KR910009298Y1 - 평균전력 검출회로 - Google Patents

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이영준
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대한전선 주식회사
유인영
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R21/00—Arrangements for measuring electric power or power factor
    • G01R21/06—Arrangements for measuring electric power or power factor by measuring current and voltage

Abstract

내용 없음.

Description

평균전력 검출회로
제1도는 본 고안의 블록도.
제2도는 본 고안의 회로도.
제3도는 본 고안의 대역통과필터(6, 7)과, 검출기(2)내의 저역통과필터를 나타낸 실시예의 회로도.
제4도는 평균 전력 출력 파형도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 아나로그 곱셈기 2 : 평균전력 검출기
3 : 전압/주파수 변환기 4 : 전류 변환회로
5 : 전압변환회로 6, 7 : 대역통과 필터
8 : 역을 반상회로 9 : 이득조정회로
10 : 전압조정회로 11 : 차등증폭기
OP1-OP4: OP앰프 R1-R7: 저항
VR1-VR3: 가변저항 CT : 변류기
PT : 변압기 Lo : 부하
본 고안은 평균전력검출회로에 관한것으로서 특히 아나로그 곱셈기를 이용하여 현재부하에 사용되고 있는 평균전력을 검출하여서 평균전력에 비례하는 주파수를 얻고자 한것에 주안점을 둔것이다.
종래의 부하에서 사용되는 평균전력을 얻고자한것은 제1도와같이 변류기(CT : Current Transformer)변압기(PT : Potential Transformer)를 이용하여 사용되는 전류, 전압을 전류변화회로(4)와 전압변환회로(5)에서 검출하여 아나로그 곱셈기(1)에 입력시켜서 부하(Lo)에 사용되고있는 순시전력을 검출한 후 내부에 저역통과필터로 구성된 평균전력검출기(2)에서 평균전력이 검출되어 직류출력전압은 전압/주파수 변환기(3)에 입력되어 부하(Lo)에서 사용되고 있는 평균전력에 비례하는 주파수를 출력하도록 하였다.
그러나 이와같은 종래의 회로에서는 정확한 평균전력에 비례하는 주파수를 검출하는데 다음과 같은 문제점이 발생한다.
즉, 전원노이즈가 그대로 아나로그 곱셈기(1)에 입력되어 순시전력계산에 오차를 발생하게 하는 원인이 되고, 변압기(PT)의 인덕턴스성분에 의해 위상이 어긋나게되는데, 이는 현재부하(Lo)에서 사용되고 있는 전력의 역을 p×f=1이 아닐때, 즉 전압과 전류가 위상차가 심한 경우 오차의 큰 원인이 된다.
또한 부하 전력의 대소에 따른 정확한 산출을 하기 위해서는 각각의 부하에 대하여 정을 하여야 하는 어려움이 따른다.
따라서 본 고안은 상기와같은 종래의 문제점을 해결하고자, 정확한 평균전력을 검출하고자 한것에 목적을 둔것으로서 이를 첨부도면에 따라서 설명하면 다음과 같다.
AC 전원측에서 변류기(CT)를 이용하여 전류변환회로(4)에 입력시키고, 변압기(PT)를 이용하여 전압 변화회로(5)에 입력시킨다.
상기 전류변환회로(4)의 출력은 대역통과 필터회로(6)를 아나로그 곱셈기(1)에 입력시키며, 전압변환회로(5)의 출력은 대역통과필터회로(7)와 역울보상회로(8)를 거쳐 상기 아나로그 곱셈기(1)에 입력시킨다. 상기 아나로그 곱셈기(1)의 출력은 저역통과 필터로 구성된 평균전력검출기(2)를 거쳐 이득 조정회로(9)를 통해 차등증폭기(11)에 입력시키는데 차등증폭기(11)의 입력에 무부하시 오프셋트 전압을 설정하는 전압 조정회로(10)를 입력시켜서 이 차등증폭기(11)의 출력에 전압/주파수 변화회로(3)를 연결하여서 된것이다.
상기에서 역울보상회로 저항(R1, R2)과 콘텐서(C1)그리고 가변저항(VR1)으로 비반전단자(+)에 인가되는 역울을 조정하고 OP앰프(OP1)으로 구성된다. 또한 이득조정회로(9)는 평균전력검출기(8)의 출력을 저항(R3)을 통해 OP앰프(OP2)의 반전단자(-)에 인가시키고 가변저항(VR2)으로 피드백시켜서 이들DMF 조정할수 있게하여 차등증폭기(11)의 OP앰프(OP4)반전단자(-)에 접속된 저항(R4)에 연결한다.
그리고 전압 조정회로(10)는 가변저항(VR3)으로 조정된 전압을 OP앰프(OP3)의 비반전단자(+)에 인가시키고 부궤환시켜서 상기 차등증폭기(11)의 OP앰프(OP4)비반전단자(+)에 접속된 분압저항(R5, R7)에 연결하여서 된 것이다.
따라서 이득이 조정된 전압과 오프세트 전압을 조정한 같이 차등증폭기(11)에서 비교되어 해당하는 출력전압을 전압/주파수 변환회로(3)에 입력시켜서 된것이다.
사용되는 전류에 비례하는값이 변류기(CT)와 전류 변화기(4)에 의해 전류 변환되어 입력된다. 이때 사용된 전류(상기에서 θ : 위상각, W : 각속도) 이 출력전류는 아나로그 곱셈기(1)에 입력되기전에 대역통과필터(6)를 거치는데, 이 대역통과 필터(6)는 제3도에서와같이 OP앰프(OP5)와 콘텐서(C2, C3)및 저항(R8-R0)을 연결하여 통과중심 주파수를 60(HZ)로 설정하였다.
그러므로 60HZ 근방의 값만이 필터를 통과하고 나머지 주파수는 모두 제거된다. 따라서, 순수한 60(HZ)의 전류 성분만이 아나로그 곱셈기(1)의 입력에 인가된다. 그리고 사용되고 있는 전압은 변압기(PT)및 전찹 변환회로(5)에 의해 사용되고 있는 전압에 비례한 전압 V는가 검출된다.
이 출력은 다시 대역통과필터(7)를 역울보상회로(8)에 입력된다.
변압기(PT)는 인덕턴스(L)에 의해 부하에서 사용되고 있는 전압과 변압기(PT)를 통과전압간에 위상이 어긋 나게 되는데 이 위상의 어긋남은 P9f=1 근처에서는 오차의 원인이 되지 않으나 전압, 전류간에 위상차가 클경우는 오차의 큰 원인이 되므로 이것을 보상하기 위해 역울보상회로(8)에 입력시켜서 시리제전압과 검출된 전압간의 위상의 어긋남이 가변저항(VR1)의 조정에 의해 보상되게 하였다.
보상된 출력전압은 아나로그 곱셈기(1)에 연결되어 아나로그 곱셈기(1)는 사용되고 있는 전류전압에 배례한 V×i가 곱셈을 수행하는데 이를 Z라고하면,이때 실제의 파형을 제4b도같은 파형이 출력된다.
평균전력의 P=VIcosθ를 검출하기 위해서는 VIcos(2wt-θ)를 제거시키면되는데, 이것이 주파수 120HZ가 되는것을 감안하여 제3b도와 같이 평균전력검출회로(2)내에 저역통과 필터를 연결구성 하였는데, 이는 전항(R11)과 콘텐서(C4)및 OP 앰프(OP6)를 연결하여서 평균전력 P=VIcosθ를 검출할 수 있게 하였다.
상기 평균전력 검출기(2)를 거친 출력은 이득조정회로(9)의 OP 앰프(OP2) 반전단자(-)입력에 인가되고 가변 저항(R2)으로 이득을 조정하여 이득조정된 출력을 비교회로(11)의 OP앰프(OP4)의 반전단자(-)입력에 인가시킨다.
상기 차등증폭기(11)의 OP 앰프(OP4)에 비반전단자(+)입력에는 오프세트 전압조정용 가변저항(VR3)과 OP앰프(OP3)로 연결된 전압 조정회로(10)의 출력전압이 인가되어 무부하시 오프세트등에 의한 출력의 발생을 제서 시킬수 있게 하였다.
이와같이 본 고안에서는 가변저항(VR1)에 의해 위상의 어긋남을 조정하고, 가변저항(VR2)에 의해 이득을 조정하며, 가변저항(VR3)으로서 무부하시 출력발생의 효과가 제거되게 하여서 평균전력에 비례하는 정확한 주파수를 발생할 수 있게 하였는데, 상기 차등증폭기(11)의 출력은 전압/주파수 조정회로에 입력되어 평균전력에 비례하는 주파수를 얻게된다.

Claims (4)

  1. 전류 변환회로(4)와 전압변환회로(5)의 출력을 아나로그 곱셈기(1)에 입력시켜서 평균전력검출기(2)에 검출된 전압을 전압/주파두 변화기(3)에 연결하여 평전력을 검출할 수 있게한것에 있어서; 상기 전류변환회로(4)의 출력은 대역필터회로(6)를 거쳐 아나로그 곱셈기(1)에 입력되어 전압변환회로(5)의 출력은 대역필터 회로(7)와 역울보상회로(8)를 거쳐 상기 아나로그 곱셈기(1)에 입력시키며, 평균전력검출기(2)와 전압주파수 변환기(3) 사이에 이득조정회로(9)와 오프셋트 전압조정회로(10)및 차등증폭기(11)를 연결한것을 특징으로하는 평균전력 검출회로.
  2. 제1항에 있어서; 역울보상회로(8)는 대역통과 필터회로(7)의 출력전압을 OP앰프(OP1)의 입력측에 접속된 저항(R1, VR1)과 콘덴서(C1)에 연결하여 가변저항(VR1)으로 역울조정이 가능도록 구성한 것을 특징으로하는 평균전력 검출회로.
  3. 제1항에 있어서; 이득조정회로(9)는 평균전력검출기(2)의 출력을 저항(R3)을 거켜 OP 앰프(OP2)의 반전 단자(-)에 입력시키고 이득조정용 가변저항(VR2)을 부궤환시켜서 비교회로(11)의 반전(-)측에 인가시킬 수 있도록 하여서된것을 특징으로하는 평균전력 검출회로.
  4. 제1항에 있어서; OP 앰프(OP3)를 부궤환시킨 비반전단자(+)에 오프셋트 전압조정용 가변저항(VR3)을 연결하여 이 출력을 차등증폭기(11)의 비반전압력에 입력시킬수 있도록 하여서 된것을 특징으로하는 평균전력 검출회로.
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