JP5877350B2 - Power measuring device - Google Patents

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    • G01R21/133Arrangements for measuring electric power or power factor by using digital technique

Description

本発明は、電圧と電流の信号をサンプリングしてAD変換を行い、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 samples voltage and current signals, performs AD conversion, and measures power.

従来から、アナログ信号をデジタル信号に変換するAD(Analog Digital)変換器を用いて、入力電圧波形及び入力電流波形をサンプリングし、各サンプリング結果を乗算することにより有効電力を計測するサンプリング式電力計が知られている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, a sampling wattmeter that measures active power by sampling an input voltage waveform and an input current waveform using an AD (Analog Digital) converter that converts an analog signal into a digital signal and multiplying each sampling result Is known (see, for example, Patent Document 1).

図13を参照して従来のサンプリング式電力計を説明する。図13は、従来のサンプリング式電力計の内部構成を表すブロック図である。サンプリング式電力計110では、入力端子T1に入力されたアナログ電圧信号eは、AD変換器131により、デジタル信号に変換される。また、入力端子T2に入力されたアナログ電流信号iは、AD変換器132により、デジタル信号に変換される。   A conventional sampling wattmeter will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a block diagram showing an internal configuration of a conventional sampling wattmeter. In the sampling power meter 110, the analog voltage signal e input to the input terminal T1 is converted into a digital signal by the AD converter 131. The analog current signal i input to the input terminal T2 is converted into a digital signal by the AD converter 132.

2つのAD変換器131、132は、クロック発生器113により出力された信号を共通のクロック信号とし、このクロック信号の発生タイミングに同期してアナログ電圧信号e、アナログ電流信号iをそれぞれサンプリングし、デジタル信号に変換する。   The two AD converters 131 and 132 use the signal output from the clock generator 113 as a common clock signal, sample the analog voltage signal e and the analog current signal i in synchronization with the generation timing of the clock signal, Convert to digital signal.

従って、2つのAD変換器131、132から、同一時刻のサンプリング値である電圧信号e(t),電流信号i(t)が出力される。なお、電圧信号e(t),電流信号i(t)は、離散的な時刻tにおける値である。   Accordingly, the voltage signal e (t) and the current signal i (t), which are sampling values at the same time, are output from the two AD converters 131 and 132. The voltage signal e (t) and the current signal i (t) are values at discrete times t.

この様にしてクロック信号が発生する度に、時刻t=t1、t2、…におけるサンプリング値の組合せ(e(t1),i(t1))、(e(t2),i(t2))、…が、2つのAD変換器131、132から演算器111に出力される。   Each time a clock signal is generated in this way, combinations of sampling values at times t = t1, t2,... (E (t1), i (t1)), (e (t2), i (t2)),. Are output from the two AD converters 131 and 132 to the computing unit 111.

演算器111は、この入力されたデジタル値(e(t),i(t))を基に、電圧値及び電流値を乗算し、時刻tにおける瞬時電力W(t)を算出する。更に、演算器111は、複数個の瞬時電力を平均化する平均化演算を行って有効電力(平均電力)を算出する。なお、演算器111は、例えばDSP(Digital Signal Processor)又はCPU(Central Processing Unit)等により構成される。算出された有効電力は、表示器112により表示される。   The calculator 111 multiplies the voltage value and the current value based on the input digital values (e (t), i (t)), and calculates the instantaneous power W (t) at time t. Further, the calculator 111 calculates an effective power (average power) by performing an averaging calculation that averages a plurality of instantaneous powers. The computing unit 111 is configured by, for example, a DSP (Digital Signal Processor) or a CPU (Central Processing Unit). The calculated active power is displayed on the display 112.

特開平04−109173号公報Japanese Patent Laid-Open No. 04-109173

しかしながら、上述従来の電力計測装置では、次の様な問題があった。電力演算において、高調波等の高い周波数の信号を取り込む場合、その周波数成分に応じてクロック信号の周期を短くする必要がある。このため、電力演算において、サンプリング周波数が高くなり、サンプリング数が増加することになる。   However, the conventional power measuring device described above has the following problems. In the power calculation, when a high frequency signal such as a harmonic is taken in, it is necessary to shorten the cycle of the clock signal according to the frequency component. For this reason, in the power calculation, the sampling frequency is increased and the number of samplings is increased.

この様な高速なサンプリングを行うためには、AD変換器及びCPU(マイコン)を高性能のものを用いなければならず、電力計測装置の製造コストが増加する。つまり、電力計測装置を安価に構成した場合、高周波の電力を高精度に計測することが困難である。   In order to perform such high-speed sampling, high-performance AD converters and CPUs (microcomputers) must be used, which increases the manufacturing cost of the power measuring device. That is, when the power measuring device is configured at low cost, it is difficult to measure high-frequency power with high accuracy.

本発明は、上述した従来の事情に鑑みてなされたものであり、サンプリング数を増加させることなく、高い周波数の信号のAD変換を行い、電力を高精度に計測する電力計測装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described conventional circumstances, and provides a power measuring apparatus that performs AD conversion of a high-frequency signal and measures power with high accuracy without increasing the number of samplings. With the goal.

本発明は、上述した電力計測装置であって、電源から負荷に供給される電力を計測する電力計測装置であって、前記電力が供給される負荷の電圧と電流の信号をサンプリングしてAD変換を行うAD変換手段と、前記AD変換手段によってAD変換が行われた電圧と電流の値を乗算して電力を演算する演算手段と、前記AD変換手段のサンプリング周期mをn等分に分割してm/n間隔でサンプリングするタイミングを設定し、1番目のタイミングでサンプリングする期間を第1期間とし、n番目のタイミングでサンプリングする期間を第n期間とし、前記第1期間〜第n期間を所定の時間幅毎に切り替える切替手段とを備え、前記AD変換手段は、前記切替手段によって切り替えられた期間のタイミングでサンプリングし、前記切替手段は、前記第1期間〜第n期間を所定の順序で切り替えた後、次回、前記第1期間〜第n期間を切り替える順序を、前回とは異なる順序で切り替える。 The present invention is the above-described power measuring device that measures the power supplied from the power source to the load, and samples the voltage and current signals of the load to which the power is supplied and performs AD conversion. An AD conversion means for performing the calculation, a calculation means for calculating the power by multiplying the value of the voltage converted by the AD conversion means and the current, and a sampling cycle m of the AD conversion means is divided into n equal parts. The sampling timing is set at m / n intervals, the first sampling period is set as the first period, the sampling period at the nth timing is set as the nth period, and the first to nth periods are set. and a switching means for switching for each predetermined time width, the AD converting means, and sampled at the timing of the period which is switched by said switching means, said switching means After switching the first period to the n-th period in a predetermined order, next, the order of switching the first period to the n period, switched in a different order than the previous.

また、本発明は、上述した電力計測装置であって、前記演算手段が電力を演算する期間は、少なくとも前記所定の時間幅をn回分加えた期間である。   Moreover, this invention is an electric power measuring apparatus mentioned above, Comprising: The period when the said calculating means calculates electric power is a period which added the said predetermined time width n times at least.

また、本発明は、上述した電力計測装置であって、前記所定の時間幅は、電源周期の自然数倍である。   Further, the present invention is the power measuring apparatus described above, wherein the predetermined time width is a natural number times a power cycle.

また、本発明は、上述した電力計測装置であって、前記切替手段は、前記第1期間〜第n期間の切り替え順序を順列で変える。   Moreover, this invention is an electric power measuring apparatus mentioned above, Comprising: The said switching means changes the switching order of the said 1st period-nth period by permutation.

また、本発明は、上述した電力計測装置であって、前記切替手段は、前記第1期間〜第n期間の切り替え順序を不規則に変える。   Moreover, this invention is an electric power measuring apparatus mentioned above, Comprising: The said switching means changes the switching order of the said 1st period-nth period irregularly.

また、本発明は、上述した電力計測装置であって、前記nは2である。   The present invention is the above-described power measuring apparatus, wherein n is 2.

また、本発明は、上述した電力計測装置であって、前記切替手段は、前記第1期間と第2期間を切り替えた順序と逆の順序で、次回、前記第1期間と第2期間を切り替える。
また、本発明は、上述した電力計測装置であって、前記所定の時間幅は、前記電圧と電
流の各信号の半波期間である。
また、本発明は、上述した電力計測装置であって、前記AD変換手段は、前記サンプリング周期mを2等分に分割し、前記信号波形が正側と負側とで同じである、前記電圧と電流の各信号をサンプリングする際、1周期中、一方の半波期間で前記第1期間及び第2期間の一方においてサンプリングされた前記信号の値と、他方の半波期間で前記第1期間及び前記第2期間の他方においてサンプリングされた前記信号の値に対し符号を反対にした値とを、前記一方の半波期間でサンプリングされた値として取り扱う。
Further, the present invention is the power measuring apparatus described above, wherein the switching unit switches the first period and the second period next time in a reverse order to the order in which the first period and the second period are switched. .
Further, the present invention is the power measuring device described above, wherein the predetermined time width is the voltage and the power.
The half-wave period of each signal in the stream.
Further, the present invention is the above-described power measuring device, wherein the AD conversion unit divides the sampling period m into two equal parts, and the signal waveform is the same on the positive side and the negative side. When sampling each signal of current and current, during one period, the value of the signal sampled in one of the first period and the second period in one half-wave period and the first period in the other half-wave period A value obtained by reversing the sign of the value of the signal sampled in the other of the second periods is treated as a value sampled in the one half-wave period.

また、本発明は、上述した電力計測装置であって、前記AD変換手段は、第2の時間幅毎に、前記サンプリング周期mの開始タイミングを、前記信号が負から正または正から負に変化して零を横切るタイミングに調整する。   Further, the present invention is the power measuring apparatus described above, wherein the AD conversion means changes the start timing of the sampling period m from negative to positive or from positive to negative every second time width. And adjust the timing to cross zero.

また、本発明は、上述した電力計測装置であって、前記AD変換手段が前記電圧と電流の信号のAD変換を時分割で行う場合、前記切替手段は、第3の時間幅毎にAD変換の順序を前記電圧と電流でどちらを先にするかを入れ替える。   Further, the present invention is the above-described power measuring device, wherein when the AD conversion unit performs AD conversion of the voltage and current signals in a time division manner, the switching unit performs AD conversion every third time width. The order of the above is switched between the voltage and the current.

また、本発明は、上述した電力計測装置であって、電源周波数によらず、1周期のサンプリング個数を所定の数に固定する。   Further, the present invention is the above-described power measuring device, and fixes the number of samplings in one cycle to a predetermined number regardless of the power supply frequency.

また、本発明は、上述した電力計測装置であって、少なくとも1つの電源から電力が供給される複数の負荷の電圧と電流の信号を時分割でサンプリングし、前記複数の負荷に供給される電力をそれぞれ求める。   Further, the present invention is the power measuring apparatus described above, wherein the power and voltage supplied to the plurality of loads are sampled in a time-division manner by sampling the voltage and current signals of the plurality of loads supplied with power from at least one power source. For each.

また、本発明は、上述した電力計測装置であって、前記複数の負荷を前記所定の時間幅毎に切り替えて前記電圧と電流の各信号をサンプリングする際、前記切替手段は、前記負荷毎に前記第1期間〜第n期間の切り替え順序を変える。   Further, the present invention is the power measuring apparatus described above, wherein when the plurality of loads are switched for each of the predetermined time widths and the voltage and current signals are sampled, the switching means is provided for each load. The switching order of the first period to the nth period is changed.

また、本発明は、上述した電力計測装置であって、前記切替手段は、前記負荷毎の前記第1期間〜第n期間の切り替え順序を順列に従って変える。   Moreover, this invention is an electric power measuring apparatus mentioned above, Comprising: The said switching means changes the switching order of the said 1st period-nth period for every said load according to a permutation.

また、本発明は、上述した電力計測装置であって、前記切替手段は、前記負荷毎の前記第1期間〜第n期間の切り替え順序を不規則に変える。   Moreover, this invention is an electric power measuring apparatus mentioned above, Comprising: The said switching means changes the switching order of the said 1st period-nth period for every said load irregularly.

本発明によれば、サンプリング周期mをn等分に分割し、1番目のタイミングの第1期間〜n番目のタイミングの第n期間を所定の時間幅毎に切り替えるので、サンプリング数を増加させることなく高い周波数の信号のAD変換を行い、電力を高精度に計測することができる。   According to the present invention, the sampling period m is divided into n equal parts, and the first period of the first timing to the nth period of the nth timing are switched every predetermined time width, so that the number of samplings is increased. It is possible to perform AD conversion of a signal having a high frequency and measure power with high accuracy.

第1の実施形態における電力計測装置の内部構成を示すブロック図The block diagram which shows the internal structure of the electric power measurement apparatus in 1st Embodiment. 信号波形に対するADサンプリングタイミングを示すタイミングチャートTiming chart showing AD sampling timing for signal waveform ADサンプリング周期mの開始点を調整するためのゼロクロスパルス信号の変化を示すタイミングチャート、(a)ゼロクロスパルス信号、(b)検出対象の信号Timing chart showing change of zero cross pulse signal for adjusting start point of AD sampling period m, (a) zero cross pulse signal, (b) signal to be detected 所定の期間Wが半波期間(電源周期の1/2)である場合におけるADサンプリングタイミングを示すタイミングチャートTiming chart showing AD sampling timing when the predetermined period W is a half-wave period (1/2 of the power cycle) 所定の期間Wが半波期間である場合におけるADサンプリングタイミングを説明する説明図、(a)16サンプリング/周期の場合の説明図、(b)8サンプリング/周期の場合の説明図Explanatory drawing explaining AD sampling timing when the predetermined period W is a half-wave period, (a) Explanatory drawing in the case of 16 sampling / cycle, (b) Explanatory drawing in the case of 8 sampling / cycle 所定の期間Wが半波期間である場合におけるADサンプリングタイミングでサンプリングを行う場合の効果を説明する説明図、(a)1波長期間信号が存在し、次の1波長期間信号が存在しない様な変化が繰り返される間欠信号、(b)第1タイミングでサンプリングを行う期間Aと第2タイミングでサンプリングを行う期間Bとが1波長期間毎に切り替わる例、(c)期間Aと期間Bとが半波毎に切り替わる例Explanatory drawing explaining the effect at the time of sampling with AD sampling timing in case the predetermined period W is a half-wave period, (a) There exists one wavelength period signal, and the next one wavelength period signal does not exist An intermittent signal in which the change is repeated, (b) an example in which the period A in which sampling is performed at the first timing and the period B in which sampling is performed at the second timing are switched for each wavelength period, and (c) the period A and the period B are half Example of switching for each wave 1波長期間毎に期間Aと期間Bの順序を切り替える場合のADサンプリングタイミングを示すタイミングチャートTiming chart showing AD sampling timing when the order of period A and period B is switched for each wavelength period 1波長期間毎に期間Aと期間Bの順序を切り替える場合のADサンプリングタイミングを行う場合の効果を説明する説明図、(a)正側と負側とで非対象な信号波形、(b)第1タイミングでサンプリングを行う期間Aと第2のタイミングでサンプリングを行う期間Bとが半波長期間毎に交互に切り替わる例、(c)1波長毎に期間Aと期間Bを切り替える順序が入れ替わる例Explanatory drawing explaining the effect at the time of performing AD sampling timing in the case of switching the order of the period A and the period B for every one wavelength period, (a) Signal waveform which is not intended on the positive side and the negative side, (b) No. An example in which the period A in which sampling is performed at one timing and the period B in which sampling is performed at the second timing are alternately switched every half-wavelength period, and (c) an example in which the order of switching between the period A and the period B is switched for each wavelength. 第2の実施形態における電力計測装置の内部構成を示すブロック図The block diagram which shows the internal structure of the electric power measurement apparatus in 2nd Embodiment. 電圧と電流でAD変換の切り替え順序を変更する場合におけるADサンプリングタイミングを示すタイミングチャートTiming chart showing AD sampling timing when the switching order of AD conversion is changed by voltage and current 回路毎のADサンプリングタイミングを示す説明図Explanatory diagram showing AD sampling timing for each circuit 回路毎にADサンプリングタイミングを切り替える順序を変える組み合わせを示すテーブルTable showing combinations for changing the order of switching AD sampling timing for each circuit 従来のサンプリング式電力計の内部構成を表すブロック図Block diagram showing the internal configuration of a conventional sampling wattmeter

本発明に係る電力計測装置の各実施の形態について図面を用いて説明する。本実施形態の電力計測装置はサンプリング式電力計又は多回路電力計に適用可能である。   Embodiments of a power measuring apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. The power measuring device of this embodiment can be applied to a sampling wattmeter or a multi-circuit wattmeter.

(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1の内部構成を示す図である。電力計測装置1は、図1に示す様に、電圧検出部11、電流検出部12、信号切替部13、信号増幅器14、AD変換器15、電力演算部16、表示器17、クロック発生器18および切替制御部19を含む構成である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating an internal configuration of a power measurement device 1 according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the power measuring device 1 includes a voltage detection unit 11, a current detection unit 12, a signal switching unit 13, a signal amplifier 14, an AD converter 15, a power calculation unit 16, a display unit 17, and a clock generator 18. And a switching control unit 19.

電圧検出部11は、系統電源21から負荷24に供給される電圧を検出する。   The voltage detector 11 detects a voltage supplied from the system power supply 21 to the load 24.

電流検出部12は、系統電源21から負荷24に供給される電流を検出する。   The current detection unit 12 detects a current supplied from the system power supply 21 to the load 24.

信号切替部13は、検出対象を電圧検出部11又は電流検出部12に切り替える。   The signal switching unit 13 switches the detection target to the voltage detection unit 11 or the current detection unit 12.

信号増幅器14は、信号切替部13を介して入力した電圧又は電流の信号を増幅する。   The signal amplifier 14 amplifies the voltage or current signal input via the signal switching unit 13.

クロック発生器18は、AD変換器15がAD変換を行う際に基準となるクロック信号を生成する。   The clock generator 18 generates a clock signal that serves as a reference when the AD converter 15 performs AD conversion.

AD変換器15は、クロック発生器18から出力されるクロック信号に同期したタイミングで、信号増幅器14で増幅された信号をサンプリングし、このサンプリングされた信号の値をデジタル値に変換する。   The AD converter 15 samples the signal amplified by the signal amplifier 14 at a timing synchronized with the clock signal output from the clock generator 18, and converts the value of the sampled signal into a digital value.

切替制御部19は、検出対象となる電圧検出部11と電流検出部12とを切り替える切替信号を信号切替部13に出力し、また、AD変換器15にサンプリングするタイミング(ADサンプリングタイミング)を設定する信号を出力する。   The switching control unit 19 outputs a switching signal for switching between the voltage detection unit 11 and the current detection unit 12 to be detected to the signal switching unit 13 and sets timing for sampling to the AD converter 15 (AD sampling timing). Output a signal.

また、切替制御部19は、変数設定部19a及び順序設定部19bを含む構成である。   The switching control unit 19 includes a variable setting unit 19a and an order setting unit 19b.

変数設定部19aには、ADサンプリング周期m、分割数n、時間幅Wおよび時間幅Yが任意に設定される。   In the variable setting unit 19a, an AD sampling period m, a division number n, a time width W, and a time width Y are arbitrarily set.

順序設定部19bには、後述する様に、異なるADサンプリングタイミングが設定された期間の順序が設定される。   As will be described later, the order of the periods in which different AD sampling timings are set is set in the order setting unit 19b.

電力演算部16は、AD変換器15によってAD変換された電流信号のデジタル値と電圧信号のデジタル値を乗算して瞬時電力値を算出し、この算出した瞬時電力値を所定の期間にわたって積算して平均化し、有効電力値を算出する。   The power calculation unit 16 multiplies the digital value of the current signal AD converted by the AD converter 15 and the digital value of the voltage signal to calculate an instantaneous power value, and integrates the calculated instantaneous power value over a predetermined period. To calculate the active power value.

表示器17は、電力演算部16から出力される有効電力値等を表示する。   The display 17 displays the active power value and the like output from the power calculation unit 16.

本実施形態では、電力演算部16及び切替制御部19は、比較的安価な汎用マイコンで構成可能である。このマイコン内の入力インタフェースを介して変数設定部19aには、上述した各値(ADサンプリング周期m、分割数n、時間幅Wおよび時間幅Y)が設定される。   In the present embodiment, the power calculation unit 16 and the switching control unit 19 can be configured by a relatively inexpensive general-purpose microcomputer. The above-described values (AD sampling period m, division number n, time width W, and time width Y) are set in the variable setting unit 19a via the input interface in the microcomputer.

図2は、信号波形に対するADサンプリングタイミングを示すタイミングチャートである。AD変換器15によってAD変換が行われるADサンプリングタイミングは、上述した様に、切替制御部19によって設定される。ここでは、ADサンプリング周期mをn等分に分割してm/n間隔でADサンプリングタイミングを設定可能とし、その一例として、m=電源周期の1/4、n=3に設定された場合を示す。   FIG. 2 is a timing chart showing AD sampling timing with respect to a signal waveform. The AD sampling timing at which AD conversion is performed by the AD converter 15 is set by the switching control unit 19 as described above. Here, the AD sampling period m is divided into n equal parts, and the AD sampling timing can be set at m / n intervals. As an example, the case where m = ¼ of the power supply period and n = 3 is set. Show.

また、時間幅(所定の期間)Wは、電源周期のn倍以上の自然数倍に設定される。時間幅Wを電源周期の自然数倍に設定することにより、高調波成分のサンプリングが容易となる。   Further, the time width (predetermined period) W is set to a natural number times n times or more of the power cycle. By setting the time width W to a natural number times the power cycle, sampling of harmonic components is facilitated.

また、電力値が積算(演算)される期間は、ADサンプリング周期mがn等分に分割された場合、少なくとも時間幅Wをn回分加えた期間である。   The period during which the power value is integrated (calculated) is a period in which at least the time width W is added n times when the AD sampling period m is divided into n equal parts.

期間A(第1期間)では、3つのADサンプリングタイミングのうち、1番目の第1タイミングでAD変換が行われる。期間B(第2期間)では、3つのADサンプリングタイミングのうち、第2タイミングでAD変換が行われる。さらに、期間C(第n期間)では、3つのADサンプリングタイミングのうち、3番目(n番目)の第3タイミングでAD変換が行われる。ここでは、順序設定部19bによって第1タイミング、第2タイミング、第3タイミングの順番を繰り返す様に、ADサンプリングタイミングの順序が設定されている。   In the period A (first period), AD conversion is performed at the first first timing among the three AD sampling timings. In the period B (second period), AD conversion is performed at the second timing among the three AD sampling timings. Further, in the period C (n-th period), AD conversion is performed at the third (n-th) third timing among the three AD sampling timings. Here, the order of the AD sampling timing is set so that the order of the first timing, the second timing, and the third timing is repeated by the order setting unit 19b.

この様に、3つのADサンプリングタイミングを1つずつずらすことで、3倍のADサンプリング周波数でサンプリングを行った場合と同等に高精度に電力を検出することができる。   In this way, by shifting the three AD sampling timings one by one, it is possible to detect the power with high accuracy equivalent to the case where sampling is performed at the AD sampling frequency that is three times higher.

ここで、ADサンプリング周期mの開始点は、検出対象の信号を用いて定期的に調整されている。図3は、ADサンプリング周期mの開始点を調整するためのゼロクロスパルス信号の変化を示すタイミングチャートである。AD変換のサンプリング開始タイミングは、例えば電圧信号が負から正、又は正から負に変化して零を横切るゼロクロス点で、Hレベル/Lレベルが切り替わるゼロクロスパルス信号の立ち上がりタイミングで調整される。   Here, the starting point of the AD sampling period m is periodically adjusted using a signal to be detected. FIG. 3 is a timing chart showing changes in the zero cross pulse signal for adjusting the starting point of the AD sampling period m. The AD conversion sampling start timing is adjusted, for example, at the rising timing of the zero cross pulse signal at which the H level / L level is switched at the zero cross point where the voltage signal changes from negative to positive or from positive to negative and crosses zero.

図3(a)は、ゼロクロスパルス信号を示す。図3(b)は、検出対象の信号を示す。AD変換器15は、時間幅Y(第2の時間幅)毎に、ゼロクロスパルス信号の立ち上がりタイミングでADサンプリング周期mの開始点を調整し、この調整された開始点からのADサンプリングタイミングで信号のサンプリングを行う。この様に、ADサンプリングタイミングを定期的に検出対象の信号に同期させることで、ADサンプリングタイミングを高精度に調整することができる。   FIG. 3A shows a zero cross pulse signal. FIG. 3B shows a signal to be detected. The AD converter 15 adjusts the start point of the AD sampling period m at the rising timing of the zero cross pulse signal for each time width Y (second time width), and the signal at the AD sampling timing from the adjusted start point. Sampling. In this way, the AD sampling timing can be adjusted with high accuracy by periodically synchronizing the AD sampling timing with the signal to be detected.

また、上述したように、所定の期間W毎に、期間(期間A、B、C、…X)(第1期間〜第n期間)の切り替え、つまり、異なるADサンプリングタイミングの切り替えは、順序設定部19bに予め設定された順序で行われる。   Further, as described above, for each predetermined period W, switching of periods (periods A, B, C,... X) (first period to n period), that is, switching of different AD sampling timings is performed in order setting. This is performed in the order preset in the unit 19b.

なお、順序設定部19bに乱数発生器を設け、この乱数発生器で生成される不規則な値(ランダム値)を用いてADサンプリングタイミングの切り替えが行われる様にしてもよい。これにより、負荷電流に見られるような間欠信号と同期してサンプリングすることを防ぐことができ、間欠信号に依存しない電力計測が可能となる。   Note that a random number generator may be provided in the order setting unit 19b, and AD sampling timing may be switched using an irregular value (random value) generated by the random number generator. Thereby, it is possible to prevent sampling in synchronization with the intermittent signal as seen in the load current, and power measurement independent of the intermittent signal is possible.

図4は、所定の期間Wが半波期間(電源周期の1/2)である場合におけるADサンプリングタイミングを示すタイミングチャートである。ここでは、ADサンプリング周期mは電源周期の1/4であり、分割数nは値3である。   FIG. 4 is a timing chart showing AD sampling timing when the predetermined period W is a half-wave period (1/2 of the power supply period). Here, the AD sampling period m is 1/4 of the power supply period, and the division number n is the value 3.

正側の半波期間では、期間Aの第1タイミングで2点のサンプリングが(サンプリングが2回)行われる。負側の半波期間では、期間Bの第2タイミングで2点のサンプリングが(サンプリングが2回)行われる。次の正側の半波期間では、期間Cの第3タイミングで2点のサンプリングが(サンプリングが2回)行われる。次の負側の半波期間では、期間Aの第1タイミングで2点のサンプリングが(サンプリングが2回)行われる。   In the positive half-wave period, sampling is performed at two points (sampling is performed twice) at the first timing of period A. In the negative half-wave period, sampling at two points (sampling is performed twice) is performed at the second timing in period B. In the next positive half-wave period, sampling at two points is performed at the third timing of period C (sampling is performed twice). In the next negative half-wave period, sampling at two points is performed at the first timing of period A (sampling is performed twice).

図5は、所定の期間Wが半波期間である場合におけるADサンプリングタイミングを説明する説明図である。図5(a)は16サンプリング/周期の場合の説明図を示し、図5(b)は8サンプリング/周期の場合の説明図を示す。   FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating AD sampling timing when the predetermined period W is a half-wave period. FIG. 5A shows an explanatory diagram in the case of 16 sampling / cycle, and FIG. 5B shows an explanatory diagram in the case of 8 sampling / cycle.

ここでは、ADサンプリング周期mは電源周期の1/8であり、分割数nは値2である。電源の信号波形は正(プラス)側と負(マイナス)側とで同じであると考える。この場合、図5(b)に示す様に、正側では図5(a)の16サンプリングにおける奇数のサンプリング点においてサンプリングを行い、負側では図5(a)の偶数のサンプリング点においてサンプリングを行う。   Here, the AD sampling period m is 1/8 of the power supply period, and the division number n is a value 2. The signal waveform of the power supply is considered to be the same on the positive (plus) side and the negative (minus) side. In this case, as shown in FIG. 5 (b), sampling is performed at odd sampling points in 16 samplings in FIG. 5 (a) on the positive side, and sampling is performed at even sampling points in FIG. 5 (a) on the negative side. Do.

図5(b)においてタイミング10でサンプリングされた値を、図5(a)においてタイミング2でサンプリングされた値と、符号のみ反対の同じ値として取り扱う。同様に、図5(b)においてタイミング12でサンプリングされた値を、図5(a)においてタイミング4でサンプリングされた値と、符号のみ反対の同じ値として取り扱う。   The value sampled at timing 10 in FIG. 5B is treated as the same value opposite to the value sampled at timing 2 in FIG. 5A. Similarly, the value sampled at timing 12 in FIG. 5B is treated as the same value opposite in sign to the value sampled at timing 4 in FIG.

図5(a)及び図5(b)においてサンプリング点を頂点の一つとする長方形の面積の和が電力に比例する量であるが、これにより、8サンプリング/周期でも、16サンプリング/周期と同じ面積を得ることができる。よって同様に高精度に電力を検出することが可能となる。また、所定の期間Wが半波期間である場合、電力演算が容易となる。さらに、分割数nが値2であるので、1周期でサンプリングを完結することができる。   In FIG. 5 (a) and FIG. 5 (b), the sum of the area of the rectangle having the sampling point as one vertex is an amount proportional to the power. The area can be obtained. Therefore, it becomes possible to detect electric power with high accuracy as well. Moreover, when the predetermined period W is a half-wave period, power calculation is facilitated. Further, since the division number n is 2, the sampling can be completed in one cycle.

図6は、所定の期間Wが半波期間である場合におけるADサンプリングタイミングでサンプリングを行う場合の効果を説明する説明図である。図6(a)は、負荷電流波形に見られるように、1波長期間、信号が存在し、次の1波長期間、信号が存在しない様な変化が繰り返される間欠信号を示す。   FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the effect when sampling is performed at the AD sampling timing when the predetermined period W is a half-wave period. FIG. 6A shows an intermittent signal in which a signal is present for one wavelength period and the change is repeated such that no signal is present for the next one wavelength period as seen in the load current waveform.

この様な間欠信号に対し、図6(b)では、第1タイミングでサンプリングを行う期間Aと第2タイミングでサンプリングを行う期間Bとが1波長期間毎に切り替わる。この場合、信号波形は、期間Aの第1タイミングでのみサンプリングされ、期間Bの第2タイミングではサンプリングされないので、AD変換の精度が低下する。   For such an intermittent signal, in FIG. 6B, the period A in which sampling is performed at the first timing and the period B in which sampling is performed at the second timing are switched for each wavelength period. In this case, since the signal waveform is sampled only at the first timing in the period A and not sampled at the second timing in the period B, the accuracy of AD conversion decreases.

図6(c)では、期間Aと期間Bとが半波毎に切り替わる。この場合、正側の信号波形は、期間Aの第1タイミングでサンプリングされ、負側の信号波形は、期間Bの第2タイミングでサンプリングされる。   In FIG. 6C, the period A and the period B are switched every half wave. In this case, the positive-side signal waveform is sampled at the first timing in the period A, and the negative-side signal waveform is sampled at the second timing in the period B.

交流波形において多くの負荷電流波形では、正側の波形と負側の波形とが同じである。従って、この様な負荷電流波形に対し、1波形のうち、期間A、Bの2つのタイミングでサンプリングを行うことで、AD変換の精度を高くすることができ、電力を高精度に検出することが可能となる。   In many load current waveforms in an AC waveform, the positive waveform and the negative waveform are the same. Therefore, by performing sampling at two timings of periods A and B in one waveform for such a load current waveform, the AD conversion accuracy can be increased and the power can be detected with high accuracy. Is possible.

次に、切替制御部19は、順序設定部19bに設定された順序に従って、1波長期間毎に、期間Aと期間Bの順序を切り替える信号を信号切替部13に出力する場合を示す。図7は、1波長期間毎に期間Aと期間Bの順序を切り替える場合のADサンプリングタイミングを示すタイミングチャートである。ここでは、ADサンプリング周期mが電源周期の1/8であり、所定の期間Wが半波期間(電源周期の1/2)であり、分割数nが値2である。   Next, the switching control unit 19 shows a case where a signal for switching the order of the period A and the period B is output to the signal switching unit 13 for each wavelength period in accordance with the order set in the order setting unit 19b. FIG. 7 is a timing chart showing AD sampling timing when the order of the period A and the period B is switched for each wavelength period. Here, the AD sampling period m is 1/8 of the power supply period, the predetermined period W is a half-wave period (1/2 of the power supply period), and the division number n is 2.

正側の信号波形(期間A)に対し、図5(a)の16サンプリングにおける奇数点でのサンプリングが行われる。負側の信号波形(期間B)に対し、図5(a)の16サンプリングにおける偶数点でのサンプリングが行われる。また、1波長期間毎に、期間Aと期間Bが交互に切り替えられる。   Sampling at odd points in the 16 samplings of FIG. 5A is performed on the positive signal waveform (period A). Sampling at even points in the 16 samplings of FIG. 5A is performed on the negative signal waveform (period B). Further, the period A and the period B are alternately switched for each wavelength period.

すなわち、1番目の正側の信号波形に対し、期間Aの第1タイミング1、3、5、7でサンプリングが行われる。2番目の負側の信号波形に対し、期間Bの第2タイミング10、12、14、16でサンプリングが行われる。3番目の正側の信号波形に対し、期間Bのタイミング2、4、6、8でサンプリングが行われる。4番目の負側の信号波形に対し、期間Aの第1タイミング11、13、15、17でサンプリングが行われる。この様に、半波期間毎に期間Aと期間Bとを交互に切り替え、2周期で16サンプリングが行われる。   That is, sampling is performed on the first positive signal waveform at the first timings 1, 3, 5, and 7 of the period A. Sampling is performed on the second negative signal waveform at second timings 10, 12, 14, and 16 of period B. Sampling is performed on the third positive signal waveform at timings 2, 4, 6, and 8 in period B. Sampling is performed on the fourth negative signal waveform at the first timings 11, 13, 15, and 17 of the period A. In this way, the period A and the period B are alternately switched every half-wave period, and 16 samplings are performed in two cycles.

図8は、1波長期間毎に期間Aと期間Bの順序を切り替える場合のADサンプリングタイミングを行う場合の効果を説明する説明図である。図8(a)は、負荷電流波形に見られるように、正側と負側とで非対象な信号波形を示す。   FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining the effect of performing AD sampling timing when the order of the period A and the period B is switched for each wavelength period. FIG. 8A shows a non-target signal waveform on the positive side and the negative side as seen in the load current waveform.

この非対称な信号波形に対し、図8(b)では、第1タイミングでサンプリングを行う期間Aと第2のタイミングでサンプリングを行う期間Bとが半波長期間毎に交互に切り替わる。この場合、正側の信号波形は期間Aの第1タイミングでのみサンプリングされ、負側の信号波形は期間Bの第2タイミングでのみサンプリングされる。このため、AD変換の精度が低下する。   With respect to this asymmetric signal waveform, in FIG. 8B, the period A in which sampling is performed at the first timing and the period B in which sampling is performed at the second timing are alternately switched every half-wavelength period. In this case, the positive-side signal waveform is sampled only at the first timing in period A, and the negative-side signal waveform is sampled only at the second timing in period B. For this reason, the precision of AD conversion falls.

図8(c)では、1波長毎に期間Aと期間Bを切り替える順序が入れ替わる。これにより、正側の信号波形に対し、1番目の半波長期間、期間Aの第1タイミングでサンプリングが行われ、3番目の半波長期間、期間Bの第2タイミングでサンプリングが行われることが同様に繰り返される。   In FIG.8 (c), the order which switches the period A and the period B for every wavelength is switched. As a result, the positive-side signal waveform may be sampled at the first timing of the first half-wavelength period and period A, and may be sampled at the second timing of the third half-wavelength period and period B. The same is repeated.

また、負側の信号波形に対し、2番目の半波長期間、期間Bの第2タイミングでサンプリングが行われ、4番目の波長期間、期間Aの第1タイミングでサンプリングが行われることが同様に繰り返される。   Similarly, the negative-side signal waveform is sampled at the second timing of the second half-wavelength period and period B, and is sampled at the first timing of the fourth wavelength period and period A. Repeated.

従って、正負で非対称な信号波形に対し、正側と負側のそれぞれで期間A、Bの2つのADサンプリングタイミングでサンプリングが行われるので、AD変換の精度が高くなり、電力を高精度に検出することができる。   Therefore, sampling is performed at two AD sampling timings of periods A and B for positive and negative asymmetric signal waveforms on the positive side and negative side, respectively, so AD conversion accuracy is improved and power is detected with high accuracy. can do.

この様に、正負が非対称な信号波形においても、前回と次回とで期間Aと期間Bの順序を入れ替えることで、同じ波形が2回以上連続している限り、AD変換の精度を高くすることができる。   In this way, even in the case of a signal waveform with asymmetrical positive and negative, the order of the period A and the period B is switched between the previous time and the next time, so that the accuracy of AD conversion is increased as long as the same waveform continues two or more times. Can do.

第1の実施形態の電力計測装置1によれば、1波形に対し、ADサンプリングタイミングをずらしてサンプリングを行うことで、少ないサンプリング数でも高調波成分を検出することができ、AD変換の精度を高めることができる。つまり、サンプリング数を増加させることなく高い周波数の信号のAD変換を行い、電力を高精度に計測することができる。   According to the power measurement apparatus 1 of the first embodiment, by sampling with one waveform shifted at the AD sampling timing, harmonic components can be detected even with a small number of samples, and the accuracy of AD conversion can be improved. Can be increased. That is, it is possible to perform AD conversion of a signal having a high frequency without increasing the number of samplings and to measure power with high accuracy.

従って、サンプリング周波数を高くしなくても、サンプリング周波数をn倍にした場合と同等の電力演算が可能となる。また、高い演算能力のマイコンを必要とすることなく、汎用マイコンで演算可能となり、コストが低減する。   Therefore, even if the sampling frequency is not increased, power calculation equivalent to that when the sampling frequency is increased n times can be performed. In addition, the calculation can be performed by a general-purpose microcomputer without requiring a microcomputer having a high calculation capability, thereby reducing the cost.

(第2の実施形態)
第1の実施形態では、1つの系統電源に対して電圧検出もしくは電流検出を行う場合を示した。第2の実施形態では、少なくとも1つの系統電源から電力が供給される複数の負荷(電気回路)が存在し、時分割で電気回路を切り替えて電力計測を行う場合を示す。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, a case where voltage detection or current detection is performed on one system power supply is shown. In the second embodiment, there is shown a case where there are a plurality of loads (electric circuits) to which power is supplied from at least one system power source, and power measurement is performed by switching the electric circuits in a time division manner.

図9は、第2の実施形態における電力計測装置1aの内部構成を示すブロック図である。第1の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付すことによりその説明を省略する。ここでは、第1の実施形態と異なる構成及び動作について説明する。   FIG. 9 is a block diagram illustrating an internal configuration of the power measuring device 1a according to the second embodiment. About the same component as 1st Embodiment, the description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol. Here, configurations and operations different from those of the first embodiment will be described.

第2の実施形態の電力計測装置1aは、複数の電気回路(単に回路ともいう)それぞれの電圧及び電流を検出して電力を求める。   The power measuring device 1a of the second embodiment obtains power by detecting the voltage and current of each of a plurality of electric circuits (also simply referred to as circuits).

このため、電力計測装置1aには、第1回路の電圧及び電流をそれぞれ検出する電圧検出部11aおよび電流検出部12aが設けられる。また、第2回路の電圧及び電流をそれぞれ検出する電圧検出部11b及び電流検出部12bが設けられる。同様に、第3回路の電圧及び電流をそれぞれ検出する電圧検出部11c及び電流検出部12cが設けられる。ここでは、第3回路までが示されているが、第4以降の回路が存在する場合も同様である。   For this reason, the power measuring device 1a is provided with a voltage detection unit 11a and a current detection unit 12a for detecting the voltage and current of the first circuit, respectively. Further, a voltage detection unit 11b and a current detection unit 12b that detect the voltage and current of the second circuit, respectively, are provided. Similarly, a voltage detection unit 11c and a current detection unit 12c that detect the voltage and current of the third circuit, respectively, are provided. Here, up to the third circuit is shown, but the same applies to the case where the fourth and subsequent circuits exist.

信号切替部33は、回路毎の電圧及び電流を検出するために、検出対象となる信号を切り替える。   The signal switching unit 33 switches a signal to be detected in order to detect a voltage and a current for each circuit.

切替制御部39は、信号切替部33に検出対象を切り替える切替信号を出力し、また、AD変換器15にADサンプリングタイミングを設定する信号を出力する。また、切替制御部39は、変数設定部39aおよび順序設定部39bを含む構成である。   The switching control unit 39 outputs a switching signal for switching the detection target to the signal switching unit 33 and outputs a signal for setting the AD sampling timing to the AD converter 15. The switching control unit 39 includes a variable setting unit 39a and an order setting unit 39b.

変数設定部39aには、第1の実施形態と同様、ADサンプリング周期m、分割数n、時間幅Wおよび時間幅Yの他、時間幅Z(第3の時間幅)が任意に設定される。   In the variable setting unit 39a, in addition to the AD sampling period m, the division number n, the time width W, and the time width Y, a time width Z (third time width) is arbitrarily set as in the first embodiment. .

順序設定部39bには、ADサンプリングタイミングが設定された期間(期間A、期間B、期間C、…期間X)の切り替え順序、及び複数の回路の切り替え順序が設定される。   In the order setting unit 39b, a switching order of periods (period A, period B, period C,... Period X) in which AD sampling timing is set and a switching order of a plurality of circuits are set.

この切り替え順序は、任意に設定可能である。例えば、順序設定部39bには、切り替え対象となる複数の回路の信号数rとADサンプリングタイミングが設定された期間の数(分割数n)とを用いた順列を演算することにより切り替え順序が設定されてもよい。又は、乱数発生器で生成される不規則な値に切り替え順序が設定されてもよい。 This switching order can be arbitrarily set. For example, the order setting unit 39 b, the switching by calculating the permutation n P r with the number of periods the number of signals r and AD sampling timings of a plurality of circuits as the targets for switching has been set (the number of divisions n) An order may be set. Alternatively, the switching order may be set to an irregular value generated by the random number generator.

なお、第1の実施形態と同様、切替制御部39及び電力演算部16は汎用マイコンで構成可能である。このマイコン内の入力インタフェースを介して変数設定部39aには、上述した各値(ADサンプリング周期m、分割数n、時間幅Wおよび時間幅Yの他、時間幅Z(第3の時間幅))が設定される。順序設定部39bには、汎用マイコンのCPUがROMに格納されたプログラムを実行することにより得られる順序が設定される。   Note that, similarly to the first embodiment, the switching control unit 39 and the power calculation unit 16 can be configured by a general-purpose microcomputer. Through the input interface in the microcomputer, the variable setting unit 39a receives the above-described values (AD sampling period m, division number n, time width W, time width Y, as well as time width Z (third time width)). ) Is set. In the order setting unit 39b, the order obtained by the CPU of the general-purpose microcomputer executing the program stored in the ROM is set.

図10は、AD変換の切り替え順序を電圧と電流でどちらを先にするかを入れ替える場合におけるADサンプリングタイミングを示すタイミングチャートである。切替制御部39は、時間幅Z毎にAD変換の切り替え順序を電圧波形と電流波形とでどちらを先にするかを入れ替える。この時間幅Zは時間幅Wの自然数倍に設定される。   FIG. 10 is a timing chart showing AD sampling timing when the switching order of AD conversion is switched between voltage and current. The switching control unit 39 switches the switching order of AD conversion for each time width Z, whichever comes first between the voltage waveform and the current waveform. This time width Z is set to a natural number times the time width W.

具体的に、最初の時間幅Zにおいては、期間Aの第1タイミングで電圧波形のAD変換が先に行われ、続いて期間Bの第2タイミングで電流波形のAD変換が行われることが繰り返される。   Specifically, in the first time width Z, the AD conversion of the voltage waveform is first performed at the first timing of the period A, and the AD conversion of the current waveform is subsequently performed at the second timing of the period B. It is.

この時間幅Zが経過すると、AD変換の切り替え順序を、電流波形を先に行うように入れ替える。次の時間幅Zにおいては、期間Aの第1タイミングで電流波形のAD変換が先に行われ、続いて期間Bの第2タイミングで電圧波形のAD変換が行われることが繰り返される。   When the time width Z elapses, the AD conversion switching order is switched so that the current waveform is performed first. In the next time width Z, the AD conversion of the current waveform is first performed at the first timing of the period A, and the AD conversion of the voltage waveform is subsequently performed at the second timing of the period B.

この様に、AD変換の切り替え順序を電圧と電流でどちらを先にするかを入れ替えることにより、次の様な効果が得られる。乗算の対象となる電流と電圧のAD変換は時分割で順次行われるので、これらのAD変換タイミングの時間差として、数μsecの時間差(図中、Δt参照)が発生する。しかし、定期的にAD変換の切り替え順序を、どちらを先にするかを入れ替えることにより、この数μsecの時間差が演算において相殺され、電力の計測精度が向上する。   In this way, the following effects can be obtained by switching the AD conversion switching order of voltage and current. Since the AD conversion of the current and voltage to be multiplied is sequentially performed in a time division manner, a time difference of several μsec (see Δt in the figure) occurs as a time difference between these AD conversion timings. However, by periodically switching which AD conversion is switched first, the time difference of several μsec is canceled in the calculation, and the power measurement accuracy is improved.

また、上述した様に、この様な切り替え順序を順列によりあるいは不規則な値に設定することで、間欠信号と同期してサンプリングすることを防ぐことができ、間欠信号に依存しない電力演算が可能となる。   Moreover, as described above, by setting such a switching order by permutation or an irregular value, it is possible to prevent sampling in synchronization with the intermittent signal, and power calculation independent of the intermittent signal is possible. It becomes.

なお、AD変換の切り替え順序を電圧と電流でどちらを先にするかを入れ替えることは、第1の実施形態においても同様に適用可能である。   Note that it is similarly applicable to the first embodiment to change the switching order of AD conversion by voltage or current first.

次に、切替制御部39は、回路毎にADサンプリングタイミングを変えると共に、また、時間幅W毎に回路及びADサンプリングタイミングの組み合わせを変える場合を示す。更に、回路毎に行われるAD変換では、上述した様に、電圧波形と電流波形のAD変換の切り替え順序が変更される。   Next, the switching control unit 39 shows a case where the AD sampling timing is changed for each circuit and the combination of the circuit and the AD sampling timing is changed for each time width W. Further, in the AD conversion performed for each circuit, as described above, the switching order of the AD conversion of the voltage waveform and the current waveform is changed.

図11は、回路毎のADサンプリングタイミングを示す説明図である。切替制御部39は、順序設定部39bに設定された順序で、時間幅W毎にAD変換を行う回路を切り替える。回路1、回路2、回路3の3つの回路を切り替える場合を示す。   FIG. 11 is an explanatory diagram showing AD sampling timing for each circuit. The switching control unit 39 switches a circuit that performs AD conversion for each time width W in the order set in the order setting unit 39b. A case where three circuits of the circuit 1, the circuit 2, and the circuit 3 are switched is shown.

回路1では、期間Aの第1タイミング、期間Bの第2のタイミングといった順序でAD変換が行われる。回路2では、期間Bの第2タイミング、期間Cの第3のタイミングといった順序でAD変換が行われる。回路3では、期間Cの第3タイミング、期間Aの第1のタイミングといった順序でAD変換が行われる。   In the circuit 1, AD conversion is performed in the order of the first timing in the period A and the second timing in the period B. In the circuit 2, AD conversion is performed in the order of the second timing in the period B and the third timing in the period C. In the circuit 3, AD conversion is performed in the order of the third timing of the period C and the first timing of the period A.

具体的に、期間Aの第1タイミング、期間Bの第2のタイミング、期間Cの第3のタイミングの3つのADサンプリングタイミングを回路毎に切り替える順序を変える場合を示す。   Specifically, a case where the order of switching three AD sampling timings of the first timing in the period A, the second timing in the period B, and the third timing in the period C is changed for each circuit is shown.

図12は、回路毎にADサンプリングタイミングを切り替える順序を変える組み合わせを示すテーブルである。   FIG. 12 is a table showing combinations that change the order of switching AD sampling timing for each circuit.

1回目の時間幅Xにおいては、時間幅W毎に、回路1を期間A、回路2を期間B、回路3を期間Cで切り替え、続いて、回路1を期間B、回路2を期間C、回路3を期間Aで切り替え、最後に、回路1を期間C、回路2を期間A、回路3を期間Bで切り替える。   In the first time width X, for each time width W, the circuit 1 is switched in the period A, the circuit 2 is switched in the period B, and the circuit 3 is switched in the period C. Subsequently, the circuit 1 is switched to the period B, and the circuit 2 is switched to the period C. The circuit 3 is switched in the period A. Finally, the circuit 1 is switched in the period C, the circuit 2 is switched in the period A, and the circuit 3 is switched in the period B.

2回目の時間幅Xにおいては、時間幅W毎に、回路1を期間A、回路2を期間C、回路3を期間Bで切り替え、続いて、回路1を期間C、回路2を期間B、回路3を期間Aで切り替え、最後に、回路1を期間B、回路2を期間A、回路3を期間Cで切り替える。   In the second time width X, for each time width W, the circuit 1 is switched in the period A, the circuit 2 is switched in the period C, and the circuit 3 is switched in the period B. Subsequently, the circuit 1 is switched to the period C, the circuit 2 is switched to the period B, The circuit 3 is switched in the period A. Finally, the circuit 1 is switched in the period B, the circuit 2 is switched in the period A, and the circuit 3 is switched in the period C.

3回目の時間幅Xにおいては、時間幅W毎に、回路1を期間B、回路2を期間A、回路3を期間Cで切り替え、続いて、回路1を期間A、回路2を期間C、回路3を期間Bで切り替え、最後に、回路1を期間C、回路2を期間B、回路3を期間Aで切り替える。   In the third time width X, for each time width W, the circuit 1 is switched to the period B, the circuit 2 is switched to the period A, and the circuit 3 is switched to the period C. Subsequently, the circuit 1 is switched to the period A, the circuit 2 is switched to the period C, The circuit 3 is switched in the period B. Finally, the circuit 1 is switched in the period C, the circuit 2 is switched in the period B, and the circuit 3 is switched in the period A.

この様に、回路毎に期間の切り替え順序を変更することによっても、ADサンプリングタイミングをずらすことができ、同様の効果が得られる。   In this way, the AD sampling timing can also be shifted by changing the switching order of periods for each circuit, and the same effect can be obtained.

なお、回路毎の期間の切り替え順序においても、順序設定部39bに順列による順序あるいは不規則な値が設定されてもよい。これにより、負荷電流のような間欠信号と同期してサンプリングすることを防ぐことができ、間欠電流に依存しない計測が可能となる。   Note that in the switching order of periods for each circuit, the order setting unit 39b may be set to a permutation order or an irregular value. Thereby, it is possible to prevent sampling in synchronization with an intermittent signal such as a load current, and measurement independent of the intermittent current is possible.

第2の実施形態の電力計測装置1aによれば、複数の回路で電力を計測する場合においても、高調波のように高い周波数の信号波形を精度良くAD変換することができる。   According to the power measurement device 1a of the second embodiment, even when power is measured by a plurality of circuits, a high-frequency signal waveform such as a harmonic can be AD-converted with high accuracy.

なお、本発明は、上述実施形態の構成に限られるものではなく、特許請求の範囲で示した機能、または本実施形態の構成が持つ機能が達成できる構成であればどのようなものであっても適用可能である。   The present invention is not limited to the configuration of the above-described embodiment, and any configuration can be used as long as the functions shown in the claims or the functions of the configuration of the present embodiment can be achieved. Is also applicable.

例えば、1周期のサンプリング個数を所定の数、例えば8サンプリング、16サンプリングに固定してもよく、この場合、電源周波数が50Hz、55Hz、60Hzなどに変化しても、電力を演算するアルゴリズムを変更する必要がなく、容易に実現可能である。   For example, the number of samplings in one cycle may be fixed to a predetermined number, for example, 8 samplings or 16 samplings. In this case, even if the power supply frequency is changed to 50 Hz, 55 Hz, 60 Hz, etc., the algorithm for calculating the power is changed. This can be easily realized.

また、上述実施形態では、1つのAD変換器で時分割に電圧と電流の信号をサンプリングしてAD変換を行っていたが、2つのAD変換器を用いて別々にサンプリングしてAD変換してもよく、同時刻にサンプリングした電圧値と電流値を乗算することで時間差を無くすことができる。   In the above embodiment, the AD conversion is performed by sampling the voltage and current signals in a time division manner with one AD converter. However, the two AD converters are used for sampling and AD conversion separately. Alternatively, the time difference can be eliminated by multiplying the voltage value and current value sampled at the same time.

1 電力計測装置
11、11a、11b、11c 電圧検出部
12、12a、12b、12c 電流検出部
13、33 信号切替部
14 信号増幅器
15 AD変換器
16 電力演算部
17 表示器
18 クロック発生器
19、39 切替制御部
19a、39a 変数設定部
19b、39b 順序設定部
21 系統電源
24 負荷
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power measuring device 11, 11a, 11b, 11c Voltage detection part 12, 12a, 12b, 12c Current detection part 13, 33 Signal switching part 14 Signal amplifier 15 AD converter 16 Power calculation part 17 Display 18 Clock generator 19, 39 Switching control unit 19a, 39a Variable setting unit 19b, 39b Order setting unit 21 System power supply 24 Load

Claims (16)

電源から負荷に供給される電力を計測する電力計測装置であって、
前記電力が供給される負荷の電圧と電流の信号をサンプリングしてAD変換を行うAD変換手段と、
前記AD変換手段によってAD変換が行われた電圧と電流の値を乗算して電力を演算する演算手段と、
前記AD変換手段のサンプリング周期mをn等分に分割してm/n間隔でサンプリングするタイミングを設定し、1番目のタイミングでサンプリングする期間を第1期間とし、n番目のタイミングでサンプリングする期間を第n期間とし、前記第1期間〜第n期間を所定の時間幅毎に切り替える切替手段とを備え、
前記AD変換手段は、前記切替手段によって切り替えられた期間のタイミングでサンプリングし、
前記切替手段は、前記第1期間〜第n期間を所定の順序で切り替えた後、次回、前記第1期間〜第n期間を切り替える順序を、前回とは異なる順序で切り替える電力計測装置。
A power measuring device for measuring power supplied from a power source to a load,
AD conversion means for performing AD conversion by sampling the voltage and current signals of the load supplied with the power;
Arithmetic means for calculating power by multiplying the value of the voltage and current subjected to AD conversion by the AD converter;
The sampling period m of the AD conversion means is divided into n equal parts, the timing for sampling at m / n intervals is set, the period for sampling at the first timing is the first period, and the period for sampling at the nth timing And a switching means for switching the first period to the nth period for each predetermined time width,
The AD conversion means samples at the timing of the period switched by the switching means ,
The switching unit is a power measuring apparatus that switches the order of switching the first period to the nth period in the order different from the previous time after switching the first period to the nth period in a predetermined order .
請求項1記載の電力計測装置であって、
前記演算手段が電力を演算する期間は、少なくとも前記所定の時間幅をn回分加えた期間である電力計測装置。
The power measuring device according to claim 1,
The power measurement device in which the period during which the calculation unit calculates power is a period obtained by adding at least the predetermined time width n times.
請求項2記載の電力計測装置であって、
前記所定の時間幅は、電源周期の自然数倍である電力計測装置。
The power measuring device according to claim 2,
The power measuring apparatus, wherein the predetermined time width is a natural number times a power cycle.
請求項1〜3のうちいずれか一項に記載の電力計測装置であって、
前記切替手段は、前記第1期間〜第n期間の切り替え順序を順列で変える電力計測装置。
The power measurement device according to any one of claims 1 to 3 ,
The switching unit is a power measuring device that changes the switching order of the first period to the n-th period in a permutation.
請求項1〜3のうちいずれか一項に記載の電力計測装置であって、
前記切替手段は、前記第1期間〜第n期間の切り替え順序を不規則に変える電力計測装置。
The power measurement device according to any one of claims 1 to 3 ,
The switching means is a power measuring device that changes the switching order of the first period to the n-th period irregularly.
請求項1記載の電力計測装置であって、
前記nは2である電力計測装置。
The power measuring device according to claim 1,
The power measuring device in which n is 2.
請求項記載の電力計測装置であって、
前記切替手段は、前記第1期間と第2期間を切り替えた順序と逆の順序で、次回、前記第1期間と第2期間を切り替える電力計測装置。
The power measuring device according to claim 6 ,
The switching unit is a power measuring apparatus that switches the first period and the second period next time in an order reverse to the order in which the first period and the second period are switched.
請求項1記載の電力計測装置であって、
前記所定の時間幅は、前記電圧と電流の各信号の半波期間である電力計測装置。
The power measuring device according to claim 1,
The power measuring device, wherein the predetermined time width is a half-wave period of each of the voltage and current signals.
請求項8記載の電力計測装置であって、The power measuring device according to claim 8, wherein
前記AD変換手段は、前記サンプリング周期mを2等分に分割し、前記信号波形が正側と負側とで同じである、前記電圧と電流の各信号をサンプリングする際、1周期中、一方の半波期間で前記第1期間及び第2期間の一方においてサンプリングされた前記信号の値と、他方の半波期間で前記第1期間及び前記第2期間の他方においてサンプリングされた前記信号の値に対し符号を反対にした値とを、前記一方の半波期間でサンプリングされた値として取り扱う、電力計測装置。The AD conversion means divides the sampling period m into two equal parts, and the signal waveform is the same on the positive side and the negative side. When sampling the voltage and current signals, The value of the signal sampled in one of the first period and the second period in the half wave period and the value of the signal sampled in the other of the first period and the second period in the other half wave period A power measurement device that handles a value with the opposite sign as a value sampled in the one half-wave period.
請求項1〜9のうちいずれか一項に記載の電力計測装置であって、
前記AD変換手段は、第2の時間幅毎に、前記サンプリング周期mの開始タイミングを、前記信号が負から正または正から負に変化して零を横切るタイミングに調整する電力計測装置。
The power measuring device according to any one of claims 1 to 9,
The AD conversion means adjusts the start timing of the sampling period m to the timing at which the signal changes from negative to positive or from positive to negative and crosses zero for every second time width.
請求項1〜10のうちいずれか一項に記載の電力計測装置であって、
前記AD変換手段が前記電圧と電流の信号のAD変換を時分割で行う場合、前記切替手段は、第3の時間幅毎にAD変換の順序を前記電圧と電流でどちらを先にするかを入れ替える電力計測装置。
It is an electric power measuring device according to any one of claims 1 to 10,
When the AD conversion unit performs AD conversion of the voltage and current signals in a time-sharing manner, the switching unit determines which of the voltage and current is used first in the order of AD conversion for each third time width. The power measuring device to be replaced.
請求項1〜11のうちいずれか一項に記載の電力計測装置であって、
電源周波数によらず、1周期のサンプリング個数を所定の数に固定する電力計測装置。
It is an electric power measuring device according to any one of claims 1 to 11,
A power measuring device that fixes the number of samples in one cycle to a predetermined number regardless of the power supply frequency.
請求項1ないし12のいずれか一項に記載の電力計測装置であって、
少なくとも1つの電源から電力が供給される複数の負荷の電圧と電流の信号を時分割でサンプリングし、前記複数の負荷に供給される電力をそれぞれ求める電力計測装置。
The power measuring device according to any one of claims 1 to 12,
A power measurement device that samples the voltage and current signals of a plurality of loads supplied with power from at least one power supply in a time-sharing manner and obtains the power supplied to the plurality of loads.
請求項13に記載の電力計測装置であって、
前記複数の負荷を前記所定の時間幅毎に切り替えて前記電圧と電流の各信号をサンプリングする際、前記切替手段は、前記負荷毎に前記第1期間〜第n期間の切り替え順序を変える電力計測装置。
The power measuring device according to claim 13,
When sampling the voltage and current signals by switching the plurality of loads for each predetermined time width, the switching means measures power to change the switching order of the first period to the nth period for each load. apparatus.
請求項14に記載の電力計測装置であって、
前記切替手段は、前記負荷毎の前記第1期間〜第n期間の切り替え順序を順列に従って変える電力計測装置。
The power measuring device according to claim 14,
The switching means is a power measuring device that changes the switching order of the first period to the n-th period for each load according to a permutation.
請求項14に記載の電力計測装置であって、
前記切替手段は、前記負荷毎の前記第1期間〜第n期間の切り替え順序を不規則に変える電力計測装置。
The power measuring device according to claim 14,
The switching means is a power measuring device that irregularly changes a switching order of the first period to the n-th period for each load.
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