JPH07225250A - 位相検出装置 - Google Patents

位相検出装置

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JPH07225250A
JPH07225250A JP3794694A JP3794694A JPH07225250A JP H07225250 A JPH07225250 A JP H07225250A JP 3794694 A JP3794694 A JP 3794694A JP 3794694 A JP3794694 A JP 3794694A JP H07225250 A JPH07225250 A JP H07225250A
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JP
Japan
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Pending
Application number
JP3794694A
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English (en)
Inventor
Yuzo Takakado
祐三 高門
Masaharu Ishiguro
正治 石黒
Toshiaki Ikuma
俊明 井熊
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Shinko Electric Co Ltd
Original Assignee
Shinko Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 正確な検出値が得られる位相検出装置を提供
する。 【構成】 本発明は、周期T1を有し未知の位相φに対
して正弦波状に変動する検出信号を得て、前記位相φを
求める位相検出装置に関するものである。本発明では、
前記周期T1よりも短い周期T2を有し該周期T2内の位
相θは既知である基準信号を発生するカウンタ5と、前
記検出信号および前記基準信号に基づいて、前記位相φ
と前記位相θとが所定の関係になるとレベルが変動する
パルス信号を生成する乗算器7〜10,加算器11,1
2および比較器13と、前記パルス信号のレベル変動時
における前記位相θの値に基づいて前記位相φの検出値
を出力するラッチ回路14とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、電力制御に用いて好
適な位相検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、サイリスタの点弧角を制御す
る等、電圧または電流の位相に応じて種々の電力制御を
行う技術が知られている。その際、電圧または電流の位
相を得るために、例えば図3に示すような回路が用いら
れている。図において1はフィルタであり、入力信号S
i(電圧または電流の検出値)から高調波成分を除去
し、信号Saとして出力する。従って、信号Saは、図
4(a)の時刻t0 〜t2 に示すように、正弦波状の波形
を有する。2は比較器であり、信号Saと「0ボルト」
とを比較し、前者が大であれば“1”になり、それ以外
の場合は“0”になる二値信号Sbを出力する。
【0003】従って、図4(b)に示すように、二値信号
Sbは、最初の半周期は“1”になり、残りの半周期は
“0”になる。4は発振器であり、信号Saの数十倍〜
数百倍程度の周波数を有するパルス信号Spを出力す
る。3はカウンタであり、パルス信号Spを計数しその
結果を位相検出信号φ1 として出力する。この計数結果
は、二値信号Sbの立ち上がりによって「0」にリセッ
トされる。従って、位相検出信号φ1 は、時刻t0 にお
ける二値信号Sbの立ち上がりとともにリセットされ、
その後パルス信号Spが供給されることにより漸次大と
なる。そして、時刻t2 において二値信号Sbが再び立
ち上がると、位相検出信号φ1 は再度リセットされる。
これにより、位相検出信号φ1 は、図4(c)の時刻t0
〜t2 の期間に示すような鋸波状の波形を有することに
なる。ここで、位相検出信号φ1 の最大値を位相「2
π」に対応させると、位相検出信号φ1 によって任意の
時刻における入力信号Siの位相を得ることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した技術
によれば、なんらかの原因で入力信号Siにノイズが乗
った場合に、位相の検出精度が長期に渡って悪化すると
いう問題があった。例えば、図4(a)によれば、時刻t
3 において信号Saにインパルス状のノイズが乗り、信
号Saが瞬間的に「0ボルト」を下回っている。これに
より、同時刻に二値信号Sbも変動し、カウンタ3がリ
セットされる。従って、時刻t3 〜t5 の期間において
は、位相検出信号φ1 は常に位相誤差Δφ(同図(c)参
照)を含むことになる。また、フィルタ1の時定数を大
きくすると、耐ノイズ性は向上するが応答速度が遅れる
ため、結局正確な検出値を得ることができない。この発
明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、正確な
検出値が得られる位相検出装置を提供することを目的と
している。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
この発明にあっては、周期T1を有し未知の位相φに対
して正弦波状に変動する検出信号を得て、前記位相φを
求める位相検出装置であって、前記周期T1よりも短い
周期T2を有し、該周期T2内の位相θは既知である基準
信号を発生する基準信号発生手段と、前記検出信号およ
び前記基準信号に基づいて、前記位相φと前記位相θと
が所定の関係になるとレベルが変動するパルス信号を生
成するパルス信号発生手段と、前記パルス信号のレベル
変動時における前記位相θの値に基づいて前記位相φの
検出値を出力する出力手段とを具備することを特徴とし
ている。
【0006】
【作用】基準信号発生手段は基準信号を発生する。パル
ス信号発生手段は位相φと位相θとが所定の関係になる
とレベルが変動するパルス信号を生成する。そして、出
力手段はパルス信号のレベル変動時における位相θの値
に基づいて位相φの検出値を出力する。ここで、検出信
号にノイズが乗り、検出信号のレベルが一時的に変動す
ると、その時点においては位相φの検出値は不正確なも
のになる。しかし、本発明は検出信号のレベルに基づい
て位相φを検出するため、検出信号のレベルが正常なも
のに戻ると、再び位相φの正確な検出値が得られる。
【0007】
【実施例】A.実施例の構成 以下、図1を参照してこの発明の一実施例について説明
する。なお、図において図3の各部に対応する部分には
同一の符号を付け、その説明を省略する。図においてS
u〜Swは、三相電圧または電流の検出信号であり、周
期T1 を有し、理想的状態(ノイズ等が乗っていない状
態)では、以下のように表される。
【0008】
【数1】Su= sinφ Sv= sin(φ−2π/3) Sw= sin(φ−4π/3)
【0009】5はカウンタであり、発振器4から出力さ
れるパルス信号Spを計数し、その結果を信号S5 とし
て出力する。カウンタ5においては、信号S5 が所定の
最大値になると、計数結果が自動的に「0」にリセット
される。この最大値を「2π」に対応させると、信号S
5 の波形は、図2(b)に示すように、周期T2 を有する
とともにそのレベルによって信号S5 自体の位相θを表
示する鋸波状になる。また、信号S5 の周波数は、検出
信号Su〜Swの周波数の数十倍程度に設定される。6
は二相発振器であり、信号S5 に基づいて、信号cos
θ,sinθを生成し、各信号を乗算器7,8に各々供給
する。一方、乗算器7には検出信号Suも供給されるか
ら、乗算器7から出力される信号S7 は、理想的には下
記数2の通りになる。
【0010】
【数2】S7 =cosθsinφ
【0011】また、検出信号Sv,Swは、乗算器9,
10を介して各々「1/√3」が乗ぜられ、さらに加算
器11を介して、前者の乗算結果から後者の乗算結果が
減算される。従って、理想的状態では、加算器11の出
力信号S11 は、「−cosφ」になり(三角関数の加法定
理による)、乗算器8の出力信号S8 は下記数3の通り
になる。
【0012】
【数3】S8 =−sinθcosφ
【0013】次に、加算器12においては、各信号
7,S8に各々「−1」が乗ぜれた後、その結果が加算
される。すなわち、加算器12の出力信号S12は、下記
数4の通りになる。
【0014】
【数4】 S12 =sinθcosφ−cosθsinφ=sin(θ−φ)
【0015】次に、13は比較器であり、信号S12
「0ボルト」とを比較し、前者が大であれば“1”にな
り、それ以外の場合は“0”になる二値信号S13を出力
する。14はラッチ回路であり、二値信号S13の立ち上
がりに同期して信号S5 をラッチし信号φ1 として出力
する。
【0016】B.実施例の動作 次に、本実施例の動作を説明する。まず、信号S12は理
想的には上記数4によって表されるため、その周期は、
信号S5 の周期よりも若干長くなる。すなわち、図2
(b)〜(d)によれば、時刻t0 において信号S5,S12
は共に「0」になり二値信号S13は立ち上がるのである
が、次に信号S5 が「0」になるタイミングは時刻t1
であるのに対し、二値信号S13が立ち上がるタイミング
は時間Δtだけ遅れた時刻t1’である。以後、信号S5
がリセットされるタイミングと二値信号S13が立ち上
がるタイミングとの差はΔtづつ累積して拡大されてゆ
くことになる。
【0017】これに伴って、信号S5がリセットされた
後、ラッチ回路14において信号S5がラッチされるま
での時間が徐々に長くなるから、同図(e)のように信号
φ1 は徐々に大となる。ここで、信号S5 がラッチ回路
14にラッチされるタイミングについてさらに詳細に検
討する。まず、信号S12が「0」になるタイミングは、
数4に鑑みれば、「θ−φ=0」または「θ−φ=π」
が成立するタイミングである。このうち、二値信号S13
が立ち上がるのは前者の場合に限られる(後者は立下が
るタイミングである)。従って、信号S5 がラッチ回路
14にラッチされる瞬間は、「θ=φ」が成立する。す
なわち、ラッチ回路14にラッチされた信号S5 は、位
相θであると同時に、その時点における検出信号Suの
位相φそのものであり、信号φ1 は位相φの検出信号に
他ならないのである。
【0018】次に、検出対象である電圧または電流にノ
イズが乗った場合を検討する。かかる場合は、検出信号
Su〜Swの波形が乱れ、図2(c)に示す信号S12の波
形も乱れるから、その瞬間においては正確な位相検出信
号φ1 を得ることはできない。しかし、かかる不具合は
瞬間的なものであり、信号S12の波形が正常なものに戻
ると、再び正確な位相検出信号φ1 が得られる。これ
は、本実施例が検出信号Su〜Swの信号レベル、換言
すれば瞬時値に基づいて位相検出信号φ1 を得るためで
あり、現在の信号レベルが正確である限り正確な位相検
出信号φ1 が得られるのである。
【0019】このように、本実施例によれば、瞬間的な
ノイズが発生した場合にも位相の検出精度が長期に渡っ
て悪化するという事態を未然に回避することができる。
しかも、時定数の大きいフィルタを使用する必要も無い
ため、高い応答速度を維持することができ、正確な位相
検出信号φ1 を得ることが可能である。
【0020】C.変形例 本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、例
えば以下のように種々の変形が可能である。 検出対象である電圧または電流は三相交流のものに限
定されず、単相交流あるいは二相交流のものであっても
よい。すなわち、二相交流の検出値は「sinφ」および
「−cosφ」そのものであるから、これらを信号Su,
11の代りに乗算器7,8に供給すればよい。また、単
相交流の場合には、電圧または電流の検出値が得られた
場合に、これを「sinφ」とし、遅延回路を用いて「1
/4」周期だけ遅延させれば「−cosφ」が得られる。
これらを信号Su,S11の代りに乗算器7,8に供給す
れば、上記実施例と同様に位相検出信号φ1 が得られ
る。
【0021】カウンタ5が出力する信号S5 は、三角
波でなくてもよい。すなわち、信号S5 によって位相θ
が特定できるのであれば、信号S5 の波形はどのような
ものであってもよい。
【0022】信号S12は sin(θ+φ)であってもよ
い。なお、この値は加算器12の乗算器7側の符号を
“+”にすると求まる。かかる場合、信号S12の周期は
信号S5 の周期T2 よりも短くなり、二値信号S13の立
ち上がるタイミングは、下記数5が成立するタイミング
になる。
【0023】
【数5】sin(θ+φ)=0 ∴θ=−φ
【0024】従って、ラッチ回路14の出力する位相θ
に基づいて、「φ1=−θ」(正値が必要ならば、φ1
2π−θとすると良い)なる演算を行うと、位相検出信
号φ1 が得られる。なお、この場合、「S5=2π−
θ」が成立するようにカウンタ5を構成しておくと、ラ
ッチ回路14でラッチされた値をそのまま位相検出信号
φ1 として用いることができる。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の位相検
出装置によれば、検出信号のレベルに基づいて位相φを
検出するため、瞬間的なノイズが生じた場合において
も、検出精度が長期に渡って悪化するという事態を未然
に回避することができ、位相φの正確な検出値を得るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 一実施例の位相検出装置の構成を示すブロッ
ク図である。
【図2】 一実施例の位相検出装置における各部の波形
図である。
【図3】 従来の位相検出装置の構成を示すブロック図
である。
【図4】 従来の位相検出装置における各部の波形図で
ある。
【符号の説明】
5 カウンタ(基準信号発生手段) 7,8 乗算器(パルス信号発生手段) 9,10 乗算器(パルス信号発生手段) 11,12 加算器(パルス信号発生手段) 13 比較器(パルス信号発生手段) 14 ラッチ回路(出力手段)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 周期T1を有し未知の位相φに対して正
    弦波状に変動する検出信号を得て、前記位相φを求める
    位相検出装置であって、 前記周期T1よりも短い周期T2を有し、該周期T2内の
    位相θは既知である基準信号を発生する基準信号発生手
    段と、 前記検出信号のレベルと前記基準信号とに基づいて、前
    記位相φと前記位相θとが所定の関係になる時点でレベ
    ルが変動するパルス信号を生成するパルス信号発生手段
    と、 前記パルス信号のレベル変動時における前記位相θの値
    に基づいて前記位相φの検出値を出力する出力手段とを
    具備することを特徴とする位相検出装置。
  2. 【請求項2】 前記基準信号は、そのレベルによって前
    記位相θを表示する鋸波であり、 前記所定の関係とは前記位相φと前記位相θとが一致す
    る関係であり、 前記出力手段は前記基準信号のレベルを前記検出値とし
    て出力するものであり、 前記パルス信号発生手段は、前記検出信号と前記基準信
    号に基づいて、位相「θ−φ」に対して正弦波状に変動
    する合成信号を生成し、該合成信号のレベルが負値から
    正値に変動するタイミングに前記パルス信号のレベルを
    変動させることを特徴とする請求項1の位相検出装置。
JP3794694A 1994-02-10 1994-02-10 位相検出装置 Pending JPH07225250A (ja)

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JP3794694A JPH07225250A (ja) 1994-02-10 1994-02-10 位相検出装置

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JPH07225250A true JPH07225250A (ja) 1995-08-22

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JP3794694A Pending JPH07225250A (ja) 1994-02-10 1994-02-10 位相検出装置

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JP (1) JPH07225250A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005003530A (ja) * 2003-06-12 2005-01-06 Toshiba Corp 位相検出器
JP2006129681A (ja) * 2004-10-30 2006-05-18 C & S Kokusai Kenkyusho:Kk 単相交流信号の位相検出方法と同方法を用いた電力変換装置
JP2008141935A (ja) * 2006-11-29 2008-06-19 C & S Kokusai Kenkyusho:Kk 単相交流信号の基本波成分検出方法
JP2019090797A (ja) * 2017-11-06 2019-06-13 コーボ ユーエス,インコーポレイティド 位相検出器

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JP2006129681A (ja) * 2004-10-30 2006-05-18 C & S Kokusai Kenkyusho:Kk 単相交流信号の位相検出方法と同方法を用いた電力変換装置
JP2008141935A (ja) * 2006-11-29 2008-06-19 C & S Kokusai Kenkyusho:Kk 単相交流信号の基本波成分検出方法
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