JPH0644020B2 - 電力変換器 - Google Patents
電力変換器Info
- Publication number
- JPH0644020B2 JPH0644020B2 JP61016370A JP1637086A JPH0644020B2 JP H0644020 B2 JPH0644020 B2 JP H0644020B2 JP 61016370 A JP61016370 A JP 61016370A JP 1637086 A JP1637086 A JP 1637086A JP H0644020 B2 JPH0644020 B2 JP H0644020B2
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- Japan
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- voltage
- power
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は電力系統の電圧，電流を導入し、これらにも
とづき潮流測定を行うための電力変換器に関する。
とづき潮流測定を行うための電力変換器に関する。
第５図は従来の電力変換器の回路図であり、図におい
て、１は系統の電圧を計測するための電圧入力用変成
器、２は同じく系統の電流を計測する電流入力用変成
器、３は各変成器１，２の電圧，電流より電力を求め、
この電力を電圧に変換するホール素子などの電力／電圧
変換回路、４は変換により得た電圧をサンプルホールド
するサンプルホールド回路、５はサンプルした電圧を適
当なタイミングで周波数変換するフイルタ付の電圧／周
波数変換器、６は周波数変換した信号を係数処理して電
圧信号をデイジタル出力するマイクロプロセツサであ
る。
て、１は系統の電圧を計測するための電圧入力用変成
器、２は同じく系統の電流を計測する電流入力用変成
器、３は各変成器１，２の電圧，電流より電力を求め、
この電力を電圧に変換するホール素子などの電力／電圧
変換回路、４は変換により得た電圧をサンプルホールド
するサンプルホールド回路、５はサンプルした電圧を適
当なタイミングで周波数変換するフイルタ付の電圧／周
波数変換器、６は周波数変換した信号を係数処理して電
圧信号をデイジタル出力するマイクロプロセツサであ
る。
次に動作について説明する。
電力系統の電圧，電流は各変成器１，２により検出され
て電力／電圧変換回路３に入力され、ここで得た電圧を
一定のタイミングでサンプルホールドし、このサンプル
ホールドした電圧を電圧／周波数変換器５で周波数の信
号電圧に変換し、これをマイクロプロセツサ６に取り込
んで演算し、電力に比例した電圧値をデイジタル出力す
る。
て電力／電圧変換回路３に入力され、ここで得た電圧を
一定のタイミングでサンプルホールドし、このサンプル
ホールドした電圧を電圧／周波数変換器５で周波数の信
号電圧に変換し、これをマイクロプロセツサ６に取り込
んで演算し、電力に比例した電圧値をデイジタル出力す
る。
従来の電力変換器は以上のように構成されているので、
アナログ式の電力変換器を直接デイジタル式の回路にお
きかえたものであるため、理解が容易で、取扱いが簡単
である反面、得られる電圧値の精度および安定性につい
て不十分であり、特に、潮流変化が激しい電力系統で
は、入力される電圧，電流の変化も著るしく十分な応答
性が得られないなどの問題点があつた。
アナログ式の電力変換器を直接デイジタル式の回路にお
きかえたものであるため、理解が容易で、取扱いが簡単
である反面、得られる電圧値の精度および安定性につい
て不十分であり、特に、潮流変化が激しい電力系統で
は、入力される電圧，電流の変化も著るしく十分な応答
性が得られないなどの問題点があつた。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、高速かつ正確な電力の検出ができるととも
に、潮流変化が激しい電力系統の電力も、十分応答良く
検出できる電力変換器を得ることを目的とする。
たもので、高速かつ正確な電力の検出ができるととも
に、潮流変化が激しい電力系統の電力も、十分応答良く
検出できる電力変換器を得ることを目的とする。
この発明にかかる電力変換器は、電力系統の電圧，電流
の検出値から和差演算回路によつてこれらの一次変換値
を導出し、この一次変換した出力値をサンプルホールド
回路でサンプルホールドし、このサンプルホールド出力
を、マルチプレクサを通した後デイジタル処理回路でデ
イジタル処理し、その処理出力にもとづき、マイクロプ
ロセツサが電力系統の電力を演算によつて求めるような
構成としたものである。
の検出値から和差演算回路によつてこれらの一次変換値
を導出し、この一次変換した出力値をサンプルホールド
回路でサンプルホールドし、このサンプルホールド出力
を、マルチプレクサを通した後デイジタル処理回路でデ
イジタル処理し、その処理出力にもとづき、マイクロプ
ロセツサが電力系統の電力を演算によつて求めるような
構成としたものである。
この発明における電力変換器は電力系統の電圧，電流を
直ちに電力変換することをせずに、和差演算回路で電
流，電圧の和差の一次変換値をアナログ演算し、これら
の各値をサンプリングホールドした後マルチプレクサに
通し、このマルチプレクサから一つづつ取り出した各信
号をデイジタル処理し、マイクロプロセツサにおいて、
予め設定したプログラムデータに従つて、上記デイジタ
ル処理した信号に比例した電力を演算出力するように作
用する。
直ちに電力変換することをせずに、和差演算回路で電
流，電圧の和差の一次変換値をアナログ演算し、これら
の各値をサンプリングホールドした後マルチプレクサに
通し、このマルチプレクサから一つづつ取り出した各信
号をデイジタル処理し、マイクロプロセツサにおいて、
予め設定したプログラムデータに従つて、上記デイジタ
ル処理した信号に比例した電力を演算出力するように作
用する。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第１図において、３１は電力系統の電圧ｅ，電流ｉにも
とづき、ｅ＋ki，ｅ，ｅ−kiなる３つの瞬時値を演算す
る和差演算回路、５１はサンプルホールド回路４でサン
プルホールドした上記瞬時値出力を切り換えながらアナ
ログ／デイジタルコンバータ（以下Ａ／Ｄコンバータと
いう）５２に入力するマルチプレクサ、５３はルツクア
ツプテーブル用のリードオンリメモリ（以下ＲＯＭとい
う）である。
とづき、ｅ＋ki，ｅ，ｅ−kiなる３つの瞬時値を演算す
る和差演算回路、５１はサンプルホールド回路４でサン
プルホールドした上記瞬時値出力を切り換えながらアナ
ログ／デイジタルコンバータ（以下Ａ／Ｄコンバータと
いう）５２に入力するマルチプレクサ、５３はルツクア
ツプテーブル用のリードオンリメモリ（以下ＲＯＭとい
う）である。
次に動作を説明する。
まず、この動作の原理について述べる。電力系統の電
圧，電流を導入し、その瞬時値をｅ，ｉとすると、 ｅ＝Ｅsinωｔ ｉ＝Ｉsin（ωｔ−） である。ここに、はｉのｅに対する遅れ角とする。次
に、このｅ，ｉから、 eP＝ｅ＋ki eN＝ｅ−ki なる２つの量を定義する。また、ePは eP＝A1sin（ωｔ−θ1） とする。ここに、 である。同様にして、eNは eN＝A2sin（ωｔ＋θ2） とする。ここに、 である。ここで、 Ａ＝A1−A2 を求めると、 となる、いま、 E2≫k2I2とすると、上式を簡略化して、 Ａ＝2kIcos となり、有効分電流を得ることができる。
圧，電流を導入し、その瞬時値をｅ，ｉとすると、 ｅ＝Ｅsinωｔ ｉ＝Ｉsin（ωｔ−） である。ここに、はｉのｅに対する遅れ角とする。次
に、このｅ，ｉから、 eP＝ｅ＋ki eN＝ｅ−ki なる２つの量を定義する。また、ePは eP＝A1sin（ωｔ−θ1） とする。ここに、 である。同様にして、eNは eN＝A2sin（ωｔ＋θ2） とする。ここに、 である。ここで、 Ａ＝A1−A2 を求めると、 となる、いま、 E2≫k2I2とすると、上式を簡略化して、 Ａ＝2kIcos となり、有効分電流を得ることができる。
即ち、ｅ＋ki，ｅ−kiなる合成電圧ベクトルの振巾値
A1，A2の差は有効分電流に比例することがわかる。
A1，A2の差は有効分電流に比例することがわかる。
次に、 WP＝（Ｅ＋Ａ）2 WN＝（Ｅ−Ａ）2 を計算し、以下の演算を行えば、 Ｗ＝WP−WN ＝４ＥＡ ＝８ｋＥIcos となり、電力Ｗが得られる。
ここに、eP，eN，ｅは夫々瞬時値を表すが、所定期間積
分を行えば、その平均値（実効値）を求める事ができ
る。
分を行えば、その平均値（実効値）を求める事ができ
る。
次に、上記原理に沿つて実施例の動作を第２図(a)，
(b)，(c)，(d)のフロー図に従つて説明する。
(b)，(c)，(d)のフロー図に従つて説明する。
まず、装置起動と共に諸テーブルの数値をクリヤーして
初期設定を行う（ステツプ）。同時に、クロックを読
込み時刻０を設定する（ステツプ）。次に、第１回目
の外部入力データｅ，ｉを読込み（ステツプ）、まず
ｅが微少値δより小さいか判別し（ステツプ）、小さ
ければ０とみなしてタイマー割込み１を発生させる（ス
テツプ）。以下、各読込み動作毎に０レベルの判定を
行い、この回数が３回目に達したら１サイクル終りと判
別し（ステツプ）、まだ３回目に達していないとき
は、ｉが微小値δより小さいか判別し（ステツプ）、
小さければ０とみなして、タイマー割込み２を発生させ
る（ステツプ）。以下、各読込み動作毎に０レベルの
判定を行い、この回数が３回目に達したら（ステツプ
）、１サイクル終りと判別する。
初期設定を行う（ステツプ）。同時に、クロックを読
込み時刻０を設定する（ステツプ）。次に、第１回目
の外部入力データｅ，ｉを読込み（ステツプ）、まず
ｅが微少値δより小さいか判別し（ステツプ）、小さ
ければ０とみなしてタイマー割込み１を発生させる（ス
テツプ）。以下、各読込み動作毎に０レベルの判定を
行い、この回数が３回目に達したら１サイクル終りと判
別し（ステツプ）、まだ３回目に達していないとき
は、ｉが微小値δより小さいか判別し（ステツプ）、
小さければ０とみなして、タイマー割込み２を発生させ
る（ステツプ）。以下、各読込み動作毎に０レベルの
判定を行い、この回数が３回目に達したら（ステツプ
）、１サイクル終りと判別する。
次に、ｅ，ｉが読込まれた場合、上記原理で示したよう
に eP＝ｅ＋ki eN＝ｅ−ki を演算し（ステツプ）、これらのeP，eNが適正な値か
否かを判定し（ステツプ）、適正であるとき、各サン
プリング時点毎の瞬時値としてeP(i)，eN(i)，e(i)なる
テーブルに記憶する（ステツプ）。この読込みは１サ
イクルを超えてサンプリング間隔Ｘ回数が得られる迄繰
返し、所定回ｍを超えたら（ステツプ）、１サイクル
毎の振巾値処理に入る。
に eP＝ｅ＋ki eN＝ｅ−ki を演算し（ステツプ）、これらのeP，eNが適正な値か
否かを判定し（ステツプ）、適正であるとき、各サン
プリング時点毎の瞬時値としてeP(i)，eN(i)，e(i)なる
テーブルに記憶する（ステツプ）。この読込みは１サ
イクルを超えてサンプリング間隔Ｘ回数が得られる迄繰
返し、所定回ｍを超えたら（ステツプ）、１サイクル
毎の振巾値処理に入る。
まず、eP，eN，ｅの各サンプル時点での瞬時値テーブル eP(i)，eN(i)，e(i) から適当な積分公式により、平均値A1，A2，A0，をe
P(i)，eN(i)，e(i)に対応して求める（ステツプ）。
P(i)，eN(i)，e(i)に対応して求める（ステツプ）。
次に、このA1，A2から、 を求めると、この値は原理で述べたように、 を満足する（ステツプ）。
更に、このIcosθを用いて、 VP＝A0＋Icosθ VN＝A0−Icosθ を求め（ステツプ）、さらに、 WP＝V2 P＝（A0＋Icosθ）2 WN＝V2 N＝（A0−Icosθ）2 をルツクアツプテーブル43を参照して求め（ステツプ
）、これから、 Ｗ＝WP−WN を演算する（ステツプ）。
）、これから、 Ｗ＝WP−WN を演算する（ステツプ）。
ここで求めたＷは、 Ｗ＝４A0cosθ となり、A0であるから、 Ｗ＝４cosθ を表すことになる。
ここ迄で、ｅ又はｉと１サイクル間のＷの値が求められ
た事になる。
た事になる。
ここでもし、電力量積算が必要な場合には（ステツプ
）、その旨が設定された入力を読込み（ステツプ
）、上記１サイクルに演算した電力値を累加算して、
積算電力量を求める（ステツプ，，）。
）、その旨が設定された入力を読込み（ステツプ
）、上記１サイクルに演算した電力値を累加算して、
積算電力量を求める（ステツプ，，）。
当然の事ながら、積算のタイムカウントを別途行つて、
積算終了の制御を行うことになる（ステツプ，，
）。このタイマーはハードウエアあるいはソフトウエ
アいずれでもよいが、ソフトウエアで実現する方が経済
的である。
積算終了の制御を行うことになる（ステツプ，，
）。このタイマーはハードウエアあるいはソフトウエ
アいずれでもよいが、ソフトウエアで実現する方が経済
的である。
第３図はこの発明の他の実施例を示し、これが第２図に
示すものと異るところは、電圧入力用変成器１および電
流入力用変成器２に零点クロス検出回路３２，３３を設
けた点である。そして、第２図の実施例では、ソフトウ
エアによつて、ｅ≒０，ｉ≒０の通過時点を求めていた
のだが、この実施例では、ｅ≒０，ｉ≒０を、ハードウ
エア的に零点クロス検出回路３２，３３により求めるよ
うに動作する。このように、専用のハードウエアを設け
た事により、通過時点の推定がより正確となり、全体動
作がより確実化できる。また、マイクロプロセツサ６の
動作業務が低減される利点を有する。
示すものと異るところは、電圧入力用変成器１および電
流入力用変成器２に零点クロス検出回路３２，３３を設
けた点である。そして、第２図の実施例では、ソフトウ
エアによつて、ｅ≒０，ｉ≒０の通過時点を求めていた
のだが、この実施例では、ｅ≒０，ｉ≒０を、ハードウ
エア的に零点クロス検出回路３２，３３により求めるよ
うに動作する。このように、専用のハードウエアを設け
た事により、通過時点の推定がより正確となり、全体動
作がより確実化できる。また、マイクロプロセツサ６の
動作業務が低減される利点を有する。
第４図はこの発明のさらに他の実施例を示し、これが第
２図に示すものと異るところは、Ａ／Ｄコンバータ５２
をコンパレータ５４、デイジタル／アナログコンバータ
（以下、Ｄ／Ａコンバータという）５５で代替した点で
ある。この場合には、和差演算回路３１からはｅ＋ki，
ｅ，ｉ，ｅ−kiの４つの信号を出力する。
２図に示すものと異るところは、Ａ／Ｄコンバータ５２
をコンパレータ５４、デイジタル／アナログコンバータ
（以下、Ｄ／Ａコンバータという）５５で代替した点で
ある。この場合には、和差演算回路３１からはｅ＋ki，
ｅ，ｉ，ｅ−kiの４つの信号を出力する。
この実施例では、マイクロプロセツサ６からＤ／Ａコン
バータ５５に与える基準入力の値を、以前の蓄積データ
を参照して定めることにより、一種の予測設定ができる
ことになり、同一のハードウエアを用いて高速変換でき
る。これによれば、第２図でｅ＝０，ｉ＝０の検出を、
プログラムで実現したり、第３図で零点クロス検出回路
３２，３３のようなハードウエアで実現していたのを、
加算減算回路３１からｅ，ｉそのものもサンプルホール
ド入力として与えるようにしたうえ、この値をコンパレ
ータ５４で０レベルか判定して、零点クロス検出回路３
２，３３の機能を代行させることができるようにしてい
る。従つて、第３図の実施例と同様の動作の合理化、高
速化を期待できるものである。
バータ５５に与える基準入力の値を、以前の蓄積データ
を参照して定めることにより、一種の予測設定ができる
ことになり、同一のハードウエアを用いて高速変換でき
る。これによれば、第２図でｅ＝０，ｉ＝０の検出を、
プログラムで実現したり、第３図で零点クロス検出回路
３２，３３のようなハードウエアで実現していたのを、
加算減算回路３１からｅ，ｉそのものもサンプルホール
ド入力として与えるようにしたうえ、この値をコンパレ
ータ５４で０レベルか判定して、零点クロス検出回路３
２，３３の機能を代行させることができるようにしてい
る。従つて、第３図の実施例と同様の動作の合理化、高
速化を期待できるものである。
以上のように、この発明によれば、和差演算回路で、電
力系統の電圧，電流の一次変換値を求め、これらをそれ
ぞれサンプリングホールドした後、マルチプレクサから
これらを切換えながら出力してデイジタル処理し、これ
らをさらにマイクロプロセツサに取り込んで、電力に変
換するように構成したので、潮流測定に運用する電力に
比例した電圧を簡単な汎用電子回路部品によつて、正確
に検出できると共に、従来例のように電力の演算に電圧
および電流の瞬時値の積の演算を行う必要がないので、
全体の演算を効率よく処理することができ、したがって
電力を、精度速度の性能価格比をバランス良く検出する
ことができるものが得られる効果がある。
力系統の電圧，電流の一次変換値を求め、これらをそれ
ぞれサンプリングホールドした後、マルチプレクサから
これらを切換えながら出力してデイジタル処理し、これ
らをさらにマイクロプロセツサに取り込んで、電力に変
換するように構成したので、潮流測定に運用する電力に
比例した電圧を簡単な汎用電子回路部品によつて、正確
に検出できると共に、従来例のように電力の演算に電圧
および電流の瞬時値の積の演算を行う必要がないので、
全体の演算を効率よく処理することができ、したがって
電力を、精度速度の性能価格比をバランス良く検出する
ことができるものが得られる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例による電力変換器のブロツ
ク接続図、第２図は同じく処理動作を示すフロー図、第
３図および第４図は同じく他の実施例を示すブロツク接
続図、第５図は従来の電力変換器のブロツク接続図であ
る。 １は電圧入力用変成器、２は電流入力用変成器、４はサ
ンプルホールド回路、６はマイクロプロセツサ、３１は
和差演算回路、５１はマルチプレクサ、５２はＡ／Ｄコ
ンバータ、５３はＲＯＭ。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。
ク接続図、第２図は同じく処理動作を示すフロー図、第
３図および第４図は同じく他の実施例を示すブロツク接
続図、第５図は従来の電力変換器のブロツク接続図であ
る。 １は電圧入力用変成器、２は電流入力用変成器、４はサ
ンプルホールド回路、６はマイクロプロセツサ、３１は
和差演算回路、５１はマルチプレクサ、５２はＡ／Ｄコ
ンバータ、５３はＲＯＭ。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 諏沢 俊二 広島県福山市緑町１番８号 三菱電機株式 会社福山製作所内 (56)参考文献 特開 昭62−116266（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−103579（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−6776（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】電力系統の電圧，電流を導入し、マイクロ
プロセッサの演算によって電力を求める電力変換器にお
いて、上記電力系統から導出した電圧および電流の和と
差に応じた一次変換値を導出する和差演算回路、この和
差演算回路の出力を所定の周期でサンプルホールドする
サンプルホールド回路、このサンプルホールド回路の出
力をデジタル値に変換するＡ／Ｄコンバータ、このＡ／
Ｄコンバータの出力するデジタル演算処理するデジタル
処理回路を備え、このデジタル処理回路は上記一次変換
値を演算処理することにより上記電力系統の有効分電流
を導出し、その有効分電流と上記電力系統の電圧実効値
との和の二乗と差の二乗に基づいて電力値を導出するこ
とを特徴とする電力変換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61016370A JPH0644020B2 (ja) | 1986-01-28 | 1986-01-28 | 電力変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61016370A JPH0644020B2 (ja) | 1986-01-28 | 1986-01-28 | 電力変換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62174663A JPS62174663A (ja) | 1987-07-31 |
| JPH0644020B2 true JPH0644020B2 (ja) | 1994-06-08 |
Family
ID=11914415
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61016370A Expired - Lifetime JPH0644020B2 (ja) | 1986-01-28 | 1986-01-28 | 電力変換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0644020B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS616776U (ja) * | 1984-06-20 | 1986-01-16 | 株式会社日立製作所 | 有効電力測定回路 |
-
1986
- 1986-01-28 JP JP61016370A patent/JPH0644020B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62174663A (ja) | 1987-07-31 |
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