JPH0631431Y2 - 無効電力・直流信号変換器 - Google Patents
無効電力・直流信号変換器Info
- Publication number
- JPH0631431Y2 JPH0631431Y2 JP1957288U JP1957288U JPH0631431Y2 JP H0631431 Y2 JPH0631431 Y2 JP H0631431Y2 JP 1957288 U JP1957288 U JP 1957288U JP 1957288 U JP1957288 U JP 1957288U JP H0631431 Y2 JPH0631431 Y2 JP H0631431Y2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- frequency
- current
- reactive power
- signal
- Prior art date
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- Amplifiers (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 ｛産業上の利用分野｝ 本考案は、被測定の無効電力をこれに対応した直流信号
に変換する無効電力・直流信号変換器に関するものであ
る。
に変換する無効電力・直流信号変換器に関するものであ
る。
無効電力をこれに対応した直流信号に変換するには電流
（又は電圧）を９０°移相し、その移相した信号に電圧
（又は電流）を乗算することによって得られる。９０°
移相させる移相器としては一般にコンデンサが用いられ
る。コンデンサによる移相は安価で手っ取り早く行うこ
とができる反面、そのインピーダンスを利用している関
係上、周波数による影響を補正する必要がある。本願出
願人はコンデンサ移相による周波数特性の補正手段を備
えた変換器を開発し、特開昭６１−８６８０号「無効電
力・直流信号変換器」として既に出願した。本願考案は
この既出願の変換器を更に改良し、使用周波数の範囲
（例えば４５Ｈｚ〜６５Ｈｚ）において周波数が変動し
ても出力が影響されないようにしたものである。以下、
本考案を説明する前に上記の既出願の発明に就いて概略
説明する。
（又は電圧）を９０°移相し、その移相した信号に電圧
（又は電流）を乗算することによって得られる。９０°
移相させる移相器としては一般にコンデンサが用いられ
る。コンデンサによる移相は安価で手っ取り早く行うこ
とができる反面、そのインピーダンスを利用している関
係上、周波数による影響を補正する必要がある。本願出
願人はコンデンサ移相による周波数特性の補正手段を備
えた変換器を開発し、特開昭６１−８６８０号「無効電
力・直流信号変換器」として既に出願した。本願考案は
この既出願の変換器を更に改良し、使用周波数の範囲
（例えば４５Ｈｚ〜６５Ｈｚ）において周波数が変動し
ても出力が影響されないようにしたものである。以下、
本考案を説明する前に上記の既出願の発明に就いて概略
説明する。
｛従来の技術｝ 第４図は特開昭６１−８６８０号によって開示した変換
器のブロック図である。図に於いて、ｖは無効電力を計
るべき交流回路に於ける電圧、ｉは同じく電流である。
１０は電圧信号ｖをこれに対応したパルス幅信号に変調
するパルス幅変調回路、２０は電流信号ｉを９０°移相
させる移相器である。移相器２０は演算増幅器２１と、
この演算増幅器の入力端に接続された抵抗素子２２と、
帰還回路に接続されたコンデンサ２３及び抵抗素子２４
よりなるものである。３０は移相器２０の出力側に接続
されたアナログスイッチで、このスイッチは前記したパ
ルス幅変調回路１０の出力信号によって駆動される。
器のブロック図である。図に於いて、ｖは無効電力を計
るべき交流回路に於ける電圧、ｉは同じく電流である。
１０は電圧信号ｖをこれに対応したパルス幅信号に変調
するパルス幅変調回路、２０は電流信号ｉを９０°移相
させる移相器である。移相器２０は演算増幅器２１と、
この演算増幅器の入力端に接続された抵抗素子２２と、
帰還回路に接続されたコンデンサ２３及び抵抗素子２４
よりなるものである。３０は移相器２０の出力側に接続
されたアナログスイッチで、このスイッチは前記したパ
ルス幅変調回路１０の出力信号によって駆動される。
交流回路における周波数をとすると、４０はその周波
数を検出する周波数検出回路で、この検出回路には例
えば単安定マルチバイブレータ等が用いられている。５
０はアナログスイッチの出力側に接続されたスイッチ
で、このスイッチは周波数検出回路４０の出力によって
駆動される。６０はローパスフイルタ、７０は出力端子
である。スイッチ５０の出力端はフイルタ６０を介して
出力端子７０に接続されている。出力端子７０より交流
回路における無効電力Ｖａｒに対応した直流信号が取り
出される。
数を検出する周波数検出回路で、この検出回路には例
えば単安定マルチバイブレータ等が用いられている。５
０はアナログスイッチの出力側に接続されたスイッチ
で、このスイッチは周波数検出回路４０の出力によって
駆動される。６０はローパスフイルタ、７０は出力端子
である。スイッチ５０の出力端はフイルタ６０を介して
出力端子７０に接続されている。出力端子７０より交流
回路における無効電力Ｖａｒに対応した直流信号が取り
出される。
この様な構成において、電圧入力ｖはパルス幅変調回路
１０に加えられてｖの大きさに対応したパルス幅信号に
変調される。一方、電流信号ｉは移相器２０によってそ
の位相が９０°シフトされ、この信号はスイッチ３０に
加えられる。前記したようにスイッチ３０はパルス幅変
調回路の出力によって駆動される。その結果、電圧信号
ｖと９０°移相された電流信号ｉとが乗算される。乗算
結果であるスイッチ３０の出力側の信号をＱ１とする
と、 Ｑ１＝ｋ１・（１／）・ｖｉsinψ …（１） 但し、ｋ１；定数 で表わされ、このＱ１信号はスイッチ５０に加えられ
る。
１０に加えられてｖの大きさに対応したパルス幅信号に
変調される。一方、電流信号ｉは移相器２０によってそ
の位相が９０°シフトされ、この信号はスイッチ３０に
加えられる。前記したようにスイッチ３０はパルス幅変
調回路の出力によって駆動される。その結果、電圧信号
ｖと９０°移相された電流信号ｉとが乗算される。乗算
結果であるスイッチ３０の出力側の信号をＱ１とする
と、 Ｑ１＝ｋ１・（１／）・ｖｉsinψ …（１） 但し、ｋ１；定数 で表わされ、このＱ１信号はスイッチ５０に加えられ
る。
一方、電圧信号ｖは周波数検出回路４０に加えられてい
る。この検出回路に電圧ｖの周波数によってトリガさ
れる単安定マルチバイブレータのように１Ｓｈｏｔフリ
ップ・フロップを用いた場合、この検出回路は第５図に
示すごとく、Ｔｏｎが一定で、その周期Ｔ＝（１／）
で表されるパルス信号で出力する。このパルス信号によ
ってスイッチ５０が駆動される。その結果、フイルタ６
０を介して得られる信号をＱ２とすると、 Ｑ２＝ｋ２・（Ｔｏｎ／Ｔ）・Ｑ１ …（２） となる。（２）式に於けるＴは前記の様に１／で表わ
されるので、（２）式は Ｑ２＝ｋ・ｖｉsinψ …（３） となる。このＱ２信号は交流回路における無効電力Ｖａ
ｒを表わすものであるが、このＶａｒ信号を表わす
（３）式には周波数の項が無い。すなわち、周波数に影
響されない無効電力に対応した信号が出力端子７０より
取り出される。
る。この検出回路に電圧ｖの周波数によってトリガさ
れる単安定マルチバイブレータのように１Ｓｈｏｔフリ
ップ・フロップを用いた場合、この検出回路は第５図に
示すごとく、Ｔｏｎが一定で、その周期Ｔ＝（１／）
で表されるパルス信号で出力する。このパルス信号によ
ってスイッチ５０が駆動される。その結果、フイルタ６
０を介して得られる信号をＱ２とすると、 Ｑ２＝ｋ２・（Ｔｏｎ／Ｔ）・Ｑ１ …（２） となる。（２）式に於けるＴは前記の様に１／で表わ
されるので、（２）式は Ｑ２＝ｋ・ｖｉsinψ …（３） となる。このＱ２信号は交流回路における無効電力Ｖａ
ｒを表わすものであるが、このＶａｒ信号を表わす
（３）式には周波数の項が無い。すなわち、周波数に影
響されない無効電力に対応した信号が出力端子７０より
取り出される。
ここで、（３）式が成り立つには移相器２０として正確
に周波数に反比例するもので無ければ成らない。この
移相器２０として、第４図の如くの回路を用いた場合、
｛（１／ωＣ）≪Ｒ｝とすれば９０°の移相を正確に行
うことができるが、演算増幅器２１の能力から抵抗素子
Ｒの値には限界が有り、その為第４図の移相器２０に於
いては９０°の移相が正確に行われない。その結果、既
出願の回路に於いては出力信号Ｖａｒが周波数により影
響されるという課題がある。
に周波数に反比例するもので無ければ成らない。この
移相器２０として、第４図の如くの回路を用いた場合、
｛（１／ωＣ）≪Ｒ｝とすれば９０°の移相を正確に行
うことができるが、演算増幅器２１の能力から抵抗素子
Ｒの値には限界が有り、その為第４図の移相器２０に於
いては９０°の移相が正確に行われない。その結果、既
出願の回路に於いては出力信号Ｖａｒが周波数により影
響されるという課題がある。
｛考案が解決しようとする課題｝ 本考案はこの様な課題を解決する為になされたもので、
その目的は使用周波数の範囲で正確に９０°の移相が行
われ、かつ振幅が周波数に反比例する移相器を備えた無
効電力・直流信号変換器を提供することにあるる。
その目的は使用周波数の範囲で正確に９０°の移相が行
われ、かつ振幅が周波数に反比例する移相器を備えた無
効電力・直流信号変換器を提供することにあるる。
｛課題を解決する為の手段｝ 本考案は上記の目的を達成するために、移相器を、帰還
回路にコンデンサと第一の抵抗素子が並列に接続された
演算増幅器、及びこの演算増幅器に並列に接続された第
二の抵抗素子で構成し、前記演算増幅器の出力電流と前
記第二の抵抗素子に流れる電流とを加算するように構成
したものである。以下、実施例に付いて第１図を用いて
詳細に説明する。
回路にコンデンサと第一の抵抗素子が並列に接続された
演算増幅器、及びこの演算増幅器に並列に接続された第
二の抵抗素子で構成し、前記演算増幅器の出力電流と前
記第二の抵抗素子に流れる電流とを加算するように構成
したものである。以下、実施例に付いて第１図を用いて
詳細に説明する。
｛実施例｝ 第１図は本考案に係る変換器の一実施例の接続図であ
る。図において、８０は移相器である。尚、第１図の回
路において、この移相器８０以外は第４図と全く同じで
あるので第４図と同一符号を付してそれらの再説明は省
略する。
る。図において、８０は移相器である。尚、第１図の回
路において、この移相器８０以外は第４図と全く同じで
あるので第４図と同一符号を付してそれらの再説明は省
略する。
移相器８０において、８１は演算増幅器、８２はその入
力抵抗、８３は演算増幅器の帰還回路に接続されたコン
デンサ、８４は同じく抵抗素子、８５は加算増幅器、８
６，８７は加算増幅器８５の入力抵抗、８８は帰還抵抗
である。加算増幅器８５の一方の入力抵抗８７は演算増
幅器８１に並列に接続されている。加算増幅器８５の他
方の入力抵抗８６の一端は演算増幅器８１の出力端に接
続されている。
力抵抗、８３は演算増幅器の帰還回路に接続されたコン
デンサ、８４は同じく抵抗素子、８５は加算増幅器、８
６，８７は加算増幅器８５の入力抵抗、８８は帰還抵抗
である。加算増幅器８５の一方の入力抵抗８７は演算増
幅器８１に並列に接続されている。加算増幅器８５の他
方の入力抵抗８６の一端は演算増幅器８１の出力端に接
続されている。
電流ｉは電流・電圧変換器（図示せず）によって電圧信
号に変換されるが、その電圧をｖ１，移相器８０を構成
する演算増幅器８１の出力端の電圧をｖ２，加算増幅器
８５の出力電圧をｖ３とし、かつ抵抗素子８２，８４，
８６，８７及び８８の抵抗値を夫々Ｒ２，Ｒ４，Ｒ６，
Ｒ７及びＲ８とすると共に、コンデンサ８３の容量をＣ
とすると、 ｖ２＝（ｖ１／Ｒ２）・ ｛Ｒ４（１／ｊωＣ）｝／｛Ｒ４＋（１／ｊωＣ）｝ …（３） で表わされる。この電圧をベクトルで表わせば第２図の
如くなる。ｉ６は第３式で表わされる電圧ｖ２により抵
抗素子８６を流れる電流を示すものである。ここで、電
圧ｖ１に対して電圧ｖ２の位相が９０°以上進んでいる
のは第４図で説明したように（１／ωＣ）≪Ｒ４の条件
を満足することができないためである。
号に変換されるが、その電圧をｖ１，移相器８０を構成
する演算増幅器８１の出力端の電圧をｖ２，加算増幅器
８５の出力電圧をｖ３とし、かつ抵抗素子８２，８４，
８６，８７及び８８の抵抗値を夫々Ｒ２，Ｒ４，Ｒ６，
Ｒ７及びＲ８とすると共に、コンデンサ８３の容量をＣ
とすると、 ｖ２＝（ｖ１／Ｒ２）・ ｛Ｒ４（１／ｊωＣ）｝／｛Ｒ４＋（１／ｊωＣ）｝ …（３） で表わされる。この電圧をベクトルで表わせば第２図の
如くなる。ｉ６は第３式で表わされる電圧ｖ２により抵
抗素子８６を流れる電流を示すものである。ここで、電
圧ｖ１に対して電圧ｖ２の位相が９０°以上進んでいる
のは第４図で説明したように（１／ωＣ）≪Ｒ４の条件
を満足することができないためである。
ここで、抵抗素子Ｒ７を演算増幅器８１に並列に接続し
たことにより、電圧ｖ１により抵抗素子Ｒ７には電流ｉ
７が流れるが、この電流ｉ７は第２図の如く電圧ｖ１と
同位相のものである。この電流ｉ７と前記した抵抗素子
８６を流れる電流ｉ６は加算増幅器８５で加算される。
すなわち、加算増幅器８５の帰還抵抗８８にはｉ６とｉ
７の加算電流ｉ８が流れ、この加算電流ｉ８による帰還
抵抗８８の電圧降下ｖ３が移相器８０の出力端子に表わ
れる。
たことにより、電圧ｖ１により抵抗素子Ｒ７には電流ｉ
７が流れるが、この電流ｉ７は第２図の如く電圧ｖ１と
同位相のものである。この電流ｉ７と前記した抵抗素子
８６を流れる電流ｉ６は加算増幅器８５で加算される。
すなわち、加算増幅器８５の帰還抵抗８８にはｉ６とｉ
７の加算電流ｉ８が流れ、この加算電流ｉ８による帰還
抵抗８８の電圧降下ｖ３が移相器８０の出力端子に表わ
れる。
この電圧ｖ３は ｖ３＝−｛（ｖ２／Ｒ６）＋（ｖ１／Ｒ７）｝…
（４） で示され、そのベクトルは第２図の如く示される。すな
わち、抵抗素子Ｒ７の値を適当に選択することにより、
電圧ｖ３はｖ１に対して正確に９０°移相させることが
できる。この電圧ｖ３がスイッチ３０に加えられ、パル
ス幅変調回路１０の出力パルス幅信号によって断続され
たのち、周波数検出回路４０によって第４図で説明した
如く周波数特性が補正される。
（４） で示され、そのベクトルは第２図の如く示される。すな
わち、抵抗素子Ｒ７の値を適当に選択することにより、
電圧ｖ３はｖ１に対して正確に９０°移相させることが
できる。この電圧ｖ３がスイッチ３０に加えられ、パル
ス幅変調回路１０の出力パルス幅信号によって断続され
たのち、周波数検出回路４０によって第４図で説明した
如く周波数特性が補正される。
実験の一例によれば、使用周波数の範囲（４５Ｈｚ〜６
５Ｈｚ）において、第３図（イ）に示す如く出力の周波
数特性（ｓｉｎψ＝１．０）において誤差を±０．１％
以内に、また（ロ）図は無効率特性の周波数特性（ｓｉ
ｎψ＝−０．５）を示すものであるが、この場合誤差を
ほぼ±０．２％程度にすることができた。
５Ｈｚ）において、第３図（イ）に示す如く出力の周波
数特性（ｓｉｎψ＝１．０）において誤差を±０．１％
以内に、また（ロ）図は無効率特性の周波数特性（ｓｉ
ｎψ＝−０．５）を示すものであるが、この場合誤差を
ほぼ±０．２％程度にすることができた。
｛本考案の効果｝ 以上説明したように、本考案においては使用する範囲の
周波数の範囲において、周波数が変動しても出力に影響
を及ぼすことのない９０°移相器を備えた無効電力・直
流信号変換器を簡単な構成によって得ることができる。
周波数の範囲において、周波数が変動しても出力に影響
を及ぼすことのない９０°移相器を備えた無効電力・直
流信号変換器を簡単な構成によって得ることができる。
第１図は本考案に係る変換器の一実施例の接続図、第２
図は第１図の変換器の動作を説明するための図、第３図
（イ），（ロ）は夫々第１図の変換器の実験結果を示す
図、第４図は従来のこの種の変換器の接続図、第５図は
第４図の変換器に用いられる周波数検出器の動作を説明
するための波形図である。 １０……パルス幅変調回路、３０……スイッチ、４０…
…周波数検出回路、５０……スイッチ、６０……フイル
タ、７０……出力端子、８０……移相器、８１……演算
増幅器、８７……抵抗素子、８５……加算増幅器。
図は第１図の変換器の動作を説明するための図、第３図
（イ），（ロ）は夫々第１図の変換器の実験結果を示す
図、第４図は従来のこの種の変換器の接続図、第５図は
第４図の変換器に用いられる周波数検出器の動作を説明
するための波形図である。 １０……パルス幅変調回路、３０……スイッチ、４０…
…周波数検出回路、５０……スイッチ、６０……フイル
タ、７０……出力端子、８０……移相器、８１……演算
増幅器、８７……抵抗素子、８５……加算増幅器。
Claims (1)
- 【請求項１】交流回路における電圧又は電流が入力され
そのどちらか一方の入力を９０°移相させる移相器の出
力と前記電圧又は電流のどちらか他方の入力とを乗算し
た後、この乗算結果と前記交流回路に於ける周波数を検
出する周波数検出回路の出力とを乗算するようにした無
効電力・直流信号変換器において、 前記移相器を、帰還回路にコンデンサと第一の抵抗素子
が並列に接続された演算増幅器、及びこの演算増幅器に
並列に接続された第二の抵抗素子で構成し、前記演算増
幅器の出力電流と前記第二の抵抗素子に流れる電流とを
加算するように構成したことを特徴とする無効電力・直
流信号変換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1957288U JPH0631431Y2 (ja) | 1988-02-17 | 1988-02-17 | 無効電力・直流信号変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1957288U JPH0631431Y2 (ja) | 1988-02-17 | 1988-02-17 | 無効電力・直流信号変換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01129668U JPH01129668U (ja) | 1989-09-04 |
| JPH0631431Y2 true JPH0631431Y2 (ja) | 1994-08-22 |
Family
ID=31235202
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1957288U Expired - Lifetime JPH0631431Y2 (ja) | 1988-02-17 | 1988-02-17 | 無効電力・直流信号変換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0631431Y2 (ja) |
-
1988
- 1988-02-17 JP JP1957288U patent/JPH0631431Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01129668U (ja) | 1989-09-04 |
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