JPH0564803B2 - - Google Patents

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JPH0564803B2
JPH0564803B2 JP61235336A JP23533686A JPH0564803B2 JP H0564803 B2 JPH0564803 B2 JP H0564803B2 JP 61235336 A JP61235336 A JP 61235336A JP 23533686 A JP23533686 A JP 23533686A JP H0564803 B2 JPH0564803 B2 JP H0564803B2
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Keiichi Tomizawa
Yosuke Nakanishi
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Fuji Electric Co Ltd
Fuji Facom Corp
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Fuji Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、交流、直流等各種の電源に接続され
て抵抗負荷、誘導性負荷、容量性負荷または定電
力負荷等を単一の装置にて高精度に実現可能とし
た電子的負荷装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention is capable of handling resistive loads, inductive loads, capacitive loads, constant power loads, etc. in a single device connected to various power sources such as AC and DC. This invention relates to an electronic load device that can be realized with high accuracy.

(従来の技術) 従来、負荷装置としては第8図および第9図に
示すようなものが知られている。このうち、第8
図において21は交流電源、22は可変抵抗や可
変インダクタンス、可変コンデンサ等の可変イン
ピーダンス装置を示し、また第9図において23
は直流電源、24は定電流源をそれぞれ示してい
る。
(Prior Art) Conventionally, load devices as shown in FIGS. 8 and 9 are known. Of these, the 8th
In the figure, 21 is an AC power supply, 22 is a variable impedance device such as a variable resistor, variable inductance, variable capacitor, etc.
2 shows a DC power supply, and 24 shows a constant current source.

そして、第8図の回路では可変インピーダンス
装置22が負荷装置25を構成しており、交流電
源21の電圧をV・、可変インピーダンス装置22
のインピーダンスをZ・とすれば、このインピーダ
ンスを所定の値に設定することにより任意の負荷
電流I・=V・/Z・を得ることができる。一方、第8
図の回路では定電流源24が負荷装置26を構成
し、かかる負荷装置26は直流電源23の電圧を
V、定電流源24の電流をIとすれば電源側から
見てインピーダンスZの負荷ということができ
る。
In the circuit shown in FIG. 8, the variable impedance device 22 constitutes a load device 25, and the voltage of the AC power source 21 is set to V.
If the impedance of is Z., any load current I.=V./Z. can be obtained by setting this impedance to a predetermined value. On the other hand, the 8th
In the circuit shown in the figure, the constant current source 24 constitutes a load device 26, and if the voltage of the DC power source 23 is V and the current of the constant current source 24 is I, then this load device 26 is called a load of impedance Z when viewed from the power source side. be able to.

(発明が解決しようとする問題点) しかるに、第8図の例では定インピーダンスの
負荷として交流回路用の誘導性負荷または容量性
負荷を可変のものとして実現するのが一般に困難
であり、また実際のインピーダンスやキヤパシタ
ンスの値が理想的でないため設定値どうりのイン
ピーダンスをもつた負荷装置が実現できないとい
う問題があつた。
(Problem to be Solved by the Invention) However, in the example shown in Fig. 8, it is generally difficult to realize a variable inductive load or capacitive load for an AC circuit as a constant impedance load, and in practice Since the values of impedance and capacitance are not ideal, there was a problem that a load device having an impedance matching the set value could not be realized.

更に、第9図の負荷装置は通常、直流回路用に
のみ実用化されていると共に、これらの従来例で
は何れも電源電圧の変動に対して無関係に定電力
負荷とすることができないという欠点があつた。
Furthermore, the load device shown in FIG. 9 is usually put into practical use only for DC circuits, and all of these conventional examples have the disadvantage that they cannot be made into constant power loads regardless of fluctuations in the power supply voltage. It was hot.

本発明は上記の問題点を解決するべく提案され
たもので、その目的とするところは、電源の種類
(交流、直流、高調波分を含む電源等)に拘らず
所望の値の抵抗負荷、誘導性負荷、容量性負荷、
定電力負荷等を単一の装置にて容易に実現可能と
した電子的負荷装置を提供することにある。
The present invention was proposed to solve the above problems, and its purpose is to provide a resistive load with a desired value regardless of the type of power source (AC, DC, power source including harmonic components, etc.). inductive load, capacitive load,
An object of the present invention is to provide an electronic load device that can easily realize a constant power load or the like with a single device.

(問題点を解決するための手段) 上記の目的を達成するため、本発明は、一定周
期にてサンプリングした電源装置からの入力電圧
をデイジタル信号に変換するA/Dコンバータ
と、前記デイジタル信号、および定電力負荷や誘
導性負荷、あるいは容量性負荷等に応じて設定さ
れる負荷特性設定値に基づいて負荷電流設定値を
演算するマイクロコンピユータと、前記負荷電流
設定値をアナログ信号に変換するD/Aコンバー
タと、前記電源装置に接続され、かつ前記アナロ
グ信号に基づいて負荷電流を発生する電流源とを
備えたことを特徴とする。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention provides an A/D converter that converts an input voltage from a power supply device sampled at a constant cycle into a digital signal, and a microcomputer that calculates a load current setting value based on a load characteristic setting value that is set according to a constant power load, an inductive load, a capacitive load, etc., and a D that converts the load current setting value into an analog signal. /A converter, and a current source connected to the power supply device and generating a load current based on the analog signal.

そして本発明では、負荷特性設定値として一定
の消費電力値を用いることにより定電力負荷装置
を実現し、また負荷特性設定値として一定のイン
ダクタンスあるいはキヤパシタンス値を用いるこ
とにより、これらの特性に一致した誘導性負荷装
置または容量性負荷装置を実現することができ
る。
In the present invention, a constant power load device is realized by using a constant power consumption value as the load characteristic setting value, and a constant power load device is realized by using a constant inductance or capacitance value as the load characteristic setting value. An inductive load device or a capacitive load device can be implemented.

(作用) マイクロコンピユータでは、サンプリングデー
タとしての入力電圧と、所望の負荷特性(抵抗負
荷、誘導性負荷、容量性負荷、定電力負荷等)に
応じて設定された負荷特性設定値(抵抗値、消費
電力値、インダクタンス値、キヤパシタンス値
等)とに基づき、所定の演算を行なつてその結果
をアナログ信号に変換し、負荷電流設定値として
電流源に送出する。電流源は前記入力電圧にかか
る電源装置に接続されており、負荷電流設定値に
従つて電流を供給することにより、先の負荷特性
が満足される。
(Function) In a microcomputer, load characteristic setting values (resistance value, (power consumption value, inductance value, capacitance value, etc.), performs a predetermined calculation, converts the result into an analog signal, and sends it to the current source as a load current setting value. The current source is connected to the power supply device applying the input voltage, and the above load characteristics are satisfied by supplying current according to the load current setting value.

(実施例) 以下、図に沿つて本発明の一実施例を説明す
る。第1図は本発明にかかる電子的負荷装置1
(以下、単に負荷装置1という)の構成を示すも
ので、この負荷装置1は交流電源2の両端に接続
されている。すなわち、負荷装置1は交流電源2
の両端に接続されたA/Dコンバータ3と、その
出力側に接続されたマイクロコンピユータ4と、
その出力側に接続されたD/Aコンバータ5と、
その出力側に接続され、かつ交流電源2の両端に
接続された電流源6とから構成されている。
(Example) An example of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an electronic load device 1 according to the present invention.
(hereinafter simply referred to as load device 1), this load device 1 is connected to both ends of an AC power source 2. That is, the load device 1 is an AC power source 2
An A/D converter 3 connected to both ends of the A/D converter 3, and a microcomputer 4 connected to its output side.
A D/A converter 5 connected to its output side,
The current source 6 is connected to the output side of the AC power source 2, and is connected to both ends of the AC power source 2.

次に、この負荷装置1を用いて抵抗負荷を得る
ための動作を説明する。まず、負荷特性設定値と
しての負荷抵抗の設定値をR〔Ω〕とする。交流
電源2からの負荷装置1への入力電圧をV・aとす
ると、この電圧V・aを周期Tにてサンプリングし
た場合、第2図に示す如く瞬時値V・a1,V・a2,V・
a3,……,V・aoが得られる。これらの瞬時値は
A/Dコンバータ3によりデイジタル信号に変換
され、次段のマイクロコンピユータ4によつて各
サンプリングデータ毎に式により負荷電流I・ai
の演算を行なう。
Next, the operation for obtaining a resistive load using this load device 1 will be explained. First, the set value of the load resistance as the load characteristic set value is assumed to be R [Ω]. Assuming that the input voltage from the AC power supply 2 to the load device 1 is V・a, when this voltage V・a is sampled at a period T, the instantaneous values V・a 1 and V・a 2 as shown in FIG. 2 are obtained. , V.
a 3 , ..., V・a o is obtained. These instantaneous values are converted into digital signals by the A/D converter 3, and the microcomputer 4 at the next stage calculates the load current I・a i using the formula for each sampling data.
Perform the calculation.

I・ai=V・ai/R …… ここで、I・ai,V・aiは第2図の各サンプリング
時ti(=t1,t2,……,to)における負荷電流およ
び入力電圧を示す。
I・a i =V・a i /R... Here, I・a i and V・a i are the values at each sampling time t i (=t 1 , t 2 , ..., t o ) in Fig. 2. Indicates load current and input voltage.

こうして得られた負荷電流I・aiをD/Aコンバ
ータ5によりアナログ信号に変換し、電流源6の
負荷電流設定値とすれば、負荷装置1は交流電源
2から見た場合にインピーダンスZ・a=Rの抵抗
負荷となり、かかるインピーダンスZ・aは交流電
源2の電圧に拘らず常に一定の値となる。
If the load current I・a i obtained in this way is converted into an analog signal by the D/A converter 5 and used as the load current setting value of the current source 6, the load device 1 will have an impedance Z・a when viewed from the AC power supply 2. It becomes a resistive load where a=R, and the impedance Z·a always has a constant value regardless of the voltage of the AC power supply 2.

次いで、この実施例によつて定電力負荷を得る
場合の動作を述べる。ここで、定電力負荷とは入
力電圧の変動に拘らず常に一定の電力を消費する
負荷をいう。いま、負荷特性設定値としての設定
消費電力値をM・とすると負荷装置1の入力インピ
ーダンスZ・aは、 Z・a=V・r2/M・ …… (V・:入力電圧V・aの実効値) であるから、かかるZ・aはV・rに追従して制御さ
れる。
Next, the operation when obtaining a constant power load using this embodiment will be described. Here, the constant power load refers to a load that always consumes constant power regardless of fluctuations in input voltage. Now, if the set power consumption value as the load characteristic setting value is M., the input impedance Z.a of the load device 1 is Z.a=V.r 2 /M..... (V.: Input voltage V.a (effective value of ). Therefore, Z·a is controlled to follow V·r.

一方、負荷電流I・aiは、式も考慮すれば I・ai=V・ai/Z・a=(M・/V・r2)×V・ai
…… であるから、各サンプリング周期毎にマイクロコ
ンピユータ4にて実効値V・rを求めて式の演算
を行い、これによつて得られたI・aiを負荷電流設
定値とすれば負荷装置1は常に一定の電力M・を消
費することになる。
On the other hand, the load current I・a i can be calculated by considering the formula: I・a i =V・a i /Z・a=(M・/V・r 2 )×V・a i
... Therefore, the microcomputer 4 calculates the effective value V・r at each sampling period and calculates the formula, and if I・a i obtained by this is taken as the load current setting value, the load is The device 1 will always consume a constant power M.

なお、実効値V・rは、第3図に示す如く入力電
圧V・aの1周期内でn回サンプリングしたと仮定
し、各サンプリング時の電圧の瞬時値をV・ai(=
V・a1,V・a2,V・a3,……,V・ao)とすると、 から求めることができる。この実施例では、1サ
ンプリング周期が経過する度にそれ以前のn回の
サンプリングデータを用いてV・rを求める。
Note that the effective value V・r is assumed to be sampled n times within one cycle of the input voltage V・a as shown in FIG. 3, and the instantaneous value of the voltage at each sampling time is expressed as V・a i (=
V・a 1 , V・a 2 , V・a 3 , ..., V・a o ), then It can be found from In this embodiment, every time one sampling period elapses, V·r is determined using the n sampling data before that period.

また、この実施例によつて誘導性負荷を得る場
合の動作は以下のとおりである。いま、第4図に
示すように抵抗RおよびインダクタンスLの直列
負荷動作として各負荷特性設定値をそれぞれR
〔Ω〕,L〔H〕とすると、V・L=L×di/dt(V・L

インダクタンスLの端子電圧)の原理から、 I・ai={(V・ai×I・ai-1)×R)×T}/L…
… となる。ここで、I・ai-1は1サンプリング周期
(=T)前の負荷電流の計算値を示す。
Further, the operation when obtaining an inductive load using this embodiment is as follows. Now, as shown in Fig. 4, each load characteristic setting value is set to R as a series load operation with resistance R and inductance L.
[Ω], L[H], then V・L =L×di/dt(V・L
is the terminal voltage of inductance L), I・a i = {(V・a i ×I・a i-1 )×R)×T}/L...
... becomes. Here, I·a i-1 indicates the calculated value of the load current one sampling period (=T) before.

よつて、式の演算により求めたI・aiを電流源
6の負荷電流設定値とすれば一定のインダクタン
スLを有する負荷装置1を実現することができ
る。
Therefore, by setting I·a i calculated by the formula as the load current setting value of the current source 6, it is possible to realize the load device 1 having a constant inductance L.

更に、容量性負荷を得る場合には、第5図に示
す如く抵抗RおよびコンデンサCの直列負荷動作
として各負荷特性設定値とそれぞれR〔Ω〕,C
〔F〕とすると、V・c=(1/C)∫i・dt(V・c

コンデンサCの両端電圧)の原理から、 I・ai=(V・ai−V・zi-1)/R …… V・zi={(I・ai×T)/C}+V・zi-1 …… となり、これらの式から求めた負荷電流I・aiを設
定値とすれば一定のキヤパシタンスCを有する負
荷装置1が実現できる。ここで、V・ziはマイクロ
コンピユータ4の内部計算で使用する仮想コンデ
ンサCの端子電圧に対応するデータ、V・zi-1は当
該データの1サンプリング周期(=T)前のもの
を示している。
Furthermore, when obtaining a capacitive load, as shown in Fig. 5, the resistor R and capacitor C are operated as a series load, and each load characteristic setting value and R [Ω], C are
[F], then V・c=(1/C)∫i・dt(V・c
is the voltage across capacitor C), I・a i = (V・a i −V・z i-1 )/R ... V・z i = {(I・a i ×T)/C} +V·z i-1 . . . If the load current I·a i obtained from these equations is set as the set value, the load device 1 having a constant capacitance C can be realized. Here, V・z i is the data corresponding to the terminal voltage of the virtual capacitor C used in the internal calculation of the microcomputer 4, and V・z i-1 is the data one sampling period (=T) before the relevant data. ing.

なお、上述した何れの場合においてもA/Dコ
ンバータ3やマイクロコンピユータ4の動作速度
が遅い場合には、第6図に示すように実際の入力
電圧V・aはΔtだけ遅れて演算に用いられ、実在
行なつている演算ではその時点での入力電圧V・a
ではなく誤差を含んだ電圧V・a′が用いられるとい
う事態を生じる。また、第7図に示す如くΔt=
0であつても、最大でT/2に相当する遅れがあ
る。
Note that in any of the above cases, if the operating speed of the A/D converter 3 or the microcomputer 4 is slow, the actual input voltage V・a is delayed by Δt and used for calculation as shown in FIG. , in the actual calculation, the input voltage V・a at that time
Instead, a situation arises in which a voltage V·a' containing an error is used. Also, as shown in FIG. 7, Δt=
Even if it is 0, there is a delay equivalent to T/2 at maximum.

そこで、実際の演算にあたつては、V・aの値を
Δt+(T/2)だけ進めて計算する必要がある。
具体的には、Δt+(T/2)時間後の入力電圧V・
aの値を予測して求め、かかる電圧V・a″(第7図
参照)を用いて前述の各負荷特性毎の演算を行な
う。このV・a″の求め方としては、前回のV・aの
値を用いて1次式近似により求める、前前回の
V・aの値まで用いて2次式近似により求める、
入力電圧が正弦波の場合にはsin近似により求め
る、 等の方法が考えられる。
Therefore, in actual calculation, it is necessary to advance the value of V·a by Δt+(T/2).
Specifically, the input voltage V・after Δt+(T/2) time
The value of a is predicted and found, and the above-mentioned calculations for each load characteristic are performed using this voltage V・a'' (see Figure 7). Find by linear approximation using the value of a. Find by quadratic approximation using up to the previous value of V・a.
If the input voltage is a sine wave, methods such as calculating by sin approximation can be considered.

(発明の効果) 以上詳述したように本発明によれば、抵抗負荷
のみならず従来実現不可能であつた理想的な誘導
性負荷や容量性負荷、更には定電力負荷等を所望
の値で高精度かつ単一の装置にて実現することが
できる。
(Effects of the Invention) As detailed above, according to the present invention, not only resistive loads but also ideal inductive loads, capacitive loads, constant power loads, etc., which were previously unrealizable, can be adjusted to desired values. This can be achieved with high precision and with a single device.

また、交流、直流の如く電源の種類が異なる場
合でもマイクロコンピユータのソフトウエアの変
更によつて簡単に対処できるから、極めて汎用性
が高い等の効果がある。
Furthermore, even when the power source types are different, such as AC and DC, it can be easily handled by changing the software of the microcomputer, so there is an effect of extremely high versatility.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図ないし第7図は本発明の一実施例を示す
もので、第1図は概略的なブロツク図、第2図は
入力電圧と負荷電流との関係を示す波形図、第3
図は入力電圧の実効値を求めるための説明図、第
4図は誘導性負荷の回路図、第5図は容量性負荷
の回路図、第6図および第7図は実際の入力電圧
と計算に用いられるデータとの誤差の説明図、第
8図および第9図は従来例を示す回路図である。 1……電子的負荷装置、2……電源、3……
A/Dコンバータ、4……マイクロコンピユー
タ、5……D/Aコンバータ、6……電流源、R
……抵抗、L……インダクタンス、C……コンデ
ンサ。
1 to 7 show one embodiment of the present invention, in which FIG. 1 is a schematic block diagram, FIG. 2 is a waveform diagram showing the relationship between input voltage and load current, and FIG. 3 is a waveform diagram showing the relationship between input voltage and load current.
The figure is an explanatory diagram for determining the effective value of the input voltage, Figure 4 is the circuit diagram of the inductive load, Figure 5 is the circuit diagram of the capacitive load, and Figures 6 and 7 are the actual input voltage and calculation. 8 and 9 are circuit diagrams showing conventional examples. 1...Electronic load device, 2...Power supply, 3...
A/D converter, 4...Microcomputer, 5...D/A converter, 6...Current source, R
...Resistance, L...Inductance, C...Capacitor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 一定周期にてサンプリングした電源装置から
の入力電圧をデイジタル信号に変換するA/Dコ
ンバータと、前記デイジタル信号および負荷特性
設定値に基づいて負荷電流設定値を演算するマイ
クロコンピユータと、前記負荷電流設定値をアナ
ログ信号に変換するD/Aコンバータと、前記電
源装置に接続され、かつ前記アナログ信号に基づ
いて負荷電流を発生する電流源とを備えたことを
特徴とする電子的負荷装置。 2 負荷特性設定値としての一定の消費電力値に
基づいて負荷電流設定値を演算してなる特許請求
の範囲第1項記載の電子的負荷装置。 3 負荷特性設定値としての一定のインダクタン
スまたはキヤパシタンス値に基づいて負荷電流設
定値を演算してなる特許請求の範囲第1項記載の
電子的負荷装置。
[Claims] 1. An A/D converter that converts the input voltage from the power supply device sampled at a constant cycle into a digital signal, and a microcontroller that calculates the load current setting value based on the digital signal and the load characteristic setting value. A computer, a D/A converter that converts the load current setting value into an analog signal, and a current source that is connected to the power supply and generates a load current based on the analog signal. Electronic load device. 2. The electronic load device according to claim 1, wherein the load current setting value is calculated based on a constant power consumption value as the load characteristic setting value. 3. The electronic load device according to claim 1, wherein the load current setting value is calculated based on a constant inductance or capacitance value as the load characteristic setting value.
JP23533686A 1986-10-02 1986-10-02 Electronic loading device Granted JPS6389912A (en)

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