電流を示す第2のデジタル値)に変換する。ここで、第1のAD変換部31が電圧変換部の機能を実現し、第2のAD変換部32が電流変換部の機能を実現する。
The
ゲイン切替制御部33は、前述したように、ゲイン切替部24に対し、ゲインの切替信号及び電流センサCT1、CT2の選択信号を出力する。
As described above, the gain
乗算部34は、AD変換部31、32によってそれぞれ変換されたデジタル値(第1のデジタル値、第2のデジタル値)を乗算することにより電力値を算出し、この乗算結果として算出された電力値を伝送回路部35に出力する。伝送回路部35は、算出された電力値を外部に出力する。この出力された電力値は、例えば、表示器で表示可能であり、また、ネットワーク等の伝送線を介して外部機器に伝送可能である。
The
時間調整部36は、位相ずれ量設定部37に設定された位相ずれ量に基づき、AD変換部31、32のそれぞれに対し、電圧信号のAD変換を実行する第1のタイミング、電流信号のAD変換を実行する第2のタイミングを決定するトリガ信号を個別に出力する。AD変換を実行する第1及び第2のタイミングとしては、例えば、AD変換部31、32においてそれぞれ電圧信号、電流信号を取り込むタイミング、つまりAD変換の開始タイミングなどを設定するものとする。これにより、後述するように、電圧信号と電流信号の位相ずれが調整される。
Based on the phase shift amount set in the phase shift
位相ずれ量設定部37には、時間調整部36によって位相ずれが調整される位相ずれ量(調整時間)Δtが設定される。なお、時間調整部36によって行われる、この時間調整は、電圧信号のAD変換を実行する(電圧信号を取り込む)第1のタイミング、あるいは電流信号のAD変換を実行する(電流信号を取り込む)第2のタイミングの一方あるいは双方に対して行われてもよい。また、AD変換を実行するタイミングとしては、AD変換部31、32における電圧信号及び電流信号の入力タイミング、あるいは、電圧変換後の第1のデジタル値及び電流変換後の第2のデジタル値の出力タイミングなどを用いることも可能である。
In the phase shift
また、本実施形態では、後述するように、電圧信号に対して電流信号が遅れる場合を示すが、回路によっては電流信号に対して電圧信号が遅れる場合もあり、いずれの場合にも時間調整は可能である。 In this embodiment, as will be described later, the case where the current signal is delayed with respect to the voltage signal is shown. However, depending on the circuit, the voltage signal may be delayed with respect to the current signal. Is possible.
なお、位相ずれを調整する位相ずれ量(調整時間)Δtには、力率0.5における測定電力精度を調整するために必要な分解能と調整範囲が必要である。例えば、力率0.5において電力演算誤差率を0.3%以下の誤差範囲にする場合、位相ずれ量(調整時間)Δtを約5μsec以下に調整する必要がある。 The phase shift amount (adjustment time) Δt for adjusting the phase shift needs a resolution and an adjustment range necessary for adjusting the measurement power accuracy at a power factor of 0.5. For example, when the power calculation error rate is set to an error range of 0.3% or less at a power factor of 0.5, it is necessary to adjust the phase shift amount (adjustment time) Δt to about 5 μsec or less.
また、位相ずれ量(調整時間)Δtは、電流センサの種別(貫通型、分割型など)、定格電流、個体差(センサ個体のばらつき)などを含む電流検知部の種類によって違ってくる。電流センサとして用いられる変流器(CT)の仕様には、品種ごとに検出電流に応じて検出可能な電流範囲を示す定格電流がある。定格電流が異なると、変流器の形状などが異なるので、位相ずれ量も異なる。したがって、位相ずれ量設定部37には、電流センサの種別、定格電流、個体差などの電流検知部の種類に応じた位相ずれ量(調整時間)Δtを設定する。この際、位相ずれ量(調整時間)Δtは、上記電流検知部の種類を含む電流検出回路の要因だけでなく、電圧検出回路におけるフィルタ等の回路の処理方式(回路定数の違いなど)、回路定数のばらつき等による、電圧検出回路の要因を考慮して設定するのが好ましい。これにより、多くの種類の電流センサに対して、電圧検出回路10及び電流検出回路20を合せた装置全体としての位相ずれ量(調整時間)Δtを設定できる。なお、ここでは1つの位相ずれ量(調整時間)Δtのみを述べているが、実際にはR相(第1の回路)、T相(第2の回路)の各相の回路ごとに調整時間Δt1、Δt2をそれぞれ設定する。
Further, the phase shift amount (adjustment time) Δt varies depending on the type of current detection unit including the type of current sensor (penetrating type, split type, etc.), rated current, individual difference (variation among individual sensors), and the like. The current transformer (CT) used as a current sensor has a rated current indicating a current range that can be detected according to the detected current for each type. If the rated current is different, the shape of the current transformer is different, so the amount of phase shift is also different. Therefore, the phase shift
図2は電流センサの定格と位相ずれの関係の一例を示すテーブルである。このテーブルは位相ずれ量設定部37に登録されている。また、このテーブルには、電流センサの定格電流に対応する位相ずれ量として、定格電流ごとの位相ずれの中央値と個体差によるばらつきが示されている。例えば、定格50A用の電流センサ(CT)の場合、位相ずれの中央値が+2°であり、個体差のばらつきが±1°であることが示されている。また、定格100A用の電流センサ(CT)の場合、位相ずれの中央値が+1°であり、個体差によるばらつきが±1°であることが示されている。電流センサの定格ごとの位相ずれの中央値に、個体差によるばらつきを加えた値が、実際の電流センサによる位相のずれとなる。このように、電流センサは進み位相の特性を有しており、電流センサによって位相ずれの大きさは異なるが、0〜3°の範囲で調整できればよいことになる。
FIG. 2 is a table showing an example of the relationship between the rating of the current sensor and the phase shift. This table is registered in the phase shift
例えば、測定対象回路として、回路1のR相の電源ラインに定格50A用の電流センサが接続された場合、位相のずれとして中央値である+2°が用いられる。また、上記と異なる測定対象回路として、回路1のT相の電源ラインに定格400A用の電流センサが接続された場合、位相のずれとして中央値である+1°が用いられる。そして、これらの位相ずれに応じた位相ずれ量(調整時間)Δtが実際に設定されることになる。
For example, when a current sensor for a rating of 50 A is connected to the R-phase power line of the
また、電流センサの個体差によるばらつきを考慮する場合、個々の電流センサを接続した場合の位相ずれを実際に測定することにより、位相ずれ量(調整時間)Δtを設定するようにしてもよい。この場合、電流センサによる位相ずれをより正確に補正することができる。 In consideration of variations due to individual differences among current sensors, the phase shift amount (adjustment time) Δt may be set by actually measuring the phase shift when individual current sensors are connected. In this case, the phase shift caused by the current sensor can be corrected more accurately.
また、電圧検出回路10内のフィルタ12の定数を変更することによって生じる位相ずれを考慮する必要がある場合、数式(1)に示すように、フィルタでの位相のずれによる調整時間Δt(fil)と電流センサ固有の位相ずれによる調整時間Δt(CT)との和を全体の位相ずれ量(調整時間)Δtとして、位相ずれを調整するようにしてもよい。
Further, when it is necessary to consider the phase shift caused by changing the constant of the
Δt = Δt(fil) + Δt(CT) ……(1)
なお、フィルタによる位相ずれ量は、計算によって求められるが、製造工程において入力される電圧信号とフィルタ通過後の電圧信号の位相差を検出することにより求めるようにしてもよい。
Δt = Δt (fil) + Δt (CT) (1)
Note that the phase shift amount by the filter is obtained by calculation, but may be obtained by detecting the phase difference between the voltage signal input in the manufacturing process and the voltage signal after passing through the filter.
図3は本実施形態における電力計測の手順を示すフローチャートである。この電力計測の処理は、所定時間(本実施形態では、サンプリング周期である1msec)ごとに繰り返し行われる。電力計測を開始すると、まず、時間調整部36は、電圧検出回路10から常時出力されている電圧信号をサンプリングしてAD変換を行うAD変換部31に対し、トリガ信号を送出し、AD変換を行わせる(ステップS1)。
FIG. 3 is a flowchart showing the procedure of power measurement in the present embodiment. This power measurement process is repeated every predetermined time (in this embodiment, 1 msec which is a sampling period). When power measurement is started, the
時間調整部36は、位相ずれ量設定部37に設定された調整時間Δt待機し(ステップS2)、調整時間Δtが経過した後、電流検出回路20から常時出力されている電流信号をサンプリングしてAD変換を行うAD変換部32に対し、トリガ信号を送出し、AD変換を行わせる(ステップS3)。
The
乗算部34は、AD変換部31から出力される電圧信号のデジタル値(第1のデジタル値)とAD変換部32から出力される電流信号のデジタル値(第2のデジタル値)を乗算することにより電力値を算出し、この算出された電力値を伝送回路部35に出力する(ステップS4)。これにより、電力計測の処理は終了する。そして、前回の計測から所定時間(サンプリング周期である1msec)が経過すると、再び電力計測が開始される。
The multiplying
そして、伝送回路部35には、所定時間(1msec)ごとに電力値が蓄積される。この蓄積された電力値は、あらかじめ設定された時間ごとに外部に出力され、表示や種々のデータ処理等に供される。
The
図4は電力演算精度の改善を説明する図である。図4(A)は位相ずれがある場合の通電電流に対する電力演算誤差率を示すグラフである。図4(B)は電圧信号と電流信号の信号波形を示す時間波形図である。図4(B)には、電圧検出回路及び電流検出回路の少なくとも一方に起因する位相ずれが生じた信号波形が示されている。 FIG. 4 is a diagram for explaining improvement in power calculation accuracy. FIG. 4A is a graph showing the power calculation error rate with respect to the energized current when there is a phase shift. FIG. 4B is a time waveform diagram showing signal waveforms of a voltage signal and a current signal. FIG. 4B shows a signal waveform in which a phase shift caused by at least one of the voltage detection circuit and the current detection circuit occurs.
図4(C)は位相ずれが調整された場合の通電電流に対する電力演算誤差率を示すグラフである。図4(D)は位相ずれが調整された場合の電圧信号と電流信号の信号波形を示す時間波形図である。図4(D)には、電圧検出回路及び電流検出回路の少なくとも一方に起因する位相ずれが調整された信号波形が示されている。 FIG. 4C is a graph showing the power calculation error rate with respect to the energized current when the phase shift is adjusted. FIG. 4D is a time waveform diagram showing signal waveforms of the voltage signal and the current signal when the phase shift is adjusted. FIG. 4D shows a signal waveform in which the phase shift caused by at least one of the voltage detection circuit and the current detection circuit is adjusted.
図4(A)に示すように、電力測定装置に起因する位相ずれがある場合、点線枠gで示すように、電力演算誤差率は0.6〜0.8%の範囲にある。一方、電力測定装置に起因する位相ずれが調整された場合、点線枠hに示すように、電力演算誤差率は−0.2〜0.2%の範囲内に改善される。 As shown in FIG. 4A, when there is a phase shift caused by the power measurement device, the power calculation error rate is in the range of 0.6 to 0.8% as shown by the dotted frame g. On the other hand, when the phase shift caused by the power measuring apparatus is adjusted, the power calculation error rate is improved within a range of −0.2 to 0.2% as indicated by a dotted frame h.
第1の実施形態の電力計測装置では、電圧信号と電流信号を取り込むタイミングを位相ずれ量に基づいてずらすことで、時間調整を行い、電力演算精度の調整が可能である。電流信号と電圧信号との位相ずれには、電流検知部の電流センサによる位相ずれと、電圧検出回路内のフィルタ等の他の回路による位相ずれとがそれぞれ独立して存在する。このため、電流検知部の電流センサの種別による位相ずれ、電流センサの個体差による位相ずれ、回路内の部品のばらつきによる位相ずれ等を合わせて位相ずれ量を設定することで、電力測定の精度を向上させることができる。本実施形態では、AD変換部に取り込む電圧信号と電流信号の時間ずれを位相ずれ量としている。この際、ソフトウェアによってAD変換の時間差を調整することによって、時間調整を実現しているため、個別に容易に調整することが可能であり、個々の装置に対して電力演算精度を向上させることができる。また、時間調整の調整量もソフトウェアの設定により行うため、製造工程上での調整が容易である。 In the power measuring apparatus of the first embodiment, the time adjustment is performed by shifting the timing for taking in the voltage signal and the current signal based on the phase shift amount, and the power calculation accuracy can be adjusted. The phase shift between the current signal and the voltage signal includes a phase shift due to the current sensor of the current detection unit and a phase shift due to another circuit such as a filter in the voltage detection circuit. For this reason, the accuracy of power measurement can be set by setting the amount of phase shift by combining the phase shift due to the type of current sensor in the current detector, the phase shift due to individual differences in the current sensor, the phase shift due to variations in parts in the circuit, etc. Can be improved. In this embodiment, the time lag between the voltage signal and the current signal taken into the AD converter is used as the phase lag amount. At this time, since the time adjustment is realized by adjusting the time difference of AD conversion by software, it can be easily adjusted individually, and the power calculation accuracy can be improved for each device. it can. Further, since the amount of time adjustment is also set by software setting, adjustment in the manufacturing process is easy.
また、電力計測装置において、電流検知部は、測定対象回路で検出される電流範囲に応じて種類を変更して用いられる。そこで、電流検知部の電流センサの種類、あるいは個体差などによって位相ずれ量が異なるため、電流センサの種類に応じた位相ずれ量、あるいは電流センサ固有の位相ずれ量を設定することで、位相ずれの時間調整をより精度良く行える。さらに、電流検知部に固有の位相ずれ量と他の回路の位相ずれ量との和を算出し、この算出した値を位相ずれ量とすることで、電力測定の精度を向上できる。 In the power measuring device, the current detection unit is used by changing the type according to the current range detected by the measurement target circuit. Therefore, the amount of phase shift differs depending on the type of current sensor in the current detection unit or individual differences.Therefore, setting the phase shift amount according to the type of current sensor or the phase shift amount specific to the current sensor Can be adjusted with higher accuracy. Furthermore, the accuracy of power measurement can be improved by calculating the sum of the phase shift amount inherent to the current detection unit and the phase shift amount of other circuits, and using this calculated value as the phase shift amount.
このように、第1の実施形態によれば、電流信号及び電圧信号のAD変換を行うタイミングの時間調整によって電力演算誤差率を改善することができ、計測される電力値の精度を上げることができる。特に、電流センサごとに調整時間Δtを設定するので、種別、定格電流、個体差など異なる種類の電流センサが電流検出回路に設けられた場合でも、特別な回路を必要とせず、部品の追加などによるコストの上昇がなく、位相ずれを補正することができる。また、電圧検出回路のフィルタによる位相ずれを考慮することで、より正確に位相ずれを補正することができる。したがって、多くの種類の電流検知部が電流検出回路に設けられた場合でも、容易にコストを上げることなく位相ずれを補正することが可能である。 As described above, according to the first embodiment, the power calculation error rate can be improved by adjusting the timing of AD conversion of the current signal and the voltage signal, and the accuracy of the measured power value can be improved. it can. In particular, since the adjustment time Δt is set for each current sensor, even if different types of current sensors such as types, rated currents, and individual differences are provided in the current detection circuit, no special circuit is required, and parts are added. Therefore, the phase shift can be corrected. Further, the phase shift can be corrected more accurately by taking into account the phase shift caused by the filter of the voltage detection circuit. Therefore, even when many types of current detection units are provided in the current detection circuit, it is possible to easily correct the phase shift without increasing the cost.
なお、本実施形態では、電流センサの種類として、主に定格電流ごとに異なる位相ずれ量が設定された場合を示したが、貫通型や分割型の種別ごとに異なる位相ずれ量についても同様に設定することが可能である。 In the present embodiment, as the type of current sensor, a case where a different phase shift amount is mainly set for each rated current has been shown, but the same applies to a phase shift amount that is different for each type of through type or divided type. It is possible to set.
また、本実施形態では、電圧信号と電流信号の位相ずれを調整する際に、AD変換を実行するタイミングとして、AD変換の開始タイミング(変換対象の信号を取り込むタイミング)をずらすことによって調整したが、この方法に限るものではない。例えば、AD変換の開始タイミングを揃え、逐次AD変換されたデジタル値を蓄積し、この蓄積されたデジタル値の読出しタイミングをずらすことによって調整することも可能である。 In this embodiment, when adjusting the phase shift between the voltage signal and the current signal, the AD conversion is performed by shifting the AD conversion start timing (timing for capturing the signal to be converted) as the AD conversion timing. The method is not limited to this. For example, it is possible to adjust by starting AD conversion start timing, accumulating digital values that are sequentially AD converted, and shifting the read timing of the stored digital values.
(第2の実施形態)
第2の実施形態では、電源周波数に応じて位相ずれ量の設定値を切り替える例を示す。図5は第2の実施形態における電力計測装置の構成を示す図である。図5において、前記第1の実施形態と同一の構成要素については同一の符号が付されている。
(Second Embodiment)
In the second embodiment, an example in which the set value of the phase shift amount is switched according to the power supply frequency is shown. FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a power measuring device according to the second embodiment. In FIG. 5, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
第2の実施形態の電力計測装置150は、電力演算部130において、商用交流電源の周波数が50Hzもしくは60Hzのいずれであるかを判定する電源周波数判定部141を有している。時間調整部136には、電源周波数判定部141による判定結果が入力される。時間調整部136は、位相ずれ量設定部137に設定された位相ずれ量と電源周波数判定部141による電源周波数判定結果とに基づき、AD変換部31、32におけるAD変換を実行するタイミングをそれぞれ調整する。
The
電流センサでの位相ずれ量は、電源周波数が異なると違った値になる。フィルタ12による調整時間Δt(fil)とし、電源周波数により異なる電流センサによる調整時間Δt(CT、Hz)とすると、数式(2)に示すように、全体の調整時間Δtは、これらの和で求められる。位相ずれ量設定部137には、電源周波数に対応する全体の調整時間Δtがテーブルとして登録されている。
The amount of phase shift in the current sensor becomes different when the power supply frequency is different. Assuming that the adjustment time Δt (fil) by the
Δt = Δt(fil) + Δt(CT、Hz) …… (2)
このように、第2の実施形態の電力計測装置によれば、電源周波数に応じた位相ずれ量を設定することで、電源周波数が異なる場合でも、正確に位相ずれを調整することができ、測定電力精度を向上できる。
Δt = Δt (fil) + Δt (CT, Hz) (2)
As described above, according to the power measurement device of the second embodiment, by setting the phase shift amount according to the power supply frequency, even when the power supply frequency is different, the phase shift can be accurately adjusted and measured. Power accuracy can be improved.
(第3の実施形態)
上述した第1、第2の実施形態では、1つの回路(回路1)におけるR相及びT相の電力計測を示したが、第3の実施形態では、複数の測定対象回路(回路及び相)として、複数の回路(回路1〜4)に電力が供給される場合におけるR相及びT相の電力計測処理の例を示す。
(Third embodiment)
In the first and second embodiments described above, the R-phase and T-phase power measurements in one circuit (circuit 1) are shown. In the third embodiment, a plurality of measurement target circuits (circuits and phases) are provided. As an example, an example of R-phase and T-phase power measurement processing when power is supplied to a plurality of circuits (
図6は第3の実施形態における電力計測装置の構成を示す図である。図6において、前記第1の実施形態と同一の構成要素については同一の符号が付されている。第3の実施形態の電力計測装置250は、電流検出回路220において、回路切替部223には、回路1のR相、T相の電流をそれぞれ検出する電流センサCT1、CT2、回路2のR相、T相の電流をそれぞれ検出する電流センサCT3、CT4、回路3のR相、T相の電流をそれぞれ検出する電流センサCT5、CT6、及び回路4のR相、T相の電流をそれぞれ検出する電流センサCT7、CT8が接続されている。この回路切替部223は、電力演算部230内のゲイン切替制御部233から送信される選択信号をゲイン切替部224を介して受信することにより、複数の電流センサCT1〜CT8を順に切り替える。
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a power measuring device according to the third embodiment. In FIG. 6, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. In the
電流センサCT1〜CT8の切り替えに応じて、電力演算部230は、回路1→回路2→回路3→回路4→回路1 …… の順に時分割で電力演算を繰り返し行う。このとき、電流検出回路220からの電流信号の位相ずれは、回路ごとに異なる。位相ずれ量設定部237には、回路1〜4のR相、T相ごとの調整時間Δtがテーブルとして登録されている。時間調整部236は、ゲイン切替制御部233からの選択信号と位相ずれ量設定部237に設定された位相ずれ量とに基づき、AD変換部31、32におけるAD変換を実行するタイミングをそれぞれ調整する。この際、時間調整部236は、ゲイン切替制御部233からの選択信号を入力すると、この選択信号によって切り替えられる回路の相に対応する調整時間Δtを位相ずれ量設定部237から読み取る。そして、例えば、AD変換部32に対し、この調整時間ΔtだけずらしたAD変換の開始タイミングでトリガ信号を出力する。このようにして、各回路の各相における電流信号のAD変換が行われ、電力が演算される。
In accordance with the switching of the current sensors CT1 to CT8, the
ここで、回路数が回路1〜4と4つに増えた場合、つぎのような検討が必要になる。上述したように、本実施形態においては、電力を計測する時間(サンプリング周期)を1msecに設定している。回路1〜4における個々の回路の調整時間Δtが長い場合、全回路の電流信号をAD変換する際に要する時間(最大周期)が長くなり、設定された時間(サンプリング周期)を超えることが予想される。
Here, when the number of circuits is increased to four
そこで、第3の実施形態では、複数の回路1〜4のR相、T相に亘って行われる電圧信号及び電流信号のAD変換の順序を、個々の回路の調整時間Δtに応じて変更することにより、全てのAD変換に要する時間を短くする制御を行う。
Therefore, in the third embodiment, the AD conversion order of the voltage signal and current signal performed over the R phase and T phase of the plurality of
図7は複数の回路1〜4のR相、T相に亘って行われる電圧信号及び電流信号のAD変換の順序を示す図である。図7(A)は従来の位相ずれを考慮せずにR相、T相の順に行われるAD変換のタイミングを示す。図7(A)では、位相ずれが考慮されていないので、R相の電流信号及び電圧信号のAD変換が同時に行われた後、T相の電流信号及び電圧信号のAD変換が同時に行われる。このように、時間調整が無い分、全回路に亘っても、最大周期はサンプリング周期内に収まる。
FIG. 7 is a diagram showing the order of AD conversion of the voltage signal and current signal performed over the R phase and T phase of the plurality of
図7(B)は位相ずれを考慮してR相、T相の順に行われるAD変換のタイミングを示す。図7(B)では、R相の電流信号のAD変換が行われた後、調整時間Δt1の経過後にR相の電圧信号のAD変換が行われ、さらに、T相の電流信号のAD変換が行われた後、調整時間Δt2の経過後にT相の電圧信号のAD変換が行われる。調整時間Δt1、Δt2が長い場合、全回路に亘る最大周期はサンプリング周期を超え、サンプリングが間に合わなくなることが生じ得る。 FIG. 7B shows the timing of AD conversion performed in the order of the R phase and the T phase in consideration of the phase shift. In FIG. 7B, after the AD conversion of the R-phase current signal is performed, the AD conversion of the R-phase voltage signal is performed after the elapse of the adjustment time Δt1, and the AD conversion of the T-phase current signal is further performed. After the adjustment, AD conversion of the T-phase voltage signal is performed after the lapse of the adjustment time Δt2. When the adjustment times Δt1 and Δt2 are long, the maximum period over the entire circuit may exceed the sampling period, and sampling may not be in time.
図7(C)は、本実施形態における回路ごとに調整時間Δtに応じて順序が変更された電圧信号及び電流信号のAD変換のタイミングを示す。図7(B)に示すような最大周期がサンプリング周期を超えることを回避するために、図7(C)の例では、調整時間Δtに応じて電圧信号及び電流信号のAD変換を行う順序を変更することが行われる。 FIG. 7C shows the AD conversion timing of the voltage signal and the current signal, the order of which is changed according to the adjustment time Δt for each circuit in the present embodiment. In order to avoid that the maximum period as shown in FIG. 7B exceeds the sampling period, in the example of FIG. 7C, the order in which the AD conversion of the voltage signal and the current signal is performed in accordance with the adjustment time Δt. Changes are made.
図7(C)には、20通りの順序の変更例が示されている。ここで、値n,mは調整時間Δtを表し、n<mの関係を有するものとする。以下に、具体的にいくつかの例について説明する。 FIG. 7C shows 20 examples of changing the order. Here, the values n and m represent the adjustment time Δt and have a relationship of n <m. Hereinafter, some examples will be specifically described.
No1の場合、R相側及びT相側の調整時間Δtはともに値+nで等しい。この場合、まず、R相、T相の電流信号のAD変換を行う。そして、調整時間Δtとして値nが経過した後、R相、T相の電圧信号のAD変換を行う。このように、R相、T相で調整時間Δtの待機が同時に行われるので、1回路の周期は短くなり、250μsec以下に抑えられる。 In the case of No1, both the R-phase side and the T-phase side adjustment time Δt are equal to the value + n. In this case, first, AD conversion of R-phase and T-phase current signals is performed. Then, after the value n has elapsed as the adjustment time Δt, AD conversion of the R-phase and T-phase voltage signals is performed. As described above, since the standby for the adjustment time Δt is simultaneously performed in the R phase and the T phase, the cycle of one circuit is shortened and can be suppressed to 250 μsec or less.
No2の場合、R相側の調整時間Δt1は値+nであり、T相側の調整時間Δt2は値+mである。この場合、まず、R相、T相の電流信号のAD変換を行う。そして、調整時間Δt1として値nが経過した後、R相の電圧信号のAD変換を行う。さらに、時間Δt2−Δt1が経過した後、T相の電圧信号のAD変換を行う。このように、調整時間Δt1分の待機が同時に行われるので、1回路の周期は抑えられる。 In the case of No2, the adjustment time Δt1 on the R phase side is a value + n, and the adjustment time Δt2 on the T phase side is a value + m. In this case, first, AD conversion of R-phase and T-phase current signals is performed. Then, after the value n has elapsed as the adjustment time Δt1, AD conversion of the R-phase voltage signal is performed. Further, after the time Δt2−Δt1 has elapsed, AD conversion of the T-phase voltage signal is performed. As described above, since the standby for the adjustment time Δt1 is simultaneously performed, the cycle of one circuit can be suppressed.
No4の場合、R相側の調整時間Δt1は値+nであり、T相側の調整時間Δt2は値−nである。T相側では、電流信号より電圧信号のAD変換を先に行う必要がある。この場合、R相の電流信号とT相の電圧信号のAD変換を行う。そして、調整時間Δtとして値nが経過した後、R相の電圧信号とT相の電流信号のAD変換を行う。 In the case of No4, the adjustment time Δt1 on the R phase side is a value + n, and the adjustment time Δt2 on the T phase side is a value −n. On the T phase side, it is necessary to perform AD conversion of the voltage signal before the current signal. In this case, AD conversion of the R-phase current signal and the T-phase voltage signal is performed. Then, after the value n has elapsed as the adjustment time Δt, AD conversion of the R-phase voltage signal and the T-phase current signal is performed.
No7の場合、R相側の調整時間Δt1は値+nであり、T相側の調整時間Δt2は値0である。T相側では、電流信号と電圧信号のAD変換を略同時に行う必要がある。この場合、R相の電流信号のAD変換を行い、T相の電流信号とT相の電圧信号のAD変換を行う。そして、調整時間Δt1として値nが経過した後、R相の電圧信号のAD変換を行う。
In the case of No7, the adjustment time Δt1 on the R phase side is the value + n, and the adjustment time Δt2 on the T phase side is the
No18の場合、R相側の調整時間Δt1及びT相側の調整時間Δt2はいずれも値0である。この場合、位相ずれが無いので、考慮しない場合と同様、R相及びT相の電流信号とR相及びT相の電圧信号のAD変換をそれぞれ略同時に行う。 In the case of No18, the R-phase side adjustment time Δt1 and the T-phase side adjustment time Δt2 are both 0. In this case, since there is no phase shift, AD conversion of the R-phase and T-phase current signals and the R-phase and T-phase voltage signals is performed substantially simultaneously, as in the case where no consideration is given.
このように、第3の実施形態の電力計測装置では、調整時間Δtに応じてAD変換の順序を変更し、図7のNo1〜No20のいずれかの順序で、全回路について短時間でAD変換を行うようにする。これにより、位相ずれ量が大きい場合であっても、AD変換の実行タイミングの順序を変更することで、複数の測定対象回路の電流信号を時分割で取り込む際に全体の取り込み時間が短くなるようにできる。この場合、個々の回路の周期が250μsec以下となるので、全回路に亘る最大周期をサンプリング周期である1msec内に収めることができ、電力を計測する時間を短くできる。 As described above, in the power measuring apparatus according to the third embodiment, the AD conversion order is changed according to the adjustment time Δt, and AD conversion is performed in a short time for all the circuits in the order of No. 1 to No. 20 in FIG. To do. As a result, even when the phase shift amount is large, by changing the order of execution timing of AD conversion, the entire capturing time is shortened when capturing the current signals of a plurality of measurement target circuits in a time-sharing manner. Can be. In this case, since the cycle of each circuit is 250 μsec or less, the maximum cycle over all circuits can be kept within 1 msec, which is the sampling cycle, and the time for measuring power can be shortened.
また、複数の測定対象回路の電力を時系列に切り替えて測定する場合、それぞれに対応する位相ずれ量を設定し、位相ずれ量を切り替えて時間調整を行うことで、個々の回路における電力測定の精度を向上させることができる。また、個々の測定対象回路に対応する電圧検出回路及び電流検出回路には、従来のような位相調整回路が不要となるので、低コスト化が図れる。 Also, when measuring the power of multiple measurement target circuits in time series, set the phase shift amount corresponding to each, and adjust the time by switching the phase shift amount. Accuracy can be improved. In addition, the voltage detection circuit and the current detection circuit corresponding to each measurement target circuit do not require a conventional phase adjustment circuit, so that the cost can be reduced.
なお、本実施形態では、同一の電圧で複数の回路に電力が供給される場合を示したが、複数の回路に異なる電圧で電力が供給される場合にも同様に適用が可能である。 In this embodiment, the case where power is supplied to a plurality of circuits with the same voltage has been described. However, the present invention can be similarly applied to the case where power is supplied to a plurality of circuits with different voltages.
(第4の実施形態)
第4の実施形態では、電流検知の精度が悪くなる通電電流値が所定値(例えば、12A)より小さい領域(第1の領域)と、所定値以上の領域(第2の領域)とで、位相ずれ量の設定値を切り替える例を示す。
(Fourth embodiment)
In the fourth embodiment, an energization current value at which the accuracy of current detection is deteriorated is a region (first region) smaller than a predetermined value (for example, 12A) and a region (second region) equal to or greater than a predetermined value. The example which switches the setting value of phase shift amount is shown.
図8は第4の実施形態における電力計測装置の構成を示す図である。図8において、前記第1の実施形態と同一の構成要素については同一の符号が付されている。第4の実施形態の電力計測装置350は、電力演算部330において、検出される電流値が通電電流の小さい領域であるか否かを判定する電流値判定部345を有している。また、位相ずれ量設定部337には、通電電流が所定値より小さい第1の領域での調整時間Δtsと所定値以上の第2の領域での調整時間Δtbとの2つの値が登録されている。
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of a power measurement device according to the fourth embodiment. In FIG. 8, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. The
電流値判定部345は、AD変換部32によって変換された電流信号のデジタル値を基に、通電電流が所定値より小さい領域であるかどうかを判定し、その判定結果を時間調整部336に出力する。時間調整部336は、電流値判定部345による判定結果を基に、AD変換部31、32におけるAD変換を実行するタイミングをそれぞれ調整する。この際、時間調整部336は、位相ずれ量設定部37に登録された調整時間Δt(ΔtsまたはΔtb)を読み出す。そして、例えば、AD変換部32に対し、この調整時間Δtが経過した後のタイミングでトリガ信号を出力し、電流信号のAD変換を行わせる。
Based on the digital value of the current signal converted by the
図9は通電電流に対する電力演算誤差率の変化を示すグラフである。図9(A)は領域を分けずに同じ位相ずれ量が設定された場合を示す。つまり、全領域において、調整時間Δtは同じ値Δtbに設定されている。電流センサの特性として、通電電流値が小さい領域では、位相ずれが大きくなり、力率が良くない(例えば、力率0.5)電流の場合、計測される電力値の精度が低下する。図示例では、通電電流が小さい領域(第1の領域)では、通電電流が小さいほど、電力演算誤差率が悪くなっており、値−1.0%近くまで下がっていることが分かる。 FIG. 9 is a graph showing changes in the power calculation error rate with respect to the energization current. FIG. 9A shows a case where the same phase shift amount is set without dividing the region. That is, in all the regions, the adjustment time Δt is set to the same value Δtb. As a characteristic of the current sensor, in a region where the energization current value is small, the phase shift becomes large, and in the case of a current with a poor power factor (for example, power factor 0.5), the accuracy of the measured power value decreases. In the illustrated example, it can be seen that in the region where the energized current is small (first region), the smaller the energized current, the worse the power calculation error rate, and the value decreases to near -1.0%.
図9(B)は通電電流が所定値より小さい第1の領域と所定値以上の第2の領域とで異なる位相ずれ量が設定された場合を示す。つまり、第1の領域における調整時間は、第2の領域における値Δtbより大きな値Δtsに設定される。この場合、第1の領域では、電力演算誤差率が改善されており、値±0.6%の範囲に収まっていることが分かる。 FIG. 9B shows a case where different phase shift amounts are set in the first region where the energization current is smaller than the predetermined value and the second region where the energization current is larger than the predetermined value. That is, the adjustment time in the first region is set to a value Δts that is larger than the value Δtb in the second region. In this case, in the first region, it can be seen that the power calculation error rate is improved and falls within the range of the value ± 0.6%.
このように、第5の実施形態の電力計測装置によれば、通電電流値が小さい領域において大きい領域とは異なる適切な位相ずれ量(例えば大きな調整時間)を設定して時間調整を行うことで、通電電流値が小さい領域において顕著に生じる位相ずれを適正に補正できる。これにより、電流値が小さい領域であっても、電力測定の精度の低下を抑えることができ、電流値の広い範囲において測定電力精度を改善することができる。 As described above, according to the power measurement device of the fifth embodiment, by adjusting the time by setting an appropriate phase shift amount (for example, a large adjustment time) different from the large region in the region where the energization current value is small. In addition, it is possible to appropriately correct a phase shift that occurs significantly in a region where the energization current value is small. Thereby, even if it is an area | region where a current value is small, the fall of the precision of electric power measurement can be suppressed, and a measurement electric power precision can be improved in the wide range of an electric current value.
なお、本実施形態では、電流領域を2つに分けた場合を示したが、さらに、2つ以上に細かく分割して位相ずれ量の設定値(調整時間)を設定することも可能である。その場合、さらなる測定電力精度の改善が期待される。 In the present embodiment, the case where the current region is divided into two is shown, but it is also possible to set the set value (adjustment time) of the phase shift amount by further dividing the current region into two or more. In that case, further improvement in measurement power accuracy is expected.
また、調整時間Δtを通電電流の電流値に対応する所定の関数として定義してもよい。図10は通電電流の電流値に対する調整時間Δtの値及び電力演算誤差率の変化を示すグラフである。 Further, the adjustment time Δt may be defined as a predetermined function corresponding to the current value of the energization current. FIG. 10 is a graph showing changes in the adjustment time Δt and the power calculation error rate with respect to the current value of the energization current.
通電電流の電流値を変数i(A)とすると、調整時間Δt(i)は、図10(B)に示すように定義される。なお、図10(B)では、調整時間Δtとして設定される値は、値1.0〜−1.0の範囲で設定されている。この調整時間Δt(i)は、数式としてあるいはテーブルとして、位相ずれ量設定部337に登録されている。この場合、時間調整部336は、電流値判定部345によって検出された電流値(i)を基に、位相ずれ量設定部337から電流値(i)に対応する調整時間Δt(i)を読み出し、位相ずれ量を調整する。
When the current value of the energization current is a variable i (A), the adjustment time Δt (i) is defined as shown in FIG. In FIG. 10B, the value set as the adjustment time Δt is set in the range of 1.0 to −1.0. The adjustment time Δt (i) is registered in the phase shift
この結果、図10(A)に示すように、調整時間Δt(i)を用いた場合、電力演算誤差率は、図9の例のように第1と第2の領域間で段差を生じることなく、連続的に±0.2%の範囲内で変化する。したがって、より細かい位相ずれの調整が可能となり、測定電力精度をより改善することができる。 As a result, as shown in FIG. 10A, when the adjustment time Δt (i) is used, the power calculation error rate causes a step between the first and second regions as in the example of FIG. Without continuously changing within a range of ± 0.2%. Therefore, finer phase shift adjustment is possible, and the measurement power accuracy can be further improved.
(第5の実施形態)
第5の実施形態では、電流センサ部において位相ずれ情報を保持する例を示す。図11は第5の実施形態における電力計測装置の構成を示す図である。図11(A)は電力計測装置の全体構成を示し、図11(B)は電流センサ部の構成を示す。図11において、前記第1の実施形態と同一の構成要素については同一の符号が付されている。
(Fifth embodiment)
The fifth embodiment shows an example in which phase shift information is held in the current sensor unit. FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of a power measurement device according to the fifth embodiment. FIG. 11A shows the overall configuration of the power measuring apparatus, and FIG. 11B shows the configuration of the current sensor unit. In FIG. 11, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
第4の実施形態の電力計測装置450は、電流検出回路420において、電流センサ部421、422が交換可能に接続される。電流センサ部421、422には、それぞれ電流センサCT1、CT2及び位相ずれ情報記憶部421a、422aが設けられている。位相ずれ情報記憶部421a、422aは、例えば不揮発性メモリ(EEPROM)からなり、電流センサCT1、CT2のそれぞれの位相ずれ量の情報を保持する。
In the
電力演算部430は、電流センサ部421、422内の位相ずれ情報記憶部421a、422aに記憶された各位相ずれ量の情報を入力する位相ずれ情報入力部448を有している。位相ずれ量設定部437には、位相ずれ情報入力部448から電流センサCT1の位相ずれ量及び電流センサCT2の位相ずれ量が入力される。時間調整部36によるAD変換の時間調整は前述した実施形態と同様である。
The
このように、第5の実施形態の電力計測装置によれば、個々の電流センサ部に位相ずれ量の情報が格納されているので、電流センサ毎の個体差によるばらつきも含めた調整時間Δtの設定が容易に可能となり、測定電力精度を向上させることができる。また、電流センサ部の製造メーカあるいはアセンブリメーカが、電流センサ部を製造する際、個々の電流センサに対して位相ずれ量を記憶することができる。 As described above, according to the power measuring apparatus of the fifth embodiment, since the information on the phase shift amount is stored in each current sensor unit, the adjustment time Δt including the variation due to the individual difference for each current sensor is obtained. Setting can be easily performed, and the measurement power accuracy can be improved. Further, when the current sensor unit manufacturer or assembly manufacturer manufactures the current sensor unit, the phase shift amount can be stored for each current sensor.
なお、本発明は、本発明の趣旨ならびに範囲を逸脱することなく、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が様々な変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記実施形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。 The present invention is intended to be variously modified and applied by those skilled in the art based on the description in the specification and well-known techniques without departing from the spirit and scope of the present invention. Included in the scope for protection. Moreover, you may combine each component in the said embodiment arbitrarily in the range which does not deviate from the meaning of invention.
例えば、上記各実施形態では、V結線方式の商用交流電源に接続される回路に供給される電力を計測する場合を示したが、その他の方式の三相交流の電源からの電力を計測する場合、単相交流の電源からの電力を計測する場合などにも、本発明は同様に適用可能である。 For example, in each of the above-described embodiments, the case where the power supplied to the circuit connected to the commercial AC power supply of the V connection method is measured, but the power from the three-phase AC power supply of other methods is measured. The present invention is also applicable to the case of measuring power from a single-phase AC power source.
10 電圧検出回路
20、220、420 電流検出回路
23、223 回路切替部
24、224 ゲイン切替部
30、130、230、330、430 電力演算部
31、32 AD変換部
33、233 ゲイン切替制御部
34 乗算部
36、136、236、336 時間調整部
37、137、237、337、437 位相ずれ量設定部
50、150、250、350、450 電力計測装置
141 電源周波数判定部
345 電流値判定部
421、422 電流センサ部
421a、422a 位相ずれ情報記憶部
448 位相ずれ情報入力部
CT1〜CT8 電流センサ
DESCRIPTION OF
Claims (3)
測定対象回路の電流を検知する電流検知部が設けられた電流検出回路から出力される電流信号を第2のデジタル値に変換する電流変換部と、
前記電圧変換部によって変換された第1のデジタル値と前記電流変換部によって変換された第2のデジタル値とを乗算する乗算部とを備え、前記乗算部による乗算結果から測定対象回路における電力値を取得する電力計測装置であって、
前記電圧検出回路から出力される電圧信号と前記電流検出回路から出力される電流信号との位相ずれに関する位相ずれ量を設定する位相ずれ量設定部と、
前記設定された位相ずれ量に基づき、前記電圧変換部における前記電圧信号のデジタル変換を実行する第1のタイミングと、前記電流変換部における前記電流信号のデジタル変換を実行する第2のタイミングとの少なくとも一方をずらして時間調整を行う時間調整部とを備え、
前記位相ずれ量設定部は、前記電流検知部の種類に応じた位相ずれ量を設定し、異なる電流検知部により異なる測定対象回路の電流信号を時分割で取り込む場合、前記電流検知部ごとに前記位相ずれ量を設定し、
前記時間調整部は、前記時間調整を行う際の前記電圧信号のデジタル変換を実行するタイミングと前記電流信号のデジタル変換を実行するタイミングとについて、前記位相ずれ量に応じて順序を変更する電力計測装置。 A voltage conversion unit that converts a voltage signal output from a voltage detection circuit that detects a voltage of a circuit to be measured into a first digital value;
A current conversion unit that converts a current signal output from a current detection circuit provided with a current detection unit that detects a current of a circuit to be measured into a second digital value;
A multiplication unit that multiplies the first digital value converted by the voltage conversion unit and the second digital value converted by the current conversion unit, and the power value in the measurement target circuit from the multiplication result by the multiplication unit A power measuring device for obtaining
A phase shift amount setting unit for setting a phase shift amount related to a phase shift between the voltage signal output from the voltage detection circuit and the current signal output from the current detection circuit;
Based on the set phase shift amount, a first timing for performing digital conversion of the voltage signal in the voltage conversion unit and a second timing for performing digital conversion of the current signal in the current conversion unit. A time adjustment unit that adjusts the time by shifting at least one of them,
The phase shift amount setting unit sets a phase shift amount according to the type of the current detection unit, and when acquiring current signals of different measurement target circuits by different current detection units in time division, the current detection unit Set the phase shift amount,
The time adjustment unit performs power measurement for changing the order of timing for performing digital conversion of the voltage signal and timing for performing digital conversion of the current signal when performing the time adjustment according to the phase shift amount. apparatus.
測定対象回路の電流を検知する電流検知部が設けられた電流検出回路から出力される電流信号を第2のデジタル値に変換する電流変換部と、
前記電圧変換部によって変換された第1のデジタル値と前記電流変換部によって変換された第2のデジタル値とを乗算する乗算部とを備え、前記乗算部による乗算結果から測定対象回路における電力値を取得する電力計測装置であって、
前記電圧検出回路から出力される電圧信号と前記電流検出回路から出力される電流信号との位相ずれに関する位相ずれ量を設定する位相ずれ量設定部と、
前記設定された位相ずれ量に基づき、前記電圧変換部における前記電圧信号のデジタル変換を実行する第1のタイミングと、前記電流変換部における前記電流信号のデジタル変換を実行する第2のタイミングとの少なくとも一方をずらして時間調整を行う時間調整部と、
前記電流検出回路によって検出される電流値を判定する電流値判定部と、を備え、
前記位相ずれ量設定部は、前記電流検知部の種類に応じた位相ずれ量を設定し、前記電流値が所定値より小さい第1の領域と前記所定値以上の第2の領域とで異なる位相ずれ量を設定し、
前記時間調整部は、前記電流値判定部によって判定された電流値に応じて、前記電流値が前記所定値より小さい場合は前記第1の領域で設定された位相ずれ量に基づいて時間調整を行い、前記電流値が前記所定値以上である場合は前記第2の領域で設定された位相ずれ量に基づいて時間調整を行う電力計測装置。 A voltage conversion unit that converts a voltage signal output from a voltage detection circuit that detects a voltage of a circuit to be measured into a first digital value;
A current conversion unit that converts a current signal output from a current detection circuit provided with a current detection unit that detects a current of a circuit to be measured into a second digital value;
A multiplication unit that multiplies the first digital value converted by the voltage conversion unit and the second digital value converted by the current conversion unit, and the power value in the measurement target circuit from the multiplication result by the multiplication unit A power measuring device for obtaining
A phase shift amount setting unit for setting a phase shift amount related to a phase shift between the voltage signal output from the voltage detection circuit and the current signal output from the current detection circuit;
Based on the set phase shift amount, a first timing for performing digital conversion of the voltage signal in the voltage conversion unit and a second timing for performing digital conversion of the current signal in the current conversion unit. A time adjustment unit that adjusts the time by shifting at least one of them;
And a current value determination unit determines a current value detected by the current detection circuit,
The phase shift amount setting unit sets a phase shift amount according to the type of the current detection unit, and the phase of the current value is different between a first region smaller than a predetermined value and a second region greater than the predetermined value. Set the amount of deviation,
The time adjustment unit adjusts the time based on the phase shift amount set in the first region when the current value is smaller than the predetermined value according to the current value determined by the current value determination unit. A power measurement device that performs time adjustment based on the phase shift amount set in the second region when the current value is equal to or greater than the predetermined value.
測定対象回路の電流を検知する電流検知部が設けられた電流検出回路から出力される電流信号を第2のデジタル値に変換する電流変換部と、
前記電圧変換部によって変換された第1のデジタル値と前記電流変換部によって変換された第2のデジタル値とを乗算する乗算部とを備え、前記乗算部による乗算結果から測定対象回路における電力値を取得する電力計測装置であって、
前記電圧検出回路から出力される電圧信号と前記電流検出回路から出力される電流信号との位相ずれに関する位相ずれ量を設定する位相ずれ量設定部と、
前記設定された位相ずれ量に基づき、前記電圧変換部における前記電圧信号のデジタル変換を実行する第1のタイミングと、前記電流変換部における前記電流信号のデジタル変換を実行する第2のタイミングとの少なくとも一方をずらして時間調整を行う時間調整部と、
前記電流検出回路によって検出される電流値を判定する電流値判定部と、を備え、
前記位相ずれ量設定部は、前記電流検知部の種類に応じた位相ずれ量を設定し、前記電流値に対応する所定の関数による前記位相ずれ量を設定し、
前記時間調整部は、前記電流値判定部によって判定された電流値に応じて、前記電流値に対応する位相ずれ量に基づいて時間調整を行う電力計測装置。 A voltage conversion unit that converts a voltage signal output from a voltage detection circuit that detects a voltage of a circuit to be measured into a first digital value;
A current conversion unit that converts a current signal output from a current detection circuit provided with a current detection unit that detects a current of a circuit to be measured into a second digital value;
A multiplication unit that multiplies the first digital value converted by the voltage conversion unit and the second digital value converted by the current conversion unit, and the power value in the measurement target circuit from the multiplication result by the multiplication unit A power measuring device for obtaining
A phase shift amount setting unit for setting a phase shift amount related to a phase shift between the voltage signal output from the voltage detection circuit and the current signal output from the current detection circuit;
Based on the set phase shift amount, a first timing for performing digital conversion of the voltage signal in the voltage conversion unit and a second timing for performing digital conversion of the current signal in the current conversion unit. A time adjustment unit that adjusts the time by shifting at least one of them;
And a current value determination unit determines a current value detected by the current detection circuit,
The phase shift amount setting unit sets a phase shift amount according to the type of the current detection unit, sets the phase shift amount by a predetermined function corresponding to the current value,
The time adjustment unit is a power measurement device that performs time adjustment based on a phase shift amount corresponding to the current value according to the current value determined by the current value determination unit.
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