JP6570713B1 - Signal generating apparatus and method - Google Patents

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Abstract

【課題】 給電システムの出力変動に応じて、当該給電システムが検知するセンサ信号を生成する信号発生装置および方法を提供すること。【解決手段】 給電システムの試験において、当該給電システムの出力電力を制御する模擬信号を発生する信号発生装置であって、給電システムの電力系統に接続される交流電源の電圧を取得する電圧モニタ部130と、電圧モニタ部130が取得した電圧の位相を検出する位相検出部142と、出力電力に対応する交流電流を検出するCT110と、給電システムを運用する環境の模擬的な負荷の負荷量を設定するLOAD値設定部120と、電圧と位相と交流電流と負荷量とに基づいて、模擬信号を生成する信号生成処理部140とを含む。【選択図】 図4PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a signal generator and a method for generating a sensor signal detected by a power feeding system according to an output fluctuation of the power feeding system. In a power supply system test, a signal generator that generates a simulation signal for controlling output power of the power supply system, the voltage monitor unit acquiring a voltage of an AC power source connected to a power system of the power supply system 130, a phase detection unit 142 that detects the phase of the voltage acquired by the voltage monitor unit 130, a CT 110 that detects an alternating current corresponding to the output power, and a load amount of a simulated load in an environment in which the power feeding system is operated A LOAD value setting unit 120 to be set, and a signal generation processing unit 140 that generates a simulation signal based on the voltage, the phase, the alternating current, and the load amount are included. [Selection] Figure 4

Description

本発明は、信号発生装置および方法に関する。   The present invention relates to a signal generation apparatus and method.

近年、災害時の備えや環境負荷軽減の観点から、給電システムや燃料電池システムなどの電力を供給するシステム(以下、単に「給電システム」として参照する)が普及している。例えば一般家庭においては、商用電源とは別に給電システムを設置することで、当該給電システムからの電力供給によって、商用電源の使用量を低減できる。   In recent years, systems for supplying electric power such as power supply systems and fuel cell systems (hereinafter simply referred to as “power supply systems”) have become widespread from the standpoint of disaster preparedness and environmental load reduction. For example, in a general home, by installing a power feeding system separately from a commercial power source, the amount of commercial power used can be reduced by supplying power from the power feeding system.

ところで上述した各種の給電システムは、接続される機器の電力使用量に応じて出力が制御される。そのため給電システムの製造業者は、使用状況を模擬した環境において制御が適切であるかの試験や調整を行う。しかしながら、実際の運用環境を模擬すると、試験などの際にも使用状況と同じだけの電力を消費せねばならず、コストの増加につながる。   By the way, the output of the various power supply systems described above is controlled according to the amount of power used by the connected devices. Therefore, the manufacturer of the power supply system performs tests and adjustments to determine whether the control is appropriate in an environment that simulates the usage situation. However, if an actual operating environment is simulated, the same amount of power as that of the usage state must be consumed even during a test, leading to an increase in cost.

この点につき、特許第6159474号公報(特許文献1)では、蓄電池システムの運用環境に適合した模擬信号を生成する技術が開示されている。特許文献1によれば、蓄電池システムに与える充放電の指令信号である模擬信号を生成することができる。   In this regard, Japanese Patent No. 6159474 (Patent Document 1) discloses a technique for generating a simulation signal suitable for the operating environment of the storage battery system. According to Patent Document 1, it is possible to generate a simulation signal that is a charge / discharge command signal given to a storage battery system.

しかしながら、特許文献1は、給電システムの出力に対してリアルタイムで応答して模擬信号を出力する構成ではない。したがって、特許文献1では、実際の運用環境のような、給電システムが出力する電力が変化した場合において、その変化に応じた模擬信号を出力することができなかった。そのため、給電システムの出力変動に応じた、さらなる技術が求められていた。   However, Patent Document 1 is not configured to output a simulation signal in response to the output of the power feeding system in real time. Therefore, in patent document 1, when the electric power which an electric power feeding system outputs changes like an actual operational environment, the simulation signal according to the change was not able to be output. For this reason, there has been a demand for further technology corresponding to the output fluctuation of the power feeding system.

本発明は、上記従来技術における課題に鑑みてなされたものであり、給電システムの出力変動に応じて、当該給電システムが検知するセンサ信号を生成する信号発生装置および方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems in the prior art, and an object of the present invention is to provide a signal generator and a method for generating a sensor signal detected by the power supply system according to output fluctuation of the power supply system. To do.

すなわち、本発明によれば、給電システムの試験において、当該給電システムの出力電力を制御する模擬信号を発生する信号発生装置であって、
前記給電システムの電力系統に接続される交流電源の電圧を取得するモニタリング手段と、
前記モニタリング手段が取得した前記電圧の位相を検出する位相検出手段と、
前記出力電力に対応する交流電流を検出する電流検出手段と、
前記給電システムを運用する環境の模擬的な負荷の負荷量を設定する設定手段と、
前記電圧と、前記位相と、前記交流電流と、前記負荷量とに基づいて、前記模擬信号を生成する生成手段と
を含む、信号発生装置が提供される。
That is, according to the present invention, in the test of the power feeding system, a signal generator that generates a simulation signal for controlling the output power of the power feeding system,
Monitoring means for acquiring the voltage of the AC power source connected to the power system of the power feeding system;
Phase detection means for detecting the phase of the voltage acquired by the monitoring means;
Current detection means for detecting an alternating current corresponding to the output power;
Setting means for setting a load amount of a simulated load in an environment in which the power feeding system is operated;
A signal generating device is provided that includes: a generating unit that generates the simulation signal based on the voltage, the phase, the alternating current, and the load amount.

上述したように、本発明によれば、給電システムの出力変動に応じて、当該給電システムが検知するセンサ信号を生成する信号発生装置および方法が提供される。   As described above, according to the present invention, there is provided a signal generation apparatus and method for generating a sensor signal detected by the power supply system in accordance with the output fluctuation of the power supply system.

給電システムを使用する需要者の環境の例を示す図。The figure which shows the example of the environment of the consumer who uses an electric power feeding system. 出力電力、供給電力および電力消費の関係を説明する図。The figure explaining the relationship between output electric power, supply electric power, and electric power consumption. 従来技術において給電システムの試験を行う装置構成を示す図。The figure which shows the apparatus structure which tests an electric power feeding system in a prior art. 本実施形態の信号発生装置を用いて給電システムの試験を行う装置構成を示す図。The figure which shows the apparatus structure which tests an electric power feeding system using the signal generator of this embodiment. 本実施形態の信号発生装置における信号処理を示す図。The figure which shows the signal processing in the signal generator of this embodiment.

以下では本発明を、実施形態をもって説明するが、本発明は後述する実施形態に限定されるものではない。なお、以下に参照する各図においては、共通する要素について同じ符号を用い、適宜その説明を省略するものとする。   Hereinafter, the present invention will be described with embodiments, but the present invention is not limited to the embodiments described below. In the drawings referred to below, the same reference numerals are used for common elements, and descriptions thereof are omitted as appropriate.

また、本実施形態を説明するための基本的な前提事項について、図1〜図3を以て説明する。図1は、給電システム500を使用する需要者の環境の例を示す図である。図1は、給電システム500を備える家庭を例示しており、また当該家庭は、電力供給事業者による商用電源からの電力供給を受けている。図1に示す需要者の環境では、給電システム500のほか、例えば、エアコン、テレビなどの機器、分電盤600、電力計700などが含まれる。   Moreover, the basic premise for describing this embodiment is demonstrated using FIGS. 1-3. FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an environment of a consumer who uses a power supply system 500. FIG. 1 illustrates a home provided with a power supply system 500, and the home is supplied with electric power from a commercial power source by an electric power supplier. In the consumer environment shown in FIG. 1, in addition to the power supply system 500, for example, devices such as an air conditioner and a television, a distribution board 600, a power meter 700, and the like are included.

給電システム500は、一例として、バッテリ510と、変換装置520と、制御装置530とを含んで構成される。バッテリ510は、電気エネルギーを蓄えたり、出力したりすることができる。変換装置520は、バッテリ510が出力する直流電力を交流電力に変換し、分電盤600を介して家庭内の各機器に電力を供給する。制御装置530は、後述するCT610が出力する信号を受けて、変換装置520が出力する電力量を制御する。   As an example, the power supply system 500 includes a battery 510, a conversion device 520, and a control device 530. The battery 510 can store or output electrical energy. Conversion device 520 converts the DC power output from battery 510 into AC power, and supplies the power to each device in the home via distribution board 600. Control device 530 receives a signal output from CT 610, which will be described later, and controls the amount of power output from conversion device 520.

分電盤600は、給電システム500および商用電源が供給する電力を家庭内に分配、遮断する。また、分電盤600は、CT(Current Transformer)610を備える。CT610は、電力を供給する電線に取り付けられ、当該電線に流れる交流電流を電磁誘導によって検出する。電力計700は、商用電源からの電力の使用量を測定する。   The distribution board 600 distributes and cuts off the electric power supplied from the power supply system 500 and the commercial power supply in the home. The distribution board 600 includes a CT (Current Transformer) 610. CT610 is attached to the electric wire which supplies electric power, and detects the alternating current which flows into the said electric wire by electromagnetic induction. The power meter 700 measures the amount of power used from a commercial power source.

以下では、図1に示されるように、給電システム500が出力する電力(以下、「出力電力」として参照する)をPOUT、商用電源から供給される電力(以下、「供給電力」として参照する)をPIN、負荷側で消費される電力(以下、「消費電力」として参照する)をPLOADとする。また、図1に示す電力系統の各系統の接点の入出力関係より、POUTとPINとの和は、PLOADとなる(下記式(1)を参照)。したがって、CT610は、PINに対応した電流を検出し、CT信号として給電システム500に出力する。給電システム500の制御装置530は、CT信号に基づいて変換装置520を制御し、POUTを制御する。 In the following, as shown in FIG. 1, power output from the power feeding system 500 (hereinafter referred to as “output power”) is referred to as P OUT , power supplied from a commercial power source (hereinafter referred to as “supply power”). ) Is P IN , and power consumed on the load side (hereinafter referred to as “power consumption”) is P LOAD . Further, the sum of P OUT and P IN is P LOAD (see the following formula (1)) from the input / output relationship of the contacts of each power system shown in FIG. Therefore, CT 610 detects a current corresponding to PIN and outputs it as a CT signal to power supply system 500. The control device 530 of the power feeding system 500 controls the conversion device 520 based on the CT signal, and controls P OUT .

ところで、バッテリ510の例としては、化学エネルギーと電気エネルギーを相互に変換することができる一般的な蓄電池を挙げることができるが、実施形態を限定するものではなく、これ以外のものであってもよい。例えば、電気化学反応によって発電するいわゆる燃料電池や、太陽光発電を利用した太陽電池などであってもよい。   By the way, as an example of the battery 510, a general storage battery capable of mutually converting chemical energy and electric energy can be cited, but the embodiment is not limited and other batteries may be used. Good. For example, a so-called fuel cell that generates power by an electrochemical reaction, a solar cell using solar power generation, or the like may be used.

また、太陽光発電を利用するなどの特定の給電システムでは、発電した電力のうち余剰電力を電力供給事業者に提供する、いわゆる「売電」が可能であり、これによって、経済的な利益を得ることができる。一方で、供給電力を利用して充電した蓄電池を備える給電システム500では、高値で売り戻されることを防止するために、当該給電システム500が放電する出力電力を電力供給事業者に売電することは制限されている。したがって、このような給電システム500では、出力電力が商用電源側に逆流することのないように制御する必要がある。   In addition, in certain power supply systems such as using solar power generation, so-called “sale of electricity” is possible, which provides surplus power out of the generated power to the power supply company, which provides economic benefits. Can be obtained. On the other hand, in a power supply system 500 including a storage battery charged using supplied power, the output power discharged by the power supply system 500 is sold to a power supply company in order to prevent being sold back at a high price. Is restricted. Therefore, in such a power feeding system 500, it is necessary to control so that the output power does not flow backward to the commercial power source side.

図2は、出力電力、供給電力および電力消費の関係を説明する図である。図2は、各電力の時間的な変動を例示しており、濃い色で示す領域は出力電力を、斜線のハッチングで示す領域は供給電力を、太線は消費電力を、それぞれ示している。また、給電システム500は、最大でPOUTmaxに相当する電力を出力できる性能を有している。 FIG. 2 is a diagram illustrating the relationship between output power, supply power, and power consumption. FIG. 2 exemplifies the temporal variation of each power. A region indicated by a dark color indicates output power, a region indicated by hatching with hatching indicates supply power, and a thick line indicates power consumption. In addition, the power feeding system 500 has a performance capable of outputting power corresponding to P OUTmax at the maximum.

消費電力は、図2に示すように推移する場合を想定している。すなわち消費電力は、時刻Tから時刻Tまでの間はゼロであり、時刻Tから時刻Tの間、一定の電力が消費される。その後、時刻T以降において消費電力がさらに増加するものとする。 It is assumed that the power consumption changes as shown in FIG. That power consumption during a period from time T 0 to time T 1 is zero, from time T 1 of the time T 3, constant power is consumed. Then, it is assumed that the power consumption is further increased at the time T 3 and later.

上記のように消費電力が変動した場合における出力電力および供給電力について考える。時刻Tから時刻Tまでは、消費電力がゼロであることから、出力電力および供給電力もゼロである。その後、時刻Tにおいて電力の消費が開始されると、消費電力に相当する電力量の電力が商用電源から供給される。時刻tの時点では、出力電力はゼロであることから、CT610は消費電力と同じ量の供給電力を検出し、CT信号として制御装置530に送る。 Consider output power and supply power when the power consumption fluctuates as described above. From time T 0 to time T 1 , power consumption is zero, so output power and supply power are also zero. Thereafter, when the power consumption of the starts at time T 1, the power amount of power corresponding to the power consumption is supplied from the commercial power source. At time t 1, since the output power is zero, CT610 detects the supply power of the same amount of power consumption, and sends to the controller 530 as a CT signal.

制御装置530は、CT信号を受けて給電システム500はバッテリ510から電力を出力させる。このとき、制御装置530は供給電力がゼロになるように変換装置520を制御する。より具体的には、制御装置530は、消費電力と出力電力が釣り合うように、すなわち受領するCT信号がゼロとなるように、出力電力を上昇させる制御を行う。供給電力がマイナスになると出力電力が消費電力よりも大きくなったことになり、出力電力の過剰分が商用電源側に逆流することとなるからである。図2の例では、制御装置530は、時刻TからTにかけて出力電力を上昇させる制御を行い、供給電力と消費電力とが等しくなったT以降は、出力電力を一定に維持する制御を行う。 The control device 530 receives the CT signal, and the power supply system 500 outputs power from the battery 510. At this time, the control device 530 controls the conversion device 520 so that the supplied power becomes zero. More specifically, the control device 530 performs control to increase the output power so that the power consumption and the output power are balanced, that is, the received CT signal is zero. This is because when the supply power becomes negative, the output power becomes larger than the power consumption, and the excess output power flows back to the commercial power source side. In the example of FIG. 2, the control device 530 performs control to increase output power from time T 1 to time T 2 , and performs control to keep output power constant after T 2 when supply power and power consumption become equal. I do.

その後、時刻Tにおいて、消費電力が増加すると、上記の式(1)に基づいて、消費電力の不足分は供給電力によって補われる。このときCT610は、商用電源からの電力の供給を検出し、供給電力に相当するCT信号を制御装置530に対して出力する。制御装置530は、当該CT信号を受領することで、給電システム500の出力電力を増加する制御を行う。 Thereafter, at time T 3, the power consumption increases, based on the above equation (1), shortage of power is compensated by the supply power. At this time, the CT 610 detects the supply of power from the commercial power source and outputs a CT signal corresponding to the supplied power to the control device 530. The control device 530 performs control to increase the output power of the power feeding system 500 by receiving the CT signal.

一方で、時刻T以降における消費電力はPOUTmaxよりも大きいことから、給電システム500からの出力電力だけでは消費電力を賄えなくなる。そこで、図2に示すように、出力電力が最大出力電力POUTmaxに達した時刻T以降においては、定常的に商用電源からの供給電源を受けて、消費電力の不足分をカバーする。すなわち、時刻T以降の供給電力PINは、消費電力PLOADと、最大出力電力POUTmaxとの差分であり、下記式(2)のようにして算出される。 On the other hand, the power consumption at the time T 3 after from greater than P OUTmax, only the output power from the power supply system 500 will no longer be covered power consumption. Therefore, as shown in FIG. 2, the output power at time T 4 after reaching the maximum output power P OUTmax, receives supply power from constantly commercial power, covering the shortage of power. That is, the supply power P IN of the time T 4 and later, a power consumption P LOAD, a difference between the maximum output power P OUTmax, is calculated as the following equation (2).

時刻T以降のように、消費電力が最大出力電力POUTmaxよりも大きい場合には、上記式(2)のPINに相当する供給電力を受けて、消費電力を賄う。 Time T 4, as later, when the power consumption is greater than the maximum output power P OUTmax is supplied with electric power corresponding to the P IN of the formula (2), cover the power consumption.

上述したように、給電システム500の出力電力は、供給電力を検出したCT信号によって制御される。一方で、図2に示した例は単純化したものであり、実際の給電システム500にはさらに複雑な制御が求められる。例えば、供給電力、出力電力、消費電力は絶えず変動し得るものであり、実用の上では給電システム500は、各電力の変動に対して、リアルタイムで出力制御を行う必要がある。したがって、給電システム500の製造業者は、給電システム500の出力制御が適切であるかの試験や調整を行う。図3は、従来技術において給電システム500の試験を行う装置構成を示す図である。   As described above, the output power of the power feeding system 500 is controlled by the CT signal that detects the supplied power. On the other hand, the example shown in FIG. 2 is simplified, and more complicated control is required for the actual power supply system 500. For example, supply power, output power, and power consumption can fluctuate constantly, and in practice, the power feeding system 500 needs to perform output control in real time with respect to fluctuations in each power. Therefore, the manufacturer of the power supply system 500 performs tests and adjustments to determine whether the output control of the power supply system 500 is appropriate. FIG. 3 is a diagram showing an apparatus configuration for testing the power feeding system 500 in the prior art.

図3に示すように、給電システム500の試験では、商用電源に相当する交流電源200と、給電システム500の運用環境を模擬した模擬負荷300とを使用する。また、交流電源200を供給する電線には、当該電線を流れる電流を検出するCT210が取り付けられている。CT210は、給電システム500の制御装置530に接続され、制御装置530は、CT210が出力するCT電流に基づいて出力電力を制御する。試験環境においては、給電システム500を評価するための測定装置(不図示)を使用し、PINやPOUTを測定することで、制御が適切であるか否かの評価を行う。 As shown in FIG. 3, in the test of the power supply system 500, an AC power supply 200 corresponding to a commercial power supply and a simulated load 300 that simulates the operating environment of the power supply system 500 are used. Moreover, CT210 which detects the electric current which flows through the said electric wire is attached to the electric wire which supplies AC power supply 200. FIG. The CT 210 is connected to the control device 530 of the power feeding system 500, and the control device 530 controls the output power based on the CT current output from the CT 210. In the test environment, a measurement device (not shown) for evaluating the power supply system 500 is used to measure PIN or POUT, thereby evaluating whether the control is appropriate.

給電システム500の試験の一例として、模擬負荷300での消費電力を変化させ、併せて出力電力を変化させる。このとき、出力電力が交流電源200側に逆流しないように制御されているかを確認する。模擬負荷300は、一例として電子負荷を用いることができ、定電流モード、定抵抗モード、定電力モードなど、種々の負荷モードを選択することができる。   As an example of a test of the power supply system 500, the power consumption at the simulated load 300 is changed, and the output power is also changed. At this time, it is confirmed whether the output power is controlled so as not to flow backward to the AC power supply 200 side. The simulated load 300 can use an electronic load as an example, and can select various load modes such as a constant current mode, a constant resistance mode, and a constant power mode.

定電流モードは、電圧に依らず所定の電流(交流実効値)が負荷に流れるように、模擬負荷を制御するモードである。定抵抗モードは、電圧に比例した電流が負荷に流れるように、模擬負荷を制御するモードである。定電力モードは、一定の電力が負荷に流れるように、模擬負荷を制御するモードであり、例えば電圧値が低下すると電流値が増加するように制御される。   The constant current mode is a mode for controlling the simulated load so that a predetermined current (AC effective value) flows to the load regardless of the voltage. The constant resistance mode is a mode in which the simulated load is controlled so that a current proportional to the voltage flows to the load. The constant power mode is a mode for controlling the simulated load so that constant power flows to the load. For example, the constant power mode is controlled so that the current value increases when the voltage value decreases.

ところで模擬負荷300は、一般家庭で電力を使用する環境を模擬したものであることから、このような試験では、出力電力や供給電力は模擬負荷300で消費されることとなる。したがって、図3に示した従来の方式において試験を行うと、電力のロスが発生するとともに、コストが増加することにもなる。また、一般に模擬負荷300は高価であることから、これを用いて試験を行うことは、やはりコストの増加につながる。   By the way, since the simulated load 300 simulates an environment in which electric power is used in a general home, in such a test, output power and supply power are consumed by the simulated load 300. Therefore, when the test is performed in the conventional method shown in FIG. 3, a power loss occurs and the cost increases. Further, since the simulated load 300 is generally expensive, performing a test using this simulates an increase in cost.

そこで、CT信号に相当する模擬信号を発生させる信号発生装置100を使用することで、模擬負荷300を使用せずに試験を行うことができる。具体的には、本実施形態の信号発生装置100が出力する模擬信号によって給電システム500の出力を制御し、適切に制御されているかを評価する。図4は、本実施形態の信号発生装置100を用いて給電システム500の試験を行う装置構成を示す図である。また、図4には、本実施形態の信号発生装置100に含まれる機能手段を示している。   Therefore, the test can be performed without using the simulated load 300 by using the signal generating apparatus 100 that generates the simulated signal corresponding to the CT signal. Specifically, the output of the power feeding system 500 is controlled by a simulation signal output from the signal generator 100 of the present embodiment, and it is evaluated whether the power supply system 500 is appropriately controlled. FIG. 4 is a diagram illustrating a device configuration for testing the power feeding system 500 using the signal generation device 100 of the present embodiment. FIG. 4 shows functional means included in the signal generator 100 of the present embodiment.

信号発生装置100は、CT110と、LOAD値設定部120と、電圧モニタ部130と、信号生成処理部140とを含んで構成される。以下に、各機能手段の詳細について説明する。   The signal generator 100 includes a CT 110, a LOAD value setting unit 120, a voltage monitor unit 130, and a signal generation processing unit 140. Details of each functional means will be described below.

CT110は、出力電力を伝送する配線に取り付けられ、電磁誘導によってPOUTに相当する電流を検出する手段である。CT110は、検出した電流をCT信号として出力する。 The CT 110 is a unit that is attached to a wiring that transmits output power and detects a current corresponding to P OUT by electromagnetic induction. The CT 110 outputs the detected current as a CT signal.

LOAD値設定部120は、実際の運用環境におけるLOAD側での消費電力をLOAD値として設定する手段である。LOAD値は、種々の電気機器が使用する電力に相当する値であり、例えば、150W、3kWなどのように任意の値を設定することができる。LOAD値設定部120は、設定したLOAD値を信号生成処理部140に出力する。なお、LOAD値設定部120では、模擬負荷のように種々の負荷モードを選択して設定することができる。なお、設定できる負荷モードは、例えば定電流モード、定抵抗モード、定電力モードなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、上述した各負荷モードを組み合わせて動作させてもよい。   The LOAD value setting unit 120 is means for setting the power consumption on the LOAD side in the actual operating environment as a LOAD value. The LOAD value is a value corresponding to the power used by various electric devices, and can be set to an arbitrary value such as 150 W, 3 kW, and the like. The LOAD value setting unit 120 outputs the set LOAD value to the signal generation processing unit 140. The LOAD value setting unit 120 can select and set various load modes such as a simulated load. Examples of load modes that can be set include, but are not limited to, a constant current mode, a constant resistance mode, and a constant power mode. Moreover, you may operate | move combining each load mode mentioned above.

電圧モニタ部130は、交流電源200の電圧をモニタする手段である。電力は電圧と電流の積によって決定される。また、交流電力においては電圧と電流の位相関係によって電力の向きも決まる。そのため、所望の電力に対応する電流を算出するには電力系統の電圧を取得する必要がある。そこで電圧モニタ部130は、給電システム500と同じ電力系統に接続されている交流電源200の電圧と位相をモニタする。なお、CT110と電圧モニタ部130の配置は図4に示すものに限定されず、例えばCT110と給電システム500との間に電圧モニタ部130を配置してもよい。   The voltage monitor unit 130 is means for monitoring the voltage of the AC power supply 200. Power is determined by the product of voltage and current. Moreover, in AC power, the direction of power is also determined by the phase relationship between voltage and current. Therefore, in order to calculate the current corresponding to the desired power, it is necessary to acquire the voltage of the power system. Therefore, the voltage monitor unit 130 monitors the voltage and phase of the AC power supply 200 connected to the same power system as the power feeding system 500. In addition, arrangement | positioning of CT110 and the voltage monitor part 130 is not limited to what is shown in FIG. 4, For example, you may arrange | position the voltage monitor part 130 between CT110 and the electric power feeding system 500. FIG.

信号生成処理部140は、CT110が出力するCT信号と、設定された負荷の値(LOAD値)と、電圧モニタ部130がモニタした電圧値とに基づいて、模擬信号を生成する処理を実行する手段である。模擬信号は、給電システム500の出力電力を制御するための制御信号であり、図3のCT210が出力する信号に相当する。   The signal generation processing unit 140 executes processing for generating a simulation signal based on the CT signal output from the CT 110, the set load value (LOAD value), and the voltage value monitored by the voltage monitoring unit 130. Means. The simulated signal is a control signal for controlling the output power of the power feeding system 500, and corresponds to a signal output from the CT 210 in FIG.

図4に示すような本実施形態を適用する装置構成において、交流電源200は、給電システム500および信号発生装置100が動作する基準となる電圧のみを出力するものである。そのため、交流電源200は、給電システム500が電力を消費しない場合には、電流を流すことを要せず、交流電源200から電力が供給されない。したがって、給電システム500の試験の際に消費される電力は、給電システム500が出力する電力のみであり、電力消費に伴うコストを低減できる。また、図3に示したような模擬負荷300を使用せずに給電システム500の試験を行うことができるので、さらなるコストの低減につながる。   In the apparatus configuration to which the present embodiment is applied as shown in FIG. 4, the AC power supply 200 outputs only a voltage that serves as a reference for the operation of the power feeding system 500 and the signal generator 100. Therefore, the AC power supply 200 does not require a current to flow when the power feeding system 500 does not consume power, and power is not supplied from the AC power supply 200. Therefore, the power consumed during the test of the power feeding system 500 is only the power output from the power feeding system 500, and the cost associated with power consumption can be reduced. In addition, since the power supply system 500 can be tested without using the simulated load 300 as shown in FIG. 3, it leads to further cost reduction.

なお、図4に示す装置構成では、給電システム500が出力した電力は、交流電源200側に逆流することになるが、交流電源200によっては、逆流する電力に対応した機能を有するものがある。また、逆流する電力に対応できない交流電源200を使用する場合には、例えばPOUTmaxに相当する電力を吸収する固定負荷を使用して、逆流が起こらない程度にまで予め電力を消費させることで、逆流する電力に対応することができる。この場合には、POUTmaxの電力は交流電源200から供給する必要がある。但し、一般的にはPOUTmaxはPLOADの最大値に比べて小さいことから、固定負荷を使用したとしても、従来のようにPLOADの最大値を交流電源200から供給することに比べて、コストを低減できる。 In the apparatus configuration illustrated in FIG. 4, the power output from the power feeding system 500 flows back to the AC power supply 200 side. However, some AC power supplies 200 have a function corresponding to the backflowed power. In addition, when using the AC power supply 200 that cannot cope with backflow power, for example, by using a fixed load that absorbs power corresponding to P OUTmax , power is consumed in advance to such an extent that backflow does not occur. It is possible to cope with backflowing power. In this case, the power of P OUTmax needs to be supplied from the AC power supply 200. However, since P OUTmax is generally smaller than the maximum value of P LOAD , even when a fixed load is used, the maximum value of P LOAD is supplied as compared with the conventional case where the maximum value of P LOAD is supplied from the AC power source 200. Cost can be reduced.

図5は、本実施形態の信号発生装置100における信号処理を示す図である。また、図5には、信号生成処理部140の詳細な構成を示している。信号生成処理部140は、位相検出部141と、LOAD電流生成部142と、減算器143と、出力アンプ144を含んで構成される。   FIG. 5 is a diagram illustrating signal processing in the signal generation device 100 of the present embodiment. FIG. 5 shows a detailed configuration of the signal generation processing unit 140. The signal generation processing unit 140 includes a phase detection unit 141, a LOAD current generation unit 142, a subtractor 143, and an output amplifier 144.

信号生成処理部140には、電圧モニタ部130から出力される交流電圧データが入力される。交流電圧データは、位相検出部141および、LOAD電流生成部142に入力される。位相検出部141は、電圧モニタ部130からの交流電圧データに基づいて、交流電源200の位相を検出する。LOAD電流生成部142は、交流電圧データと、負荷の設定値と、位相とに基づいて、LOAD電流に相当する電流を生成する。LOAD電流生成部142は、負荷のモードによってLOAD電流値の算出方法を選択する。LOAD電流生成部142は、例えば定抵抗モードでは、「LOAD電流値=モニタリングした電圧値/負荷の設定値」となるようなLOAD電流値をリアルタイムで生成する。   The signal generation processing unit 140 receives AC voltage data output from the voltage monitoring unit 130. The AC voltage data is input to the phase detector 141 and the LOAD current generator 142. Phase detector 141 detects the phase of AC power supply 200 based on AC voltage data from voltage monitor 130. The LOAD current generator 142 generates a current corresponding to the LOAD current based on the AC voltage data, the load setting value, and the phase. The LOAD current generation unit 142 selects a LOAD current value calculation method according to the load mode. For example, in the constant resistance mode, the LOAD current generation unit 142 generates a LOAD current value that satisfies “LOAD current value = monitored voltage value / set value of load” in real time.

減算器143は、LOAD電流と、CT110が検出したOUT電流のCT信号との差分を計算する。LOAD電流とOUT電流との差分は、式(1)に示した入出力関係が成り立つことから、IN電流に相当する信号として出力される。なお、式(1)は、電力に係る式であるが、各系統の電圧が同じであるという前提に基づくと、電流についても同様の入出力関係が成立する。   The subtractor 143 calculates the difference between the LOAD current and the CT signal of the OUT current detected by the CT 110. The difference between the LOAD current and the OUT current is output as a signal corresponding to the IN current because the input / output relationship shown in Expression (1) is satisfied. In addition, although Formula (1) is a formula regarding electric power, based on the premise that the voltage of each system | strain is the same, the same input / output relationship is materialized also about an electric current.

IN電流に相当する信号を給電システム500で使用するCTの検出感度に応じて倍率を調整する手段である。CTは検出された電流に比例する電流を信号として出力するものであることから、所望のCTに合わせた利得に調整した電流値として出力される。出力アンプ144が増幅した信号は、模擬信号として給電システム500にフィードバックされ、給電システム500の出力電力が制御される。   This is means for adjusting the magnification according to the detection sensitivity of the CT that uses the signal corresponding to the IN current in the power supply system 500. Since CT outputs a current proportional to the detected current as a signal, it is output as a current value adjusted to a gain that matches the desired CT. The signal amplified by the output amplifier 144 is fed back to the power supply system 500 as a simulation signal, and the output power of the power supply system 500 is controlled.

なお、図5に示した回路は、試験を行う給電システム500の仕様に合わせた構成とすることができる。例えば、一般家庭用の配電は、単相3線式であることが一般的であることから、家庭用の給電システム500を試験する場合には、回路を2系統分備えた構成の信号発生装置100を用いることができる。また、三相式で配電される事業所向けの給電システム500の試験では、回路を3系統分備えた構成の信号発生装置100を用いることができる。なお、上述した信号発生装置100が備える回路の系統数は一例であって、実施形態を限定するものではなく、給電システム500の仕様に応じて、任意の構成とすることができる。   Note that the circuit shown in FIG. 5 can be configured to match the specifications of the power feeding system 500 to be tested. For example, since general household power distribution is generally a single-phase three-wire system, when testing a household power supply system 500, a signal generator having a configuration including two circuits 100 can be used. In addition, in the test of the power supply system 500 for business establishments distributed in a three-phase system, the signal generator 100 having a configuration including three circuits can be used. Note that the number of circuits of the circuit included in the signal generation device 100 described above is an example, and the embodiment is not limited, and an arbitrary configuration may be used according to the specifications of the power supply system 500.

また、LOAD値設定部120は、上述した負荷モードの他、特に高性能である模擬負荷が備える種々の機能を設定できる構成であってもよい。上位機種の模擬負荷は、実際の運用環境により近い状況を再現するために、負荷にコンデンサやインダクタが含まれることによる位相のずれが生じる場合を想定した制御を行うことができる。さらにまた、クレストファクタの大きい機器を想定したクレストファクタ制御を行うことができる。したがって、本実施形態のLOAD値設定部120も、これらと同様の機能を実装することによって、より厳しい条件下での試験を行うことができる。   In addition to the load mode described above, the LOAD value setting unit 120 may be configured to be able to set various functions included in a simulated load having particularly high performance. In order to reproduce the situation closer to the actual operating environment, the simulated load of the host model can be controlled assuming that a phase shift occurs due to the inclusion of a capacitor or an inductor in the load. Furthermore, crest factor control assuming a device having a large crest factor can be performed. Therefore, the LOAD value setting unit 120 of the present embodiment can also perform tests under more severe conditions by implementing functions similar to these.

例えば、LOAD値設定部120において位相のずれが生じる設定がされた場合には、LOAD電流生成部142は、電圧の位相に対してずれが生じているLOAD電流の信号を出力する。また、例えば、LOAD値設定部120においてクレストファクタの大きい機器が含まれる設定がされた場合には、LOAD電流生成部142は、電圧のピーク付近で電流が流れるようなLOAD電流の信号を出力する。このように、種々の負荷を想定した制御を設定することで、給電システム500の運用環境に近い状況下で出力電力の制御の試験を行うことができる。   For example, when the LOAD value setting unit 120 is set to cause a phase shift, the LOAD current generation unit 142 outputs a LOAD current signal having a shift with respect to the voltage phase. Also, for example, when the LOAD value setting unit 120 is set to include a device with a large crest factor, the LOAD current generation unit 142 outputs a LOAD current signal that causes a current to flow near the voltage peak. . As described above, by setting the control assuming various loads, it is possible to perform a test for controlling the output power under a situation close to the operating environment of the power feeding system 500.

なお、図4および図5において説明した信号発生装置100に含まれる各種の機能手段は、信号発生装置100のCPUが所定のプログラムを実行することで、種々のハードウェアを機能させることにより、実現される機能手段に相当する。また、上述した各機能手段は、その全てがソフトウェア的に実現されても良いし、その一部または全部を同等の機能を提供するハードウェアとして実装することもできる。   Note that the various functional means included in the signal generation device 100 described in FIGS. 4 and 5 are realized by causing the CPU of the signal generation device 100 to execute various programs to cause various hardware to function. It corresponds to a functional means. In addition, all of the functional means described above may be realized by software, or a part or all of them may be implemented as hardware that provides an equivalent function.

また、上述した各種の信号処理は、デジタル回路によって処理されても良いし、アナログ回路によって処理されてもよい。   In addition, the various signal processes described above may be processed by a digital circuit or an analog circuit.

以上、説明した本発明の実施形態によれば、給電システムの出力変動に応じて、当該給電システムが検知するセンサ信号を生成する信号発生装置および方法を提供することができる。   As described above, according to the embodiments of the present invention described above, it is possible to provide a signal generation apparatus and method for generating a sensor signal detected by the power supply system in accordance with the output fluctuation of the power supply system.

上述した本発明の実施形態の各機能は、C、C++、C#、Java(登録商標)等で記述された装置実行可能なプログラムにより実現でき、本実施形態のプログラムは、ハードディスク装置、CD−ROM、MO、DVD、フレキシブルディスク、EEPROM、EPROM等の装置可読な記録媒体に格納して頒布することができ、また他装置が可能な形式でネットワークを介して伝送することができる。   Each function of the above-described embodiment of the present invention can be realized by a device-executable program described in C, C ++, C #, Java (registered trademark) or the like. The program of this embodiment includes a hard disk device, a CD- It can be stored and distributed in a device-readable recording medium such as ROM, MO, DVD, flexible disk, EEPROM, EPROM, etc., and can be transmitted via a network in a format that other devices can.

以上、本発明について実施形態をもって説明してきたが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、当業者が推考しうる実施態様の範囲内において、本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。   As described above, the present invention has been described with the embodiment. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and as long as the operations and effects of the present invention are exhibited within the scope of embodiments that can be considered by those skilled in the art. It is included in the scope of the present invention.

100…信号発生装置、
110…CT、
120…LOAD値設定部、
130…電圧モニタ部、
140…信号生成処理部、
141…位相検出部、
142…LOAD電流生成部、
143…減算器、
144…出力アンプ、
200…交流電源、
210…CT、
300…模擬負荷、
500…給電システム、
510…バッテリ、
520…変換装置、
530…制御装置、
600…分電盤、
610…CT、
700…電力計
100: Signal generator,
110 ... CT,
120... LOAD value setting unit,
130: Voltage monitor unit,
140 ... signal generation processing unit,
141... Phase detector,
142 ... LOAD current generator,
143 ... subtractor,
144: Output amplifier,
200 ... AC power supply,
210 ... CT,
300 ... Simulated load,
500 ... Power supply system,
510 ... Battery,
520 ... Conversion device,
530 ... Control device,
600 ... distribution board,
610 ... CT,
700 ... Wattmeter

特許第6159474号公報Japanese Patent No. 6159474

Claims (5)

給電システムの試験において、当該給電システムの出力電力を制御する模擬信号を発生する信号発生装置であって、
前記給電システムの電力系統に接続される交流電源の電圧を取得するモニタリング手段と、
前記モニタリング手段が取得した前記電圧の位相を検出する位相検出手段と、
前記出力電力に対応する交流電流を検出する電流検出手段と、
前記給電システムを運用する環境の模擬的な負荷の負荷量を設定する設定手段と、
前記電圧と、前記位相と、前記交流電流と、前記負荷量とに基づいて、前記模擬信号を生成する生成手段と
を含む、信号発生装置。
In a test of a power supply system, a signal generator that generates a simulation signal for controlling the output power of the power supply system,
Monitoring means for acquiring the voltage of the AC power source connected to the power system of the power feeding system;
Phase detection means for detecting the phase of the voltage acquired by the monitoring means;
Current detection means for detecting an alternating current corresponding to the output power;
Setting means for setting a load amount of a simulated load in an environment in which the power feeding system is operated;
A signal generating device, comprising: generating means for generating the simulation signal based on the voltage, the phase, the alternating current, and the load amount.
前記設定手段は、前記模擬的な負荷に応じた位相の設定が可能であり、
前記生成手段は、前記電圧の位相と、前記交流電流の位相とに基づいて、前記模擬的な負荷に応じた位相に対応した前記模擬信号を生成することを特徴とする、請求項1に記載の信号発生装置。
The setting means can set a phase according to the simulated load,
The said generation means produces | generates the said simulation signal corresponding to the phase according to the said simulated load based on the phase of the said voltage, and the phase of the said alternating current. Signal generator.
前記設定手段は、前記給電システムを運用する環境において使用される機器に対応する負荷モードが選択可能である、請求項1または2に記載の信号発生装置。   The signal generator according to claim 1, wherein the setting unit is capable of selecting a load mode corresponding to a device used in an environment in which the power feeding system is operated. 前記モニタリング手段と前記位相検出手段と前記電流検出手段と前記生成手段の数量が、前記給電システムを運用する環境に対応した数量であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の信号発生装置。   The quantity of the said monitoring means, the said phase detection means, the said current detection means, and the said production | generation means is a quantity corresponding to the environment which operates the said electric power feeding system, The any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. A signal generator according to claim 1. 給電システムの試験において、当該給電システムの出力電力を制御する模擬信号を発生する方法であって、
前記給電システムの電力系統に接続される交流電源の電圧を取得するステップと、
前記取得するステップにおいて取得した前記電圧の位相を検出するステップと、
前記出力電力に対応する交流電流を検出するステップと、
前記給電システムを運用する環境の模擬的な負荷量を設定するステップと、
前記電圧と、前記位相と、前記交流電流と、前記負荷量とに基づいて、前記模擬信号を生成するステップと
を含む、方法。

A method for generating a simulation signal for controlling the output power of the power supply system in a test of the power supply system,
Obtaining a voltage of an AC power source connected to the power system of the power feeding system;
Detecting the phase of the voltage acquired in the acquiring step;
Detecting an alternating current corresponding to the output power;
Setting a simulated load amount of an environment for operating the power supply system;
Generating the simulation signal based on the voltage, the phase, the alternating current, and the load.

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