JPH08110358A - 電圧検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、交流電圧の測定において、
その交流電圧の周波数が変動しても精度の良い測定を行
うことができる電圧検出装置を提供することにある。 【構成】 電圧検出装置１は、ＡＤ変換器２と演算処理
装置３からなり、交流電圧Ｖ０はＡＤ変換器２に入力さ
れ、交流電圧Ｖ０の瞬時値を一定周期でディジタル信号
に変換してディジタル信号行列Ｄとして演算処理装置３
に入力され、演算処理装置３内の周波数検出手段４にて
演算されるディジタル信号行列Ｄに基づき交流電圧Ｖ０
の周波数に比例した周波数信号Ｆ、と積分演算手段５に
て演算されるディジタル信号行列Ｄの絶対値を周波数信
号Ｆと反比例した回数分だけ加算して積分演算信号Ｓと
を正規化演算手段６で正規化して電圧検出信号Ｖ１を出
力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、交流電圧を測定するた
めに用いる、電圧検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、発電機の出力電圧のような正弦
波の交流電圧測定には、演算処理装置を用いた積分演算
方式の電圧検出器が用いられている。従来の電圧検出装
置を図７を参照して説明する。

【０００３】電圧検出装置１は、ＡＤ変換器２と演算処
理装置３とからなり、交流電圧Ｖ０はＡＤ変換器２に入
力され、ＡＤ変換器２の出力がディジタル信号行列Ｄと
して演算処理装置３に入力され、さらに演算処理装置３
の出力が電圧検出信号Ｖ１として電圧検出装置１から出
力されるよう構成されている。

【０００４】ＡＤ変換器２は、交流電圧Ｖ０の瞬時値を
一定周期でディジタル信号に変換してディジタル信号行
列Ｄを出力する。演算処理装置３は、ディジタル信号行
列Ｄから交流電圧Ｖ０の実効値または平均値と比例した
電圧検出信号Ｖ１を演算して出力する装置で、ディジタ
ル信号行列Ｄの絶対値を一定回数だけ加算して積分演算
信号Ｓを出力する積分演算手段５から構成されている。

【０００５】以上の構成の電圧検出装置１では、交流電
圧Ｖ０をディジタル信号行列Ｄに変換し、演算処理装置
３の積分演算手段５で演算を行うことにより、交流電圧
Ｖ０の電圧検出を行っている。積分演算手段５での演算
方法としては、式（１）に示す演算が用いられている。

【０００６】

【数１】 ただし Ｓ：積分演算信号 Ｎ：加算回数 Ｄ-n：ディジタル信号行列の値（ｎ回前） 交流電圧検出の場合には、その電圧波形の半周期（位相
角で１８０度）またはその倍数の範囲の積分を行うこと
により、電圧波形の位相に関係なく一定の電圧検出が行
えるので、加算回数Ｎは交流電圧Ｖ０の定格周波数Ｆ０
とＡＤ変換器２の変換周期Ｔとの関係により予め設定さ
れる。例えば半周期の積分の場合には式（２）のように
示される。

【０００７】

【数２】Ｎ＝１／（Ｔ* Ｆ０* ２） 式（２） ただし Ｔ：ＡＤ変換器２の変換周期 Ｆ０：交流電圧Ｖ０の定格周波数 交流電圧Ｖ０に対する加算開始位相角をα１とし１８０
度分の積分演算結果をＳ０とすれば、積分演算結果Ｓ０
は、α１〜１８０度の積分演算結果Ｓ２と１８０〜１８
０＋α１の積分演算結果Ｓ３から（３）のように表され
る。

【０００８】

【数３】Ｓ０＝Ｓ２＋Ｓ３ 式（３） ただし Ｓ０：α１〜α１＋１８０度の積分演算結果 Ｓ２：α１〜１８０度の積分演算結果 Ｓ３：１８０度〜１８０＋α１の積分演算結果 図８は従来例の説明図である。ここでＳ１、Ｓ２、Ｓ３
は、式（４）〜（７）のように表される。

【０００９】

【数４】 Ｓ１＝Ｓ３ 式（７） ただし Ｓ１：０〜α１の積分演算結果 α１：加算開始位相角 Ａ SINθ：交流電圧Ｖ０の波形 従ってＳ０は、加算開始位相角α１に関係なく式
（８）、（９）のように表される。

【００１０】

【数５】 Ｓ０＝Ｓ１＋Ｓ２ 式（８） これにより、常に交流電圧Ｖ０の半周期の波形の積分結
果が得られるため、交流電圧Ｖ０に対する加算開始位相
角α１が変化しても、正確な電圧検出が行われる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来例では、加算回数
Ｎを固定していることに起因する欠点がある。その欠点
は、交流電圧Ｖ０の周波数ＦＸの変動により、電圧検出
に誤差が発生してしまうことである。

【００１２】図９は従来例の説明図である。例えば、交
流電圧Ｖ０の周波数ＦＸが低下した場合には加算回数Ｎ
が固定のため加算範囲が１８０度分から位相角α2 に変
化するとすれば、積分演算結果は式（10）で表される。

【００１３】

【数６】 ただし Ｓ４：周波数変化後の積分演算結果 α２：加算範囲の位相角 式（10）によれば、積分演算結果Ｓ４は、加算開始位相
角α１及び加算範囲の位相角α２により変化する。

【００１４】例えば、交流電圧Ｖ０の周波数が１％低下
した場合には、積分演算結果Ｓ４が最大 1.0％変化する
だけであるが、交流電圧Ｖ０の周波数が50％低下した場
合には、積分演算結果Ｓ４が最大41.4％変化する。

【００１５】従って、従来の方式では、交流電圧Ｖ０の
周波数が変動した場合には、必ずしも精度の良い電圧検
出を行うことができなかった。本発明は、交流電圧の測
定において、その交流電圧の周波数が変動しても精度の
良い測定を行うことができる電圧検出装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明では交流電圧の周波数を検出し演算処理を
行うことにより、精度の良い電圧検出装置を提供するも
のである。［請求項１］の発明は、交流電圧の瞬時値を
一定周期でディジタル信号に変換してディジタル信号行
列を出力するＡＤ変換器と、ディジタル信号行列から交
流電圧の実効値または平均値と比例した電圧検出信号を
演算して出力する演算処理装置とからなる電圧検出装置
において、ディジタル信号行列に基づき交流電圧の周波
数と比例した周波数信号を出力する周波数検出手段と、
ディジタル信号行列の絶対値を周波数信号と反比例した
回数分だけ加算して積分演算信号を出力する積分演算手
段と、積分演算信号を周波数信号で乗算して正規化した
電圧検出信号を出力する正規化演算手段とを用いたもの
である。

【００１７】［請求項２］の発明は、上記第１の発明の
積分演算手段において、加算回数を得た際の余剰分を補
正加算する手段を付加したものである。［請求項３］の
発明は、上記第１の発明の積分演算手段において、加算
回数を得た際の余剰分を補正する手段として、ディジタ
ル信号行列の最も前の加算値とその加算値の一つ前のデ
ィジタル信号行列の値とを加算回数を得た際の余剰分に
て重み付け加算し、補正加算する手段を付加したもので
ある。

【００１８】［請求項４］の発明は、交流電圧の瞬時値
を一定周期でディジタル信号に変換してディジタル信号
行列を出力するＡＤ変換器と、ディジタル信号行列から
交流電圧の実効値または平均値と比例した電圧検出信号
を出力する電圧検出装置において、ディジタル信号行列
に基づき交流電圧のゼロ点を検出して位相検出信号を出
力する位相検出手段と、ディジタル信号行列に基づき交
流電圧の周波数と比例した周波数信号を出力する周波数
検出手段と、ディジタル信号行列の絶対値を位相検出信
号に基づき加算開始位相を固定したうえ一定回数分だけ
加算して積分演算信号を出力する積分演算手段と、積分
演算信号を周波数信号に応じて演算された値にて正規化
した電圧検出信号を出力する正規化演算手段とを具備し
たものである。

【００１９】［請求項５］の発明は、上記第４の発明の
交流電圧の瞬時値の位相検出手段において、ディジタル
信号行列に基づき交流電圧波形の正または負のピーク点
を検出して位相検出信号を出力するように構成したもの
である。

【００２０】［請求項６］の発明は、交流電圧の瞬時値
を一定周期でディジタル信号に変換してディジタル信号
行列を出力するＡＤ変換器と、ディジタル信号行列から
交流電圧の実効値または平均値と比例した電圧検出信号
を出力する電圧検出装置において、ディジタル信号行列
の正負を検出して正負検出信号を出力する正負検出手段
と、ディジタル信号行列に基づき交流電圧の周波数と比
例した周波数信号を出力する周波数検出手段と、ディジ
タル信号行列の絶対値を正負検出信号に基づきディジタ
ル信号行列の正の信号が連続している部分だけ加算して
積分演算信号を出力する積分演算手段と、積分演算信号
を周波数信号に応じて演算された値を乗算して正規化し
た電圧検出信号を出力する正規化演算手段とを具備した
ものである。

【００２１】

【作用】［請求項１］の発明によれば、積分演算におい
てディジタル信号行列の絶対値の加算回数を、交流電圧
の周波数と反比例した回数とすることができるので、交
流電圧の周波数が変動しても、積分演算においてディジ
タル信号行列の絶対値の加算回数が反比例に変化し常に
交流電圧の一定範囲分の積分演算結果が得られるため、
精度の良い電圧検出を行うことができる。

【００２２】また、積分演算信号を周波数信号で乗算し
て正規化しているため、交流電圧の周波数が変動し、積
分演算の加算回数が変化しても一定の積分演算結果が得
られるため、精度の良い電圧検出を行うことができる。

【００２３】［請求項２］の発明によれば、積分演算に
おいてディジタル信号行列の絶対値の加算回数を、交流
電圧の周波数と反比例した回数とすることができるの
で、交流電圧の周波数が変動しても、積分演算において
ディジタル信号行列の絶対値の加算回数が反比例に変化
し常に交流電圧の一定範囲分の積分演算結果が得られる
ため、精度の良い電圧検出を行うことができる。

【００２４】また、積分演算信号を周波数信号で乗算し
て正規化しているため、交流電圧の周波数が変動し、積
分演算の加算回数が変化しても一定の積分演算結果が得
られるため、精度の良い電圧検出を行うことができる。

【００２５】さらに、加算回数を得た際の余剰分を補正
加算しており、加算回数の余剰分による誤差を低減でき
るため、誤差の少ない電圧検出を行うことができる。
［請求項３］の発明によれば、積分演算においてディジ
タル信号行列の絶対値の加算回数を、交流電圧の周波数
と反比例した回数とすることができるので、交流電圧の
周波数が変動しても、積分演算においてディジタル信号
行列の絶対値の加算回数が反比例に変化し常に交流電圧
の一定範囲分の積分演算結果が得られるため、精度の良
い電圧検出を行うことができる。

【００２６】また、積分演算信号を周波数信号で乗算し
て正規化しているため、交流電圧の周波数が変動し、積
分演算の加算回数が変化しても一定の積分演算結果が得
られるため、精度の良い電圧検出を行うことができる。

【００２７】さらに、加算回数を得た際の余剰分を補正
加算しており、加算回数の余剰分による誤差を低減でき
るため、誤差の少ない測定が可能である。［請求項４］
の発明によれば、積分演算においてディジタル信号行列
の絶対値の加算開始位相を、交流電圧のゼロ点に固定で
き、交流電圧の周波数が変動してもその積分範囲がその
周波数により特定できるため、積分演算信号を周波数信
号で正規化してやることにより、精度の良い電圧検出を
行うことができる。

【００２８】［請求項５］の発明によれば、積分演算に
おいてディジタル信号行列の絶対値の加算開始位相を、
交流電圧の正または負のピーク点に固定できるので、交
流電圧の周波数が変動してもその積分範囲がその周波数
により特定できるため、積分演算信号を周波数信号で正
規化してやることにより、精度の良い電圧検出を行うこ
とができる。

【００２９】［請求項６］の発明によれば、ディジタル
信号行列の絶対値を正負検出信号に基づきディジタル信
号の正の信号が連続している部分を加算して積分演算信
号を出力しているため、交流電圧の周波数が変動しても
積分演算範囲が一定となるので、精度の良い電圧検出を
行うことができる。

【００３０】また、積分演算信号を周波数信号に応じて
演算された値を乗算して正規化しているため、周波数が
変動しても一定の電圧検出信号を出力するので、精度の
良い電圧検出を行うことができる。

【００３１】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は、本発明の第１実施例を示す電圧検
出装置の構成図である。図１において、電圧検出装置１
はＡＤ変換器２と演算処理装置３からなり、交流電圧Ｖ
０はＡＤ変換器２に入力され、ＡＤ変換器２の出力がデ
ィジタル信号行列Ｄとして演算処理装置３に入力され、
さらに演算処理装置３の出力が電圧検出信号Ｖ１として
電圧検出装置１から出力されるよう構成されている。

【００３２】ＡＤ変換器２は、交流電圧Ｖ０の瞬時値を
一定周期でディジタル信号に変換してディジタル信号行
列Ｄを出力する。演算処理装置３は、ディジタル信号行
列Ｄから交流電圧Ｖ０の実効値または平均値と比例した
電圧検出信号Ｖ１を演算して出力する装置で、ディジタ
ル信号行列Ｄに基づき交流電圧Ｖ０の周波数に比例した
周波数信号Ｆを出力する周波数検出手段４と、ディジタ
ル信号行列Ｄの絶対値を周波数信号Ｆと反比例した回数
分だけ加算して積分信号Ｓを出力する積分演算手段５
と、積分演算信号Ｓを周波数信号Ｆで乗算して正規化し
た電圧検出信号Ｖ１を出力する正規化演算手段６とから
なる。

【００３３】以上の構成では、ディジタル信号行列Ｄの
絶対値を周波数信号Ｆと反比例した回数分だけ加算して
積分演算信号Ｓを出力することができるので、式（11）
に示すように加算回数Ｎを周波数信号Ｆに反比例に設定
することにより、積分演算手段５において交流電圧Ｖ０
の半周期の積分演算信号Ｓを得ることができる。従って
交流電圧Ｖ０の周波数が変動しても、常に交流電圧Ｖ０
の半周期の積分演算信号Ｓを得ることができる。

【００３４】

【数７】Ｎ＝１／（Ｔ* Ｆ* ２） 式（11） ただし Ｔ：ＡＤ変換器２の変換周期 Ｆ：周波数信号 図２は、本発明の第１実施例の説明図である。図２によ
れば交流電圧Ｖ０の周波数に比例した周波数信号Ｆの変
化に合わせて加算回数Ｎが変化して、積分範囲が交流電
圧Ｖ０の半周期となる。

【００３５】また正規化演算手段６は、交流電圧Ｖ０の
周波数信号Ｆの変化による加算回数Ｎの変化を補正する
ものであり式（12）のように表される。例えば、交流電
圧Ｖ０の周波数が２倍になれば半周期分の積分結果Ｓは
周波数に反比例して１／２倍となる。すなわち、交流電
圧Ｖ０の周波数信号Ｆと半周期分の積分結果Ｓは反比例
の関係にあり、式（12）に示すように周波数信号Ｆを乗
算して正規化する必要がある。

【００３６】

【数８】Ｖ１＝（Ｆ／Ｆ０）＊Ｓ 式（12） ただし Ｆ０：定格周波数 Ｆ：周波数信号 Ｖ１：電圧検出信号 以上説明したように本実施例によれば、積分演算手段５
においてディジタル信号行列Ｄの絶対値の加算回数Ｎ
を、交流電圧Ｖ０の周波数信号Ｆと反比例した回数とす
ることができるので、交流電圧Ｖ０の周波数が変動して
も、積分演算手段５においてディジタル信号行列Ｄの絶
対値の加算回数Ｎが反比例に変化し常に交流電圧の一定
範囲分の積分演算結果が得られるため、精度の良い電圧
検出を行うことができるという効果がある。

【００３７】また、積分演算信号Ｓを周波数信号Ｆで乗
算して正規化しているため、交流電圧Ｖ０の周波数信号
Ｆが変動し、積分演算手段５の加算回数Ｎが変化しても
一定の積分演算出力Ｓが得られるため、精度の良い電圧
検出を行うことができるという効果がある。

【００３８】次に、本発明の第２実施例を説明する。本
発明の第２実施例は、図１に示す本発明の第１実施例の
構成の積分演算手段５において、加算回数Ｎを得た際の
余剰分を補正加算する手段を付加したものである。

【００３９】本発明の第１実施例の加算回数Ｎの値は整
数とする必要があり、式（11）の結果には除算後の余り
が発生する場合がある。この場合、積分演算手段５の積
分範囲において、最大ＡＤ変換器２の変換周期Ｔのずれ
を生ずる。そこで式（13）に示すような演算にてその補
正を行い電圧検出精度を向上させる。

【００４０】

【数９】 ただし Ｂ：式（11）の余り Ｄ_-N：ディジタル信号行列ＤのＮ回前の値 Ｘ２：補正後の積分演算出力 以上説明したように本実施例によれば、積分演算手段５
においてディジタル信号行列Ｄの絶対値の加算回数Ｎ
を、交流電圧Ｖ０の周波数信号Ｆと反比例した回数とす
ることができるので、交流電圧Ｖ０の周波数信号Ｆが変
動しても、積分演算手段５においてディジタル信号行列
Ｄの絶対値の加算回数Ｎが反比例に変化し、常に交流電
圧Ｖ０の一定範囲分の積分演算信号Ｓが得られるため、
精度の良い電圧検出を行うことができる。

【００４１】また、積分演算信号Ｓを周波数信号Ｆで乗
算して正規化しているため、交流電圧Ｖ０の周波数信号
Ｆが変動し、積分演算手段５の加算回数Ｎが変化しても
一定の積分演算出力Ｓが得られるため、精度の良い電圧
検出を行うことができる。

【００４２】さらに、積分演算手段５において加算回数
Ｎを得た際の余剰分を補正加算しており、加算回数Ｎの
余剰分による誤差を低減できるため、誤差の少ない電圧
検出を行うことができる。

【００４３】次に、本発明の第３実施例を説明する。本
発明の第３実施例は、図１に示す本発明の第１実施例の
構成の積分演算手段５において、加算回数を得た際の余
剰分を補正加算する手段として、ディジタル信号行列Ｄ
の最も前の加算値とその加算値の一つ前のディジタル信
号行列Ｄの値とを、加算回数を得た際の余剰分にて重み
付け加算した値を補正加算する手段を付加したものであ
る。

【００４４】本発明の第１実施例の加算回数Ｎの値は整
数とする必要があり、式（11）の結果には除算後の余り
が発生する場合がある。この場合、積分演算手段５の範
囲は最大時ＡＤ変換器２の変換周期Ｔのずれを生ずる。
そしで式（14）に示すようにディジタル信号行列Ｄの最
も前の加算値とその加算値の一つ前のディジタル信号行
列Ｄの値とを基にした演算にてその補正を行い電圧検出
精度を向上させる。

【００４５】

【数１０】 ただし Ｂ：式（11）の余り Ｄ−_(N-1) ：ディジタル信号行列Ｄの最も前の加算値
（Ｎ−１回前） Ｄ_-N：ディジタル信号行列Ｄの最も前の加算値の一つ前
の値（Ｎ回前） 以上説明したように本実施例によれば、積分演算手段５
においてディジタル信号行列Ｄの絶対値の加算回数Ｎ
を、交流電圧Ｖ０の周波数信号Ｆと反比例した回数とす
ることができるので、交流電圧Ｖ０の周波数信号Ｆが変
動しても、積分演算手段５においてディジタル信号行列
Ｄの絶対値の加算回数Ｎが反比例に変化し、常に交流電
圧Ｖ０の一定範囲分の積分演算信号Ｓが得られるため、
精度の良い電圧検出を行うことができる。

【００４６】また、積分演算信号Ｓを周波数信号Ｆで乗
算して正規化しているため、交流電圧Ｖ０の周波数信号
Ｆが変動し、積分演算手段５の加算回数Ｎが変化しても
一定の積分演算出力Ｓが得られるため、精度の良い電圧
検出を行うことができる。

【００４７】さらに、積分演算手段５において加算回数
Ｎを得た際の余剰分を補正加算しており、加算回数Ｎの
余剰分による誤差を低減できるため、誤差の少ない電圧
検出を行うことができる。

【００４８】以下、本発明の第４実施例の構成について
図面を参照して説明する。図３は、本発明の第４実施例
を示す電圧検出装置１の構成図である。図３において、
交流電圧Ｖ０の瞬時値を一定周期でディジタル信号に変
換してディジタル信号行列Ｄを出力するＡＤ変換器２
と、ディジタル信号行列Ｄから交流電圧Ｖ０の実効値ま
たは平均値と比例した電圧検出信号Ｖ１を出力する演算
処理装置３において、ディジタル信号行列Ｄに基づき交
流電圧Ｖ０のゼロ点を検出して位相検出信号Ｐを出力す
る位相検出手段７と、ディジタル信号行列Ｄに基づき交
流電圧Ｖ０の周波数と比例した周波数信号Ｆを出力する
周波数検出手段４と、ディジタル信号行列Ｄの絶対値を
位相検出信号Ｐに基づき加算開始位相α１を固定したう
え一定回数分だけ加算して積分演算信号Ｓを出力する積
分演算手段５と、積分演算信号Ｓを周波数信号Ｆに応じ
て演算された値にて乗算して正規化した電圧検出信号Ｖ
１を出力する正規化演算手段６とを具備したものであ
る。

【００４９】以上の構成によれば位相検出手段７の結果
により交流電圧Ｖ０に対する加算開始位相α１をゼロ点
に固定することができる。従って交流電圧Ｖ０の周波数
の変化に伴い積分演算手段５の積分範囲は変化する。し
かしながら加算開始点の位相が交流電圧Ｖ０のゼロ点に
固定されるので、交流電圧Ｖ０の周波数検出値Ｆから積
分範囲を特定することができる。

【００５０】図４は本発明の第４実施例の説明図であ
る。例えば交流電圧Ｖ０の周波数が低下した場合には、
図４に示すように０度から（１８０−α３）度の積分結
果Ｓ５が演算される。これを式（15）に表す。

【００５１】

【数１１】 ただし Ｓ５：０〜（１８０−α３）度の積分演算結果 α３：位相角 ここで位相角α３は式（16）にて表されるように、定格
周波数Ｆ０、変動後の周波数信号Ｆにより表される。

【００５２】

【数１２】 α３＝（１−（Ｆ／Ｆ０））＊π 式（16） ただし Ｆ０：定格周波数 Ｆ：周波数信号 従って正規化演算手段６において、式（16）に基づい
て、周波数演算手段５の結果から位相角α３を演算する
ことにより積分範囲が特定できる。さらに位相角α３が
得られれば、積分演算結果Ｓ５から０から１８０度まで
の積分演算結果Ｓを算出することができる。

【００５３】以上説明したように本実施例によれば、積
分演算手段５においてディジタル信号行列Ｄの絶対値の
加算開始位相α１を交流電圧Ｖ０のゼロ点の位相に固定
できるので、交流電圧の周波数が変動してもその積分範
囲が周波数信号Ｆで特定できるため、積分演算信号Ｓを
周波数信号Ｆで正規化することにより精度の良い電圧検
出を行うことができる。

【００５４】次に、本発明の第５実施例を説明する。本
発明の第５実施例は図３に示す本発明の第４実施例の構
成の交流電圧の瞬時値の位相検出手段７において、ディ
ジタル信号行列Ｄに基づき交流電圧波形Ｖ０の正または
負のピーク点を検出して位相検出信号Ｐを出力するよう
に構成したもの。

【００５５】以上の構成によれば位相検出信号Ｐにより
交流電圧Ｖ０に対する加算開始位相α１を正または負の
ピーク点に固定している。従って交流電圧Ｖ０の周波数
の変化に応じて積分演算手段５の範囲は変化する。しか
しながら、正弦波の電圧の正または負のピーク点は各々
その波形の９０度または２７０度に固定した位相とな
る。従って加算開始点位相α１が９０度または２７０度
に固定されるので、周波数信号Ｆから積分範囲を特定す
ることができる。

【００５６】図５は本発明の第５実施例の説明図であ
る。例えば交流電圧Ｖ０の周波数が低下した場合には、
図５に示すように９０度から（２７０−α４）度の積分
結果Ｓ６が演算される。これを式（17）に示す。

【００５７】

【数１３】 ただし Ｓ６：９０度から（２７０−α４）度の積分結
果 ここで位相角α４は式（18）にて表されるように、定格
周波数Ｆ０、変動後の周波数信号Ｆにより決定される。

【００５８】

【数１４】 α４＝（１−（Ｆ／Ｆ０））＊π 式（18） ただし Ｆ０：定格周波数 Ｆ：周波数信号 α４：位相角 従って正規化演算手段６において、式（18）に基づい
て、周波数演算４の結果から位相角α４を演算すること
により積分範囲が特定できる。さらに位相角α４が得ら
れれば、積分演算結果Ｓ６から０から１８０度までの積
分演算結果Ｓを算出することができる。

【００５９】以上説明したように本実施例によれば、積
分演算手段５においてディジタル信号行列Ｄの絶対値の
加算開始位相α１を、交流電圧Ｖ０の９０度または２７
０度の位相に固定できるので、交流電圧Ｖ０の周波数が
変動してもその積分範囲がその周波数信号Ｆにより特定
できるため、積分演算信号Ｓを周波数信号Ｆで正規化す
ることにより精度の良い電圧検出を行うことができる。

【００６０】以下、本発明の第６実施例の構成について
図面を参照して説明する。図６は、本発明の第６実施例
を示す電圧検出装置１の構成図である。図６において、
交流電圧Ｖ０の瞬時値を一定周期でディジタル信号に変
換してディジタル信号行列Ｄを出力するＡＤ変換器２
と、ディジタル信号行列Ｄから交流電圧Ｖ０の実効値ま
たは平均値と比例した電圧検出信号Ｖ１を出力する電圧
検出装置１において、ディジタル信号行列Ｄの正負を検
出して正負検出信号Ｒを出力する正負検出手段８と、デ
ィジタル信号行列Ｄに基づき交流電圧Ｖ０の周波数と比
例した周波数信号Ｆを出力する周波数検出手段４と、デ
ィジタル信号行列Ｄの絶対値を正負検出信号Ｒに基づき
ディジタル信号行列Ｄの正の信号が連続している部分だ
け加算して積分演算信号Ｓを出力する積分演算手段５
と、積分演算信号Ｓを周波数信号Ｆに応じて演算された
値を乗算して正規化した電圧検出信号Ｖ１を出力する正
規化演算手段６とを具備したもの。

【００６１】以上の構成によれば、正負検出手段８の結
果により交流電圧Ｖ０に対する加算範囲を固定してお
り、正弦波の電圧波形では０から１８０度の位相で交流
電圧Ｖ０の瞬時値は正の値となる。従って、正負検出を
行い正の値の連続する範囲を加算すれば加算位相が０度
から１８０度に固定される。また負の値も正の値と同様
に加算位相が１８０度から３６０度に固定される。

【００６２】すなわち、交流電圧Ｖ０の周波数が変動し
ても、加算範囲が固定できるので一定の電圧検出ができ
る。また、正規化演算手段６は、周波数の変化による加
算回数Ｎの変化を補正するものであり式（12）のように
表される。

【００６３】この構成によれば、ディジタル信号行列Ｄ
の絶対値を正負検出信号Ｒに基づきディジタル信号行列
Ｄの正の信号が連続している部分を加算して積分演算信
号Ｓを出力しているため、交流電圧Ｖ０の周波数が変動
しても積分演算範囲が一定となるので、精度の良い電圧
検出を行うことができる。

【００６４】また、積分演算信号Ｓを周波数信号Ｆに応
じて演算された値を乗算して正規化しているため、周波
数が変動しても一定の電圧検出信号Ｖ１を出力するの
で、精度の良い電圧検出を行うことができる。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、交
流電圧の周波数が変動した場合においても、その交流電
圧の周波数、位相、正負などを検出することにより、積
分演算の加算回数の変更、積分開始位相の固定、積分範
囲の固定などを行うことにより、精度の良い電圧検出装
置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す電圧検出装置の構成
図

【図２】本発明の第１実施例の説明図

【図３】本発明の第４実施例を示す電圧検出装置の構成
図

【図４】本発明の第４実施例の説明図

【図５】本発明の第５実施例の説明図

【図６】本発明の第６実施例を示す電圧検出装置の構成
図

【図７】従来例を示す電圧検出装置の構成図

【図８】従来例の説明図

【図９】従来例の説明図

【符号の説明】

１…電圧検出装置 ２…ＡＤ変換器 ３…演算処理装置 ４…周波数検出手段 ５…積分演算手段 ６…正規化演算手段 ７…位相検出手段 ８…正負信号検出手段 Ｖ０…交流電圧 Ｖ１…電圧検出信号 Ｄ…ディジタル信号行列 Ｓ…積分演算信号 Ｆ…周波数信号 Ｐ…位相検出信号 Ｒ…正負検出信号

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電圧の瞬時値を一定周期でディジタ
   ル信号に変換してディジタル信号行列を出力するＡＤ変
   換器と、前記ディジタル信号行列から前記交流電圧の実
   効値または平均値と比例した電圧検出信号を演算して出
   力する演算処理装置とからなる電圧検出装置において、
   前記ディジタル信号行列に基づき前記交流電圧の周波数
   と比例した周波数信号を出力する周波数検出手段と、前
   記ディジタル信号行列の絶対値を前記周波数信号と反比
   例した回数分だけ加算して積分演算信号を出力する積分
   演算手段と、前記積分演算信号を前記周波数信号で乗算
   して正規化した電圧検出信号を出力する正規化演算手段
   とを具備したことを特徴とする電圧検出装置。
2. 【請求項２】 上記積分演算手段において、加算回数を
   得た際の余剰分を補正加算する手段を付加したことを特
   徴とする請求項第１項記載の電圧検出装置。
3. 【請求項３】 上記積分演算手段において、加算回数を
   得た際の余剰分を補正する手段として、前記ディジタル
   信号行列の最も前の加算値とその加算値の一つ前の前記
   ディジタル信号行列の値とを、加算回数を得た際の余剰
   分にて重み付け加算した値を補正加算する手段を付加し
   たことを特徴とする請求項第１項記載の電圧検出装置。
4. 【請求項４】 交流電圧の瞬時値を一定周期でディジタ
   ル信号に変換してディジタル信号行列を出力するＡＤ変
   換器と、前記ディジタル信号行列から前記交流電圧の実
   効値または平均値と比例した電圧検出信号を出力する電
   圧検出装置において、前記ディジタル信号行列に基づき
   前記交流電圧のゼロ点を検出して位相検出信号を出力す
   る位相検出手段と、前記ディジタル信号行列に基づき前
   記交流電圧の周波数と比例した周波数信号を出力する周
   波数検出手段と、前記ディジタル信号行列の絶対値を前
   記位相検出信号に基づき加算開始位相を固定したうえ一
   定回数分だけ加算して積分演算信号を出力する積分演算
   手段と、前記積分演算信号を前記周波数信号に応じて演
   算された値にて補正して正規化した電圧検出信号を出力
   する正規化演算手段とを具備したことを特徴とする電圧
   検出装置。
5. 【請求項５】 上記位相検出手段において、前記ディジ
   タル信号行列に基づき前記交流電圧波形の正または負の
   ピーク点を検出して位相検出信号を出力することを特徴
   とする請求項第４項記載の電圧検出装置。
6. 【請求項６】 交流電圧の瞬時値を一定周期でディジタ
   ル信号に変換してディジタル信号行列を出力するＡＤ変
   換器と、前記ディジタル信号行列から前記交流電圧の実
   効値または平均値と比例した電圧検出信号を出力する電
   圧検出装置において、前記ディジタル信号行列の正負を
   検出して正負検出信号を出力する正負検出手段と、前記
   ディジタル信号行列に基づき前記交流電圧の周波数と比
   例した周波数信号を出力する周波数検出手段と、前記デ
   ィジタル信号行列の絶対値を前記正負検出信号に基づき
   前記ディジタル信号行列の正の信号が連続している部分
   だけ加算して積分演算信号を出力する積分演算手段と、
   前記積分演算信号を前記周波数信号で乗算して正規化し
   た電圧検出信号を出力する正規化演算手段とを具備した
   ことを特徴とする電圧検出装置。