JP2015169522A - サンプリング電力量計 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ディジタル変換された入力電圧および入力電流から瞬時電力を算出する乗算器105と、前記瞬時電力を積算および平均化し、かつ電圧同期信号に基づく周期でリセットして測定電力量を算出する電力量測定器100と、フィードバックバック型デジタル発振器111を備え、積算電力量および前記電力量/パルス数設定値に応じて設定された周波数設定値を、前記フィードバックバック型デジタル発振器111にて修正しつつ電力量パルス出力を形成する。
【選択図】図1
Description
測定すべき電圧および電流を、前記電圧から取り出した電圧同期信号によってサンプリングすることによりディジタル変換し、入力電圧および入力電流を形成する入力回路と、
前記入力電圧および入力電流から瞬時電力を算出する乗算器と、
前記瞬時電力を積算および平均化し、かつ前記電圧同期信号に基づく周期でリセットして測定電力量を算出する電力量測定器と、
前記測定電力量および前記電圧同期信号が与えられて積算電力量を算出する積算器と、
電力量/パルス数設定値の設定を行う電力量/パルス数設定器と、
前記積算電力量および前記電力量/パルス数設定値に応じて周波数設定値を求める周波数設定器と、
クロックが与えられる度に、前記周波数設定値に基づく保持値を増していく一次レジスタおよび前記電圧同期信号に応じて前記一次レジスタの保持値を逐次的に記憶する二次レジスタを有し、前記一次レジスタの保持値と前記二次レジスタの保持値との差に応じて前記周波数設定値を修正しつつパルス出力を形成するパルス出力回路と、
をそなえたサンプリング電力量計、
を提供する。
Tm=Cm/fclk[s] (1)
ここで、fclk:クロック周波数。
ein m=PmTm=CmPm/fclk (2)
と表される。
図3は、図1に示したフィードバック形ディジタル発振器111の内部構成を示しており、このフィードバック形ディジタル発振器111は、一次レジスタ111iを用いたパルス形成器Aおよび二次レジスタ111jを用いた修正器Bを主たる構成要素としたパルス出力形成回路(2点鎖線図示)をそなえる。
Em[Ws]×fclk/(rCm)[Ws2]
を行うことにより周波数設定値fm、
fm=Emfclk/(rCm)[Hz]
を算出し、この周波数設定値fmをパルス形成器Aの乗算器111eに与える。
パルス形成器Aは、乗算器111e、加算器111hおよび一次レジスタ111iにより構成される。そして、乗算器111eでは、周波数設定値fmを、除算器111gがオーバーフロー値設定器111fの出力2xをクロックfclkで割って得た2x/fclk、と乗算する。そして得られた積Em2x/(rCm)を、加算器111hに与える。
(Pm/r)・(2x/fclk)と一次レジスタ111iのフィードバック出力であるqm-1(Cm-1)とを加算して(x+y)ビット幅の出力qm(1)を形成し、一次レジスタ111iの入力端DAに与える。ここで、Pmは、平均電力であり、下記式(6)を用いて後述する。
まずデータの表記法は、上述の通り、m周期目のi番目のクロックにおける一次レジスタ111iの保持値をqm(i)のように表している。また、m周期目の1周期間のクロック数は、クロックカウンタ112により測定され、その値はCmで表している。
通常、出力パルス数は1パルス単位でしか計数することができない。したがって、単位時間当たりのパルス計数の分解能を向上させるためには、パルスの周波数を高くする必要がある。
ここで、m周期目における積算電力量Emを計算する方法を以下に示す。Emは、測定電力量ein mおよび出力パルス電力量eout mから、次式(4)で求められる。
ここで、Em-1は、1周期前の、(m-1)周期目の時点における積算電力量を表す。
なお、出力パルス電力量eout m(の出力)および積算電力量Em(積算器111aの出力)を、図2に示している。
Pm=Em/Tm=Emfclk/Cm (6)
であり、周波数設定値fmは、上記式(6)を用いて得た平均電力Pmと1パルス当たり電力量rとから、下記式(7)により、
fm=Pm/r=Emfclk/(rCm) (7)
として得られる。
2x/{(Pm/r)・(2x/fclk)}=r/Pm・fclk
である。
r/Pm・fclk×1/fclk=r/Pm
となり、オーバーフローを起こす周波数は、その逆数である、
Pm/r
となり、周波数設定値fm(=Pm/r)と等しい。
本発明の実施例の全体構成を示した図3に戻ると、一次レジスタ111iのビット構成は、上述のように(x+y)ビットである。この一次レジスタ111iでは、下位側のxビット部分を用いクロックfclkに同期して乗算器111eの出力(Pm/r)・(2x/fclk)ずつ順次増加させて、定数2xに達するとオーバーフローする。
eout m=r(qm-1(Cm-1)−qm-2(Cm-2))/2x [Ws]
として求め、積算器111aの減算入力端子(−)に与える。
(qm-1(Cm-1)- qm-2(Cm-2))/2x
として表わされる。
上記のように、本発明に係る電力量計は、入力信号の1周期単位で電力の演算および周期測定を行い、測定電力量ein mを求める。同時に、出力パルス数を計数してパルス数に相当する電力量eout mを求める。
101 矩形変換器、102 PLL回路、103,104 A/D変換器、
105 乗算器、106 瞬時電力積算器、107 平均化回路、
108 周波数設定器、113 電力量算出器、109 ディジタル発振器、
110 水晶発振器、111 フィードバック形ディジタル発振器、
112 クロックカウンタ、113 電力量算出器。
111a 積算器、111b 周波数設定器、111c 電力量/パルス設定器、
111e,111l,111k,111n 乗算器、
111f オーバーフロー値設定器、111g 除算器、111h 加算器、
111i,111j レジスタ、111k 減算器、 111m 1/2x演算器。
A パルス形成器、B 修正器。
Claims (4)
- 測定すべき電圧および電流を、前記電圧から取り出した電圧同期信号によってサンプリングすることによりディジタル変換し、入力電圧および入力電流を形成する入力回路と、
前記入力電圧および入力電流から瞬時電力を算出する乗算器と、
前記瞬時電力を積算および平均化し、かつ前記電圧同期信号に基づく周期でリセットして測定電力量を算出する電力量測定器と、
前記測定電力量および前記電圧同期信号が与えられて積算電力量を算出する積算器と、
電力量/パルス数設定値の設定を行う電力量/パルス数設定器と、
前記積算電力量および前記電力量/パルス数設定値に応じて周波数設定値を求める周波数設定器と、
クロックが与えられる度に、前記周波数設定値に基づく保持値を増していく一次レジスタおよび前記電圧同期信号に応じて前記一次レジスタの保持値を逐次的に記憶する二次レジスタを有し、前記一次レジスタの保持値と前記二次レジスタの保持値との差に応じて前記周波数設定値を修正しつつパルス出力を形成するパルス出力回路と、
をそなえたサンプリング電力量計。 - 請求項1記載のサンプリング電力量計において、
前記レジスタは、整数部に相当する上位ビットおよび小数部に相当する下位ビットを有することを特徴とするサンプリング電力量計。 - 請求項1記載のサンプリング電力量計において、
前記一次レジスタおよび前記二次レジスタは、前記電圧同期信号によるサンプリング周期で記憶内容を更新することを特徴とするサンプリング電力量計。 - 請求項3記載のサンプリング電力量計において、
前記一次レジスタの保持値と前記二次レジスタの保持値との差を設定値2xで割って求めた出力パルス数に、予め求められている1パルス当たり電力量を乗じて出力パルス電力量を求め、この出力パルス電力量により前記測定電力量を修正することを特徴とするサンプリング電力量計。
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CN112444671A (zh) * | 2020-10-27 | 2021-03-05 | 深圳市科陆精密仪器有限公司 | 基于瞬时功率的电能表电能计量方法、装置及储存介质 |
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JP2000121679A (ja) * | 1998-10-09 | 2000-04-28 | Osaki Electric Co Ltd | 電子式電力量計のテスト方法及び電子式電力量計 |
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- 2014-03-06 JP JP2014044114A patent/JP6199206B2/ja active Active
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