JPH0687069B2 - Watt meter - Google Patents
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- JPH0687069B2 JPH0687069B2 JP1113989A JP1113989A JPH0687069B2 JP H0687069 B2 JPH0687069 B2 JP H0687069B2 JP 1113989 A JP1113989 A JP 1113989A JP 1113989 A JP1113989 A JP 1113989A JP H0687069 B2 JPH0687069 B2 JP H0687069B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は電力計に係り、特に、装置内の位相回転に基
づく測定誤差に対する補正手段を備えた電力計に関する
ものである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power meter, and more particularly to a power meter including a correction unit for a measurement error due to phase rotation in a device.
電路の有効電力(以下、「電力」と言う。)Wは、電路
の電圧及び電流が正弦波であれば、その実効値をそれぞ
れE,I、電圧、電流間の位相角をφとすると、 W=EIcosφ で表される。If the voltage and current of the electric path are sinusoidal waves, the effective power of the electric path (hereinafter, referred to as “electric power”) W is E, I, and the phase angle between the voltage and the current is φ. It is represented by W = EI cos φ.
この場合、電力計内部に例えば+θの位相回転がある
と、力率は見かけ上cos(φ+θ)となって測定誤差が
生じ、このθによる誤差の影響は電路の力率が低い場合
ほど大きくなって無視できなくなる。そこで、一般には
位相補正回路などを設けて誤差の発生を防止するように
している。In this case, if there is a phase rotation of + θ inside the wattmeter, the power factor will be apparently cos (φ + θ) and a measurement error will occur. The effect of this θ will be greater as the power factor of the circuit is lower. Can not be ignored. Therefore, generally, a phase correction circuit or the like is provided to prevent an error from occurring.
その一例が第3図に示されているが、例えば被測定電路
1の電圧E0sinωtと流れる電流I0sin(ωt+φ)の各
成分をセンサ2にて取り出し、その電圧成分k1E0sinω
tを乗算器4に加える。また、電流成分k2I0sin(ωt
+φ+θ)は、例えば上記センサ2を含む内部位相回転
+θを補正する位相補正器3を介して乗算器4に加え
る。ここで、k1,k2は適当な定数を表すものとする。Although an example of which is shown in Figure 3, for example, each component of the current I 0 flowing voltage E 0 sin .omega.t of the measured circuit 1 sin (ωt + φ) was removed by the sensor 2, the voltage component k 1 E 0 sinω
Add t to multiplier 4. In addition, the current component k 2 I 0 sin (ωt
+ Φ + θ) is added to the multiplier 4 via the phase corrector 3 that corrects the internal phase rotation + θ including the sensor 2, for example. Here, k 1 and k 2 represent appropriate constants.
乗算器4の出力P′は2つの入力の積であるから、 P′=k1E0sinωt×k2I0sin(ωt+φ) =(k1k2E0I0/2){cos(2ωt+φ)+cosφ} この出力P′を例えばフィルタ5に加えて第1項の交流
成分を除くと、同フィルタ5の出力Pは P=(k1k2E0I0/2)cosφ =k1k2(E0/√2)(I0/√2)cosφ =k1k2EIcosφ =kW となり、電路の電力Wに比例した出力が得られる。ただ
し、k=k1・k2とする。'Since the product of the two inputs, P' output P of the multiplier 4 = k 1 E 0 sinωt × k 2 I 0 sin (ωt + φ) = (k 1 k 2 E 0 I 0/2) {cos ( 2ωt + φ) + cosφ} excluding the AC component of the first term by adding the output P ', for example, in the filter 5, the output P of the filter 5 is P = (k 1 k 2 E 0 I 0/2) cosφ = k 1 k 2 (E 0 / √2) (I 0 / √2) cosφ = k 1 k 2 EIcosφ = kW, and an output proportional to the electric power W of the electric line is obtained. However, k = k 1 · k 2 .
上式より W=P/k を求めれば、電力Wを表示器6にて読み取ることができ
る。If W = P / k is obtained from the above equation, the electric power W can be read on the display 6.
上記従来装置における誤差発生防止方法は比較的簡単で
あり、50/60Hz用の電力計には好適である。The error occurrence prevention method in the above conventional device is relatively simple, and is suitable for a 50/60 Hz power meter.
ところで、位相回転角θは、例えば電路側から見た装置
内の抵抗成分をR、リアクタンス成分をωXとすると、 θ=tan-1(ωX/R),ただし、ω=2πf で表され、よく知られているように周波数fによって変
化する。By the way, the phase rotation angle θ is expressed by θ = tan −1 (ωX / R), where ω = 2πf, where R is the resistance component and ωX is the reactance component in the device viewed from the electric path side. As is known, it varies with frequency f.
したがって、インバータなどを用いて一般商用電源と異
なった周波数の電力を供給する電路については、従来の
アナログの位相補正回路では対応しきれないという問題
がある。Therefore, there is a problem that the conventional analog phase correction circuit cannot handle the electric line that supplies electric power of a frequency different from that of the general commercial power source using an inverter or the like.
更に、測定範囲を広くするため多レンジ構成とした場合
には、多レンジにおける装置側の位相回転角θが一般に
は等しくならない。このためレンジごとに別個の位相補
正器が必要となり、測定系が複雑化する。Furthermore, when the multi-range configuration is used to widen the measurement range, the phase rotation angle θ on the device side in the multi-range is generally not equal. Therefore, a separate phase corrector is required for each range, which complicates the measurement system.
この発明は上記の点を考慮してなされたもので、その目
的は、装置側の位相回転角θをあらかじめ必要とする各
レンジの各周波数で測定しておき、実際の電力測定時に
は測定値から算出した見かけ上の位相角φ′(=φ+
θ)に対して例えばそのときの周波数における上記位相
回転角θにより φ=φ′−θ なるディジタル演算を施して真の位相角φを求め、広帯
域で、かつ、高精度の電力測定を可能とする電力計を提
供することにある。This invention has been made in consideration of the above points, and its purpose is to measure the phase rotation angle θ on the device side at each frequency of each required range in advance, and from the measured value at the time of actual power measurement. Calculated apparent phase angle φ '(= φ +
θ), for example, the true phase angle φ is obtained by performing a digital operation of φ = φ′−θ from the phase rotation angle θ at the frequency at that time, and it is possible to measure the power in a wide band and with high accuracy. The purpose is to provide an electric power meter.
単相電路の電力測定 内部の位相回転角θを補正しないで測定したときの電力
値をPaとすると、 Pa=EIcosφ′ ……(1) =EIcos(φ+θ) =EI(cosφcosθ−sinφsinθ) である。Power measurement of single-phase circuit If the power value measured without correcting the internal phase rotation angle θ is Pa, Pa = EIcosφ ′ …… (1) = EIcos (φ + θ) = EI (cosφcosθ-sinφsinθ) .
ここで、θが非常に小さいとすると、cosθ≒1,sinθ≒
θとおけるから、上式より Pa=EI(cosφ−θsinφ) ……(2) =EIcosφ(1−θtanφ) ……(3) を得る。ただし、cosφ≠0とする。If θ is very small, cos θ ≈ 1, sin θ ≈
From the above equation, Pa = EI (cosφ−θsinφ) (2) = EIcosφ (1-θtanφ) (3) However, cosφ ≠ 0.
上式(2),(3)の第1項は真の電力値、第2項は内
部の位相回転角に基づく誤差を表している。The first term in the above equations (2) and (3) represents the true power value, and the second term represents the error based on the internal phase rotation angle.
いま、真の電力値をPtとすると、Pt=EIcosφであるか
ら、式(2),(3)は Pt=Pa+θEIsinφ (2a) =Pa/(1−θtanφ) (3a) と変形することができる。Now, assuming that the true power value is Pt, Pt = EIcosφ, so equations (2) and (3) can be transformed into Pt = Pa + θEIsinφ (2a) = Pa / (1-θtanφ) (3a) .
式(2a)又は(3a)において、θがわかればφ=φ′−
θによりφがわかる。Paは誤差を含んだ測定値で既知で
あるから、真の電力値Ptは計算にて求めることができ
る。In the formula (2a) or (3a), if θ is known, φ = φ′−
φ can be found from θ. Since Pa is a measurement value including an error and is known, the true power value Pt can be calculated.
内部位相回転角の求め方 いま、この装置に例えば位相角φが+90°異なる電圧、
電流E,Iと、−90°異なる電圧、電流E,Iを与えてそれぞ
れ電力(零力率電力)を測定し、そのときの測定値をPa
(π/2),Pa(−π/2)とすると、式(2)において φ=π/2のとき cosφ=0,sinφ=1 φ=−π/2のとき cosφ=0,sinφ=−1 であるから、 Pa(π/2)=−EIθ(π/2) Pa(−π/2)=−EIθ(−π/2) となる。この場合、本来ならばθ(π/2)=θ(−
π/2)となるはずであるが、校正用信号発生器や測定条
件などにより一致しない場合には例えば両者の平均値を
とり、 θ=(θ(π/2)+θ(−π/2)/2 とすることが望ましい。How to obtain the internal phase rotation angle Now, in this device, for example, the phase angle φ is + 90 °
The electric current (zero power factor electric power) is measured by applying the current E and I and the voltage and current E and I that differ by −90 °, and the measured value at that time is Pa.
If (π / 2 ), Pa (−π / 2 ), then in equation (2) cosφ = 0, sinφ = 1 when φ = π / 2, cosφ = 0, sinφ = − when φ = −π / 2 Since it is 1, Pa (π / 2 ) = − EIθ (π / 2 ) Pa (−π / 2 ) = − EIθ (−π / 2 ). In this case, originally, θ (π / 2 ) = θ (−
π / 2 ), but if they do not match due to the calibration signal generator and measurement conditions, take the average value of the two, and θ = (θ (π / 2 ) + θ (-π / 2 ) It is desirable to set it to / 2.
このθの値を例えば第1図の実線で示されるように、測
定レンジごとに動作最低周波数f1から最高周波数fnまで
必要とする周波数間隔で測定しておけば、被測定電路の
電力は容易に計算で求めることができる。If the value of this θ is measured at required frequency intervals from the minimum operating frequency f 1 to the maximum operating frequency f n for each measurement range, as shown by the solid line in FIG. It can be easily calculated.
この発明の実施例が示されている第2図を参照すると、
例えばセンサ2、乗算器4、フィルタ5、表示器6は上
記第3図の従来装置とほぼ同様のユニットが用いられ、
したがってそれらと同一の参照符号が付されている。Referring to FIG. 2, which illustrates an embodiment of the present invention,
For example, the sensor 2, the multiplier 4, the filter 5, and the display 6 are the same units as the conventional device shown in FIG.
Therefore, the same reference numerals as those are given.
更に、この実施例においては上記課題を解決するため、
例えば次に示すイないしホの手段を備えている。Further, in order to solve the above problems in this embodiment,
For example, the following means (a) to (e) are provided.
イ.被測定電路1から取り込んだ電圧、電流成分の実効
値E,Iを検出する実効値検出器7,8。I. Effective value detectors 7 and 8 that detect the effective values E and I of the voltage and current components taken from the measured circuit 1.
ロ.上記実効値E,Iと、内部位相回転角θによる誤差を
含んだ被測定電路の見掛け上の電力Paとをそれぞれディ
ジタル変換して測定するA/Dコンバータ9及び測定部1
0。B. The A / D converter 9 and the measuring unit 1 for digitally measuring the effective values E and I and the apparent electric power Pa of the measured electric path including the error due to the internal phase rotation angle θ, respectively.
0.
ハ.上記第1図に例示した位相回転角θのデータを保持
する位相回転角テーブル11。C. A phase rotation angle table 11 that holds the data of the phase rotation angle θ illustrated in FIG. 1 above.
ニ.上記実効値E,Iと電力Pa及び位相回転角θとから、
電路1における電圧と電流間の位相角φを求める位相角
演算手段12。D. From the effective values E, I and the power Pa and the phase rotation angle θ,
Phase angle calculation means 12 for obtaining the phase angle φ between the voltage and the current in the electric circuit 1.
ホ.この求めたφと上記電力Pa及び位相回転角θとから
電路1の真の有効電力Pt(W)を求める電力演算手段1
3。E. Power calculating means 1 for calculating the true effective power Pt (W) of the electric circuit 1 from the calculated φ, the power Pa and the phase rotation angle θ.
3.
上記手段を備えることにより装置側に発生する位相回転
角θがディジタル的に補正され、広帯域の電力測定が可
能となる。By including the above means, the phase rotation angle θ generated on the device side is digitally corrected, and the wide band power measurement becomes possible.
第2図を再び参照すると、装置側に発生する位置回転角
θは例えば各レンジの動作周波数帯域内における各所定
周波数について校正用信号発生器などを利用して測定
し、メモリで構成された位相回転角テーブル11にあらか
じめ入力しておく。この位相回転角テーブル11には、例
えば上記第1図の測定周波数f1,f2,……に対応する各
レンジの位相回転角θの値が保持されるようになってい
る。Referring to FIG. 2 again, the position rotation angle θ generated on the device side is measured by using a calibration signal generator or the like for each predetermined frequency within the operating frequency band of each range, and the phase configured in the memory is measured. It is entered in the rotation angle table 11 in advance. The phase rotation angle table 11 holds the value of the phase rotation angle θ of each range corresponding to the measurement frequencies f 1 , f 2 , ... Of FIG. 1, for example.
実際の測定にあたっては、例えば図示しない制御ボード
のスイッチにて測定レンジと周波数を指定すると、その
レンジのその周波数におけるθのデータが位相角演算手
段12へ読み込まれるようになっている。以下、電路1に
おける電圧と電流の位相角φの計算(φ=φ′±θ)、
及び電力Wの計算(W=EIcosφ)は下記のとおりであ
る。In the actual measurement, for example, when the measurement range and frequency are designated by the switch of the control board (not shown), the data of θ at that frequency in the range is read into the phase angle calculation means 12. Hereinafter, the calculation of the phase angle φ of the voltage and current in the electric path 1 (φ = φ ′ ± θ),
And the calculation of the electric power W (W = EIcosφ) is as follows.
上記第2図において、フィルタ5の出力Paは、 Pa=EIcos(φ+θ) となる。ここで、φは電路1の位相角、θは装置内部の
位相回転角を表す。In FIG. 2, the output Pa of the filter 5 is Pa = EIcos (φ + θ). Here, φ represents the phase angle of the electric circuit 1, and θ represents the phase rotation angle inside the device.
上式を変形すると、 φ=cos-1(Pa/EI)−θ となる。位相角演算手段12は、この式に測定値Pa,E,I,
及びテーブルから読み出したデータθを代入して位相角
φを求める。If the above equation is transformed, φ = cos −1 (Pa / EI) −θ. The phase angle calculation means 12 has the measured values Pa, E, I, and
And the phase angle φ is obtained by substituting the data θ read from the table.
電力演算手段13は、求めた位相角φと上記電力Pa、デー
タθ等を用い、前記式(3a)の Pt=Pa/(1−θtanφ) を利用して電路1の真の電力Pt(=W)を算出する。The power calculation means 13 uses the calculated phase angle φ, the power Pa, the data θ, etc., and uses Pt = Pa / (1-θtanφ) of the equation (3a) to obtain the true power Pt (= W) is calculated.
あるいは、位相角φ,電力Pa、電圧及び電流E,Iを用
い、前記式(2a)の Pt=Pa+θEIsinφ を利用して算出してもよい。Alternatively, the phase angle φ, the electric power Pa, the voltage and the current E, I may be used to calculate using Pt = Pa + θEIsinφ in the equation (2a).
上記説明は単相電路の補正についてなされたものである
が、三相電路の場合にはよく知られているように2電力
計法にて電力の測定ができる。したがってその補正も上
記と同様に各相ごとに行い、補正後の2つの電力Pt1,P
t2の代数和を求めれば三相電路の真の電力値Pt3が得ら
れる。Although the above description has been made on the correction of the single-phase electric circuit, the electric power can be measured by the two-power meter method as is well known in the case of the three-phase electric circuit. Therefore, the correction is also performed for each phase as described above, and the two corrected powers Pt 1 , Pt
If the algebraic sum of t 2 is calculated, the true power value Pt 3 of the three-phase circuit can be obtained.
なお、上記の例では位相回転テーブルを装置本体側のメ
モリに収納させているが、センサ側にメモリを備えてそ
れに収納し、本体側でそのデータを読み出すようにする
こともできる。In the above example, the phase rotation table is stored in the memory on the apparatus main body side, but it is also possible to provide a memory on the sensor side and store it in the memory so that the main body side reads the data.
以上、詳細に説明したように、この実施例においては装
置の各レンジにおける動作周波数領域の所定周波数につ
いてあらかじめ測定系の内部位相回転角を測定し、その
データをテーブルとしてメモリ上に保持するようにして
いる。実際の電力測定時には使用レンジの周波数におけ
る内部位置回転角データを上記メモリから読み出し、電
路から検出した電圧、電流及び内部の位相回転による誤
差を含む見掛け上の電力と、上記テーブルから読み出し
た位相回転角データとから電路本来の位相角φを算出
し、この算出した位相角データに基づいて上記電路の真
の電力を求めるようになっている。As described above in detail, in this embodiment, the internal phase rotation angle of the measurement system is measured in advance for a predetermined frequency in the operating frequency range in each range of the device, and the data is stored as a table on the memory. ing. At the time of actual power measurement, the internal position rotation angle data at the frequency of the operating range is read from the memory, and the apparent power including the error due to the voltage, current and internal phase rotation detected from the circuit, and the phase rotation read from the table above. The original phase angle φ of the electric circuit is calculated from the angle data, and the true electric power of the electric circuit is obtained based on the calculated phase angle data.
したがって、この発明による電力計によればアナログの
位相補正回路等は必要が無くなり、広い周波数帯域にわ
たって高精度の電力測定が可能となる。Therefore, according to the power meter of the present invention, an analog phase correction circuit or the like is not required, and highly accurate power measurement can be performed over a wide frequency band.
第1図及び第2図はこの発明の実施例に係り、第1図は
測定系の内部位相回転角説明図、第2図は装置構成の一
例を示すブロック線図、第3図は従来装置のブロック線
図である。 図中、1は被測定電路、2はセンサ、9はA/Dコンバー
タ、10は測定部、11は位相回転角テーブル、12は位相角
演算手段、13は電力演算手段である。1 and 2 relate to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is an explanatory diagram of an internal phase rotation angle of a measurement system, FIG. 2 is a block diagram showing an example of the apparatus configuration, and FIG. 3 is a conventional apparatus. It is a block diagram of. In the figure, 1 is an electric circuit to be measured, 2 is a sensor, 9 is an A / D converter, 10 is a measuring unit, 11 is a phase rotation angle table, 12 is a phase angle calculation means, and 13 is a power calculation means.
Claims (1)
検出して同電路の電力を測定する電力計において、 該電力計の動作周波数領域における所定の周波数につい
てセンサを含む測定系の内部位相回転角を測定レンジご
とにあらかじめ測定し該測定データを保持するデータ保
持手段と、 上記被測定電路から検出した電圧、電流及び内部位相回
転角を含む見掛け上の電力と、当該測定レンジの当該測
定周波数における上記内部位相回転角データとを用いて
上記電路本来の位相角データを算出する位相角演算手段
と、 該演算手段にて算算した位相角データに基づいて上記電
路の真の電力を求める電力測定手段とを備えていること
を特徴とする電力計。1. A power meter for measuring voltage and current of a circuit to be measured and its phase angle to measure electric power of the circuit, the inside of a measuring system including a sensor for a predetermined frequency in an operating frequency region of the power meter. Data holding means for preliminarily measuring the phase rotation angle for each measurement range and holding the measurement data, apparent power including the voltage, current, and internal phase rotation angle detected from the measured circuit, and the measurement range Phase angle calculation means for calculating the original phase angle data of the electric circuit using the internal phase rotation angle data at the measurement frequency, and true power of the electric circuit based on the phase angle data calculated by the calculation means. An electric power meter comprising: a required electric power measuring means.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1113989A JPH0687069B2 (en) | 1989-01-20 | 1989-01-20 | Watt meter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP1113989A JPH0687069B2 (en) | 1989-01-20 | 1989-01-20 | Watt meter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02190769A JPH02190769A (en) | 1990-07-26 |
JPH0687069B2 true JPH0687069B2 (en) | 1994-11-02 |
Family
ID=11769688
Family Applications (1)
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JP1113989A Expired - Fee Related JPH0687069B2 (en) | 1989-01-20 | 1989-01-20 | Watt meter |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH0687069B2 (en) |
Families Citing this family (1)
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---|---|---|---|---|
JP5737750B2 (en) * | 2011-02-25 | 2015-06-17 | 株式会社日立パワーソリューションズ | AC power measuring device |
-
1989
- 1989-01-20 JP JP1113989A patent/JPH0687069B2/en not_active Expired - Fee Related
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JPH02190769A (en) | 1990-07-26 |
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