JPS62103579A - 電力変換器 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は電力系統の潮流を測定する場合などに用いら
れる電力変換器に関する。

〔従来の技術〕

第５図は従来のＴ電力変換器を示すブロック接続図であ
り、１は電力系統の電圧全計測する電圧変成器、２は同
じく電流を計測する電流変成器、３は計測した電圧、ｆ
ｉ流を電力に変換するホール素子などの電力変換素子、
４はその電力をサンプルホールドするサンプルホールド
アンプ、５はサンプルホールドした電圧を適当なタイミ
ングで電圧−周波数変換する電圧／周波数変換器（以下
■々変換器という）、６は上記変換により得た周波数信
号を取シ込んで演算処理全行い、所定の電力を得る演算
装置である。

次に動作を説明する。

先ず、電力変成器１および電流変成器２の各電圧出力、
電流出力に（）とづいて、電力変換素子３がこれらの積
に比例する出力電圧？発生し、この出力′電圧をサンプ
ルホールドアンプ４によってサンプルおよび保持すると
ともに、所定のタイミングでフィルタ付きのＶ／Ｆ変換
器５に入力し、電圧の大きさに比例した周波数のα圧信
号を得る。この電圧信号は演算装置６に人力され、所期
の電力出力を得る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の電力変換器は以上のように構成されているので、
従来の潮流検出のアナログ処理を単にディジタル処理に
おきかえたものであり、理解しやすくかつ取扱いやすい
という利点がある反面、１！子変換素子３がプリケータ
な性質金持つことにより、ア／ブやフィルタ金別途必要
になるほか、Ｖ／ＦＷ換回路５は、電力交流の激しい所
では、１サイクル単位の計測全必要とし、このために回
路が複雑になるなどの問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになでれ
たもので、特別のアｙプ、フィルタ等の回路全周いなく
ても、所期の電力変換性能を得ることができる電力変換
器を得ることを目的とする。

〔問題点全解決するための手段〕

この発明にかかる電力変換装置は、電力変換手段によっ
て電力系統の電圧、を流にもとづき電力を電圧に変換し
、この電圧をサンプルホールドアンプに２いて適当なタ
イミングでサンプルおよび保持し、このサンプルした電
圧全ディジタル変換手段によってディジタル変換し、こ
のディジタル変換出力にもとづいて、演算手段が電力系
統の有効電力に比例した出力を演算し、電力変換を行う
ように構成したものである。

〔作用〕

この発明に２けるディジタル変換手段は、サンプルホー
ルドアンプでサンプルホールドしたアナログ電圧金、直
接ディジタル信号に変換し、この変換したディジタル信
号を演算装置に２いて処理演算することにより、電力系
統の有効電力に比例した電力集計出力を得るように作用
する。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、２Ａは中間タップ付きの電流変成器で、そ
の中間タップと２つの線路との間にはそれぞれ抵抗３ａ
　、３ｂが接続されている。

６Ａは演算装置としてのマイクロプロセッサであるが、
第５図の演算装置６よりは処理内容が多いものが用いら
れる。５Ａはサンプルホールドし念電圧出力をディジタ
ル変換する。ヤΦ変換器などのディジタル変換手段であ
る。

次に、上記実施例の動作について説明するが、その前に
その動作の基本原理を解析する。

先ず、電力系統が単相交流回路であって、その電圧、ｉ
流の瞬時値を。

ｅ　＝　Ｅ自ωｔ ｉ＝Ｉ虐（ωを一ψし 但し、ψ：位相ずれ ω：角周波数 とする。

今、Ｏこでｅ、ｉ２つの量から Ｖｐヨｅ＋ｋｌ ＶＮヨｅ−ｋｔ ｖ　＝（ｖ　ｐ　ｌ　　Ｉ　ｖＮ’ なる量を定義すると。

ｖ　　”Ａｌｄｎ（ωを一θ１） ここに、Ａ□＝　７ｇ２＋に２ｒ　２＋２ｋＦ、Ｉｃａ
ｓψｖ　Ｎ−Ａ　２　ｍ　（ωｔ＋０２） ここに２Ａ２＝五区石ズ「口四江Ｉ　ｃｍ　９）となる
。また、ここで定義された Ｖ＝　ｌ　ＶｐＩ−ＩＶＮＩ は、Ｏから２πなる角周波数の変化の間に以下の変化を
する。すなわち。

（１）０くωｔくθ１では。

ｖ　ｐ　＜　Ｏ ｖ　Ｎ　＞　０ ｖ＝−２ｅ （１１）θ１〈ωｔくπ−０２では。

ｖ　ｐ　＞　Ｏ Ｖ、Ｎ＞０ ｖ＝２ｋｉ （１１１）π−θ２≦ωｔ≦π＋０１では、ｖ　ｐ　＞
　Ｏ Ｖ　Ｎ　＜　０ ｖ＝２ｅ （１ｖ戸＋０１≦ωｔ≦２π−０２では。

ｖ　ｐ　＜　０ ｖ　Ｎ　＜　０ ｖ＝−２ｋｉ （■）２π〜θ２≦ωｔ≦２πでは、 Ｖ　≦Ｏ ＶＮ≧０ ｖ＝−２ｅ となる。

ここで、Ｖ　　’ＶＨ≧０なる区間に注目し、ｖｏ＝（
’ｖｄｔ シ を求める。

（１）θ１≦ωｔ≦π−θ２では、 ＋画ψ（自θ、−虐θ２）〕 〔１１）π＋θ１≦ωｔ≦２π−θ２では。

ｋＩ ｖ”＝　　　　（ｃａｓψ（ＣｘＩ３θ２＋預θ１）ω ＋蜘ψ（内θ、−−０２）〕 となり、ここでｇ＞＞ｋＩｓｉｏψとなるような適当な
ｋを選ぶと、 θ１キθ２キＯ と見做せるので。

４に丁 ｖｏキー　□房ψ　・・・　０≦ωｔ≦πω ４に！ ｖｏキ　□部ψ　・・・　π≦ωｔ≦２πω となシ、ｖｏはμｓψに比例する＠全方える事がわかる
。

即ち、 ｖ＝ｌｅ＋ｋｉｌ−１ｅ　　ｋｉｌ なる債を。

（ｅ＋ｋｉ）（ｅ−ｋｉ）＞０ なる関係を満す期間中、時間積分して得られたは、Ｅと
Ｉとの間に Ｅ＞＞ｋＩ なる関係が存在する限）。

ＶＯ中ＫＩ（２）ψ となって、有効分電流に比例する事がわかる。

以上により、１サイクル間の有効分電流Ｉｃｃｓψを得
る。同様にして。

＝ｋ を得る。

上記で得られたｖＨ及びＶ。は 一１ｅ−Ｋｌｌ）ｄｔ であるから、これを使って。

Ｅｐ＝Ｅ＋Ｉ□□□ψ ＥＮ＝＝Ｅ−Ｉ鳴ψ を計算する。

上記ｇ　　、ＥＮは単なる加減算であ夛、容易に算出で
きる。

更にＥ　　、ＥＮを使い Ｗ　　＝ＣＥ、） ＷＮ＝（ＥＮ）２ を計算する。Ｗ　　、ＷＮを使って計算した後、Ｗ＝Ｗ
ｐ−ＷＮ を求めると、 Ｗ　＝（Ｅ　ｐ　）　　（ＥＮ　） ＝　（Ｆ、＋　Ｌθ）２−ｃ；ｂ−一〇）２＝４ＥＩ知
θ となシ、有効分電力の１サイクル平均値？得ることがわ
かる。

以上により、ｅ、ｉの瞬時値演算及び１サイクルの間の
積分を求めた後、１サイクル毎に簡単な加減算、２回の
乗算を行うだけで、１サイクル間の瞬時電力値が求めら
れる事になる。

従って、上記のような原理にもとづく、この発明の実施
例においては％電圧変成器１に得られた電圧ｅと電流変
成器２人からの２つの電流ｉとから、抵抗３ａ、３ｂの
両端に、上記式の通り２ｅ＋Ｋｉ、ｅ−Ｋｉの２つの出
力電圧が得られる。

次に、これらの電圧ｅ＋Ｋｉ、ｅ−ＫＬをサンプルホー
ルドアンプ４に２いて適当なタイミングでサンプルしか
つ保持する。

２つの電圧ｅ＋Ｋｉ　、ｅ−Ｋｉｔディジタル変換手段
５Ａでディジタル値に変換し、その出力をマイクロ演算
装置６Ａに印加し、その瞬時値を記憶し、１サイクルの
間蓄積する。

ここで得られた値を用いてｅ＋Ｋｉ、ｅ−Ｋｌが同一符
号の値をとる時のサンプル値をデータとして、積分公式
により区分求積金行い、演算装置６内に保持する。

次に、演算袋ｆｔ６Ａの動作を、第２図のフロー図に従
って説明する。先ず、潮流測定をするにあたって、ｉ＝
ｏ、ｗ＝ｏの初期セットを行った後（ステップの９．定
められたタイミングで、−ｅ。

ｉを読み込み（ステップの）、上記原理で述べたｖ、、
ｖＨｅ計算する（ステップ■〕。ここで、ｖｐ　＋　ｖ
Ｎの極性判定を行い、同一極性であれば。

ｖを計算する（ステップ■）。

次に、予めメモリ中に貯えられた値Ｖ。＋ｅ０に上記の
Ｖ・ｊ　ｅ　ｔをそれぞれ加える（ステップ■）。この
あと、サンプル時点の数ｍが所定値ｌに達しているか否
かを判定しくステップ■）、達していなければ、再びサ
ンプルを行って（ステップ０）、ステップ■以下の処理
を繰シ返す。

サンプル時点数が十分であれば１以上で集められたＶ　
Ｒ、Ｖ　Ｏを複数集計して平均値処理を行い。

Ｖ　ＲＩ　Ｖ　□を得る（ステップ■〕。

次に、このＶ　Ｒ、Ｖ　ＯからＥ　　、ＥＮｆｅ計算し
（ステップＯ）、更にＷ　ｐ　ｒ　Ｗ　Ｎ　ｋ同じく計
算して（ステップＯ）１両者の差を求める（ステップ０
）・ 上で求めたＷは適当なサイクルの変動電力値であるから
、ここで適当な平滑処理を行い、所望の電力集計値を得
る（ステップ◎〕。そして、この集計値を出力する（ス
テップＯ）。

第３図はこの発明の他の実施例を示す。同図において、
７はＲＯＭとしてのルックアンプテーブルで、これが演
算装置６の外部に設けられている。

このルックアンプテーブル７はアドレス数に関係した数
値の２乗値のテーブルであシ、既述の２乗計算金代行す
るものである。これにより、乗算器？必要とせず、サブ
ルーチンも用いないため、高速演算が可能となる。

第４図はこの発明のさらに他の実施例を示す。

ここでは、ディジタル変換手段５として、これまでのア
ナログ−ディジタル変換器に代えて、ディジタル−アナ
ログ変換器５２とコ／ハレータ５１とを組み合わせたも
のを使っている。これによれば、ディジタル−アナログ
変換器５２の出力を適宜に切り換えて外部に取シ出すこ
とができる。つマシ、アナログまたはディジタルのいず
れの電力変換出力も選択的に得られる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、サンプルホールドア
ンプでサンプルホールドしたアナログ電圧を、ディジタ
ル変換手段によってディジタル化し、このディジタル化
した電圧を一定のプログラムに従って演算し、これによ
って電力系統の有効電力に比例した出力を得るように構
成したので、汎用の回路部品を用いて高精度に電力変換
動作が行えるとともに、性能の設定が自由となる。また
、特殊なフィルタや乗算器を用いる必要がなくなり。

構成の簡素化、ローコスト化を図ることができるものが
得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による電力変換器のブロッ
ク接続図、第２図はこの実施例における演算装置の処理
動作を示すフロー図、第３図および第４図はこの発明の
他の実施例を示すブロック接続図、第５図は従来の電力
変換器のブロック接続図である。 ３ａ、３ｂｉｌ−ｔ、電圧変換手段、４はサンプルホー
ルドアンプ、５Ａはディジタル変換手段、６Ａは演算装
置。 なお１図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。 特許出願人　　三菱電機株式会社 代理人　弁理士　　　１）　澤　　博　　昭（外２名） 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電力系統の電圧、電流にもとづき電力を電圧に変換する
   電圧変換手段と、この電圧変換手段で得た電圧を適当な
   タイミングでサンプルして保持するサンプルホールドア
   ンプと、このサンプルした電圧をディジタル値に変換す
   るディジタル変換手段と、このディジタル変換した出力
   にもとづき電力系統の有効電力に比例した出力を演算に
   よつて得る演算手段とを備えた電力変換器。