JP3042026B2 - Phase calculator - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は演算処理装置を用いて位
相を算出する位相算出装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a phase calculating apparatus for calculating a phase using an arithmetic processing unit.

【０００２】[0002]

【従来の技術】例えばディジタルリレーにおいては、電
力系統より電流を検出し、一定の同期した周期にてその
電流信号をサンプリングしてマイクロコンピュータに導
入し、所定のプログラムに基づいてSinθとCosθとを求
めた後に位相を算出することが行われている。BACKGROUND OF THE INVENTION For example digital relay detects a current from the power system, is introduced into microcomputers by sampling the current signal at a fixed synchronous period, the Sinθ and Cosθ based on a predetermined program Is calculated after calculating the phase.

【０００３】図３は従来の位相算出方式を示したもの
で、１は演算処理部で、ＩSinθとＩCosθの信号を導入
して演算部２でtanθを求める。変換部３では変換部
（ＲＯＭ）４に蓄えられたtan^-1 θ用のデータを参照し
ながら位相角に変換し、位相信号として出力する。FIG. 3 shows a conventional phase calculation method. Reference numeral 1 denotes an arithmetic processing unit, and the arithmetic unit 2 obtains tan θ by introducing signals of ISinθ and ICosθ. The conversion unit 3 converts the phase angle into a phase angle while referring to the data for tan ^-1 θ stored in the conversion unit (ROM) 4 and outputs the converted signal as a phase signal.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】図３で示す従来の方法
では、位相を求めるためにtan^-1 θ用のデータを用意し
なければならない。このデータは通常ＲＯＭ領域に置か
れるためプログラム容量が減少する。例えば、位相角の
刻みを０.１度とすると、データは９０度分必要であ
り、且つ１データ２バイトであるので（９０×１０）×
２＝１８００バイト必要となる。これは、１命令を平均
３バイトとすると６００命令分のデータが必要となり、
その分プログラム容量が減少する問題を有している。In the conventional method shown in FIG. 3, data for tan ^-1 θ must be prepared in order to determine the phase. Since this data is usually stored in the ROM area, the program capacity is reduced. For example, assuming that the phase angle increment is 0.1 degree, the data requires 90 degrees and one data is 2 bytes, so (90 × 10) ×
2 = 1800 bytes are required. This means that if one instruction has an average of 3 bytes, data for 600 instructions is required.
There is a problem that the program capacity is reduced accordingly.

【０００５】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は位相を求めるも
のにおいて、SinθとCosθの信号をもとに一定角度の移
相演算をする移相演算部と、求められた移相値に対応し
たオフセット値を決定するオフセット値決定部と、この
移相値を級数展開して移相値のアークサインを求める級
数展開部と、展開された数値に各領域のオフセット値を
加算する加算部とを設けたものである。According to the present invention, there is provided a phase calculating unit for calculating a phase at a constant angle based on Sin θ and Cos θ signals, and a phase shift value corresponding to the determined phase shift value. and an offset value determination unit that determines an offset value, the
A series for calculating the arc sine of a phase shift value by series expansion of the phase shift value
The number expanding section, is provided with a addition unit you adding the offset value of each area to a number deployed.

【０００６】[0006]

【作用】移相演算部はSinθ，CosθからSinθを移相し
てSin（θ−Ｋ）を求め、オフセット値決定部におい
て、Sin（θ−Ｋ）の値が０＜Sin（θ−Ｋ）＜α（但し
α＜１）とし、級数展開部および加算部において、Sin
^-1θ＝Sin^-1（θ−Ｋ）＋Ｋを求めることによって位相
を算出する。The phase shift operation section shifts Sinθ from Sinθ and Cosθ to obtain Sin (θ− K ). In the offset value determination section, the value of Sin (θ− K) is 0 <Sin (θ− K ). <Α (α <1), and Sin in the series expansion unit and the addition unit
^The phase is calculated by calculating ^-1 θ = Sin ⁻¹ (θ− K ) + K.

【０００７】[0007]

【実施例】図１は本発明の一実施例を示したものであ
る。同図において、１０は演算処理部で、この処理部１
０には、絶対値に変換されたSinθとCosθの交流信号か
ら複数の異なる移相角のSin（θ−Ｋ）を求める移相演
算部１１と、各移相角に対応したオフセット値Ｋを決定
するオフセット値決定部１２と、移相演算部１１にて求
められたSin（θ−Ｋ）をもとに級数展開する級数展開
部１３と、この級数展開部によって得られた値にオフセ
ット値を加算する加算部１４とを有している。２０はSi
nθとCosθとを記憶する記憶部、３０は交流信号を導入
するインタフェースである。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 10 denotes an arithmetic processing unit.
0, the phase shift operation unit 11 for obtaining a plurality of different phase shift angles Sin (θ− K ) from the AC signals of Sin θ and Cos θ converted into absolute values, and the offset value K corresponding to each phase shift angle An offset value determining unit 12 to be determined, a series expanding unit 13 that expands a series based on Sin (θ− K ) obtained by the phase shift calculating unit 11, and an offset value is added to a value obtained by the series expanding unit. And an adding unit 14 for adding 20 is Si
A storage unit for storing nθ and Cosθ is an interface for introducing an AC signal.

【０００８】以上のように構成された本発明において、
図２を用いてその動作を説明する。インタフェース３０
に、例えば交流のアナログ信号が導入されたとすると、
このインタフェース３０でディジタル信号に変換された
後、演算処理部１０でSinθおよびCosθの演算がなされ
て記憶部２０に一旦記憶される。移相演算部１１は、ス
テップＳ１においてSinθとCosθを用い、且つ移相角Ｋ
を６０度と仮定して ｘ＝SinθCos６０°−CosθSin６０° を演算してSin（θ−６０°）を求める。In the present invention configured as described above,
The operation will be described with reference to FIG. Interface 30
If, for example, an AC analog signal is introduced,
After being converted into a digital signal by the interface 30, the arithmetic processing unit 10 calculates Sinθ and Cosθ and temporarily stores it in the storage unit 20. The phase shift calculator 11 uses Sin θ and Cos θ in step S1 and calculates the phase shift angle K
Assuming a 60 degrees by calculating x = SinθCo s 60 ° -CosθSin60 ° Request Sin (θ-60 °).

【０００９】オフセット値決定部１２は、ステップＳ２
において、Ｓ１で求められたｘが０より大きいか否かを
判断し、大の場合にはＳ３でSin（θ−６０°）におけ
るオフセット値Ｋを６０に決定して記憶部に保存する。[0009] The offset value determination unit 12 determines in step S2
Then, it is determined whether or not x obtained in S1 is greater than 0. If x is larger, the offset value K at Sin (θ−60 °) is determined to be 60 in S3 and stored in the storage unit.

【００１０】Ｓ２でｘが０より小の場合には、Ｓ４で再
度移相演算部１１において移相演算する。この場合の移
相角は３０度と仮定し、 ｘ＝SinθCos３０°−CosθSin３０° を演算する。オフセット値決定部１２は、ステップＳ５
においてＳ４で求められたｘが０より大きいか否かを判
断し、大の場合にはＳ６でオフセット値Ｋを３０に決定
して記憶部に記憶する。また、ｘが０より小の場合には
ステップＳ７においてｘ＝Sinθとしてオフセット値を
０とする。そしてステップＳ８で級数展開部１３は、移
相演算部１１において求められたｘ＝Sin（θ−Ｋ）但
しＫは０°，３０°，６０°，の３０°間隔）を用いて
（０°≦θ≦３０°），（３０°＜θ≦６０°），（６
０°＜θ≦９０°）の領域に分けられた０°≦θ≦３０
°の範囲で級数展開をし、Sin^-1ｘを求める。ステップ
Ｓ９で加算部１４は、３０°＜θ≦６０°の範囲では３
０に、６０°＜θ≦９０°の範囲では６０に夫々領域毎
に決定されている各領域のオフセット値をSin^-1ｘに加
算することによって位相を算出する。上記では、０°≦
θ≦９０°の範囲について説明してきたが、３６０°ま
での範囲については下記手法にて容易に可能となる。す
なわち、級数展開部１３におい て、ｓｉｎ ^-1 ｘ＝ ｓｉ
ｎ ^-1 ｘ・１８０/π を演算し、ラジアンを度に変換して
ｓｉｎ ^-1 を求める。更に保存されているｃｏｓθとｓｉ
ｎθのデータを用いて、 ｃｏｓθ＜ 0の場合には、ａ
ｎｓ＝１８０−ａｎｓを演算して９０°＜θ≦ １８０°
の変換を行い、また、ｓｉｎθ＜０の場合にはａｎｓ＝
３６０−ａｎｓの演算を行うことによって２４０°≦θ
≦３６０°に変換する。これによって、 ａｎｓ＝３６
０°−（１８０°−ａｎｓ）＝１８０＋ａｎｓとなり、
これらの演算ステップを図２のＳ９以降に実施すること
によって１８０°＜θ＜２４０°の変換が可能となる。 If x is smaller than 0 in S2, the phase shift operation is again performed in the phase shift operation section 11 in S4. The phase angle in this case is assumed to 30 °, calculates the x = SinθCo s 30 ° -CosθSin30 ° . The offset value determination unit 12 determines in step S5
Then, it is determined whether or not x obtained in S4 is larger than 0, and if it is large, the offset value K is determined to be 30 in S6 and stored in the storage unit. If x is smaller than 0, the offset value is set to 0 in step S7 with x = Sinθ. Then, in step S8, the series expansion unit 13 calculates x = Sin (θ− K ) obtained in the phase shift operation unit 11, where K is a 30 ° interval of 0 °, 30 °, 60 °. (0 ° ≦ θ ≦ 30 °), (30 ° < θ ≦ 60 °), (6
0 ° <0 ° ≦ θ ≦ 30 divided into areas of θ ≦ 90 °)
Perform series expansion in the range of ° to find Sin ^-1 x. In step S9, the adding unit 14 sets 3 in the range of 30 ° < θ ≦ 60 °.
In the range of 60 ° < θ ≦ 90 °, the phase is calculated by adding the offset value of each area determined for each area to 60 to Sin ⁻¹ x. In the above, 0 ° ≦
The range of θ ≤ 90 ° has been described, but up to 360 °.
Can be easily achieved by the following method. You
Ie, Te series expansion unit 13 smell, sin ^-1 x = si
Calculate n ^-1 x · 180 / π, convert radians to degrees
Find sin ^-1 . Further stored cosθ and si
Using the data of nθ, if cosθ <0, a
ns = 180−ans is calculated and 90 ° <θ ≦ 180 °
, And when sinθ <0, ans =
By performing the operation of 360-ans, 240 ° ≦ θ
Convert to ≤360 °. This gives ans = 36
0 ° − (180 ° −ans) = 180 + ans,
Implement these calculation steps after S9 in FIG.
Thus, conversion of 180 ° <θ <240 ° becomes possible.

【００１１】なお上記実施例においては、角度を３０度
分割にしてオフセット値を決定しているが、この角度
は、例えば１５度でもよく、その場合には実施例の倍で
ある６個のオフセット値決定のための演算が必要とな
る。級数展開部１１は、In the above embodiment, the offset value is determined by dividing the angle into 30 degrees. However, this angle may be, for example, 15 degrees, and in this case, six offsets, which are twice as large as those in the embodiment, are used. An operation for determining the value is required. The series expansion unit 11

【００１２】[0012]

【数１】 (Equation 1)

【００１３】（但し｜ｘ｜≦１）の演算を行うが、ｘが
０〜０.５程度であれば右辺３項までで充分近似でき
る。 すなわち、ｘ＝０.５のとき、 真値 ０.５２３５９８…… 第３項までの近似 ０.５２３１７７…… で、その誤差が約０.０２５度となる。このため前述し
た３領域に分けて（１）式第３項までの演算でSin^-1ｘ
を求めることで実用的には充分である。また、角度の分
割領域を３０度より小さく（１８度）し、第３項までの
近似でｘ＝０.３０９の場合には誤差は更に小さくなり
約０.０００７度となる。(Where | x | ≦ 1 ) is performed, but if x is about 0 to 0.5, it can be sufficiently approximated by up to three terms on the right side. That is, when x = 0.5, the true value 0.5523598... Approx. 0.5523177... Up to the third term, and the error is about 0.025 degrees. For this reason, Sin ^-1 x
Is practically sufficient. Further, when the angle division area is smaller than 30 degrees (18 degrees) and the approximation up to the third term is x = 0.309, the error is further reduced to about 0.0007 degrees.

【００１４】[0014]

【発明の効果】以上本発明によれば、Sinθを任意角度
に移相し、移相された領域に分けて或る範囲内で級数展
開してSin^-1ｘを求め、更に各領域のオフセット値を加
算することによって比較的少ないプログラムによって位
相を算出するようにしたものであるから、従来のような
tan^-1θ用のデータが不要となり、その分のＲＯＭ領域
が確保できるものである。As described above, according to the present invention, Sinθ is phase-shifted to an arbitrary angle, divided into phase-shifted regions, and series-expanded within a certain range to obtain Sin ^-1 x, and furthermore, the offset of each region Because the phase is calculated by a relatively small number of programs by adding the values,
This eliminates the need for tan ^-1 θ data, and can secure a ROM area for the data.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の一実施例を示す構成図。FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of the present invention.

【図２】本発明を説明するための位相算出演算のフロー
チャート。FIG. 2 is a flowchart of a phase calculation operation for explaining the present invention.

【図３】従来の位相算出装置の構成図。FIG. 3 is a block diagram of a conventional phase calculated detection device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０…演算処理部、１１…移相演算部、１２…オフセッ
ト値決定部、１３…級数展開部、１４…加算部。10 arithmetic processing unit, 11 phase shift operation unit, 12 offset value determination unit, 13 series expansion unit, 14 addition unit.

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01R 25/00 Continuation of front page (58) Field surveyed (Int.Cl. ⁷ , DB name) G01R 25/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 SinθとCosθとの信号を導入して位相を
算出するものにおいて、前記SinθとCosθの信号と任意
位相角の値Ｋをもとに移相演算して移相値Sin（θ−
Ｋ）を求める移相演算部と、この移相演算部によって求
められた値と所定比較値と比較し、比較条件成立時に前
記任意位相角時におけるオフセット値Ｋと判断するオフ
セット値決定部と、前記移相演算部とオフセット値決定
部とによって複数位相角に対応した移相値を求め、この
移相値を級数展開して移相値のアークサインを求める級
数展開演算部と、この演算部によって求められた値に前
記各オフセット値を加算する加算部を備えたことを特徴
とする位相算出装置。1. A method for calculating a phase by introducing signals of Sinθ and Cosθ, wherein a phase shift operation is performed based on the signals of Sinθ and Cosθ and a value K of an arbitrary phase angle to obtain a phase shift value Sin (θ −
K ), an offset value determining unit that compares the value calculated by the phase shift calculating unit with a predetermined comparison value, and determines the offset value K at the arbitrary phase angle when a comparison condition is satisfied; obtains a phase value corresponding to the plurality phase angle by said phase calculating section and an offset value determination section, the
A series for calculating the arc sine of a phase shift value by series expansion of the phase shift value
A phase calculation device comprising: a number expansion calculation unit; and an addition unit that adds each of the offset values to a value obtained by the calculation unit.