JPH0915275A - 高調波検出回路 - Google Patents

高調波検出回路

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JPH0915275A
JPH0915275A JP18470295A JP18470295A JPH0915275A JP H0915275 A JPH0915275 A JP H0915275A JP 18470295 A JP18470295 A JP 18470295A JP 18470295 A JP18470295 A JP 18470295A JP H0915275 A JPH0915275 A JP H0915275A
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JP
Japan
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signal
phase
fundamental wave
circuit
removal
Prior art date
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Application number
JP18470295A
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English (en)
Inventor
Hiroki Kubo
洋記 久保
Takeshi Shioda
剛 塩田
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Toyo Electric Manufacturing Ltd
Original Assignee
Toyo Electric Manufacturing Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】回路構成が複雑でなく、演算を行うのに短時間
ですみ、また応答性のよい高調波検出回路を提供するも
のである。 【構成】電源系統ラインの高調波検出回路であって、2
相正弦波電圧と検出対象信号とから簡単な演算によって
高調波信号を得る事ができる。また、従来の検出回路に
おいては高速フーリエ変換回路を使用していたため、検
出対象信号を電源周波数の1周期分入力してから演算し
ていたが、高調波に関しては過去の値を利用する事なく
高調波信号を演算しているので、応答性よく瞬時値的な
高調波信号を得る事ができるよう構成したものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、系統ラインに存在する
電流または電圧の高調波を検出する高調波検出回路に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、高調波検出は図3に示すような高
速フーリエ変換回路によって行われていた。すなわち、
系統ラインに存在する電流または電圧を検出対象信号v
とすると、高速フーリエ変換回路11は、検出対象信号v
を入力し、検出対象信号vから検出対象信号基本波分v
1を出力し、減算回路12が検出対象信号vから検出対象
信号基本波分v1を差し引いて高調波信号vhを出力し
ていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような高速フーリエ変換回路は回路構成が複雑な上、
電源周期の1周波分を計算に使うため、演算するのに長
い時間を要する事、及び過去の値を使って演算するため
応答性が悪いという問題があった。本発明は上述した点
に鑑みて創案されたもので、その目的とするところは、
これらの欠点を解決する高調波検出回路を提供するもの
である。
【0004】
【課題を解決するための手段】つまり、その目的を達成
するための手段は、電源系統ラインの高調波検出回路で
あって、第1及び第2の正弦波電圧を発生する2相電圧
発生回路と、系統ラインの検出対象信号を入力し異なる
定数との積により第1及び第2の演算対象信号を発生す
る2相信号演算回路と、前記2相電圧発生回路の出力と
前記2相信号演算回路の出力を入力し基本波除去用実及
び虚信号を発生する基本波除去用信号演算回路と、前記
基本波除去用信号演算回路の出力を入力し基本波除去用
実及び虚信号の交流分を検出する第1のハイパスフィル
タと、
【0005】前記2相電圧発生回路の出力と前記第1の
ハイパスフィルタの出力を入力し第1及び第2の基本波
分除去信号を演算する2相基本波除去信号演算回路と、
前記2相電圧発生回路の出力と2相基本波除去信号演算
回路の出力を入力し逆相除去用実及び虚信号を演算する
逆相除去用信号演算回路と、前記逆相除去用信号演算回
路の出力を入力し逆相除去用実及び虚信号の交流分を検
出する第2のハイパスフィルタと、前記2相電圧発生回
路の出力と前記第2のハイパスフィルタの出力を入力し
第1及び第2の逆相分除去信号を演算する2相逆相除去
信号演算回路と、前記2相逆相除去信号演算回路の出力
を入力し高調波信号を演算する高調波信号演算回路とを
有するものである。
【0006】具体的な例として、電源系統周波数を有し
位相が90゜異なる第1及び第2の正弦波電圧を発生す
る2相電圧発生回路と、前記電源系統ラインより検出対
象信号を入力し第1及び第2の演算対象信号を発生する
2相信号演算回路と、前記第1の演算対象信号と前記第
1の正弦波電圧との積と前記第2の演算対象信号と前記
第2の正弦波電圧との積との和を基本波除去用実信号と
し前記第2の演算対象信号と前記第1の正弦波電圧との
積から前記第1の演算対象信号と前記第2の正弦波電圧
との積を差し引いて基本波除去用虚信号として演算する
基本波除去用信号演算回路と、前記基本波除去用実信号
と前記基本波除去用虚信号の各々の交流分を検出する第
1のハイパスフィルタを設ける。
【0007】更に、前記基本波除去用実信号の交流分と
前記第1の正弦波電圧との積と前記基本波除去用虚信号
の交流分と前記第2の正弦波電圧との積との差より第1
の基本波分除去信号を演算し前記基本波除去用実信号の
交流分と前記第2の正弦波電圧との積と前記基本波除去
用虚信号の交流分と前記第1の正弦波電圧との積との和
より第2の基本波分除去信号を演算する2相基本波除去
信号演算回路と、前記第1の基本波分除去信号と前記第
1の正弦波電圧との積と前記第2の基本波分除去信号と
前記第2の正弦波電圧との積との差を逆相除去用実信号
とし前記第1の基本波分除去信号と前記第2の正弦波電
圧との積と前記第2の基本波分除去信号と前記第1の正
弦波電圧との積との和を逆相除去用虚信号として演算す
る逆相除去用信号演算回路と、前記逆相除去用実信号と
前記逆相除去用虚信号の各々の交流分を検出する第2の
ハイパスフィルタを設ける。
【0008】更にまた、前記逆相除去用実信号の交流分
と前記第1の正弦波電圧との積と前記逆相除去用虚信号
の交流分と前記第2の正弦波電圧との積との和より第1
の逆相分除去信号を演算し前記逆相除去用虚信号の交流
分と前記第1の正弦波電圧との積と前記逆相除去用実信
号の交流分と前記第2の正弦波電圧との積との差より第
2の逆相分除去信号を演算する2相逆相除去信号演算回
路と、前記第1の逆相分除去信号と前記第2の逆相分除
去信号より高調波信号を演算する高調波信号演算回路を
設けたものである。
【0009】
【作用】その作用は、図2に示す波形図のごとく、基本
波除去用実信号pと基本波除去用虚信号q及び逆相除去
用実信号rと逆相除去用虚信号sなる概念を導入したも
のである。電源系統周波数fを有し、位相が90゜異なる
2相の正弦波電圧、すなわち第1及び第2の正弦波電圧
をそれぞれea、ebとすると、ea、ebは(1)式
で表される。
【0010】
【数1】
【0011】ここで、検出対象信号vから式(2)にあ
るように検出対象信号行列[V]を作成し、(3)式の
3相2相変換行列[C]を使用し、(4)式にあるよう
に第1及び第2の演算対象信号va、vbを導出する。
【0012】
【数2】
【0013】更に、(5)式により基本波除去用実信号
p及び基本波除去用虚信号qを導出する。
【0014】
【数3】
【0015】これら基本波除去用実信号p及び基本波除
去用虚信号qは(6)、(7)式のようにそれぞれ直流
分pdc、qdcと交流分pac、qacとに分解され
る。
【0016】
【数4】
【0017】ここで、検出対象信号vの第1及び第2の
演算対象信号va、vbの基本波正相分は直流分pd
c、qdcに、高調波成分及び基本波逆相分は交流分p
ac、qacに変換され、これら直流分と交流分とは一
般にハイパスフィルタによって分離する事ができる。基
本波除去用実信号p及び基本波除去用虚信号qの交流分
pac、qacより、(8)式に基づいて第1及び第2
の基本波分除去信号vc、vdを得る。
【0018】
【数5】
【0019】ここで、基本波除去用実信号p及び基本波
除去用虚信号qの交流分pac、qacに含まれている
基本波逆相分による基本波の2倍の周波数成分のため、
前記第1及び第2の基本波分除去信号vc、vdには基
本波逆相分が含まれる。この基本波逆相分を消去するた
め以下の計算を行う。 第1及び第2の正弦波電圧e
a、ebと前記第1及び第2の基本波分除去信号vc、
vdから、(9)式に基づいて逆相除去用実信号r及び
逆相除去用虚信号sを導出する。
【0020】
【数6】
【0021】これら逆相除去用実信号r及び逆相除去用
虚信号sは、(10)、(11)式の様に直流分rd
c、sdcと交流分rac、sacとに分解される。
【0022】
【数7】
【0023】ここで、検出対象信号vの第1及び第2の
演算対象信号va、vbの基本波逆相分は直流分rd
c、sdcに変換されるので、交流分rac、sacに
は基本波逆相分は含まれない。これら交流分は一般にハ
イパスフィルタによって検出する事ができる。逆相除去
用実信号r及び逆相除去用虚信号sの交流分rac、s
acより、(12)式に基づいて第1及び第2の逆相分
除去信号ve、vfを得る。
【0024】
【数8】
【0025】さらに、第1及び第2の逆相分除去信号v
e、vfと(3)式の3相2相変換行列[C]の逆行列
を使い、(13)式に基づいて基本波逆相分を含まない
高調波信号vhを得る事ができる。
【0026】
【数9】
【0027】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて
詳述する。
【0028】
【実施例】図1は本発明が適用された高調波検出回路の
一実施例のブロック図であり、図2は図1に示した検出
回路の動作を説明する波形図である。図1において、1
は2相電圧発生回路、2は2相信号演算回路、3は基本
波除去用信号演算回路、4はハイパスフィルタ、5は2
相基本波除去信号演算回路、6は逆相除去用信号演算回
路、7はハイパスフィルタ、8は2相逆相除去信号演算
回路、9は高調波信号演算回路を示す。2相電圧発生回
路1は、電源電圧eを入力し、(1)式及び図2に示す
ような第1及び第2の正弦波電圧ea、ebを出力す
る。2相信号演算回路2は、例えば図2に示したような
検出対象信号vを入力し、(4)式に示したような第1
及び第2の演算対象信号va、vbを出力する。
【0029】基本波除去用信号演算回路3は第1及び第
2の演算対象信号va、vbと第1及び第2の正弦波電
圧ea、ebとを入力し、(5)式に基づいて図2に示
したような基本波除去用実信号p及び基本波除去用虚信
号qを出力する。ハイパスフィルタ4は基本波除去用実
信号p及び基本波除去用虚信号qを入力し、それらの交
流分pac、qacを出力する。2相基本波除去信号演
算回路5は、基本波除去用実信号p及び基本波除去用虚
信号qの交流分pac、qacと第1及び第2の正弦波
電圧ea、ebとを入力し、(8)式に基づいて第1及
び第2の基本波分除去信号vc、vdを出力する。
【0030】逆相除去用信号演算回路6は第1及び第2
の基本波分除去信号vc、vdと第1及び第2の正弦波
電圧ea、ebとを入力し、(9)式に基づいて図2に
示したような逆相除去用実信号rと逆相除去用虚信号s
を出力する。ハイパスフィルタ7は逆相除去用実信号r
と逆相除去用虚信号sとを入力し、それらの交流分ra
c、sacを出力する。2相逆相除去信号演算回路8は
逆相除去用実信号rと逆相除去用虚信号sとの交流分r
ac、sacと、第1及び第2の正弦波電圧ea、eb
とを入力し、(12)式に基づいて第1及び第2の逆相
分除去信号ve、vfを出力する。高調波信号演算回路
9は第1及び第2の逆相分除去信号ve、vfを入力
し、(13)式に基づいて図2に示すような高調波信号
vhを出力する。ここで、図2の検出対象信号vと高調
波信号vhの符号を反転させたものとを加算すると、図
2のv1に示したような正弦波状の波形が得られ、高調
波信号vhが検出対象信号vの高調波分を表している事
がわかる。また、検出対象信号行列[V]は(2)式に
限られるものではなく、(14)〜(18)式のどれを
使っても良い。
【0031】
【数10】
【0032】但し、検出対象信号行列[V]に(2)式
もしくは(14)式を使用したときは検出対象信号vの
高調波分は(13)式のvhに得られ、検出対象信号行
列[V]に(15)式もしくは(16)式を使用したと
きは検出対象信号vの高調波分は(13)式のviに得
られ、検出対象信号行列[V]に(17)式もしくは
(18)式を使用したときは検出対象信号vの高調波分
は(13)式のvjに得ることができる。また、この検
出対象信号vとは系統ラインの電圧または電流の事であ
り、この高調波検出回路は特に単相のアクティブフィル
タに対して有用である。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように本発明にかかる高調
波検出回路によれば、2相正弦波電圧と検出対象信号と
から簡単な演算によって高調波信号を得る事ができる。
また、従来の検出回路においては高速フーリエ変換回路
を使用していたため、検出対象信号vを電源周波数の1
周期分入力してから演算していたが、本発明にかかる高
調波検出回路における演算においては、高調波に関して
は過去の値を利用する事なく高調波信号を演算している
ので、応答性よく瞬時値的な高調波信号を得る事ができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例をしめす高調波検出回路のブ
ロック図である。
【図2】本発明の高調波検出回路の動作を説明するため
の波形図である。
【図3】従来の高調波検出回路のブロック図である。
【符号の説明】
1 2相電圧発生回路 2 2相信号演算回路 3 基本波除去用信号演算回路 4 第1のハイパスフィルタ 5 2相基本波除去信号演算回路 6 逆相除去用信号演算回路 7 第2のハイパスフィルタ 8 2相逆相除去信号演算回路 9 高調波信号演算回路 11 高速フーリエ変換回路 12 減算回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電源系統ラインの高調波検出回路であっ
    て、第1及び第2の正弦波電圧を発生する2相電圧発生
    回路と、系統ラインの検出対象信号を入力し異なる定数
    との積により第1及び第2の演算対象信号を発生する2
    相信号演算回路と、前記2相電圧発生回路の出力と前記
    2相信号演算回路の出力を入力し基本波除去用実及び虚
    信号を発生する基本波除去用信号演算回路と、前記基本
    波除去用信号演算回路の出力を入力し基本波除去用実及
    び虚信号の交流分を検出する第1のハイパスフィルタ
    と、前記2相電圧発生回路の出力と前記第1のハイパス
    フィルタの出力を入力し第1及び第2の基本波分除去信
    号を演算する2相基本波除去信号演算回路と、前記2相
    電圧発生回路の出力と2相基本波除去信号演算回路の出
    力を入力し逆相除去用実及び虚信号を演算する逆相除去
    用信号演算回路と、前記逆相除去用信号演算回路の出力
    を入力し逆相除去用実及び虚信号の交流分を検出する第
    2のハイパスフィルタと、前記2相電圧発生回路の出力
    と前記第2のハイパスフィルタの出力を入力し第1及び
    第2の逆相分除去信号を演算する2相逆相除去信号演算
    回路と、前記2相逆相除去信号演算回路の出力を入力し
    高調波信号を演算する高調波信号演算回路とを有する事
    を特徴とする高調波検出回路。
  2. 【請求項2】 電源系統周波数を有し位相が90゜異な
    る第1及び第2の正弦波電圧を発生する2相電圧発生回
    路と、前記第1の演算対象信号と前記第1の正弦波電圧
    との積と前記第2の演算対象信号と前記第2の正弦波電
    圧との積との和を基本波除去用実信号とし前記第2の演
    算対象信号と前記第1の正弦波電圧との積から前記第1
    の演算対象信号と前記第2の正弦波電圧との積を差し引
    いて基本波除去用虚信号として演算する基本波除去用信
    号演算回路と、前記基本波除去用実信号の交流分と前記
    第1の正弦波電圧との積と前記基本波除去用虚信号の交
    流分と前記第2の正弦波電圧との積との差より第1の基
    本波分除去信号を演算し前記基本波除去用実信号の交流
    分と前記第2の正弦波電圧との積と前記基本波除去用虚
    信号の交流分と前記第1の正弦波電圧との積との和より
    第2の基本波分除去信号を演算する2相基本波除去信号
    演算回路と、前記第1の基本波分除去信号と前記第1の
    正弦波電圧との積と前記第2の基本波分除去信号と前記
    第2の正弦波電圧との積との差を逆相除去用実信号とし
    前記第1の基本波分除去信号と前記第2の正弦波電圧と
    の積と前記第2の基本波分除去信号と前記第1の正弦波
    電圧との積との和を逆相除去用虚信号として演算する逆
    相除去用信号演算回路と、前記逆相除去用実信号の交流
    分と前記第1の正弦波電圧との積と前記逆相除去用虚信
    号の交流分と前記第2の正弦波電圧との積との和より第
    1の逆相分除去信号を演算し前記逆相除去用虚信号の交
    流分と前記第1の正弦波電圧との積と前記逆相除去用実
    信号の交流分と前記第2の正弦波電圧との積との差より
    第2の逆相分除去信号を演算する2相逆相除去信号演算
    回路とを有する請求項1記載の高調波検出回路。
JP18470295A 1995-06-28 1995-06-28 高調波検出回路 Pending JPH0915275A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101042169B1 (ko) * 2008-12-24 2011-06-16 충북대학교 산학협력단 전력신호의 시변고조파 검출 및 추적 장치 및 방법

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