JPH04230868A - 交流データ検出装置 - Google Patents
交流データ検出装置Info
- Publication number
- JPH04230868A JPH04230868A JP3100902A JP10090291A JPH04230868A JP H04230868 A JPH04230868 A JP H04230868A JP 3100902 A JP3100902 A JP 3100902A JP 10090291 A JP10090291 A JP 10090291A JP H04230868 A JPH04230868 A JP H04230868A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sample
- alternating current
- phase
- detection device
- values
- 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
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 35
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 39
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 abstract description 3
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 abstract 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 18
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 3
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
- G01R19/04—Measuring peak values or amplitude or envelope of ac or of pulses
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は交流データ検出装置に係
り、特に交流電圧又は電流よりなる交流データの瞬時値
のいくつかをサンプル値として抽出し、このサンプル値
から交流データの振幅を得る交流データ検出装置に関す
る。
り、特に交流電圧又は電流よりなる交流データの瞬時値
のいくつかをサンプル値として抽出し、このサンプル値
から交流データの振幅を得る交流データ検出装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】この種の交流電圧検出方式としてディジ
タル形保護継電器等において電圧、及び/又は電流の振
幅を求める整流加算方式と積加算方式が知られている(
昭和56年7月20日 電気学会発行電気学会大学講
座保護継電工学)。
タル形保護継電器等において電圧、及び/又は電流の振
幅を求める整流加算方式と積加算方式が知られている(
昭和56年7月20日 電気学会発行電気学会大学講
座保護継電工学)。
【0003】整流加算方式は、交流電圧の基本波に対し
て一種の多相整流と同様の精度で直流に変換しようとす
るもので、そのリップル分がサンプリング位相による誤
差に対応する。また、この方式は、サンプリング間隔が
90゜でサンプル数を2点で行う方式や、サンプリング
間隔が30゜でサンプル数を6点とした方式等、種々の
方式が知られている。
て一種の多相整流と同様の精度で直流に変換しようとす
るもので、そのリップル分がサンプリング位相による誤
差に対応する。また、この方式は、サンプリング間隔が
90゜でサンプル数を2点で行う方式や、サンプリング
間隔が30゜でサンプル数を6点とした方式等、種々の
方式が知られている。
【0004】積加算方式は、基本波の積演算を行うもの
で、サンプリング間隔が90゜の2点のサンプル値を用
いて行う方式であり、サンプル値に誤差がなければ求め
られた振幅に誤差は生じない。
で、サンプリング間隔が90゜の2点のサンプル値を用
いて行う方式であり、サンプル値に誤差がなければ求め
られた振幅に誤差は生じない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、整流加算方式
は、いずれも演算式そのものが近似式であって、サンプ
リングの位相に伴い誤差が生じる。
は、いずれも演算式そのものが近似式であって、サンプ
リングの位相に伴い誤差が生じる。
【0006】また、積加算方式は、理論的には誤差が生
じないが、2点のみのサンプル値により演算を行うので
ノイズ等により大きな誤差を生じる可能性がある。
じないが、2点のみのサンプル値により演算を行うので
ノイズ等により大きな誤差を生じる可能性がある。
【0007】本発明は、上述の課題に基づいてなされた
もので、演算式そのものに誤差が無く、サンプル数を適
宜増やして耐ノイズ性を向上させ、検出精度の良い高信
頼性の交流電圧検出装置を得ることを目的としている。
もので、演算式そのものに誤差が無く、サンプル数を適
宜増やして耐ノイズ性を向上させ、検出精度の良い高信
頼性の交流電圧検出装置を得ることを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明は、交流電圧の瞬時値のいくつかをサンプルと
して抽出し、このサンプル値から該交流データの振幅を
求める装置において、一定のサンプリング間隔毎の該交
流データの値をサンプル値としてそれぞれ検出し保持す
るサンプルホールド手段と、保持された複数のサンプル
値から該交流データの基本波に対するフーリエ係数の実
数部と虚数部を分離して演算出力する第1の演算手段と
、上記実数部と虚数部の値から該基本波の振幅を演算出
力する第2の演算手段を設けて構成した交流データ検出
装置である。
、本発明は、交流電圧の瞬時値のいくつかをサンプルと
して抽出し、このサンプル値から該交流データの振幅を
求める装置において、一定のサンプリング間隔毎の該交
流データの値をサンプル値としてそれぞれ検出し保持す
るサンプルホールド手段と、保持された複数のサンプル
値から該交流データの基本波に対するフーリエ係数の実
数部と虚数部を分離して演算出力する第1の演算手段と
、上記実数部と虚数部の値から該基本波の振幅を演算出
力する第2の演算手段を設けて構成した交流データ検出
装置である。
【0009】
【作用】上記サンプルホールド手段は、一定周期T内の
サンプリング間隔θ0 毎の交流データの値をサンプリ
ング値f(mθ0 )として検出し保持するものであり
、第1の演算手段は、一般に、次式(I)(II)によ
り周期Tにおけるフーリエ級数f(θ)及びフーリエ係
数Ck を演算する。
サンプリング間隔θ0 毎の交流データの値をサンプリ
ング値f(mθ0 )として検出し保持するものであり
、第1の演算手段は、一般に、次式(I)(II)によ
り周期Tにおけるフーリエ級数f(θ)及びフーリエ係
数Ck を演算する。
【0010】
【数1】
上記式(II)を展開すると複素数より成る式が得られ
るので、その実数部Cr および虚数部Ci が前記第
1の演算手段より分離出力される。
るので、その実数部Cr および虚数部Ci が前記第
1の演算手段より分離出力される。
【0011】前記第1の演算手段が実数部Cr 及び虚
数部Ci を分離出力すると、第2の演算手段はこれを
入力して次式(III)より基本波の振幅であるフーリ
エ係数CF を求める。
数部Ci を分離出力すると、第2の演算手段はこれを
入力して次式(III)より基本波の振幅であるフーリ
エ係数CF を求める。
【0012】
【数2】
上記サンプリング間隔θ0 は、多相交流の1つの位相
又は単相交流において時系列的に均等点をとり時間的な
間隔t0 として考えても良いし、又、多相交流におい
て各相の同一時刻における位相差φ0 として考えても
良い。
又は単相交流において時系列的に均等点をとり時間的な
間隔t0 として考えても良いし、又、多相交流におい
て各相の同一時刻における位相差φ0 として考えても
良い。
【0013】
【実施例】以下、この発明に係る交流電圧検出装置の好
適な実施例について添付図面に従い詳細に説明する。
適な実施例について添付図面に従い詳細に説明する。
【0014】第1及び第2実施例は、単相交流又は多相
交流の1相における1周期において時系列的に複数のサ
ンプル値を検出するものであり、その基本原理は以下の
ようになっている。
交流の1相における1周期において時系列的に複数のサ
ンプル値を検出するものであり、その基本原理は以下の
ようになっている。
【0015】サンプリング手段は、交流電圧の周期の予
定された整数N(但しN>2)分の1の時間周期t0
{従って、(360/N)゜}毎にその瞬時値をサンプ
ル値として検出する。第1の演算手段は、このサンプル
の値f(mt0 )(但し、m=0,1,2…N−1
t0 :サンプリング時間間隔)から基本波の振幅と
してフーリエ係数CF (後述の式(4)による)を実
数部Cr と虚数部Ci に分離して演算し、第2の演
算手段は、この実数部と虚数部の値から前記の式(II
I)によるCF を演算し、これを基本波の振幅として
出力する。
定された整数N(但しN>2)分の1の時間周期t0
{従って、(360/N)゜}毎にその瞬時値をサンプ
ル値として検出する。第1の演算手段は、このサンプル
の値f(mt0 )(但し、m=0,1,2…N−1
t0 :サンプリング時間間隔)から基本波の振幅と
してフーリエ係数CF (後述の式(4)による)を実
数部Cr と虚数部Ci に分離して演算し、第2の演
算手段は、この実数部と虚数部の値から前記の式(II
I)によるCF を演算し、これを基本波の振幅として
出力する。
【0016】このようにして、交流電圧の基本波の振幅
が求められる理由について以下に補足説明する。
が求められる理由について以下に補足説明する。
【0017】一般に、周期Tを有するフーリエ級数f(
t) とフーリエ係数Ck は式(I)(II)に対応
する次式(1)(2)で与えられる。
t) とフーリエ係数Ck は式(I)(II)に対応
する次式(1)(2)で与えられる。
【0018】
【数3】
そして、1周期間におけるサンプリング数をN、サンプ
リング周期をt0 とし、T=Nt0 ,t=mt0
とし、また、
リング周期をt0 とし、T=Nt0 ,t=mt0
とし、また、
【0019】
【数4】
と置換して離散値系に変形すると、f(t) とCk
は次式(3),(4)で与えられる。
は次式(3),(4)で与えられる。
【0020】
【数5】
ここで、f(t) に直流成分が無く、基本波成分(k
=1)のみのとき、f(t) とCk は次式で与えら
れる。
=1)のみのとき、f(t) とCk は次式で与えら
れる。
【0021】
【数6】
従って、(6)式から単相交流の、又は多相交流におけ
る1相分の基本波の時系列的な複数のサンプリング点に
対するフーリエ係数を求め、これを振幅として得ること
ができる。
る1相分の基本波の時系列的な複数のサンプリング点に
対するフーリエ係数を求め、これを振幅として得ること
ができる。
【0022】図1乃至4は、この発明の第1実施例によ
る検出装置を示している。この第1実施例においては、
サンプリング数を3点(N=3)とする装置を例にして
説明する。
る検出装置を示している。この第1実施例においては、
サンプリング数を3点(N=3)とする装置を例にして
説明する。
【0023】まず、図1に示されるように、第1実施例
による装置は、検出対象から供給される交流電圧f(t
) をサンプルホールドするサンプルホールド手段1と
、このサンプルホールド手段1によりホールドされた3
点のサンプリング数f(0),f(to )及びf(2
to )に基づいて演算を行ないサンプル係数の実数部
Cr と虚数部Ci を求める第1の演算手段2と、こ
の第1の演算手段2の出力した実数部Crおよび虚数部
Ci に基づいてフーリエ係数CF を演算する第2の
演算手段3と、前記検出対象からの前記交流電圧f(t
) の同期を検出する同期検出手段4と、同期検出手段
4により検出された同期に基づいて一定のタイミングを
発生させて前記サンプルホールド手段1、第1及び第2
の演算手段2及び3に夫々供給するタイミング発生手段
5と、より基本的に構成されている。
による装置は、検出対象から供給される交流電圧f(t
) をサンプルホールドするサンプルホールド手段1と
、このサンプルホールド手段1によりホールドされた3
点のサンプリング数f(0),f(to )及びf(2
to )に基づいて演算を行ないサンプル係数の実数部
Cr と虚数部Ci を求める第1の演算手段2と、こ
の第1の演算手段2の出力した実数部Crおよび虚数部
Ci に基づいてフーリエ係数CF を演算する第2の
演算手段3と、前記検出対象からの前記交流電圧f(t
) の同期を検出する同期検出手段4と、同期検出手段
4により検出された同期に基づいて一定のタイミングを
発生させて前記サンプルホールド手段1、第1及び第2
の演算手段2及び3に夫々供給するタイミング発生手段
5と、より基本的に構成されている。
【0024】この場合、測定サンプリング数は3つなの
で、図2に示すように、測定対象の交流電圧“Vm s
in ωt”の周期Tの1/3の周期t0 (120゜
)間隔でサンプル値f(0) ,f(to ),f(2
to )が前記サンプルホールド手段1により検出され
る。
で、図2に示すように、測定対象の交流電圧“Vm s
in ωt”の周期Tの1/3の周期t0 (120゜
)間隔でサンプル値f(0) ,f(to ),f(2
to )が前記サンプルホールド手段1により検出され
る。
【0025】本第1実施例では上記3個のサンプル値か
ら基本波のフーリエ係数CF を求めるので、第1の演
算手段2は図3に示すように掛算手段201〜205と
加算手段206,207で構成される。この掛算手段2
01ないし205は一般的な掛算器を用いてもよいし、
また、オペレーションアンプを適用してそのゲインによ
り一定の掛算と同様の効果を実現しても良い。
ら基本波のフーリエ係数CF を求めるので、第1の演
算手段2は図3に示すように掛算手段201〜205と
加算手段206,207で構成される。この掛算手段2
01ないし205は一般的な掛算器を用いてもよいし、
また、オペレーションアンプを適用してそのゲインによ
り一定の掛算と同様の効果を実現しても良い。
【0026】また、第2の演算手段は図4に示すように
、2乗演算手段301及び302と加算手段303及び
平方根演算手段304で構成される。
、2乗演算手段301及び302と加算手段303及び
平方根演算手段304で構成される。
【0027】図3に示される第1の演算手段2において
は、前記式(6)におけるサンプリング点数Nが3であ
るので、フーリエ係数CF は下式(7)のように変形
できる。
は、前記式(6)におけるサンプリング点数Nが3であ
るので、フーリエ係数CF は下式(7)のように変形
できる。
【0028】
【数7】
この式(7)を展開すると、次式(8)のようになる。
【0029】
【数8】
従って、フーリエ係数CF の実数部Cr 及び虚数
部Ciは整理された次式(9)及び(10)により求め
られる。
部Ciは整理された次式(9)及び(10)により求め
られる。
【0030】
【数9】
また、第2の演算手段3により、基本波の振幅CF が
前記式(III) で求められ、これを交流電圧の振幅
Vm とすることができる。
前記式(III) で求められ、これを交流電圧の振幅
Vm とすることができる。
【0031】以上説明した第1実施例に係る検出装置は
、一般的な交流電圧電流の1相分を時系列の3点でサン
プルホールドする場合を例にしてこの発明の原則的又は
基本的な概念に基づいて構成された検出装置について説
明したが、時系列サンプリングのより具体的な構成例と
しては図5ないし8により示される第2実施例が考えら
れる。
、一般的な交流電圧電流の1相分を時系列の3点でサン
プルホールドする場合を例にしてこの発明の原則的又は
基本的な概念に基づいて構成された検出装置について説
明したが、時系列サンプリングのより具体的な構成例と
しては図5ないし8により示される第2実施例が考えら
れる。
【0032】本発明を実施するより具体的な第2実施例
に係る装置の基本的ハードウェア構成を図5に示す。こ
の第2実施例は、商用電源等の既知の一定周波数の交流
電圧及び/又は電流を検出する場合の例である。
に係る装置の基本的ハードウェア構成を図5に示す。こ
の第2実施例は、商用電源等の既知の一定周波数の交流
電圧及び/又は電流を検出する場合の例である。
【0033】図5において、サンプルホールド手段1は
CPU6からのホールドパルスPSHのタイミングによ
り交流電圧f(t) をサンプルホールドし値f(mt
o )を出力する。アナログ演算手段210はその出力
値に定数Ki を乗じ“Ki f(mto ) ”をア
ナログ演算して出力する。
CPU6からのホールドパルスPSHのタイミングによ
り交流電圧f(t) をサンプルホールドし値f(mt
o )を出力する。アナログ演算手段210はその出力
値に定数Ki を乗じ“Ki f(mto ) ”をア
ナログ演算して出力する。
【0034】この第2実施例ではアナログ演算手段21
0は図6に示すように演算回路211及び212より構
成され、CPU6から出力された切換セレクトパルスP
SLにより切換えられるスイッチ213と214により
1つのサンプル値に対して2つの定数(K1 =1/6
,K2 =(6分のルート3))を乗算する。前記セレ
クトパルスPSLは、前記のCPU6から図6に示され
るアナログ演算手段210の切換制御器215に供給さ
れて所定のタイミングでスイッチ213及び214を交
互に切換える。
0は図6に示すように演算回路211及び212より構
成され、CPU6から出力された切換セレクトパルスP
SLにより切換えられるスイッチ213と214により
1つのサンプル値に対して2つの定数(K1 =1/6
,K2 =(6分のルート3))を乗算する。前記セレ
クトパルスPSLは、前記のCPU6から図6に示され
るアナログ演算手段210の切換制御器215に供給さ
れて所定のタイミングでスイッチ213及び214を交
互に切換える。
【0035】一方、A/D変換器220はこのアナログ
値をディジタル値に変換して、このディジタルデータD
d をCPU6へ供給する。CPU6はホールドパルス
PSHとセレクトパルスPSLを制御出力すると共にデ
ィジタル値に変換された前記ディジタルデータDd を
読み込み、図7に示すデータ処理を行って基本波のフー
リエ係数CF を演算出力する。なお、クロック発生器
7は一定周波数のクロックパルスPCLを発生しCPU
6の基本クロックとするものである。
値をディジタル値に変換して、このディジタルデータD
d をCPU6へ供給する。CPU6はホールドパルス
PSHとセレクトパルスPSLを制御出力すると共にデ
ィジタル値に変換された前記ディジタルデータDd を
読み込み、図7に示すデータ処理を行って基本波のフー
リエ係数CF を演算出力する。なお、クロック発生器
7は一定周波数のクロックパルスPCLを発生しCPU
6の基本クロックとするものである。
【0036】以下、CPU6が行う作用について説明す
る。
る。
【0037】なお、説明文中の括弧内の符号は図7のス
テップ番号を示す。
テップ番号を示す。
【0038】CPU6は一定周波数の基本クロックパル
スPCLにより周期t0 のホールドパルスPSHを出
力する。このパルスPSHが出力される度にCPU6の
内部カウンタの内容NC が更新される。CPU6の処
理がスタートするとNC =0にセットされ(ステップ
ST1)、ホールドパルスPSHを出力してサンプル値
f(0) がホールドされてサンプルホールド手段1は
待ち状態となる(ステップST2)。
スPCLにより周期t0 のホールドパルスPSHを出
力する。このパルスPSHが出力される度にCPU6の
内部カウンタの内容NC が更新される。CPU6の処
理がスタートするとNC =0にセットされ(ステップ
ST1)、ホールドパルスPSHを出力してサンプル値
f(0) がホールドされてサンプルホールド手段1は
待ち状態となる(ステップST2)。
【0039】次にセレクトパルスPSLによりステップ
213を閉じて係数1/6を乗算し“(1/6)f(0
) ”をディジタルデータDdで内部メモリに格納する
(ステップST3)。
213を閉じて係数1/6を乗算し“(1/6)f(0
) ”をディジタルデータDdで内部メモリに格納する
(ステップST3)。
【0040】次にセレクトパルスPSLによりスイッチ
214に切換え“(6分のルート3)・f(0) ”を
内部メモリに格納する。ステップST4)。
214に切換え“(6分のルート3)・f(0) ”を
内部メモリに格納する。ステップST4)。
【0041】次に“NC =2”に達したか否かが判別
され(ステップST5)、NC が2でない場合ステッ
プST6へ進み先のホールドパルスPSHを出力した時
点から次のパルスPSHを出力するまでのアイドル期間
をとる(ステップST6)。
され(ステップST5)、NC が2でない場合ステッ
プST6へ進み先のホールドパルスPSHを出力した時
点から次のパルスPSHを出力するまでのアイドル期間
をとる(ステップST6)。
【0042】アイドル期間が経過したら内部カウンタを
インクリメントし(ステップST7)、ステップST2
に戻して“NC =2”となるまで同様の処理をくり返
す。これにより内部メモリにはf(0) ,f(to
),f(2to )にそれぞれ係数1/6,(6分のル
ート3)を乗じた6個のデータが格納される。
インクリメントし(ステップST7)、ステップST2
に戻して“NC =2”となるまで同様の処理をくり返
す。これにより内部メモリにはf(0) ,f(to
),f(2to )にそれぞれ係数1/6,(6分のル
ート3)を乗じた6個のデータが格納される。
【0043】“NC =2”となるとステップST8へ
処理が進み、これらのデータを用いて前記式(9)及び
(10)により演算が行なわれ、基本波フーリエ係数の
実数部Cr と虚数部Ci が求められる。
処理が進み、これらのデータを用いて前記式(9)及び
(10)により演算が行なわれ、基本波フーリエ係数の
実数部Cr と虚数部Ci が求められる。
【0044】CPU6には、変数xに対しF1 (x)
=x2とF2 (x) =(ルートx)を求めるテー
ブルF1 (x) とF2 (x) が設けられており
、ステップST9で、テーブルF1 (x) を用いて
(Cr )2 と(Ci )2 を求め、これをステッ
プST10で加算し、ステップST11でテーブルF2
(x) を用いて基本波フーリエ係数C1 が求めら
れる。
=x2とF2 (x) =(ルートx)を求めるテー
ブルF1 (x) とF2 (x) が設けられており
、ステップST9で、テーブルF1 (x) を用いて
(Cr )2 と(Ci )2 を求め、これをステッ
プST10で加算し、ステップST11でテーブルF2
(x) を用いて基本波フーリエ係数C1 が求めら
れる。
【0045】その後、アイドル期間をとるため周期t0
が経過したか否かが判断され(ステップST12)、
内部カウンタの値をNC =0にリセットし、同様の処
理がくり返される。これにより交流電圧の1サイクル毎
にその基本波の振幅が検出される。
が経過したか否かが判断され(ステップST12)、
内部カウンタの値をNC =0にリセットし、同様の処
理がくり返される。これにより交流電圧の1サイクル毎
にその基本波の振幅が検出される。
【0046】本第2実施例によれば、サンプリング点数
を3点としているので振幅の検出に要するCPUの負担
が軽く、CPU6は他の処理に有効に活用することがで
きる。
を3点としているので振幅の検出に要するCPUの負担
が軽く、CPU6は他の処理に有効に活用することがで
きる。
【0047】なお、図7による第2実施例の動作説明で
は理解し易いようにサンプルを3回検出する度に内部カ
ウンタの値を“NC =0”にリセットする例で示した
が、3回以上になったら最新のデータを含む隣接した3
個のデータを用い1/3サイクル毎に基本波の振幅を検
出することができる。
は理解し易いようにサンプルを3回検出する度に内部カ
ウンタの値を“NC =0”にリセットする例で示した
が、3回以上になったら最新のデータを含む隣接した3
個のデータを用い1/3サイクル毎に基本波の振幅を検
出することができる。
【0048】上記第1及び第2実施例に係る交流電圧及
び/又は電流検出装置においては、1周期につき時系列
的に複数個のサンプリング点を適宜決定できるので、耐
ノイズ特性を適宜に強化できるという実施例としての効
果がある。
び/又は電流検出装置においては、1周期につき時系列
的に複数個のサンプリング点を適宜決定できるので、耐
ノイズ特性を適宜に強化できるという実施例としての効
果がある。
【0049】また、A/D変換手段を介してアナログ演
算手段と、ディジタル演算手段としてのCPUとより構
成されたハイブリッド方式の演算処理システムが演算を
行なっているので、演算処理が分散され高精度及び高信
頼度の検出システムとして機能し得ると共に、CPUへ
の負担を大幅に軽減できるという実施例としての効果も
ある。
算手段と、ディジタル演算手段としてのCPUとより構
成されたハイブリッド方式の演算処理システムが演算を
行なっているので、演算処理が分散され高精度及び高信
頼度の検出システムとして機能し得ると共に、CPUへ
の負担を大幅に軽減できるという実施例としての効果も
ある。
【0050】次に、複数のサンプリング点を時系列的に
設定する上記第1及び第2実施例に対して、多相交流の
同一時刻において各々の位相における瞬時値を検出する
ようにした第3実施例に係る交流電圧及び/又は電流検
出装置について図8ないし図10を参照しながら詳細に
説明する。
設定する上記第1及び第2実施例に対して、多相交流の
同一時刻において各々の位相における瞬時値を検出する
ようにした第3実施例に係る交流電圧及び/又は電流検
出装置について図8ないし図10を参照しながら詳細に
説明する。
【0051】この第3実施例の基本原理は以下のような
ものである。
ものである。
【0052】多相交流の同一時点におけるその相数に対
応する整数N分の1(但し、N>2、従ってN≧3であ
るので、2相交流の場合には上記第1のアスペクトの構
成が採用される)の位相差φo 毎に各相の瞬時値をサ
ンプル値として検出する。従って上記第1のアスペクト
で用いられた、式(1)ないし(6)は次式(1)’な
いし(6)’となる。
応する整数N分の1(但し、N>2、従ってN≧3であ
るので、2相交流の場合には上記第1のアスペクトの構
成が採用される)の位相差φo 毎に各相の瞬時値をサ
ンプル値として検出する。従って上記第1のアスペクト
で用いられた、式(1)ないし(6)は次式(1)’な
いし(6)’となる。
【0053】一定の周期Tにおけるフーリエ級数f(φ
)とフーリエ係数Ck は前記式(I) (II)より
、次式(1)’及び(2)’により求められる。
)とフーリエ係数Ck は前記式(I) (II)より
、次式(1)’及び(2)’により求められる。
【0054】
【数10】
また、1周期間におけるサンプリング数をN、サンプリ
ング周期をφo とし、下式
ング周期をφo とし、下式
【0055】
【数11】
のように置換して離散値系に変形すると、f(φ)とC
k は次式(3)’及び(4)’により求められる。
k は次式(3)’及び(4)’により求められる。
【0056】
【数12】
ここで、f(φ)に直流成分、即ち零相分が存在せず基
本波成分即ち正成分(k=1)のみのときには、f(φ
)とCk は次式(5)’及び(6)’により求められ
る。
本波成分即ち正成分(k=1)のみのときには、f(φ
)とCk は次式(5)’及び(6)’により求められ
る。
【0057】
【数13】
従って、式(6)’から基本波に対するフーリエ係数を
求め、これを多相交流の正相分の振幅として得ることが
できる。
求め、これを多相交流の正相分の振幅として得ることが
できる。
【0058】この第3実施例においても、3相交流を例
にして各相につき1点ずつ同一時刻で電圧及び/又は電
流の瞬時値をサンプルホールドした3点のホールド値f
(0) ,f(φo )およびf(2φo )を用いて
フーリエ級数f(φ)及びフーリエ係数Ck が演算さ
れる。
にして各相につき1点ずつ同一時刻で電圧及び/又は電
流の瞬時値をサンプルホールドした3点のホールド値f
(0) ,f(φo )およびf(2φo )を用いて
フーリエ級数f(φ)及びフーリエ係数Ck が演算さ
れる。
【0059】まず、この第3実施例に係る検出装置は、
図8に示されるように、例えばu相、v相及びw相より
成る3相交流電圧の同一時刻における各相の瞬時値f(
u) ,f(v) 及びf(w) をサンプル値f(0
),f(φo ),f(2φo )としてサンプリング
してホールドするサンプルホールド手段11と、サンプ
ルホールド手段11によりホールドされたサンプル値f
(0) ,f(φo )及びf(2φo )に基づいて
所定の演算を行ない複素数よりなるフーリエ係数を求め
てその実数部Cr 及び虚数部Ci を夫々演算して出
力する第1の演算手段12と、この第1の演算手段12
より供給された実数部Cr 及び虚数部Ci に基づい
て3相交流の正相分の振幅としてのフーリエ係数CF
を出力する第2の演算手段13と、そして、前記サンプ
ルホールド手段11、第1及び第2の演算手段12及び
13に対して夫々ホールド指令信号S1 ないしS3
及び読込み指令信号S4 及び演算指令信号S5 及び
S6 を出力する例えばCPUより成るタイミング発生
手段14と、より構成されている。
図8に示されるように、例えばu相、v相及びw相より
成る3相交流電圧の同一時刻における各相の瞬時値f(
u) ,f(v) 及びf(w) をサンプル値f(0
),f(φo ),f(2φo )としてサンプリング
してホールドするサンプルホールド手段11と、サンプ
ルホールド手段11によりホールドされたサンプル値f
(0) ,f(φo )及びf(2φo )に基づいて
所定の演算を行ない複素数よりなるフーリエ係数を求め
てその実数部Cr 及び虚数部Ci を夫々演算して出
力する第1の演算手段12と、この第1の演算手段12
より供給された実数部Cr 及び虚数部Ci に基づい
て3相交流の正相分の振幅としてのフーリエ係数CF
を出力する第2の演算手段13と、そして、前記サンプ
ルホールド手段11、第1及び第2の演算手段12及び
13に対して夫々ホールド指令信号S1 ないしS3
及び読込み指令信号S4 及び演算指令信号S5 及び
S6 を出力する例えばCPUより成るタイミング発生
手段14と、より構成されている。
【0060】このタイミング発生手段14は、ホールド
指令信号S1 ないしS3 のパルスの立上がりを所定
時間ずつ遅らせると共に、これらの信号S1 ないしS
3 の立上がりに同期して読込み指令信号S4 及び演
算指令信号S5 及びS6 を生成するためのカウンタ
15を備えている。
指令信号S1 ないしS3 のパルスの立上がりを所定
時間ずつ遅らせると共に、これらの信号S1 ないしS
3 の立上がりに同期して読込み指令信号S4 及び演
算指令信号S5 及びS6 を生成するためのカウンタ
15を備えている。
【0061】上記指令信号S1 ないしS6 は、図9
に波形(a)ないし(f)で示されるパルス信号となっ
ている。ホールド指令信号S1 ないしS3 の立上が
り点を順次遅らせるタイミングについては、CPUの能
力に応じた又は希望する応答速度に従って変更可能であ
る。また、読込み指令信号S4 はホールド指令信号S
1 の立上がりパルスの微分プラス側を基準として生成
され、演算指令信号S5 及びS6 は、ホールド指令
信号S2 及びS3 の立上がりパルスの微分プラス側
を基準として夫々生成される。
に波形(a)ないし(f)で示されるパルス信号となっ
ている。ホールド指令信号S1 ないしS3 の立上が
り点を順次遅らせるタイミングについては、CPUの能
力に応じた又は希望する応答速度に従って変更可能であ
る。また、読込み指令信号S4 はホールド指令信号S
1 の立上がりパルスの微分プラス側を基準として生成
され、演算指令信号S5 及びS6 は、ホールド指令
信号S2 及びS3 の立上がりパルスの微分プラス側
を基準として夫々生成される。
【0062】図8に従いその構成を説明した第3実施例
による検出装置は内蔵カウンタ15を備えたタイミング
発生手段14がCPUとして図10のフローチャートに
示されるような処理動作を行なう。
による検出装置は内蔵カウンタ15を備えたタイミング
発生手段14がCPUとして図10のフローチャートに
示されるような処理動作を行なう。
【0063】図10に示されるように、ステップST2
1において、CPUより成るコントローラとしてのタイ
ミング発生手段14は、ホールド指令信号S1 (図9
(a))及びこの微分プラス側を基準として生成された
読込み指令信号S4 (図9(d))をサンプルホール
ド手段11へ出力して、図11に示されるu相、v相及
びw相の3相の瞬時値f(u) ,f(v) 及びf(
w) をサンプルホールドさせる。
1において、CPUより成るコントローラとしてのタイ
ミング発生手段14は、ホールド指令信号S1 (図9
(a))及びこの微分プラス側を基準として生成された
読込み指令信号S4 (図9(d))をサンプルホール
ド手段11へ出力して、図11に示されるu相、v相及
びw相の3相の瞬時値f(u) ,f(v) 及びf(
w) をサンプルホールドさせる。
【0064】次に、ステップST22において、図9(
b)及び(e)に夫々示されるように前記信号S1 及
びS4 より所定タイミングだけ遅延した立上がりパル
スが、タイミング発生手段14より第1の演算手段12
へ出力される。第1の演算手段12は入力された2つの
指令信号S2 及びS5 に基づいて、前記式(1)’
及び(2)’によりフーリエ級数f(φ)及びフーリエ
係数Ck が演算される。
b)及び(e)に夫々示されるように前記信号S1 及
びS4 より所定タイミングだけ遅延した立上がりパル
スが、タイミング発生手段14より第1の演算手段12
へ出力される。第1の演算手段12は入力された2つの
指令信号S2 及びS5 に基づいて、前記式(1)’
及び(2)’によりフーリエ級数f(φ)及びフーリエ
係数Ck が演算される。
【0065】このステップST22における第1の演算
手段12の式(2)’以降の演算は、前述した式(3)
’ないし(6)’に従って行なわれる。ここで、この第
3実施例においては、前記式(6)’のサンプリング数
Nが3であるので、この例におけるフーリエ係数CF
は下式(7)’のように変形される。
手段12の式(2)’以降の演算は、前述した式(3)
’ないし(6)’に従って行なわれる。ここで、この第
3実施例においては、前記式(6)’のサンプリング数
Nが3であるので、この例におけるフーリエ係数CF
は下式(7)’のように変形される。
【0066】
【数14】
この式(7)’を展開すると下式(8)’のようになる
。
。
【0067】
【数15】
従って、フーリエ級数CF の実数部Cr 及び虚数部
Ci は整理された次式(9)’及び(10)’により
求められる。
Ci は整理された次式(9)’及び(10)’により
求められる。
【0068】
【数16】
上記式(9)’及び(10)’は、前述した式(9)及
び(10)に夫々対応しているので、この第1の演算手
段12の構成としては、図3に示された第1の演算手段
2の構成と全く同一のもので適用可能である。
び(10)に夫々対応しているので、この第1の演算手
段12の構成としては、図3に示された第1の演算手段
2の構成と全く同一のもので適用可能である。
【0069】次に、処理動作はステップST23に進み
、ステップST22において第1の演算手段12が出力
した実数部Cr 及び虚数部Ci を受入れた第2の演
算手段13が、前記タイミング発生手段14より出力さ
れたホールド指令信号S3 及び演算指令信号S6 に
基づいて前記式(III)により3相交流の正相分の振
幅としてのフーリエ係数CF を演算出力する。
、ステップST22において第1の演算手段12が出力
した実数部Cr 及び虚数部Ci を受入れた第2の演
算手段13が、前記タイミング発生手段14より出力さ
れたホールド指令信号S3 及び演算指令信号S6 に
基づいて前記式(III)により3相交流の正相分の振
幅としてのフーリエ係数CF を演算出力する。
【0070】以上、多相交流において同一時刻での位相
毎の瞬時値を位相数だけサンプルホールドする第3実施
例の検出装置によれば、例えばu相、v相及びw相の電
圧(電流)位相が電気角で120度ずつ異なっているこ
とを利用して演算を行なっているので、同一時刻におけ
るサンプリングにより瞬時に電圧又は電流のベクトルを
算出することができる。
毎の瞬時値を位相数だけサンプルホールドする第3実施
例の検出装置によれば、例えばu相、v相及びw相の電
圧(電流)位相が電気角で120度ずつ異なっているこ
とを利用して演算を行なっているので、同一時刻におけ
るサンプリングにより瞬時に電圧又は電流のベクトルを
算出することができる。
【0071】従って、多相交流の周波数を高速で制御し
ている場合であってもこの検出装置を適用することがで
きるというこの第3実施例に特有の効果を有する。この
第3実施例の場合、同一時刻のサンプリングなので検出
遅れが発生することは理論上はなく、検出速度は第1及
び第2の演算手段を構成する各演算素子の処理速度に依
存することになる。
ている場合であってもこの検出装置を適用することがで
きるというこの第3実施例に特有の効果を有する。この
第3実施例の場合、同一時刻のサンプリングなので検出
遅れが発生することは理論上はなく、検出速度は第1及
び第2の演算手段を構成する各演算素子の処理速度に依
存することになる。
【0072】尚、上述した第1ないし第3実施例におい
ては、単相交流又は多相の1相分の交流における時系列
サンプリングと、多相交流における同一時刻サンプリン
グと、を夫々別個に適用する場合を説明したが、この発
明はこのような個別適用に限定されることなく、所定の
フーリエ変換公式を用いて時系列サンプリングと同時刻
サンプリングの両者を組合わせて適用できることは勿論
である。
ては、単相交流又は多相の1相分の交流における時系列
サンプリングと、多相交流における同一時刻サンプリン
グと、を夫々別個に適用する場合を説明したが、この発
明はこのような個別適用に限定されることなく、所定の
フーリエ変換公式を用いて時系列サンプリングと同時刻
サンプリングの両者を組合わせて適用できることは勿論
である。
【0073】
【発明の効果】本発明によれば、基本波フーリエ係数か
ら交流電圧の振幅を求めるので論理的に検出誤差を零に
することができる。
ら交流電圧の振幅を求めるので論理的に検出誤差を零に
することができる。
【0074】また、時系列的であっても複数位相の瞬時
値としても何れでも1周期当り複数のサンプリング点数
を適宜に決定することができるので適宜に耐ノイズ性を
強化することができる。
値としても何れでも1周期当り複数のサンプリング点数
を適宜に決定することができるので適宜に耐ノイズ性を
強化することができる。
【0075】また、アナログ演算手段とCPUを用いた
ハイブリッド方式で実現することにより演算処理が分散
され、CPUの負担が軽く、高精度で信頼度の高い合理
的な交流電圧検出装置を提供することができる。
ハイブリッド方式で実現することにより演算処理が分散
され、CPUの負担が軽く、高精度で信頼度の高い合理
的な交流電圧検出装置を提供することができる。
【図1】この発明の第1の実施例による交流データ検出
装置の基本構成を示すブロック図である。
装置の基本構成を示すブロック図である。
【図2】図1に示された装置が検出する交流電圧波形及
びこの波形におけるサンプリングタイミングを示す波形
図である。
びこの波形におけるサンプリングタイミングを示す波形
図である。
【図3】図1に示された第1の演算手段2の詳細な構成
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図4】図1に示された第2の演算手段3の詳細な構成
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図5】より具体的な構成を有するこの発明の第2の実
施例による交流データ検出装置のハードウェア構成を示
すブロック図である。
施例による交流データ検出装置のハードウェア構成を示
すブロック図である。
【図6】図5に示されたアナログ演算手段210の詳細
な構成を示す回路図である。
な構成を示す回路図である。
【図7】図5に示されたCPU6の処理動作を示すフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図8】サンプリング周期を多相交流の位相差とする同
時刻サンプリング方式による第3実施例に係る交流電圧
及び/又は電流検出装置の基本構成を示すブロック図で
ある。
時刻サンプリング方式による第3実施例に係る交流電圧
及び/又は電流検出装置の基本構成を示すブロック図で
ある。
【図9】第3実施例の検出装置におけるタイミング発生
手段から出力されるパルス信号の出力波形を示すタイミ
ングチャートである。
手段から出力されるパルス信号の出力波形を示すタイミ
ングチャートである。
【図10】図8に示された各手段の処理動作を示すフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図11】3相交流の位相間のサンプリング点を交流波
形上に示す波形図である。
形上に示す波形図である。
1 サンプルホールド手段
2 第1の演算手段
3 第2の演算手段
5 タイミング発生手段
11 サンプルホールド手段
12 第1の演算手段
13 第2の演算手段
14 タイミング発生手段
Claims (3)
- 【請求項1】交流データの瞬時値のいくつかを複数のサ
ンプル値として抽出し、このサンプル値から該交流デー
タの振幅を求める装置において、一定のサンプリング間
隔毎に該交流データの値をサンプル値としてそれぞれ検
出し保持するサンプルホールド手段と、保持された複数
のサンプル値から該交流の基本波又は正相分に対するフ
ーリエ係数の実数部と虚数部を分離して演算出力する第
1の演算手段と、上記実数部と虚数部の値から該基本波
又は正相分の振幅を演算出力する第2の演算手段と、よ
り構成された交流データ検出装置。 - 【請求項2】請求項1に記載された交流データ検出装置
において、前記交流は多相の1相又は単相であり、前記
サンプルホールド手段が検出し保持する複数のサンプル
値は、時系列上の一定のサンプリング間隔を有している
ことを特徴とする交流データ検出装置。 - 【請求項3】請求項1に記載された交流データ検出装置
において、前記交流は多相であり、前記サンプルホール
ド手段が検出し保持する複数のサンプル値は同一時刻に
おいて前記多相の各相から夫々検出された各々一定の位
相差を有していることを特徴とする交流データ検出装置
。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2-116791 | 1990-05-08 | ||
JP11679190 | 1990-05-08 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04230868A true JPH04230868A (ja) | 1992-08-19 |
Family
ID=14695782
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3100902A Pending JPH04230868A (ja) | 1990-05-08 | 1991-05-02 | 交流データ検出装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5299149A (ja) |
EP (1) | EP0456132B1 (ja) |
JP (1) | JPH04230868A (ja) |
DE (1) | DE69122653T2 (ja) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5450612A (en) * | 1993-08-26 | 1995-09-12 | Motorola, Inc. | Communication system for communicating with a plurality of selective call receivers and method therefor |
US6144720A (en) * | 1998-08-28 | 2000-11-07 | Picker International, Inc. | Iron oxide coating for x-ray tube rotors |
CA2348799A1 (fr) * | 2001-05-22 | 2002-11-22 | Marcel Blais | Appareil d'essai de composants electroniques |
JP2006191302A (ja) * | 2005-01-05 | 2006-07-20 | Toshiba Corp | 電子カメラ装置とその操作案内方法 |
US7605994B2 (en) * | 2006-09-27 | 2009-10-20 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Multiple sinusoidal seek servo system for reducing seek acoustics and seek time in hard disk drives |
DE102009008766A1 (de) | 2009-02-06 | 2010-08-12 | Optima Group Pharma Gmbh | Verfahren zum Beschichten der Innenflächen von Glasbehältern |
JP5997458B2 (ja) * | 2012-02-22 | 2016-09-28 | ローム株式会社 | 回転制御装置及び方法、並びに、これを用いたディスク駆動装置 |
CN102809679A (zh) * | 2012-08-08 | 2012-12-05 | 航天科工深圳(集团)有限公司 | 一种电力监测信号的采样方法和装置 |
NO20121049A1 (no) | 2012-09-17 | 2014-03-18 | Paal Irgens Hagevik | Konstruksjon for reduksjon av trykk i en væske |
US20160139182A1 (en) * | 2014-11-13 | 2016-05-19 | Robert J. Pond | Sine wave analysis method and apparatus |
DE102017116534A1 (de) * | 2017-07-21 | 2019-01-24 | Eaton Electrical Ip Gmbh & Co. Kg | Schaltungsanordnung und Verfahren zur Überwachung wechselspannungsförmiger Signale |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57198872A (en) * | 1981-05-30 | 1982-12-06 | Nissin Electric Co Ltd | Measuring device for crest value |
US4794369A (en) * | 1982-02-25 | 1988-12-27 | Scientific Columbus, Inc. | Multi-function electricity metering transducer |
US4625283A (en) * | 1982-05-07 | 1986-11-25 | Cooper Industries, Inc. | Method and apparatus for digitally measuring alternating current |
JPS60113615A (ja) * | 1983-11-24 | 1985-06-20 | 株式会社東芝 | デイジタル形保護継電装置 |
JPS618675A (ja) * | 1984-06-22 | 1986-01-16 | Mitsubishi Electric Corp | 電気量計測装置 |
JPH0828934B2 (ja) * | 1984-07-31 | 1996-03-21 | 株式会社東芝 | 保護制御装置 |
US4672555A (en) * | 1984-10-18 | 1987-06-09 | Massachusetts Institute Of Technology | Digital ac monitor |
US4644268A (en) * | 1985-04-08 | 1987-02-17 | Allied-Signal Corporation | Apparatus and method for determining the magnitude and phase of the fundamental component of a complex waveshape |
US4811236A (en) * | 1986-11-03 | 1989-03-07 | Westinghouse Electric Corp. | Transmission line voltage detector for static VAR generator |
JPH0668513B2 (ja) * | 1987-09-12 | 1994-08-31 | 富士電機株式会社 | 交流波高値計測装置 |
JPH06105266B2 (ja) * | 1987-12-28 | 1994-12-21 | 三菱電機株式会社 | デジタル保護継電器 |
JPH0737997B2 (ja) * | 1988-10-31 | 1995-04-26 | 三菱電機株式会社 | 電気量検出器 |
US5027285A (en) * | 1989-02-28 | 1991-06-25 | Oneac Corporation | Power line waveform measurement system |
-
1991
- 1991-05-02 JP JP3100902A patent/JPH04230868A/ja active Pending
- 1991-05-03 EP EP91107220A patent/EP0456132B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-05-03 DE DE69122653T patent/DE69122653T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-05-08 US US07/696,571 patent/US5299149A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE69122653D1 (de) | 1996-11-21 |
DE69122653T2 (de) | 1997-05-28 |
EP0456132A3 (en) | 1992-05-20 |
EP0456132B1 (en) | 1996-10-16 |
EP0456132A2 (en) | 1991-11-13 |
US5299149A (en) | 1994-03-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101529709B (zh) | 电力变换装置 | |
JP5855886B2 (ja) | 周波数検出装置 | |
JPH04230868A (ja) | 交流データ検出装置 | |
JP2011028773A (ja) | 多重化信号調整器 | |
JPH02222843A (ja) | 交流電力測定方法及び装置 | |
US4885656A (en) | Digital protective relay | |
US6989977B2 (en) | Digital directional relay | |
US4609983A (en) | Apparatus for determining active and/or reactive current and/or the power thereof in an inverter with a given input d-c voltage, especially in a pulsed inverter | |
Rosic et al. | Analysis of torque ripple reduction in induction motor DTC drive with multiple voltage vectors | |
US4678990A (en) | Motor monitor signal analysis system | |
JPH0737998B2 (ja) | 電気量検出器 | |
JPS6085371A (ja) | 交流計測装置 | |
Idkhajine et al. | FPGA-based sensorless controller for synchronous machine using an extended Kalman filter | |
Likitha et al. | ADC-PWM Synchronization for Motor Control Unit Development | |
JPH02213770A (ja) | 三相電圧電流実効値および三相有効無効電力の演算方法 | |
JP3958255B2 (ja) | 発電機における位相同期検出回路 | |
JPH09196976A (ja) | 周波数検出方法 | |
JPS58198165A (ja) | Pwm変換器の電流検出方法 | |
Muresan et al. | Power Analysis Tools Developed in the LabVIEW Programming Environment | |
Liske et al. | Moving Lean Instant Slope Constant Estimator for Fast Online Measurement of Derivative and Absolute Value of Oversampled Signals | |
RU2629907C1 (ru) | Способ измерения реактивной мощности в трехфазной симметричной электрической цепи | |
RU2028623C1 (ru) | Способ определения постоянной составляющей напряжения | |
JPH0638086B2 (ja) | 電流検出方法と装置 | |
JPH08196035A (ja) | 方向検出装置 | |
JPS61128790A (ja) | 誘導電動機のすべり周波数演算装置 |