JPS59150349A - 単相無効電力変換器 - Google Patents
単相無効電力変換器Info
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- JPS59150349A JPS59150349A JP58014649A JP1464983A JPS59150349A JP S59150349 A JPS59150349 A JP S59150349A JP 58014649 A JP58014649 A JP 58014649A JP 1464983 A JP1464983 A JP 1464983A JP S59150349 A JPS59150349 A JP S59150349A
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- circuit
- phase shift
- electricity
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
し発明の技術分野〕
本発明は電力系統の電圧と電流に比例した電気量より無
効電力を検出して、こた：：比例した直流出力に変換す
る単相無効電力変換器に関する。
効電力を検出して、こた：：比例した直流出力に変換す
る単相無効電力変換器に関する。
電゛力系統の単相無効電力を検出するには、電圧と電流
を直接掛算器で掛算してから余弦（ｃｏｓ ｉｎｅ ）
で求めた大きさを正弦（ｓｉｎｅ）の大きさに変換する
か、電流が電圧を９０’移相させてから掛算する方法が
ある。
を直接掛算器で掛算してから余弦（ｃｏｓ ｉｎｅ ）
で求めた大きさを正弦（ｓｉｎｅ）の大きさに変換する
か、電流が電圧を９０’移相させてから掛算する方法が
ある。
この−例として、電流を進み９０’移相させる事によっ
て無効電力を検出できることが次式よりわかる。誘導負
荷で負荷角をψとした時の瞬時電力Ｐは、電圧ｅ＝Ｊ
２ Ｅｓ１ｎ （ｗｔ−ψ）とすればＰ＝ｅｘｉ ＝ＪＦｆｓｉｎｗｔ々丁Ｉｓｉｎ（ｗｔ −９＋ ＋９
０°）＝ＦｉＩｓｉｎψ−ＢＩｃｏｓ（２ｗｔ＋９０’
−９１）ここで ｇ、Ｉは瞬時値ｅ、ｉの実効値を意味
する。
て無効電力を検出できることが次式よりわかる。誘導負
荷で負荷角をψとした時の瞬時電力Ｐは、電圧ｅ＝Ｊ
２ Ｅｓ１ｎ （ｗｔ−ψ）とすればＰ＝ｅｘｉ ＝ＪＦｆｓｉｎｗｔ々丁Ｉｓｉｎ（ｗｔ −９＋ ＋９
０°）＝ＦｉＩｓｉｎψ−ＢＩｃｏｓ（２ｗｔ＋９０’
−９１）ここで ｇ、Ｉは瞬時値ｅ、ｉの実効値を意味
する。
Ｗは角速度
ψはｉがｅより遅れる角度
ｔは時刻
となり、無効電力１＝相当する直流分ＥＩｓｉｎψと、
電圧、電流の２倍の周波数で変化する交流会Ｅ Ｉ Ｃ
ＯＣ０８（２＋９０°−ψ）から成る事が分かる。ここ
で、交流会ＥＩｃｏｓ （２ｗｔ＋９０°−ψ）を除去
すれば無効電力変換器として必要な直流分を得ることが
できる。
電圧、電流の２倍の周波数で変化する交流会Ｅ Ｉ Ｃ
ＯＣ０８（２＋９０°−ψ）から成る事が分かる。ここ
で、交流会ＥＩｃｏｓ （２ｗｔ＋９０°−ψ）を除去
すれば無効電力変換器として必要な直流分を得ることが
できる。
従来の無効電力変換器としては、■入力電気量としであ
る任意の相の電流に比例した第１の電気量と、電流入力
を得た相と直角位相関係１″−ある線間電圧に比例した
第２の電気量を得て第１の電気量と第２の電気量とのス
カラー積より無効電力を検出するものと■電圧か電流の
うちいずれか一方のみを９０°移相させてからスカラー
積を求めて無効電力を検出するものに大別できる。
る任意の相の電流に比例した第１の電気量と、電流入力
を得た相と直角位相関係１″−ある線間電圧に比例した
第２の電気量を得て第１の電気量と第２の電気量とのス
カラー積より無効電力を検出するものと■電圧か電流の
うちいずれか一方のみを９０°移相させてからスカラー
積を求めて無効電力を検出するものに大別できる。
以上の無効電力変換器には次の様な欠点がある。
（イ）前述■の無効電力変換器は、原理上平衡三相電力
系統にのみ適用可能であり、末端の配電系統ではバラン
サ等を設置しても平衡させるのは難しく、不平衡分を生
じてしまうので正確な無効電力を検出できない。
系統にのみ適用可能であり、末端の配電系統ではバラン
サ等を設置しても平衡させるのは難しく、不平衡分を生
じてしまうので正確な無効電力を検出できない。
（ロ）前述■の無効電力変換器は電流又は電圧を９０°
移相させるのに移相回路を用いるが、いかな、る移相回
路を用いても電源周波数が変化した場合には移相角が変
化してしまうので正確な無効電力を検出できない。
移相させるのに移相回路を用いるが、いかな、る移相回
路を用いても電源周波数が変化した場合には移相角が変
化してしまうので正確な無効電力を検出できない。
本発明は従来技術のもつ欠点を除去することにより、不
平衡三相電力系統でも使用でき、かつ周波数変動のある
系統でも誤差の少ない無効電力を検出できる単相無効電
力変換器を提供することにある。
平衡三相電力系統でも使用でき、かつ周波数変動のある
系統でも誤差の少ない無効電力を検出できる単相無効電
力変換器を提供することにある。
本発明は電力系統から得られた電圧および電流のうちい
ずれか一方の電気量を入力し、この入力電気量に対して
振幅が等しくかつ、位相が９０°から１８０°の範囲の
任意角度θ０進相又は遅相する出力電気量を生じる第１
の移相回路と、この第１の移相回路各に入力した電気量
と同じ電気量を入力し、この入力電気量に対して振幅が
等しく、かつ位相が（１８０°−θ０）進相又は遅相す
る出力電気量を生じる第２の移相回路と、これら第１お
よび第２の移相回路の出力電気量を入力し、肉入力量を
ベクトル合成するベクトル合成回路と、このベクトル合
成回路の出力′電気量および前記第１．第２の移相回路
に入力されない方の電気量を入力し、これら肉入力量を
掛算する掛算回路と、この掛算回路の出力を入力し、入
力量中の交流会を除去する低域通過フィルタとから成る
単相無効電力変換器に関するものである。
ずれか一方の電気量を入力し、この入力電気量に対して
振幅が等しくかつ、位相が９０°から１８０°の範囲の
任意角度θ０進相又は遅相する出力電気量を生じる第１
の移相回路と、この第１の移相回路各に入力した電気量
と同じ電気量を入力し、この入力電気量に対して振幅が
等しく、かつ位相が（１８０°−θ０）進相又は遅相す
る出力電気量を生じる第２の移相回路と、これら第１お
よび第２の移相回路の出力電気量を入力し、肉入力量を
ベクトル合成するベクトル合成回路と、このベクトル合
成回路の出力′電気量および前記第１．第２の移相回路
に入力されない方の電気量を入力し、これら肉入力量を
掛算する掛算回路と、この掛算回路の出力を入力し、入
力量中の交流会を除去する低域通過フィルタとから成る
単相無効電力変換器に関するものである。
し発明の実施例〕
本発明による実施例を第１図を参照して説明する。
第１図は掛算器を用いた方法（＝よる有効−力変換器に
、回路３、回路４の全域通過フィルター回路（ＡＰＮ）
ｌ二よる移相回路とベクトル合成回路５を追加したも
のである。
、回路３、回路４の全域通過フィルター回路（ＡＰＮ）
ｌ二よる移相回路とベクトル合成回路５を追加したも
のである。
系統より得た交流電流ｉ、は、変流器ｌを介して所定の
電気量ｉ、に変換され、また交流電圧ｅ１は変圧器２を
介して所定の電気量ｅ、に変換される。次に電気量１２
は進み移相回路３により進み１３５°移相されて電気量
ｉ３に、また進み移相回路４；二より進み４５°移相さ
れて電気量ｉ４に変換される。そして、電気量ｉ、と電
気１１ｊ４のベクトル和を得る為にベクトル合成回路５
；＝入力され、電気量ｉ、より９０°移相された電気量
ｉ５：：変換される。
電気量ｉ、に変換され、また交流電圧ｅ１は変圧器２を
介して所定の電気量ｅ、に変換される。次に電気量１２
は進み移相回路３により進み１３５°移相されて電気量
ｉ３に、また進み移相回路４；二より進み４５°移相さ
れて電気量ｉ４に変換される。そして、電気量ｉ、と電
気１１ｊ４のベクトル和を得る為にベクトル合成回路５
；＝入力され、電気量ｉ、より９０°移相された電気量
ｉ５：：変換される。
その後、電気量ｉ６及びｅ、は掛算回路６で掛算されて
電気量Ｐ、に変換されるが、電気量Ｐ、ｌ二は原理上入
力電気量の２倍の周波数を持つ交流会と無効電力に比例
した直流分が重畳されたものとなる。
電気量Ｐ、に変換されるが、電気量Ｐ、ｌ二は原理上入
力電気量の２倍の周波数を持つ交流会と無効電力に比例
した直流分が重畳されたものとなる。
この２倍の周波数を持つ交流会は不要な成分ゆえ次段の
低域通過フィルターＬＰＦ ７で取り除かれること（−
なる。
低域通過フィルターＬＰＦ ７で取り除かれること（−
なる。
次に本発明で用いる移相回路について説明する。
本発明で用いる移相回路としては、第２図４−示される
全域通過フィルター回路（ＡＰＮ）でなければならない
。つまり、入力周波数が零から無限大造変化した時に振
幅が一定で、位相角のみが変化することか必要条件であ
る。
全域通過フィルター回路（ＡＰＮ）でなければならない
。つまり、入力周波数が零から無限大造変化した時に振
幅が一定で、位相角のみが変化することか必要条件であ
る。
進み移相回路は第２図に示される様に、全域通過フィル
ター回路（ＡＰＮ）の入力端子ＩＮと演算増巾器ＯＰＩ
の反転端子間に抵抗比ｌを接続し、なおかつ反転入力端
子と出力端子０１ＪＴ間に帰還抵抗としてａｌと同じ抵
抗値をもつ抵抗Ｒ２を接続し、また入力端子ＩＮと演算
増巾器ＯＰｌの非反転端子間にコンデンサＣＩを接続し
、さらに非反転入力端子と電源のＯＶ間に抵抗Ｒ３を接
続することによって構成される。
ター回路（ＡＰＮ）の入力端子ＩＮと演算増巾器ＯＰＩ
の反転端子間に抵抗比ｌを接続し、なおかつ反転入力端
子と出力端子０１ＪＴ間に帰還抵抗としてａｌと同じ抵
抗値をもつ抵抗Ｒ２を接続し、また入力端子ＩＮと演算
増巾器ＯＰｌの非反転端子間にコンデンサＣＩを接続し
、さらに非反転入力端子と電源のＯＶ間に抵抗Ｒ３を接
続することによって構成される。
この進み移相回路の伝達関数Ｔ（ｊｗ）はで示される。
これより、振巾特性ＩＴ（ｊｗ）ｌ及び位相特性ＬＴ（
ｊｗ）は ＩＴ（ｊｗ）ｌ ＝ １ １− Ｔ（ｊｗ） ＝ ２Ｘ ｔａｎ−’（ｗｒ）とな
る。
ｊｗ）は ＩＴ（ｊｗ）ｌ ＝ １ １− Ｔ（ｊｗ） ＝ ２Ｘ ｔａｎ−’（ｗｒ）とな
る。
上記、進み移相回路の振巾特性は第３図に、位相特性は
第４図の様になる。
第４図の様になる。
これより、周波数が変化しても振幅が変わらないで、移
相角のみが変わることがわかる。
相角のみが変わることがわかる。
第５図は、周知のベクトル合成回路の一例を示す回路図
であり、Ｒ３，Ｒ４はそれぞれ電気量ｉｓ。
であり、Ｒ３，Ｒ４はそれぞれ電気量ｉｓ。
ｉ４を入力する入力抵抗器であり、演算増幅器ｏｐ２の
反転入力端子に接続される。この反転入力端子と出力端
子との間に帰還抵抗比６を接続する。
反転入力端子に接続される。この反転入力端子と出力端
子との間に帰還抵抗比６を接続する。
ｏｐ２の非反転入力端子は電源のＯｖに接続される。
更に演算増幅器ＯＰ２の出力端子は入力抵抗Ｒ７を介し
て次段の演算増幅器ｏｐ３の反転入力端子に接続される
。この反転入力端子は帰還抵抗Ｒ８を介して出力端子に
接続される。演算増幅器の非反転入力端子は電源のＯＶ
に接続される。
て次段の演算増幅器ｏｐ３の反転入力端子に接続される
。この反転入力端子は帰還抵抗Ｒ８を介して出力端子に
接続される。演算増幅器の非反転入力端子は電源のＯＶ
に接続される。
本発明の特徴は１つの電気量を２つの移相回路を用いる
ことによって、９０°移相するのであるが、２つ用いる
理由、周波数変動の影響を受けにくくする為であり、１
つ用いた場合との比較結果を下記に述べる。
ことによって、９０°移相するのであるが、２つ用いる
理由、周波数変動の影響を受けにくくする為であり、１
つ用いた場合との比較結果を下記に述べる。
比較するにあたって、移相回路は５３Ｈｚで調整され、
かつ周波数が３０〜７ ＱＨｚ迄変化した時に本来９０
°であるべき移相角がどの様に変化するかを下表に示す
。
かつ周波数が３０〜７ ＱＨｚ迄変化した時に本来９０
°であるべき移相角がどの様に変化するかを下表に示す
。
但し、Ａ方式・・・全域通過フィルターで進み９０’移
相する方式 Ｂ方式・・・全域通過フィルターで遅れ９０゜移相する
方式 Ｃ方式・・・本発明の方式で、進み移相角を１３５°及
び４５°とした場合 なお、表１に於いてＡ方式及びＢ方式は周波数に対する
移相角が決まってしまうが、Ｃ方式（１於いては移相角
の選び方によって太幅に変化する。
相する方式 Ｂ方式・・・全域通過フィルターで遅れ９０゜移相する
方式 Ｃ方式・・・本発明の方式で、進み移相角を１３５°及
び４５°とした場合 なお、表１に於いてＡ方式及びＢ方式は周波数に対する
移相角が決まってしまうが、Ｃ方式（１於いては移相角
の選び方によって太幅に変化する。
次に、前述の表１に示される値が無効電力としてどの位
の誤差になるかを表２に示す。
の誤差になるかを表２に示す。
−例として力率０．８（遅れ）で各種移相回路を用いた
時の周波数変動による無効電力の変化を示す。
時の周波数変動による無効電力の変化を示す。
但し、上表は無効電力Ｐ＝＝ＢＩｓ’ｉｎψ＝ＪＩｃｏ
Ｓ（ψ＋θ）の基本式で求めた。ψ＝負荷角 θ＝移相
回路の移相角 上表２により、本発明のＣ方式を用り、）れば、周波数
変動がある場合にも他の方式にくらべて誤差の少ない無
効電力検出ができる。
Ｓ（ψ＋θ）の基本式で求めた。ψ＝負荷角 θ＝移相
回路の移相角 上表２により、本発明のＣ方式を用り、）れば、周波数
変動がある場合にも他の方式にくらべて誤差の少ない無
効電力検出ができる。
また、力率が低い程、つまりｃｏｓ （ψ＋θ）に於い
てψの値が大きい程誤差が少なくなる。それをＣ方式で
力率０について検討したのを下表３に示す。
てψの値が大きい程誤差が少なくなる。それをＣ方式で
力率０について検討したのを下表３に示す。
表 ３
〔他の実施例〕
（１）第１図に示した移相回路３．４の代りに第６図に
示される遅れ移相回路３／、 ４／を用いて、移相角が
■９０°を越え１８０°未満及び■Ｏ０を越え９０゜未
満の組み合わせとすること１＝より、容量性負荷時は正
の出力、逆に誘導性負荷時は負の出力となる単相電力変
換器が得られる。
示される遅れ移相回路３／、 ４／を用いて、移相角が
■９０°を越え１８０°未満及び■Ｏ０を越え９０゜未
満の組み合わせとすること１＝より、容量性負荷時は正
の出力、逆に誘導性負荷時は負の出力となる単相電力変
換器が得られる。
次に、遅れ移相回路３′および４′は第６図に示される
様（１第２図の移相回路に於いてコンデンサＣ８の代わ
りに抵抗ＲＩ、抵抗鳥の代わりにコンデンサＣ□を用い
たものである。
様（１第２図の移相回路に於いてコンデンサＣ８の代わ
りに抵抗ＲＩ、抵抗鳥の代わりにコンデンサＣ□を用い
たものである。
この遅れ移相回路の伝達関数Ｔ（ｊｗ）はで示される。
これより、振巾特性１Ｔ（、ｉｗ）Ｉ及び位相特性ムＴ
（ｊｗ）は ｌＴ（ｊｗ］ ＝ １ ム’ｒ（ｊｗ） −２ｘ ｔａｎ ” （ｗτ′）とな
る。
（ｊｗ）は ｌＴ（ｊｗ］ ＝ １ ム’ｒ（ｊｗ） −２ｘ ｔａｎ ” （ｗτ′）とな
る。
上記遅れ移相回路の振巾特性は第７図に、位相特性は第
８図の様になる。これより周波数が変化しても振巾が変
わらないで、移相角のみが変わることがわかる。
８図の様になる。これより周波数が変化しても振巾が変
わらないで、移相角のみが変わることがわかる。
尚、表１〜表３におけるＣ方式は、本実施例の移相回路
３′および４′による遅れ側の位相角１３５°、および
４５°とした場合についてもあてはまるものである。
３′および４′による遅れ側の位相角１３５°、および
４５°とした場合についてもあてはまるものである。
（２）第９図は、本発明による第１図の実施例中回路３
と回路４を電圧入力側で使用することによって単相無効
電力変換器が得られる。この場合移相回路として第２図
又は第６図のシ）ずれを用し）でもよい。
と回路４を電圧入力側で使用することによって単相無効
電力変換器が得られる。この場合移相回路として第２図
又は第６図のシ）ずれを用し）でもよい。
以上述べた様に、本発明によれば（１）不平衡三相電力
系統でも使用でき、（２）周波数変動のある系統でも誤
差の少ない無効電力検出ができ、特１′−力率改善を必
要とする低力率負荷に於いては、周波数変動があっても
ほとんど影響を受は力い単相無効電力変換器を提供する
ことができる。
系統でも使用でき、（２）周波数変動のある系統でも誤
差の少ない無効電力検出ができ、特１′−力率改善を必
要とする低力率負荷に於いては、周波数変動があっても
ほとんど影響を受は力い単相無効電力変換器を提供する
ことができる。
第１図は本発明による一実施例を示すブロック図、第２
図は進み移相回路の結線図、第３図は第２図の移相回路
の振巾特性図、第４図は、第２図の移相回路の位相特性
図、第５図は、ベクトル合成回路の結線図、第６図は遅
れ移相回路図、第７図はその振巾特性図、第８図は位相
特性図、第９図は他の実施例のブロック図である。 ３．３’ 、４．４’・・・移相回路 ５・・・ベクトル合成回路 ６・・・掛算回路 ７・・・低域通過フィルタ回路
図は進み移相回路の結線図、第３図は第２図の移相回路
の振巾特性図、第４図は、第２図の移相回路の位相特性
図、第５図は、ベクトル合成回路の結線図、第６図は遅
れ移相回路図、第７図はその振巾特性図、第８図は位相
特性図、第９図は他の実施例のブロック図である。 ３．３’ 、４．４’・・・移相回路 ５・・・ベクトル合成回路 ６・・・掛算回路 ７・・・低域通過フィルタ回路
Claims (1)
- （１）電力系統から得られた電圧および電流のうちいず
れか一方の電気量を入力し、この入力電気量に対して振
幅が等しくかつ、位相が９０°からｔＳＯｏの範囲の任
意角度θ０進相又は遅相する出力電気量を生じる第１の
移相回路と、この第１の移相回路かに入力した電気量と
同じ電気量を入力し、この入力電気量に対して振幅が等
しく、かつ位相が（１８０°−θ０）進相又は遅相する
出力電気量を生じる第２の移相回路と、これら第１およ
び第２の移相回路の出力電気量を入力し、内入力量をベ
クトル合成するベクトル合成回路と、このベクトル合成
回路の出力電気量および前記第１．第２の移相回路に入
力されない方の電気量を入力し、これら内入力量を掛算
する掛算回路と、この掛算回路の出力を入力し、入力量
中の交流分を除去する低域通過フィルタとから成る単相
無効電力変換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58014649A JPS59150349A (ja) | 1983-02-02 | 1983-02-02 | 単相無効電力変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58014649A JPS59150349A (ja) | 1983-02-02 | 1983-02-02 | 単相無効電力変換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59150349A true JPS59150349A (ja) | 1984-08-28 |
Family
ID=11867044
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58014649A Pending JPS59150349A (ja) | 1983-02-02 | 1983-02-02 | 単相無効電力変換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59150349A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4620157A (en) * | 1984-06-22 | 1986-10-28 | Yokogawa Hokushin Electric Corporation | Reactive power to DC signal converter |
| US5262715A (en) * | 1991-07-22 | 1993-11-16 | Landis & Gyr Betriebs Ag | Arrangement for the measurement of reactive power or reactive energy |
| JP2009288070A (ja) * | 2008-05-29 | 2009-12-10 | Origin Electric Co Ltd | 交流電力測定装置 |
-
1983
- 1983-02-02 JP JP58014649A patent/JPS59150349A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4620157A (en) * | 1984-06-22 | 1986-10-28 | Yokogawa Hokushin Electric Corporation | Reactive power to DC signal converter |
| US5262715A (en) * | 1991-07-22 | 1993-11-16 | Landis & Gyr Betriebs Ag | Arrangement for the measurement of reactive power or reactive energy |
| JP2009288070A (ja) * | 2008-05-29 | 2009-12-10 | Origin Electric Co Ltd | 交流電力測定装置 |
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