JPH01301183A - Detecting instrument for single phase ac signal - Google Patents

Detecting instrument for single phase ac signal

Info

Publication number
JPH01301183A
JPH01301183A JP13223988A JP13223988A JPH01301183A JP H01301183 A JPH01301183 A JP H01301183A JP 13223988 A JP13223988 A JP 13223988A JP 13223988 A JP13223988 A JP 13223988A JP H01301183 A JPH01301183 A JP H01301183A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phase
observer
voltage
signal
value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP13223988A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiko Ajikuchi
泰彦 味口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP13223988A priority Critical patent/JPH01301183A/en
Publication of JPH01301183A publication Critical patent/JPH01301183A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Abstract

PURPOSE:To accurately detect an AC signal at high speed by providing an observer which produces two-phase sine wave signal differing from a single phase AC signal (voltage or current) by 90 deg. in phase, and computing a square root for the sum of a square of each signals. CONSTITUTION:An AC (example : 50Hz) voltage from a single phase AC voltage source 1 is added through an auxiliary transformer 2 to an observer 8 and outputted state estimating values X1, X2. By this detecting system, without consideration on removing of a 100Hz ripple, it is able to make haste a presumed speed and to detect quickly a sudden change of the AC voltage. Also, for instance in case a high frequency of the 5th power is included, if a constant number at presumed time of the observer 8 is set up in slightly higher value than a 1/250Hz, an amplitude of a standard-wave being removed the higher frequency more than the 5th power is able to detect continuously. The state estimating values X1, X2 are added into a computing element 9 and outputted on computing an amplitude estimating value (X1<2>+X2<2>)<1/2>. Its amplitude estimating value is brought into 1/2<1/2> by a gain means 10 and outputted as a practice estimating value.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、単相交流の電圧や電流等の信号を検出して各
種の制御・保護を行う単相系統連繋インバータや単相出
力無停電電源のような装置に適用して好適な単相交流信
号検出装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Objective of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a single-phase grid-connected inverter that detects signals such as single-phase AC voltage and current, and performs various types of control and protection. The present invention relates to a single-phase AC signal detection device suitable for application to devices such as single-phase output uninterruptible power supplies.

(従来の技術) 単相交流出力の無停電電源装置(UPS)や単相系統連
系インバータ装置などにおいては、それらの装置の制御
・保護のために、単相交流電圧あ号を検出することが当
然必要になる。上記単相交流信号を検出する方式には種
々のものがあるが、電圧検出の場合についてのいくつか
の例を第7図、第9図および第10図に示す。
(Prior art) In single-phase AC output uninterruptible power supplies (UPS) and single-phase grid-connected inverter devices, it is necessary to detect single-phase AC voltage No. A in order to control and protect these devices. is of course necessary. There are various methods for detecting the single-phase AC signal, and some examples of voltage detection are shown in FIGS. 7, 9, and 10.

第7図において、1は単相交流電圧源、2は電圧レベル
を落とす補助変圧器、3は整流器、4は前記整流器の出
力に含まれるリップルを取除くためのフィルタである。
In FIG. 7, 1 is a single-phase AC voltage source, 2 is an auxiliary transformer that lowers the voltage level, 3 is a rectifier, and 4 is a filter for removing ripples contained in the output of the rectifier.

そのフィルタ4において、4aは抵抗、4bはコンデン
サ、4cは可変抵抗である。そのフィルタ4の出力Vp
は、たとえばコンパレータに入力されたり、サンプル/
ホールド及びA/D変換器を通してディジタル信号に変
換されたりして、各種の制御・保護に利用される。
In the filter 4, 4a is a resistor, 4b is a capacitor, and 4c is a variable resistor. Output Vp of that filter 4
is entered into a comparator, sample/
It is converted into a digital signal through a hold and A/D converter, and is used for various types of control and protection.

第7図に示した装置による検出方式では、たとえば交流
電源1の周波数が50Hzとした場合には、整流器3の
出力には100Hzのリップルが発生する。このため1
.フィ)レタ4のしゃ断周波数は100Hzよりかなり
低いところ(たとえば20Hz)に設定する必要がある
。しかしながら、そのようにすると、電圧検出の応答が
おそくなるという第1の欠点がある。また、フィルタ4
は抵抗4aとコンデンサ4bとで構成されている。その
ため、交流電源1の波形が第8図のように歪んでいる場
合には、コンデンサがピーク充電され、平均値や実効値
とはかけ離れた値が検出されてしまうという第2の欠点
がある。
In the detection method using the device shown in FIG. 7, for example, when the frequency of the AC power source 1 is 50 Hz, a ripple of 100 Hz occurs in the output of the rectifier 3. For this reason 1
.. It is necessary to set the cutoff frequency of the fillet 4 to a value considerably lower than 100 Hz (for example, 20 Hz). However, doing so has the first drawback that the voltage detection response becomes slow. Also, filter 4
is composed of a resistor 4a and a capacitor 4b. Therefore, when the waveform of the AC power supply 1 is distorted as shown in FIG. 8, the second drawback is that the capacitor is charged at a peak and a value far from the average value or effective value is detected.

第9図は、単相交流電流を検出する従来方式の一例を示
す図である。その第9図において、第7図と同一符号を
付したものは第7図の部材と同一のものを示すので説明
は省略する。第9図において、1aは負荷または別の電
源、2bはCT。
FIG. 9 is a diagram showing an example of a conventional method for detecting single-phase alternating current. In FIG. 9, the same reference numerals as those in FIG. 7 indicate the same members as those in FIG. 7, and the explanation thereof will be omitted. In FIG. 9, 1a is a load or another power source, and 2b is a CT.

2Cは前記CT2bで検出した電流信号を電圧信号に変
換するための抵抗である。
2C is a resistor for converting the current signal detected by the CT 2b into a voltage signal.

この第9図の検出方式の原理は、前述した第7図の電圧
検出方式と伺じである。そして、この第9図の検出方式
にも、第7図の検出方式において述べた第1及び第2の
欠点がある。
The principle of the detection method shown in FIG. 9 is similar to the voltage detection method shown in FIG. 7 described above. The detection method shown in FIG. 9 also has the first and second drawbacks described in the detection method shown in FIG. 7.

第10図は、単相交流電圧を検出する従来方式の別の一
例を示す図である。その第10図において、第7図と同
一の符号を付したものは第7図の部材と同一のものを示
すので説明は省略する。この第10図において、2aは
補助変圧器、5はVCO(m圧制御発振器)、6はvC
O出力周波数をカウントするカウンタ、7はPLL (
フェイズ・ロック・ループ:位相同期回路)である。第
10図において、整流器3は絶対値検出回路に置換える
こともできる。
FIG. 10 is a diagram showing another example of the conventional method for detecting single-phase AC voltage. In FIG. 10, the same reference numerals as those in FIG. 7 indicate the same members as those in FIG. 7, and the explanation thereof will be omitted. In this Figure 10, 2a is an auxiliary transformer, 5 is a VCO (m-voltage controlled oscillator), and 6 is a vC
O Counter that counts the output frequency, 7 is PLL (
This is a phase-locked loop (phase-locked loop). In FIG. 10, the rectifier 3 can be replaced with an absolute value detection circuit.

上記第10図において、PLL7は交流電源1に同期し
て、1サイクル毎にカウントスタート/ストップパルス
をカウンタ6に出力する。カウンタ6はPLL7からの
パルスによって1制御され、1サイクル毎のカウント値
を出力する。これにより、第10図の回路においては、
交流電圧の平均値V を、 C として検出している。このようにした検出方式では、交
流電源1の波形が歪んでいても正確に平均値を検出する
ことができる。
In FIG. 10, the PLL 7 outputs count start/stop pulses to the counter 6 every cycle in synchronization with the AC power supply 1. The counter 6 is controlled by one pulse from the PLL 7 and outputs a count value for each cycle. As a result, in the circuit of Fig. 10,
The average value V of the AC voltage is detected as C. With such a detection method, even if the waveform of the AC power source 1 is distorted, the average value can be accurately detected.

(発明が解決しようとする課題) 上述したように、第7図及び第9図に示す従来の単相交
流電圧の検出方式では、しゃ断周波数の低い、すなわち
時定数の大きいフィルタを用いる必要がある。そのため
、検出の応答がおそく、歪波形に対して正確な検出がで
きない。また、第10図に示す従来の検出方式では、正
確に平均値が検出されるものの、1サイクル毎(50H
zの場合20m5毎)にしか検出が行なわれない。その
ため、やはり、電圧の急変を検出することができない。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in the conventional single-phase AC voltage detection method shown in FIGS. 7 and 9, it is necessary to use a filter with a low cutoff frequency, that is, a large time constant. . Therefore, the detection response is slow, and accurate detection of distorted waveforms cannot be performed. In addition, in the conventional detection method shown in Fig. 10, although the average value is accurately detected,
In the case of z, detection is performed only every 20 m5). Therefore, a sudden change in voltage cannot be detected.

このような難点があるため、従来の電圧検出方式では高
速の制御・保護が難しいという問題点があった。このよ
うな問題点は、電流検出の場合においても同様である。
Due to these drawbacks, the conventional voltage detection method has had the problem of difficulty in high-speed control and protection. Such problems are the same in the case of current detection.

本発明は上記に鑑みてなされたもので、その目的は、高
速の制御・保護を容易ならしめるために、高速且つ正確
に単相交流信号<tS圧あるいは電流)を検出可能な単
相交流信号検出装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a single-phase AC signal capable of detecting a single-phase AC signal <tS pressure or current) at high speed and accurately in order to facilitate high-speed control and protection. The object of the present invention is to provide a detection device.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

(発明が解決しようとする課2B) 本発明の単相交流信号検出装置は、人力した単相交流信
号から位相が90”異なる二相正弦波信号を生成するオ
ブザーバと、前記二相正弦波信号゛のそれぞれの二乗の
和の平方根を算出する演算手段と、を備えるものとして
構成される。
(Problem 2B to be Solved by the Invention) The single-phase AC signal detection device of the present invention includes an observer that generates a two-phase sine wave signal having a phase difference of 90'' from a human-powered single-phase AC signal, and the two-phase sine wave signal. and calculation means for calculating the square root of the sum of the squares of each of the squares.

即ち、本発明の単相交流信号検出装置は、正弦波信号発
生器のモデルをもとに、交流信号発生機構の内部状態を
推定するオブザーバを設け、オブザーバの出力、即ち状
態推定値が位相の90°ずれた二相正弦波信号となるこ
とを利用して、各正弦波信号の二乗の和の平方根によっ
て基本波振幅を連続的に検出することを特徴とするもの
である。
That is, the single-phase AC signal detection device of the present invention includes an observer that estimates the internal state of the AC signal generation mechanism based on a model of a sine wave signal generator, and the output of the observer, that is, the estimated state value is based on the model of the sine wave signal generator. The fundamental wave amplitude is continuously detected by the square root of the sum of the squares of each sine wave signal by utilizing the fact that the two-phase sine wave signals are shifted by 90 degrees.

(作 用) オブザーバ手段は、入力した単相交流信号から位相が9
0°異なる二相正弦波信号を生成する。
(Function) The observer means has a phase difference of 9 from the input single-phase AC signal.
Generate two-phase sine wave signals that differ by 0°.

前記二相正弦波信号に基づいて、演算手段が、それらの
信号のそれぞれの二乗の和の平方根を算出する。それに
より、基本波振幅が連続的に検出される。
Based on the two-phase sine wave signals, the calculation means calculates the square root of the sum of the squares of the respective signals. Thereby, the fundamental wave amplitude is detected continuously.

(実施例) 本発明の詳細な説明するに先立ち、本発明の詳細な説明
する。その原理は、電圧検出の場合でも、電流検出の場
合でも実質上同じである。よって、以下には電圧検出の
場合における原理を説明する。
(Example) Before giving a detailed explanation of the present invention, a detailed explanation of the present invention will be given. The principle is substantially the same for voltage detection and current detection. Therefore, the principle in the case of voltage detection will be explained below.

!11相交流電圧源は、下記の状態h゛程式表わされる
正弦波電圧発生器と見なすことができる。
! The 11-phase AC voltage source can be viewed as a sinusoidal voltage generator with the following state equation:

ここで、ω−2πfであり、fは周波数である。Here, ω-2πf, and f is the frequency.

たとえば、 y=x1−42VIIlcos (ωt+φ)(3)こ
のとき、 x2−”l 2 vm s i n(ωを十φ)(4)
である。さて、 と定義すると、(1) 、  (2)式は次のように表
わされる。
For example, y=x1-42VIIlcos (ωt+φ) (3) At this time, x2-"l 2 vm sin (ω is 10φ) (4)
It is. Now, if we define , then equations (1) and (2) can be expressed as follows.

X閤A x                   (
6)y −Cx                  
 (7)文献1 (D、G、 Luenberger、
 ”Observing Ll+estate ora
 1inear system”、  IIEEE T
rans、 Nil。
X 閤A x (
6)y-Cx
(7) Reference 1 (D.G., Luenberger,
”Observing Ll+estate ora
1inear system”, IEEEE T
rans, Nil.

Electron、、 MIL−8,pp、y4−go
、 1964)に示されているオブザーバの理論によれ
ば、式(6) 、 (7)で状態方程式が表わされる正
弦波電圧発生器(単相交流電圧源)のシステムに対して
次のように全次元オブザーバを構成することができる。
Electron, MIL-8, pp, y4-go
According to the observer theory shown in (1964), for a system of a sinusoidal voltage generator (single-phase AC voltage source) whose state equation is expressed by equations (6) and (7), A full-dimensional observer can be constructed.

z−(A−LC)z+Ly         (8)△ x m z                    
 (9)ここで、z−Cz   z)T (Tは転置を
表わす)はオブザーバの状態であり、 L−(ρ  g 〕Tは設計パラメータであり、行列A
−LCの固有値が安定、即ち、実部が負には式(G) 
、 (7)で表わされる単相交流電圧源に対する状態推
定値である。推定誤差e (t)(e(t) −x(L
)−x(t)定義する〕は方程式とe(t) = (A
−LC) e(t)       (10)に従うので
、A−LCが安定行列であれば、Ωim  e(t)−
0すなわち j−4o。
z-(A-LC)z+Ly (8)△ x m z
(9) Here, z−Cz z)T (T represents transpose) is the state of the observer, L−(ρ g ]T is the design parameter, and the matrix A
-If the eigenvalue of LC is stable, that is, the real part is negative, then the formula (G)
, (7) is the state estimate for the single-phase AC voltage source. Estimation error e (t) (e(t) −x(L
)−x(t)] is the equation and e(t) = (A
-LC) e(t) (10), so if A-LC is a stable matrix, Ωim e(t)-
0 or j-4o.

1 im  x (t) =x(L)       (
fl)i−Po。
1 im x (t) = x (L) (
fl) i-Po.

となる。becomes.

t−閃でx (t)が式(3) 、 (4)で表わされ
るx (t)に近づく場合、 となるので、 平方根を取ることによって連続的に振幅を検出できる。
When x (t) approaches x (t) expressed by equations (3) and (4) at t-flash, the following equation holds, so the amplitude can be detected continuously by taking the square root.

また、振幅推定値を1/47倍することによって実効値
V を連続的に検出できる。
Further, by multiplying the estimated amplitude value by 1/47, the effective value V 2 can be detected continuously.

本発明の第1の実施例は上記原理を利用するものであり
、第1図乃至第3図を用いてその実施例を詳細に説明す
る。
A first embodiment of the present invention utilizes the above principle, and will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 3.

第1図において、l及び2は、第7図と同様に、それぞ
れ交流電源及び補助変圧器を示す。さらに、8は、補助
変圧器2よりの交流電圧を入力とし、演算器、10は大
きさしへ2のゲイン手段であり、振幅推定値から実効値
推定値を算出する。
In FIG. 1, 1 and 2 indicate an AC power source and an auxiliary transformer, respectively, as in FIG. 7. Furthermore, 8 is an arithmetic unit which inputs the AC voltage from the auxiliary transformer 2, and 10 is a gain means of 2, which calculates an effective value estimate from the amplitude estimate.

よって、第1図の装置は次のように動作する。Therefore, the apparatus of FIG. 1 operates as follows.

即ち、単相交流電圧源1ふらの交流電圧は補助変圧器2
を介してオブザーバ8に加えられる。補助で演算を行い
、振幅推定値を算出、出力する。その振幅推定値はゲイ
ン手段10で1/42とされて、実行推定値として出力
される。
That is, the AC voltage of single-phase AC voltage source 1 is transferred to auxiliary transformer 2.
is added to the observer 8 via. Auxiliary calculations are performed to calculate and output the estimated amplitude value. The estimated amplitude value is reduced to 1/42 by the gain means 10 and output as an effective estimated value.

第2図は、第1図における演算器9の内部を示す詳細図
である。第2図において、11a、11△ 2 △ 2 それらの二乗Xt+X2を出力とする乗算器、11cは
加算器、12は平方根演算器である。
FIG. 2 is a detailed diagram showing the inside of the arithmetic unit 9 in FIG. 1. In FIG. 2, 11a and 11Δ 2 Δ 2 are multipliers whose output is their square Xt+X2, 11c is an adder, and 12 is a square root calculator.

よって、第2図の回路は次のように動作する。Therefore, the circuit of FIG. 2 operates as follows.

△2 △2 11a、llbによってX t 、  X 2として加
算器△ 2 11cに加えられる。加算器11cは(x rへ 2 +x2)を平方根演算器12に加える。平方根演第3図
は、第1図におけるオブザーバ8の内部を示す詳細図で
ある。第3図において、13a。
It is added to the adder Δ2 11c as X t and X 2 by Δ2 Δ2 11a and llb. The adder 11c adds (xr to 2 +x2) to the square root calculator 12. Square Root Operation FIG. 3 is a detailed diagram showing the inside of the observer 8 in FIG. 1. In FIG. 3, 13a.

13bは積分器、14a〜14eはゲイン手段、15a
、15bは加算器である。このような回路要素によって
表わされる第3図は、式(8) 、 (9)をブロック
線図に表わしたものである。
13b is an integrator, 14a to 14e are gain means, 15a
, 15b is an adder. FIG. 3, which is represented by such circuit elements, represents equations (8) and (9) in a block diagram.

上記のようなオブザーバを用いた検出方式によれば、1
00Hzのリップルの除去について考慮することなく、
行列A−LCの固有値を任意に選ぶことができる。その
ため、行列A−LCの固有値の実部を負の充分大きい値
にすることによって、推定速度を速くすることができ、
交流電圧の急変をすみやかに検出することができる。
According to the detection method using an observer as described above, 1
Without considering ripple removal at 00Hz,
The eigenvalues of the matrix A-LC can be arbitrarily selected. Therefore, the estimation speed can be increased by making the real part of the eigenvalue of the matrix A-LC a sufficiently large negative value.
Sudden changes in AC voltage can be detected immediately.

また、交流電源に接続される他の負荷の影響により交流
電圧波形が歪み、たとえば5次の高調波が含まれている
場合を想定する。この場合には、オブザーバの推定時定
数を1 / 250 Hzより少し人きい値に設定すれ
ばよい。それにより、5次以上の高周波を取除いた基本
波の振幅を連続的に検出することができる。
Further, assume that the AC voltage waveform is distorted due to the influence of other loads connected to the AC power supply, and includes, for example, fifth-order harmonics. In this case, the estimated time constant of the observer may be set to a threshold value slightly lower than 1/250 Hz. Thereby, it is possible to continuously detect the amplitude of the fundamental wave from which high frequencies of the fifth order or higher are removed.

以上説明した第1図乃至第3図には全次元オブザーバを
利用した実施例を示したが、前記文献1のほかに文献2
 (D、G、 Luenberger、”An InL
ro−ducLlon to observers″、
 IEEE Trans、 AuLoa+aLIcCo
ntro1. AC−16,pp、59[1−602,
1971)及び文献3(T、E、  Forewann
  and  D、  Wllllamson、  ”
Designo1’ low−order obser
vers f’or 1inear feedback
control laws’、 IEEE Trans
、 Automatic Control。
Although FIGS. 1 to 3 described above show an embodiment using a full-dimensional observer, in addition to the above-mentioned document 1, document 2
(D.G. Luenberger, “An InL
ro-ducLlon to observers'',
IEEE Trans, AuLoa+aLIcCo
ntro1. AC-16, pp, 59[1-602,
1971) and Reference 3 (T., E., Forewann.
and D.Wllllamson,”
Designo1' low-order observer
vers f'or 1inear feedback
control laws', IEEE Trans
, Automatic Control.

Ac−1’7. pp、301−308. t972 
)に示された最小次元オブザーバを用いることもできる
Ac-1'7. pp, 301-308. t972
) can also be used.

式(8) 、 (7)で状態方程式が表わされる正弦波
電圧発生器(単相交流電圧源)のシステムに対する最小
次元オブザーバは次のようになる。
The minimum dimension observer for a system of a sinusoidal voltage generator (single-phase AC voltage source) whose state equation is expressed by equations (8) and (7) is as follows.

2−一αω・2+ω(1+α )y   (14)△ X l ” y(15) △ X2暉2−αy            (1B)ここ
で、2はスカシであり、最小次元オブザーバの状態を示
し、α(〉0)はオブザーバの推定速度を決めるパラメ
ータである。(15)式から明らかなように、最小次元
オブザーバはxlの値が既にyとして得られていること
を利用し、X2のみを推定することによってオブザーバ
の次数を減らし、構造を簡単にしたものであるという特
徴を有する。
2-1αω・2+ω(1+α)y (14)△ 0) is a parameter that determines the estimated speed of the observer.As is clear from equation (15), the minimum dimension observer utilizes the fact that the value of xl has already been obtained as y, and by estimating only X2. It has the characteristics of reducing the order of the observer and simplifying the structure.

第4図及び第5図を用いて、最小次元オブザーバを利用
した本発明の第2の実施例を説明する。
A second embodiment of the present invention using a minimum dimension observer will be described with reference to FIGS. 4 and 5.

第4図は、第1図の全次元オブザーバ8を最小次元オブ
ザーバ8aに置きかえたものであり、その他は第1図と
同じである。第5図は第4図のオブザーバ8aの詳細を
示す図で、16は積分器、17a、17b、17cはゲ
イン手段、18a。
FIG. 4 is the same as FIG. 1 except that the full-dimensional observer 8 in FIG. 1 is replaced with a minimum-dimensional observer 8a. FIG. 5 is a diagram showing details of the observer 8a in FIG. 4, in which 16 is an integrator, 17a, 17b, and 17c are gain means, and 18a.

18bは加算器である。第5図は式(14〉〜(18)
をブロック線図に表わしたものである。
18b is an adder. Figure 5 shows formulas (14> to (18))
is expressed in a block diagram.

上記第4図及び第5図に示した実施例においても、先に
述べた第1実施例と同様に、交流電圧を連続的に検出す
ることができる。
In the embodiments shown in FIGS. 4 and 5, the alternating current voltage can be detected continuously, as in the first embodiment described above.

以上の説明においては、正弦波電圧発生器のモデルとし
て、式(1) 、 (2)で表わされるものを考えた。
In the above explanation, the model expressed by equations (1) and (2) was considered as a model of a sine wave voltage generator.

しかしながら、正弦波電圧発生器のモデルは、それら以
外にも多数考えられる。実際には、状態空間の基底の取
り方が異なるたびに状態方程式表現が異なり、そのた6
H数に存在する。たとえば、次の表現も考えられる。
However, many other models of sinusoidal voltage generators are possible. In reality, the equation of state expression is different each time the basis of the state space is taken differently, and so
Exists in H number. For example, the following expressions are also possible.

このように表現した場合、 Xl(t) −11’ 2V、 ・cos (ωt+φ
)  (27)とすると、 x2  ”  ”−” ” J−ヲvm 4 sin 
 (ωt +φ)である。式(25)、 (26)に対
して全次元オブザーバを構成した場合、振幅を検■する
には、とすればよい。要するに、どのように表現された
ものであっても、それに対応したオブザーバと検出式を
用意すればよい。
When expressed like this, Xl(t) −11' 2V, ・cos (ωt+φ
) (27), then x2 ” ”-” ” J-wovm 4 sin
(ωt +φ). When a full-dimensional observer is configured for equations (25) and (26), the amplitude can be detected as follows. In short, no matter how it is expressed, it is sufficient to prepare an observer and a detection formula corresponding to it.

これまでの説明においては、アナログ回路による実施例
を述べて来た。しかしながら、ディジタル回路によって
も本発明を実施できるのは言うまでもない。
In the explanation so far, embodiments using analog circuits have been described. However, it goes without saying that the present invention can also be implemented using digital circuits.

ディジタル回路においては本発明を実施する場合、正弦
波電圧発生機構として、式(+) 、 (2) 。
When implementing the present invention in a digital circuit, equations (+) and (2) are used as a sine wave voltage generation mechanism.

(3)に代えて、 ただし、T−サンプリングタイム を考えれば良い。Instead of (3), However, T - sampling time Just think about it.

と定義し、x (kT)−=x (k)、Y (kT)
 →y (k)と書直すと、 x (k+1) =F−x (k)     (20)
y (k) =C−x (k)     (21)式(
20)、  (21)によって表わされるシステムに対
する全次元オブザーバは、次のようになる。
and x (kT)−=x (k), Y (kT)
→ Rewriting as y (k), x (k+1) = F−x (k) (20)
y (k) = C−x (k) (21) Formula (
The full-dimensional observer for the system represented by (20), (21) becomes:

ξ(k+1)− (F−LC)ξ(k)+L−y(k)  (22)x 
(k)−ξ(k )          (23)L−
(NR)”は行列F−LCの固有値が2平面の単位円内
に入るように設計される。
ξ(k+1)−(F−LC)ξ(k)+L−y(k) (22)x
(k)−ξ(k) (23)L−
(NR)'' is designed so that the eigenvalues of the matrix F-LC fall within the unit circle of two planes.

はx (k)の推定値である。本実施例においても、振
幅の推定値は、やはり、 によって得られる。
is the estimate of x (k). In this example, the estimated value of the amplitude is also obtained by:

本発明のディジタル回路による実施例を第6図に示す。An embodiment of the present invention using a digital circuit is shown in FIG.

第6図において、19はサンプルホールド回路、20は
A/D変換器、21は演算回路であり、演算回路21は
マイクロプロセッサあるいはディジタルシグナルプロセ
ッサにより構成される。
In FIG. 6, 19 is a sample hold circuit, 20 is an A/D converter, and 21 is an arithmetic circuit, and the arithmetic circuit 21 is constituted by a microprocessor or a digital signal processor.

第6図の実施例においては、式(22)、 (23)に
より表わされるオブザーバの演算及び式(24)の演算
はソフトウェアで実現される。そのため、前述のアナロ
グ方式の場合に必要であった高価な乗算器、平方根演算
器などが不要になる。これにより、ハードウェアが安価
になるだけでなく、温度ドリフトご経時変化の影響がな
くなる等の利点もある。
In the embodiment of FIG. 6, the observer calculations expressed by equations (22) and (23) and the calculation of equation (24) are realized by software. This eliminates the need for expensive multipliers, square root calculators, etc. that were necessary in the case of the analog method described above. This not only makes the hardware cheaper, but also has the advantage of eliminating the effects of temperature drift and changes over time.

以上では、離散時間全次元オブザーバを利用する例を述
べたが、離散時間最小次元オブザーバを利用することも
でき、それによる実施例も実現できるのは言うまでもな
い。
Although an example in which a discrete-time all-dimensional observer is used has been described above, it goes without saying that a discrete-time minimum-dimensional observer can also be used, and embodiments using such an observer can also be realized.

以上説明したように本発明の実施例によれば、単相交流
電圧及び電流の振幅及び実効値を正確かつ連続的に検出
することができ、しかも電圧や電流の急変も速やかに検
出す“ることかできる。このため、単相無停電電源、単
相系統連繋インバータなどの制御・保護を高速に行なう
ことができる。
As explained above, according to the embodiments of the present invention, the amplitude and effective value of single-phase AC voltage and current can be detected accurately and continuously, and sudden changes in voltage and current can also be detected quickly. Therefore, it is possible to control and protect single-phase uninterruptible power supplies, single-phase grid-connected inverters, etc. at high speed.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、単相交流信号の振幅を応答性良く検出
することができ、よって各種の制御・保護を高速に行う
ことが可能となる。
According to the present invention, the amplitude of a single-phase AC signal can be detected with good responsiveness, and therefore various types of control and protection can be performed at high speed.

【図面の簡単な説明】 第1図は全次元オブザーバを利用した本発明の一実施例
を示す図、第2図は第1図の演算器を示す図、第3図は
第1図の全次元オブザーバの詳細を示す図、第4図は最
小次元オブザーバを利用した本発明の他の実施例を示す
図、第5図は第4図の最小次元オブザーバの詳細を示す
図、第6図は本発明のさらに他の実施例を示す図、第7
図は従来の電圧検出方式の一例を示す図、第8図は歪み
を含む電圧波形の一例を示す図、第9図は従来の電流検
出方式の一例を示す図、第10図は従来の電圧検出方式
の他の一例を示す図である。 1・・・単相交流電圧源、1a・・・負6Iまたは電源
、2・・・補助変圧器、2a・・・補助性圧器、2b・
・・CT、2c・・・抵抗、3・・・整流器、4・・・
フィルタ、4a・・・抵抗、4b・・・コンデンサ、4
C・・・可変抵抗、5・・・VCO56・・・カウンタ
、7・・・PLL、8・・・全次元、オブザーバ、8a
・・・最小次元オブザーバ、9・・・演算器、10・・
・ゲイン、lla、llb・・・乗算器、11C・・・
加算器、12・・・平方根演算器、13a。 13b・・・積分器、14a〜14e・・・ゲイン、1
5a、15b・・・加算器、16・・・積分器、17a
〜17 c−・・ゲイン、18a、18b−加算器、1
つ・・・サンプルホールド、20・・・AD変換器、2
1・・・演算装置。 出願人代理人  佐  藤  −雄 第5図 嫡6図 粥7図 尾8図
[BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS] FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention using a full-dimensional observer, FIG. 2 is a diagram showing the arithmetic unit shown in FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a diagram showing details of the minimum dimension observer, FIG. 4 is a diagram showing another embodiment of the present invention using the minimum dimension observer, FIG. 5 is a diagram showing details of the minimum dimension observer in FIG. 4, and FIG. Figure 7 showing still another embodiment of the present invention
Figure 8 shows an example of a conventional voltage detection method, Figure 8 shows an example of a voltage waveform including distortion, Figure 9 shows an example of a conventional current detection method, and Figure 10 shows an example of a conventional voltage detection method. It is a figure which shows another example of a detection method. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Single phase AC voltage source, 1a... Negative 6I or power supply, 2... Auxiliary transformer, 2a... Auxiliary voltage generator, 2b.
...CT, 2c...resistance, 3...rectifier, 4...
Filter, 4a...Resistor, 4b...Capacitor, 4
C...Variable resistance, 5...VCO56...Counter, 7...PLL, 8...All dimensions, observer, 8a
...Minimum dimension observer, 9...Arithmetic unit, 10...
・Gain, lla, llb...multiplier, 11C...
Adder, 12...Square root calculator, 13a. 13b... Integrator, 14a-14e... Gain, 1
5a, 15b... Adder, 16... Integrator, 17a
~17 c--gain, 18a, 18b-adder, 1
1...Sample hold, 20...AD converter, 2
1... Arithmetic device. Applicant's agent: Sato - Male figure 5 figure 6 figure porridge 7 figure tail 8 figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 入力した単相交流信号から位相が90°異なる二相正弦
波信号を生成するオブザーバと、前記二相正弦波信号の
それぞれの二乗の和の平方根を算出する演算手段と、を
備えることを特徴とする単相交流信号検出装置。
It is characterized by comprising an observer that generates a two-phase sine wave signal whose phase differs by 90 degrees from an input single-phase AC signal, and a calculation means that calculates the square root of the sum of the squares of each of the two-phase sine wave signals. Single-phase AC signal detection device.
JP13223988A 1988-05-30 1988-05-30 Detecting instrument for single phase ac signal Pending JPH01301183A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13223988A JPH01301183A (en) 1988-05-30 1988-05-30 Detecting instrument for single phase ac signal

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13223988A JPH01301183A (en) 1988-05-30 1988-05-30 Detecting instrument for single phase ac signal

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH01301183A true JPH01301183A (en) 1989-12-05

Family

ID=15076620

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP13223988A Pending JPH01301183A (en) 1988-05-30 1988-05-30 Detecting instrument for single phase ac signal

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH01301183A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5498955A (en) * 1994-02-10 1996-03-12 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Apparatus for detecting the amplitude and phase of an a.c. signal
JP2005003530A (en) * 2003-06-12 2005-01-06 Toshiba Corp Phase detector
JP2006129681A (en) * 2004-10-30 2006-05-18 C & S Kokusai Kenkyusho:Kk Method of phase detecting single-phase ac signal and power converter using the method

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5498955A (en) * 1994-02-10 1996-03-12 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Apparatus for detecting the amplitude and phase of an a.c. signal
US5714877A (en) * 1994-02-10 1998-02-03 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Apparatus for detecting the amplitude and phase of an A.C. signal
US5808462A (en) * 1994-02-10 1998-09-15 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Apparatus for detecting the amplitude and phase of an a.c. signal
DE19505652C2 (en) * 1994-02-10 1999-05-06 Mitsubishi Electric Corp Device for detecting the amplitude and phase of an alternating signal
JP2005003530A (en) * 2003-06-12 2005-01-06 Toshiba Corp Phase detector
JP2006129681A (en) * 2004-10-30 2006-05-18 C & S Kokusai Kenkyusho:Kk Method of phase detecting single-phase ac signal and power converter using the method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Guan et al. Single-phase phase-locked loop based on derivative elements
Rodriguez et al. Multiple second order generalized integrators for harmonic synchronization of power converters
JP4679525B2 (en) Active filter
Fang et al. A novel frequency-adaptive PLL for single-phase grid-connected converters
JP6247433B2 (en) Frequency detection device and isolated operation detection device including the frequency detection device
JP5855886B2 (en) Frequency detector
WO2018122391A1 (en) Precise real-time advanced grid monitoring
Ahmed et al. Enhanced frequency adaptive demodulation technique for grid-connected converters
Sarıbulut A novel average filter based phase-locked loop for FACTS devices
Saxena et al. Design and Testing of Frequency Adaptive Zero-Crossing Detector as a Synchronizing Technique
JPH01301183A (en) Detecting instrument for single phase ac signal
JP3015575B2 (en) Voltage drop detector
Elsahwi et al. A digital frequency adaptive synchronization unit for on-and off-grid systems
Chattopadhyay et al. Phase-angle balance control for harmonic filtering of a three-phase shunt active filter system
Shi et al. Adaptive quadrant filter based phase locked loop system
Sun et al. An Improved $\alpha\beta $-EPLL Based on Active Disturbance Rejection Control for Complicated Power Grid Conditions
Yazdani et al. Single-phase grid-synchronization algorithms for converter interfaced distributed generation systems
JP5517723B2 (en) Harmonic current compensation apparatus and harmonic current compensation method
Djabali et al. Enhanced Sensorless Predictive Direct Power Control for PWM Rectifier with Constant Switching Frequency under Grid Disturbances
Yi et al. A single-phase harmonics extraction algorithm based on the principle of trigonometric orthogonal functions
Rahoui et al. Neural networks based frequency-locked loop for grid synchronization under unbalanced and distorted conditions
Tyagi et al. Utilization of small hydro energy conversion based renewable energy for dual mode operation
JPH06245383A (en) Positive phase/negative phase component detector for three-phase electric amounts
Gao et al. Analysis and implementation of a PLL structure for single-phase grid-connected inverter system
Sadeque et al. A signal reforming algorithm based three-phase PLL under unbalanced grid conditions