JP5091898B2 - Power measurement system - Google Patents
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Description
本発明は、有効電力を測定する電力測定システムに関する。 The present invention relates to a power measurement system that measures active power.
従来より、様々な回路において、有効電力が測定されている。ここで、有効電力が測定される回路を被測定回路とし、被測定回路に印加される電圧をＶ、被測定回路に流れる電流をＩ、これら電圧Ｖと電流Ｉとの位相差をθとすると、被測定回路の有効電力Ｐは、以下の式（１）のように表すことができる。 Conventionally, active power has been measured in various circuits. Here, a circuit to measure active power is a circuit to be measured, a voltage applied to the circuit to be measured is V, a current flowing through the circuit to be measured is I, and a phase difference between the voltage V and the current I is θ. The active power P of the circuit under test can be expressed as the following equation (1).
式（１）に示したように、被測定回路の有効電力Ｐは、電圧Ｖおよび電流Ｉがともに一定であったとしても、これら電圧Ｖと電流Ｉとの位相差θに応じて変動する。そして、位相差θは、電圧Ｖの位相誤差と、電流Ｉの位相誤差と、のずれにより変動する。ここで、電圧Ｖの位相誤差とは、理想的な電圧Ｖの位相と、実際に測定した電圧Ｖの位相と、の誤差のことである。また、電流Ｉの位相誤差とは、理想的な電流Ｉの位相と、実際に測定した電流Ｉの位相と、の誤差のことである。 As shown in the equation (1), the active power P of the circuit under test fluctuates according to the phase difference θ between the voltage V and the current I even if both the voltage V and the current I are constant. The phase difference θ varies due to the difference between the phase error of the voltage V and the phase error of the current I. Here, the phase error of the voltage V is an error between the ideal phase of the voltage V and the phase of the actually measured voltage V. The phase error of the current I is an error between the ideal phase of the current I and the actually measured phase of the current I.
位相差θが変動すると、すなわち電流Ｉの位相誤差と電圧Ｖの位相誤差とにずれが生じると、有効電力Ｐの測定精度が低下してしまう。そこで、電圧の位相を補正する装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置を用いて電圧の位相を補正して、電圧の位相誤差と電流の位相誤差とのずれを「０」にすることで、有効電力を高精度に測定できる。 If the phase difference θ fluctuates, that is, if a difference occurs between the phase error of the current I and the phase error of the voltage V, the measurement accuracy of the active power P decreases. Thus, an apparatus for correcting the phase of the voltage has been proposed (see, for example, Patent Document 1). By correcting the phase of the voltage using this apparatus and setting the difference between the voltage phase error and the current phase error to “0”, the active power can be measured with high accuracy.
上述の装置は、電圧の位相を補正するために、出力電圧と出力電流との位相差が「０」である精密電力アンプと、入力信号と出力信号との位相差が「０」である高精度発振器と、を備える。 In order to correct the phase of the voltage, the above-described apparatus is a high-precision power amplifier in which the phase difference between the output voltage and the output current is “0” and the phase difference between the input signal and the output signal is “0”. A precision oscillator.
ところが、出力電圧と出力電流の位相差が「０」であるアンプや、入力信号と出力信号との位相差が「０」である発振器を、実際に製造するのは困難であるため、これらを備える装置を実現するのは困難であった。また、仮に、上述のようなアンプおよび発振器を実現できたとしても、これらの製造コストは高騰するため、これらを備える装置の低コスト化は困難であった。 However, since it is difficult to actually manufacture an amplifier in which the phase difference between the output voltage and the output current is “0” and an oscillator in which the phase difference between the input signal and the output signal is “0”, It was difficult to realize a device equipped. Even if the amplifier and the oscillator as described above can be realized, the manufacturing cost thereof increases so that it is difficult to reduce the cost of the apparatus including them.
上述の課題を鑑み、本発明は、低コストで実現可能な電力測定システムを提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a power measurement system that can be realized at low cost.
本発明は、上述の課題を解決するために、以下の事項を提案している。
（１）本発明は、有効電力を測定する電力測定システムであって、交流電力を出力する交流電力出力手段と、前記交流電力出力手段から出力される電流を検出する電流検出手段と、前記交流電力出力手段から出力される電圧を検出する電圧検出手段と、前記電流検出手段により検出された電流の位相誤差と、前記電圧検出手段により検出された電圧の位相誤差と、のずれを検出する位相誤差ずれ検出手段と、前記位相誤差ずれ検出手段により検出された位相誤差のずれに基づいて、前記電流検出手段により検出された電流と、前記電圧検出手段により検出された電圧と、のうち少なくともいずれかの位相誤差を補正する位相誤差補正手段と、前記位相誤差補正手段により位相誤差が補正された電流および電圧に基づいて、前記交流電力出力手段から出力される交流電力により動作する動作部の有効電力を算出する有効電力算出手段と、を備え、前記位相誤差ずれ検出手段は、前記交流電力出力手段と、有効電力の理論値が既知である電力測定用負荷と、により閉回路が形成され、前記交流電力出力手段から力率が略ゼロである交流電力が出力された状態において、前記電流検出手段により検出された電流と、前記電圧検出手段により検出された電圧と、に基づいて、前記電力測定用負荷の有効電力の実測値を算出し、前記実測値と前記理論値との差分から前記位相誤差のずれを検出することを特徴とする電力測定システムを提案している。
The present invention proposes the following items in order to solve the above-described problems.
(1) The present invention is a power measurement system for measuring active power, wherein AC power output means for outputting AC power, current detection means for detecting a current output from the AC power output means, and the AC A voltage detection means for detecting a voltage output from the power output means; a phase for detecting a difference between a phase error of the current detected by the current detection means and a phase error of the voltage detected by the voltage detection means; At least one of the current detected by the current detector and the voltage detected by the voltage detector based on the error of the error detected by the error detector and the phase error detected by the phase error detector A phase error correction unit for correcting the phase error, and the AC power output unit based on the current and voltage corrected by the phase error correction unit. Active power calculation means for calculating the active power of the operating unit that operates by the AC power output from the AC power output means, and the phase error deviation detection means has the known theoretical value of the AC power output means and the active power. A current detected by the current detection means in a state where a closed circuit is formed by the power measurement load and AC power having a power factor of approximately zero is output from the AC power output means, and the voltage detection means And calculating an actual value of active power of the load for power measurement based on the voltage detected by the step, and detecting a phase error shift from a difference between the actual value and the theoretical value. A power measurement system is proposed.
この発明によれば、有効電力を測定する電力測定システムに、交流電力を出力する交流電力出力手段と、交流電力出力手段から出力される電流を検出する電流検出手段と、交流電力出力手段から出力される電圧を検出する電圧検出手段と、電流検出手段により検出された電流の位相誤差と電圧検出手段により検出された電圧の位相誤差とのずれを検出する位相誤差ずれ検出手段と、位相誤差ずれ検出手段により検出された位相誤差のずれに基づいて電流検出手段により検出された電流と電圧検出手段により検出された電圧とのうち少なくともいずれかの位相誤差を補正する位相誤差補正手段と、位相誤差補正手段により位相誤差が補正された電流および電圧に基づいて交流電力出力手段から出力される交流電力により動作する動作部の有効電力を算出する有効電力算出手段と、を設けた。そして、交流電力出力手段と、有効電力の理論値が既知である電力測定用負荷と、により閉回路が形成され、交流電力出力手段から力率が略ゼロである交流電力、好ましくは力率が「０」〜「０．４」である交流電力が出力された状態において、位相誤差ずれ検出手段により、電流検出手段により検出された電流と、電圧検出手段により検出された電圧と、に基づいて、電力測定用負荷の有効電力の実測値を算出し、実測値と理論値との差分から位相誤差のずれを検出することとした。 According to this invention, the power measurement system for measuring the active power includes the AC power output means for outputting AC power, the current detection means for detecting the current output from the AC power output means, and the output from the AC power output means. Voltage detecting means for detecting the detected voltage, phase error deviation detecting means for detecting a deviation between the phase error of the current detected by the current detecting means and the phase error of the voltage detected by the voltage detecting means, and a phase error deviation A phase error correction unit that corrects at least one of the phase error detected by the current detection unit and the voltage detected by the voltage detection unit based on the phase error detected by the detection unit; The active power of the operating part that operates by the AC power output from the AC power output means based on the current and voltage whose phase error has been corrected by the correction means. The effective power calculating means for calculating, and the provided. Then, a closed circuit is formed by the AC power output means and the load for power measurement whose theoretical value of active power is known, and the AC power whose power factor is substantially zero from the AC power output means, preferably the power factor is Based on the current detected by the current detection means and the voltage detected by the voltage detection means by the phase error deviation detection means in a state where AC power of “0” to “0.4” is output. Then, an actual measurement value of the active power of the load for power measurement was calculated, and a phase error shift was detected from the difference between the actual measurement value and the theoretical value.
このため、以下の第１の手順、第２の手順、および第３の手順を行うことで、交流電力出力手段の有効電力を測定できる。 For this reason, the effective power of an alternating current power output means is measurable by performing the following 1st procedures, 2nd procedures, and 3rd procedures.
第１の手順では、交流電力出力手段から出力される電流の位相誤差と、交流電力出力手段から出力される電圧の位相誤差と、のずれを検出する。 In the first procedure, a difference between the phase error of the current output from the AC power output unit and the phase error of the voltage output from the AC power output unit is detected.
具体的には、まず、交流電力出力手段と、有効電力の理論値が既知である電力測定用負荷と、により閉回路を形成し、交流電力出力手段により力率が略ゼロである交流電力を出力している状態にする。そして、この状態において、電流検出手段により、交流電力出力手段から出力される電流を検出するとともに、電圧検出手段により、交流電力出力手段から出力される電圧を検出する。 Specifically, first, a closed circuit is formed by the AC power output means and a power measurement load whose theoretical value of active power is known, and AC power having a power factor of approximately zero is generated by the AC power output means. Set to the output state. In this state, the current detection means detects the current output from the AC power output means, and the voltage detection means detects the voltage output from the AC power output means.
ここで、上述のように交流電力出力手段と電力測定用負荷とが閉回路を形成しているので、交流電力出力手段から出力される電流は、電力測定用負荷に流れ、交流電力出力手段から出力される電圧は、電力測定用負荷に印加される。このため、電流検出手段により検出される電流は、電力測定用負荷に流れる電流に等しく、電圧検出手段により検出される電圧は、電力測定用負荷に印加される電圧に等しい。 Here, since the AC power output means and the power measurement load form a closed circuit as described above, the current output from the AC power output means flows to the power measurement load, and from the AC power output means. The output voltage is applied to a power measurement load. For this reason, the current detected by the current detection means is equal to the current flowing through the power measurement load, and the voltage detected by the voltage detection means is equal to the voltage applied to the power measurement load.
次に、位相誤差ずれ検出手段により、電力測定用負荷に流れる電流と、電力測定用負荷に印加される電圧と、に基づいて、電力測定用負荷の有効電力の実測値を算出する。 Next, the measured value of the effective power of the power measurement load is calculated by the phase error deviation detection means based on the current flowing through the power measurement load and the voltage applied to the power measurement load.
ここで、電力測定用負荷の有効電力の実測値が、電力測定用負荷の有効電力の理論値とは異なる場合、電力測定用負荷に流れる電流の位相誤差と、電力測定用負荷に印加される電圧の位相誤差と、にずれが生じているとみなすことができる。このため、算出した電力測定用負荷の有効電力の実測値と、電力測定用負荷の有効電力の理論値と、の差分から、電力測定用負荷に流れる電流の位相誤差と、電力測定用負荷に印加される電圧の位相誤差と、のずれを検出できる。 Here, when the actual value of the active power of the power measurement load is different from the theoretical value of the active power of the power measurement load, the phase error of the current flowing through the power measurement load and the power measurement load are applied. It can be considered that there is a deviation between the voltage phase error and the voltage. For this reason, the phase error of the current flowing through the power measurement load and the power measurement load are calculated from the difference between the calculated actual value of the active power of the power measurement load and the theoretical value of the active power of the power measurement load. A deviation from the phase error of the applied voltage can be detected.
ここで、上述のように、交流電力出力手段から出力される電流は、電力測定用負荷に流れ、交流電力出力手段から出力される電圧は、電力測定用負荷に印加される。このため、検出できた位相誤差のずれは、交流電力出力手段から出力される電流の位相誤差と、交流電力出力手段から出力される電圧の位相誤差と、のずれに等しい。 Here, as described above, the current output from the AC power output means flows to the power measurement load, and the voltage output from the AC power output means is applied to the power measurement load. Therefore, the detected phase error deviation is equal to the deviation between the current phase error output from the AC power output means and the voltage phase error output from the AC power output means.
第２の手順では、検出した位相誤差のずれに基づいて、交流電力出力手段から出力される電流と、交流電力出力手段から出力される電圧と、の少なくともいずれかの位相誤差を補正する。 In the second procedure, at least one of the phase error of the current output from the AC power output unit and the voltage output from the AC power output unit is corrected based on the detected phase error deviation.
具体的には、まず、電流検出手段により、交流電力出力手段から出力される電流を検出するとともに、電圧検出手段により、交流電力出力手段から出力される電圧を検出する。 Specifically, first, the current output from the AC power output unit is detected by the current detection unit, and the voltage output from the AC power output unit is detected by the voltage detection unit.
次に、位相誤差補正手段により、位相誤差ずれ検出手段により検出された位相誤差のずれに基づいて、電流検出手段により検出された交流電力出力手段から出力される電流と、電圧検出手段により検出された交流電力出力手段から出力される電圧と、のうち少なくともいずれかの位相誤差を補正する。これにより、交流電力出力手段から出力される電流の位相誤差と、交流電力出力手段から出力される電圧の位相誤差と、のずれを「０」にして、これら位相誤差にずれが生じるのを防止する。 Next, the phase error correction means detects the current output from the AC power output means detected by the current detection means and the voltage detection means based on the phase error deviation detected by the phase error deviation detection means. At least one of phase errors of the voltage output from the AC power output means is corrected. As a result, the difference between the phase error of the current output from the AC power output means and the phase error of the voltage output from the AC power output means is set to “0” to prevent these phase errors from being shifted. To do.
第３の手順では、位相誤差のずれが「０」である電流および電圧に基づいて、交流電力出力手段から出力される交流電力により動作する動作部の有効電力を算出する。 In the third procedure, the active power of the operating unit that is operated by the AC power output from the AC power output means is calculated based on the current and voltage with a phase error shift of “0”.
具体的には、まず、位相誤差補正手段により位相誤差が補正された電流および電圧を乗算して、動作部の瞬時電力を算出する。次に、算出した瞬時電力の平均を算出して、動作部の有効電力を算出する。 Specifically, first, the instantaneous power of the operating unit is calculated by multiplying the current and voltage whose phase error has been corrected by the phase error correction means. Next, the average of the calculated instantaneous power is calculated, and the active power of the operating unit is calculated.
以上によれば、交流電力出力手段から出力される電流の位相誤差と、交流電力出力手段から出力される電圧の位相誤差と、にずれが生じるのを防止した後に、動作部の有効電力を算出するので、有効電力を高精度に測定できる。そして、上述の従来例のように、実際に製造するのは困難であるアンプや発振器を電力測定システムに設ける必要がないため、低コストで実現可能な電力測定システムを提供できる。 According to the above, the effective power of the operating part is calculated after preventing the occurrence of a deviation between the phase error of the current output from the AC power output means and the phase error of the voltage output from the AC power output means. Therefore, the active power can be measured with high accuracy. In addition, unlike the conventional example described above, it is not necessary to provide the power measurement system with an amplifier or an oscillator that is difficult to actually manufacture. Therefore, a power measurement system that can be realized at low cost can be provided.
（２）本発明は、（１）の電力測定システムについて、前記電力測定用負荷は、少なくともキャパシタまたはインダクタを含んで構成されることを特徴とする電力測定システムを提案している。 (2) The power measurement system according to (1) proposes a power measurement system in which the power measurement load includes at least a capacitor or an inductor.
この発明によれば、電力測定用負荷を、少なくともキャパシタまたはインダクタを含んで構成した。 According to the present invention, the power measurement load includes at least a capacitor or an inductor.
まず、電力測定用負荷を、キャパシタで構成した場合について、以下に説明する。交流電力が供給されているキャパシタの有効電力の理論値は、流れる電流値のばらつきや、印加される電圧値のばらつきや、自身の容量のばらつきや、自身の温度変動によらず、「０」である。このため、電力測定用負荷の有効電力の理論値は、「０」になる。したがって、交流電力出力手段から力率が略「０」である交流電力が出力された状態において、電力測定用負荷の有効電力の実測値を算出し、算出した実測値と「０」との差分から、位相誤差のずれを検出できる。 First, the case where the power measurement load is constituted by a capacitor will be described below. The theoretical value of the active power of the capacitor to which AC power is supplied is “0” regardless of variations in the flowing current value, variations in the applied voltage value, variations in its own capacitance, and its own temperature fluctuation. It is. For this reason, the theoretical value of the active power of the power measurement load is “0”. Therefore, in the state in which AC power having a power factor of approximately “0” is output from the AC power output means, an actual power value of the power measurement load is calculated, and the difference between the calculated actual value and “0” is calculated. Thus, the phase error shift can be detected.
また、上述のように、電力測定用負荷の有効電力の理論値は、流れる電流値のばらつきや、印加される電圧値のばらつきや、自身の容量のばらつきや、自身の温度変動によらず、「０」であるため、電力測定用負荷に、高精度の部品を用いる必要がなくなる。このため、電力測定システムをさらに低コスト化できる。 In addition, as described above, the theoretical value of the active power of the power measurement load is not dependent on the variation of the flowing current value, the variation of the applied voltage value, the variation of its own capacity, or its own temperature fluctuation. Since it is “0”, it is not necessary to use high-precision components for the power measurement load. For this reason, the power measurement system can be further reduced in cost.
次に、電力測定用負荷を、インダクタで構成した場合について、以下に説明する。交流電力が供給されているインダクタの有効電力は、キャパシタと同様に、流れる電流値のばらつきや、印加される電圧値のばらつきや、自身の容量のばらつきや、自身の温度変動によらず、「０」である。このため、電力測定用負荷をインダクタで構成した場合には、電力測定用負荷をコンデンサで構成した場合と同様の効果を奏することができる。 Next, the case where the power measurement load is constituted by an inductor will be described below. The active power of an inductor to which AC power is supplied is the same as that of a capacitor, regardless of variations in flowing current values, variations in applied voltage values, variations in its own capacitance, and variations in its own temperature. 0 ". For this reason, when the power measurement load is configured with an inductor, the same effect as when the power measurement load is configured with a capacitor can be obtained.
次に、電力測定用負荷を、キャパシタまたはインダクタと、抵抗といった素子と、で構成した場合について、以下に説明する。この場合、交流電力出力手段から力率が略「０」である交流電力が出力された状態において、電力測定用負荷の有効電力の実測値を算出し、算出した実測値と理論値との差分から、位相誤差のずれを検出できる。 Next, the case where the power measurement load is composed of a capacitor or inductor and an element such as a resistor will be described below. In this case, in the state in which AC power having a power factor of approximately “0” is output from the AC power output means, an actual value of active power of the power measurement load is calculated, and the difference between the calculated actual value and the theoretical value is calculated. Thus, the phase error shift can be detected.
（３）本発明は、（１）または（２）の電力測定システムについて、前記位相誤差ずれ検出手段は、前記電流検出手段により検出された電流と、前記電圧検出手段により検出された電圧と、を所定周期でサンプリングするサンプリング部と、前記サンプリング部によりサンプリングされた電流の位相誤差と、前記サンプリング部によりサンプリングされた電圧の位相誤差と、のずれを検出する位相誤差ずれ検出部と、を有し、前記所定周期を設定する周期設定部をさらに備えることを特徴とする電力測定システムを提案している。 (3) In the power measurement system according to (1) or (2), the phase error deviation detection unit includes a current detected by the current detection unit, a voltage detected by the voltage detection unit, A sampling unit that samples the signal at a predetermined cycle, and a phase error deviation detection unit that detects a deviation between the phase error of the current sampled by the sampling unit and the phase error of the voltage sampled by the sampling unit. And the electric power measurement system characterized by further providing the period setting part which sets the said predetermined period is proposed.
この発明によれば、位相誤差ずれ検出手段に、電流検出手段により検出された電流と電圧検出手段により検出された電圧とを所定周期でサンプリングするサンプリング部と、サンプリング部によりサンプリングされた電流の位相誤差とサンプリング部によりサンプリングされた電圧の位相誤差とのずれを検出する位相誤差ずれ検出部と、を設けた。さらに、電力測定システムに、サンプリング部によりサンプリングする周期を設定する周期設定部を設けた。 According to the present invention, the phase error deviation detection means includes a sampling section that samples the current detected by the current detection means and the voltage detected by the voltage detection means in a predetermined cycle, and the phase of the current sampled by the sampling section. A phase error deviation detection unit that detects a deviation between the error and the phase error of the voltage sampled by the sampling unit; Further, the power measurement system is provided with a cycle setting unit that sets a cycle for sampling by the sampling unit.
このため、周期設定部により、電流検出手段により検出された電流と、電圧検出手段により検出された電圧と、をサンプリング部によりサンプリングする周期を変更できる。 For this reason, the cycle setting unit can change the cycle in which the sampling unit samples the current detected by the current detection unit and the voltage detected by the voltage detection unit.
本発明によれば、低コストで実現可能な電力測定システムを提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a power measurement system that can be realized at low cost.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、以下の実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the constituent elements in the following embodiments can be appropriately replaced with existing constituent elements and the like, and various variations including combinations with other existing constituent elements are possible. Accordingly, the description of the following embodiments does not limit the contents of the invention described in the claims.
図１は、本発明の一実施形態に係る電力測定システム１の回路図である。電力測定システム１は、交流電源ＡＣから出力される電力により動作する動作部（図示省略）の有効電力を測定する。この電力測定システムは、交流電源ＡＣ、電力算出装置１０、およびカレントトランスＣＴを備える。電力算出装置１０は、電流検出部１１、電圧検出部１２、演算部１３、および記憶部１４を備える。
FIG. 1 is a circuit diagram of a
交流電源ＡＣは、端子Ｐ１、Ｐ２に接続されている。この端子Ｐ１、Ｐ２には、上述の動作部（図示省略）と、キャパシタＣと、が接続可能となっている。なお、後述の位相誤差ずれ検出処理は、端子Ｐ１、Ｐ２に、動作部が接続されず、キャパシタＣが接続された状態において、行われる。一方、後述の電流電圧測定処理、瞬時電力算出処理、および有効電力算出処理は、端子Ｐ１、Ｐ２に、動作部が接続され、キャパシタＣが接続されていない状態において、行われる。 AC power supply AC is connected to terminals P1 and P2. The above-described operation unit (not shown) and the capacitor C can be connected to the terminals P1 and P2. The phase error deviation detection process described later is performed in a state where the operation unit is not connected to the terminals P1 and P2 and the capacitor C is connected. On the other hand, current voltage measurement processing, instantaneous power calculation processing, and active power calculation processing, which will be described later, are performed in a state where the operating unit is connected to the terminals P1 and P2 and the capacitor C is not connected.
カレントトランスＣＴは、１次巻線および２次巻線を有する。カレントトランスＣＴの１次巻線の一端および他端には、交流電源ＡＣおよび端子Ｐ２がそれぞれ接続され、カレントトランスＣＴの２次巻線の一端および他端には、電流検出部１１が接続される。このため、カレントトランスＣＴの１次巻線には、交流電源ＡＣから出力される電流が流れ、カレントトランスＣＴの１次巻線に電流が流れると、カレントトランスＣＴの２次巻線には、カレントトランスＣＴの１次巻線に流れた電流に応じた電流が流れる。
The current transformer CT has a primary winding and a secondary winding. The AC power supply AC and the terminal P2 are connected to one end and the other end of the primary winding of the current transformer CT, respectively, and the
電流検出部１１は、カレントトランスＣＴの２次巻線に流れる電流に基づいて、交流電源ＡＣから出力される電流を検出する。電圧検出部１２は、交流電源ＡＣおよび端子Ｐ１に接続され、交流電源ＡＣから出力される電圧を検出する。
The
演算部１３は、サンプリング部１３１、周期設定部１３２、位相誤差ずれ検出部１３３、電流電圧測定部１３４、瞬時電力算出部１３５、および有効電力算出部１３６を備える。
The
サンプリング部１３１は、電流検出部１１により検出された電流と、電圧検出部１２により検出された電圧と、を所定周期でサンプリングする。周期設定部１３２は、電力測定システム１の操作者が操作可能に設けられ、操作者の操作に応じて、サンプリング部１３１により電流および電圧をサンプリングする上述の所定周期を設定する。
The
位相誤差ずれ検出部１３３、電流電圧測定部１３４、瞬時電力算出部１３５、および有効電力算出部１３６は、それぞれ、位相誤差ずれ検出処理、電流電圧測定処理、瞬時電力算出処理、および有効電力算出処理を行う。
The phase error
以下に、位相誤差ずれ検出処理について説明する。位相誤差ずれ検出処理は、電力測定システム１の製造時であって、上述の端子Ｐ１、Ｐ２に動作部が接続されずキャパシタＣが接続された状態、すなわち交流電源ＡＣとキャパシタＣとが閉回路を形成している状態において、行われる。
The phase error deviation detection process will be described below. The phase error deviation detection process is performed when the
この位相誤差ずれ検出処理では、まず、サンプリング部１３１により、力率が略「０」、好ましくは力率が「０」〜「０．４」である交流電力を交流電源ＡＣから出力している状態で、電流検出部１１により検出された交流電源ＡＣから出力される電流と、電圧検出部１２により検出された交流電源ＡＣから出力される電圧と、を所定のサンプリング周期でサンプリングする。
In this phase error deviation detection process, first, the
ここで、上述のように交流電源ＡＣとキャパシタＣとが閉回路を形成しているので、交流電源ＡＣから出力される電流は、キャパシタＣに流れ、交流電源ＡＣから出力される電圧は、キャパシタＣに印加される。このため、サンプリング部１３１によりサンプリングされた電流は、キャパシタＣに流れる電流に等しく、サンプリング部１３１によりサンプリングされた電圧は、キャパシタＣに印加される電圧に等しい。
Here, since the AC power supply AC and the capacitor C form a closed circuit as described above, the current output from the AC power supply AC flows to the capacitor C, and the voltage output from the AC power supply AC is the capacitor. Applied to C. For this reason, the current sampled by the
次に、サンプリング部１３１によりサンプリングされたキャパシタＣに流れる電流をサンプリング電流とし、サンプリング部１３１によりサンプリングされたキャパシタＣに印加される電圧をサンプリング電圧とすると、位相誤差ずれ検出部１３３により、これらサンプリング電流およびサンプリング電圧に基づいて、キャパシタＣに流れる電流の位相誤差と、キャパシタＣに印加される電圧の位相誤差と、のずれを検出する。
Next, assuming that the current flowing through the capacitor C sampled by the
ここで、交流電力が供給されているキャパシタＣの有効電力の理論値は、流れる電流値のばらつきや、印加される電圧値のばらつきや、自身の容量のばらつきや、自身の温度変動によらず、「０」である。このため、サンプリング電流およびサンプリング電圧から求められるキャパシタＣの有効電力の実測値が、キャパシタＣの有効電力の理論値「０」とは異なる場合、サンプリング電流の位相誤差と、サンプリング電圧の位相誤差と、にずれが生じているとみなすことができる。ここで、サンプリング電流の位相誤差とは、キャパシタＣに流れる理想的な電流と、キャパシタＣに流れる電流の実測値であるサンプリング電流と、の位相の誤差を示し、サンプリング電圧の位相誤差とは、キャパシタＣに印加される理想的な電圧と、キャパシタＣに印加される電圧の実測値であるサンプリング電圧と、の位相の誤差を示す。 Here, the theoretical value of the effective power of the capacitor C to which AC power is supplied is not dependent on the variation of the flowing current value, the variation of the applied voltage value, the variation of its own capacity, or its own temperature fluctuation. , “0”. Therefore, when the actual measured value of the active power of the capacitor C obtained from the sampling current and the sampling voltage is different from the theoretical value “0” of the active power of the capacitor C, the phase error of the sampling current and the phase error of the sampling voltage , It can be considered that a gap has occurred. Here, the phase error of the sampling current indicates a phase error between an ideal current flowing through the capacitor C and a sampling current which is an actual measurement value of the current flowing through the capacitor C. The phase error of the sampling voltage is An error in phase between an ideal voltage applied to the capacitor C and a sampling voltage which is an actual measurement value of the voltage applied to the capacitor C is shown.
次に、キャパシタＣに流れる電流の位相誤差と、キャパシタＣに印加される電圧の位相誤差と、のずれの検出が完了すると、これら位相誤差のずれに応じた位相補正ポイントをＥＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）で構成される記憶部１４に記憶させる。以上の位相誤差ずれ検出処理について、図２、３、４を用いて以下に詳述する。 Next, when detection of the deviation between the phase error of the current flowing in the capacitor C and the phase error of the voltage applied to the capacitor C is completed, a phase correction point corresponding to the deviation of the phase error is determined as an EEPROM (Erasable Programmable ROM). ). The above phase error deviation detection processing will be described in detail below with reference to FIGS.
図２は、力率「０」の交流電力が交流電源ＡＣから出力された場合における、サンプリング電流およびサンプリング電圧を示す図である。図２において、縦軸は、サンプリング電流およびサンプリング電圧の値を示している。横軸は、サンプリング時刻を示している。また、図３は、図２に示した各サンプリング時刻における、サンプリング電流の値と、サンプリング電圧の値と、を示す図である。 FIG. 2 is a diagram illustrating a sampling current and a sampling voltage when AC power having a power factor of “0” is output from the AC power supply AC. In FIG. 2, the vertical axis indicates the values of the sampling current and the sampling voltage. The horizontal axis indicates the sampling time. FIG. 3 is a diagram showing the value of the sampling current and the value of the sampling voltage at each sampling time shown in FIG.
ここで、力率「０」の交流電力がキャパシタＣに供給される場合、サンプリング電圧とサンプリング電流との位相差の理論値は、「０」である。 Here, when AC power having a power factor of “0” is supplied to the capacitor C, the theoretical value of the phase difference between the sampling voltage and the sampling current is “0”.
ところが、図２、３によれば、サンプリング電圧は、サンプリング時刻ｔ０では「０」であり、その後、時間が経過するに従って増加して、サンプリング時刻ｔ１２およびサンプリング時刻ｔ１３では「１」である。これに対して、サンプリング電流は、サンプリング時刻ｔ３では「０」であり、その後、時間が経過するに従って増加して、サンプリング時刻ｔ１５およびサンプリング時刻ｔ１６では「１」である。すなわち、サンプリング電圧とサンプリング電流との位相差は、「０」ではない。これは、キャパシタＣに流れる電流の位相誤差と、キャパシタＣに印加される電圧の位相誤差と、にずれが生じているということである。 However, according to FIGS. 2 and 3, the sampling voltage is “0” at the sampling time t0, and thereafter increases as time passes, and is “1” at the sampling time t12 and the sampling time t13. On the other hand, the sampling current is “0” at the sampling time t3, increases thereafter as time passes, and is “1” at the sampling time t15 and the sampling time t16. That is, the phase difference between the sampling voltage and the sampling current is not “0”. This means that there is a difference between the phase error of the current flowing through the capacitor C and the phase error of the voltage applied to the capacitor C.
ここで、電流検出部１１により検出された電流と、電圧検出部１２により検出された電圧と、をサンプリングする所定のサンプリング周期をＴとすると、図２、３では、電圧検出部１２により検出された電圧の位相誤差は、電流検出部１１により検出された電流の位相誤差に対して「＋３Ｔ」だけ位相がずれていることとなる。この場合、位相補正ポイントは、「＋３」となる。
Here, assuming that a predetermined sampling period for sampling the current detected by the
ところで、上述のように、サンプリング電流は、キャパシタＣに流れる電流をサンプリングしたものであり、サンプリング電圧は、キャパシタＣに印加される電圧をサンプリングしたものである。このため、各サンプリング時刻におけるサンプリング電流とサンプリング電圧とを乗算することで、各サンプリング時刻におけるキャパシタＣの瞬時電力を求めることができる。 By the way, as described above, the sampling current is obtained by sampling the current flowing through the capacitor C, and the sampling voltage is obtained by sampling the voltage applied to the capacitor C. Therefore, the instantaneous power of the capacitor C at each sampling time can be obtained by multiplying the sampling current and the sampling voltage at each sampling time.
また、サンプリング時刻ｔｉ（ｉは、整数とする）におけるキャパシタＣの瞬時電力をｐ（ｔｉ）とすると、サンプリング時刻ｔｉからキャパシタＣに流れる電流および印加される電圧の１周期が経過するまでの期間におけるキャパシタＣの有効電力Ｐ（ｔｉ）は、以下の式（２）のように表すことができる。 Also, assuming that the instantaneous power of the capacitor C at the sampling time ti (i is an integer) is p (ti), the period from the sampling time ti until one cycle of the current flowing through the capacitor C and the applied voltage elapses. The active power P (ti) of the capacitor C at can be expressed as the following equation (2).
式（２）において、ｍは、サンプリング時刻ｔｉからキャパシタＣに流れる電流および印加される電圧の１周期が経過するまでの期間に、キャパシタＣに流れる電流と、キャパシタＣに印加される電圧と、をサンプリングした回数を示し、本実施形態では「５０」とする。 In Equation (2), m is the current flowing through the capacitor C and the voltage applied to the capacitor C during the period from the sampling time ti until one cycle of the current flowing through the capacitor C and the applied voltage elapses. The number of times is sampled, and is set to “50” in the present embodiment.
図４は、位相誤差ずれ検出処理のフローチャートである。ステップＳ１において、交流電源ＡＣから力率が略「０」、好ましくは力率が「０」〜「０．４」である交流電力を出力させ、電流検出部１１により検出された電流と、電圧検出部１２により検出された電圧と、を所定のサンプリング周期でサンプリングし、各サンプリング時刻におけるキャパシタＣの瞬時電力を算出し、ステップＳ２に移る。本実施形態では、まず交流電源ＡＣから力率が略「０」の交流電力を出力させる。次に、サンプリング時刻ｔ０〜ｔ９９のそれぞれにおいて、電流検出部１１により検出された電流と、電圧検出部１２により検出された電圧と、をサンプリングする。次に、サンプリング時刻ｔ０〜ｔ９９のそれぞれにおいて、電流検出部１１により検出された電流と、電圧検出部１２により検出された電圧と、を乗算して、各サンプリング時刻におけるキャパシタＣの瞬時電力を算出する。
FIG. 4 is a flowchart of the phase error deviation detection process. In step S1, an AC power having a power factor of approximately “0”, preferably a power factor of “0” to “0.4”, is output from the AC power source AC, and the current detected by the
ステップＳ２において、変数ｉに「０」を代入し、ステップＳ３に移る。 In step S2, "0" is substituted for variable i, and the process proceeds to step S3.
ステップＳ３において、有効電力算出中であるか否かを検出する。本実施形態では、変数ｉが４９以下であれば、有効電力算出中であると判別し、変数ｉが５０以上であれば、有効電力算出中ではないと判別する。有効電力算出中であると判別した場合には、ステップＳ４に移り、有効電力算出中ではないと判別した場合には、ステップＳ６に移る。 In step S3, it is detected whether active power is being calculated. In the present embodiment, if the variable i is 49 or less, it is determined that the active power is being calculated, and if the variable i is 50 or more, it is determined that the active power is not being calculated. If it is determined that the active power is being calculated, the process proceeds to step S4. If it is determined that the active power is not being calculated, the process proceeds to step S6.
ステップＳ４において、サンプリング時刻ｔｉからキャパシタＣに流れる電流および印加される電圧の１周期が経過するまでの期間におけるキャパシタＣの瞬時電力に基づいて、キャパシタＣのｉ番目の有効電力を算出し、ステップＳ５に移る。本実施形態では、まず、サンプリング時刻ｔｉ〜ｔ（ｉ＋５０）までの各サンプリング時刻におけるキャパシタＣの瞬時電力を算出する。次に、この算出結果を上述の式（２）に代入して、キャパシタＣのｉ番目の有効電力を算出する。 In step S4, the i-th active power of the capacitor C is calculated based on the instantaneous power of the capacitor C in the period from the sampling time ti until the current flowing through the capacitor C and one cycle of the applied voltage elapse. Move on to S5. In the present embodiment, first, the instantaneous power of the capacitor C at each sampling time from the sampling time ti to t (i + 50) is calculated. Next, the calculation result is substituted into the above equation (2) to calculate the i-th active power of the capacitor C.
ステップＳ５において、変数ｉに「１」を加算し、ステップＳ３に移る。 In step S5, "1" is added to the variable i, and the process proceeds to step S3.
本実施形態では、上述のステップＳ３により、上述のステップＳ４、Ｓ５を５０回ずつ行う。これにより、キャパシタＣの０番目から４９番目までの５０個の有効電力が算出される。 In the present embodiment, the above-described steps S4 and S5 are performed 50 times each by the above-described step S3. As a result, 50 active powers from 0th to 49th of the capacitor C are calculated.
ステップＳ６において、キャパシタＣの０番目の有効電力を最適有効電力に設定し、ステップＳ７に移る。 In step S6, the 0th active power of the capacitor C is set to the optimum active power, and the process proceeds to step S7.
ステップＳ７において、変数ｉに「１」を代入し、ステップＳ８に移る。 In step S7, "1" is substituted for variable i, and the process proceeds to step S8.
ステップＳ８において、変数ｊに「０」を代入し、ステップＳ９に移る。 In step S8, “0” is substituted for variable j, and the flow proceeds to step S9.
ステップＳ９において、位相誤差ずれ検出中であるか否かを判別する。本実施形態では、変数ｉが４９以下であれば、位相誤差ずれ検出中であると判別し、変数ｉが５０以上であれば、位相誤差ずれ検出中ではないと判別する。位相誤差ずれ検出中であると判別した場合には、ステップＳ１０に移り、位相誤差ずれ検出中ではないと判別した場合には、ステップＳ１４に移る。 In step S9, it is determined whether or not a phase error deviation is being detected. In the present embodiment, if the variable i is 49 or less, it is determined that the phase error deviation is being detected, and if the variable i is 50 or more, it is determined that the phase error deviation is not being detected. If it is determined that the phase error deviation is being detected, the process proceeds to step S10. If it is determined that the phase error deviation is not being detected, the process proceeds to step S14.
ステップＳ１０において、キャパシタＣのｉ番目の有効電力と、キャパシタＣの有効電力の理論値と、の差分（以下、「第１の差分」と呼ぶ。）が、最適有効電力と、キャパシタＣの有効電力の理論値と、の差分（以下、「第２の差分」と呼ぶ。）より小さいか否かを判別する。そして、第１の差分が第２の差分より小さいと判別した場合には、ステップＳ１１に移り、第１の差分が第２の差分より小さくないと判別した場合には、ステップＳ１３に移る。 In step S10, the difference between the i-th active power of the capacitor C and the theoretical value of the active power of the capacitor C (hereinafter referred to as “first difference”) is the optimum active power and the effective power of the capacitor C. It is determined whether or not it is smaller than the difference between the theoretical value of power (hereinafter referred to as “second difference”). When it is determined that the first difference is smaller than the second difference, the process proceeds to step S11. When it is determined that the first difference is not smaller than the second difference, the process proceeds to step S13.
なお、本実施形態では、キャパシタＣの有効電力の理論値が「０」であるため、上述のステップＳ１０では、キャパシタＣのｉ番目の有効電力が最適有効電力より小さいか否かを判別することになる。そして、キャパシタＣのｉ番目の有効電力が最適有効電力より小さいと判別した場合には、ステップＳ１１に移り、キャパシタＣのｉ番目の有効電力が最適有効電力より小さくないと判別した場合には、ステップＳ１３に移る。 In this embodiment, since the theoretical value of the active power of the capacitor C is “0”, it is determined whether or not the i-th active power of the capacitor C is smaller than the optimum active power in the above-described step S10. become. When it is determined that the i-th active power of the capacitor C is smaller than the optimum active power, the process proceeds to step S11, and when it is determined that the i-th active power of the capacitor C is not smaller than the optimum active power, Control goes to step S13.
ステップＳ１１において、キャパシタＣのｉ番目の有効電力を最適有効電力に設定し、ステップＳ１２に移る。 In step S11, the i-th active power of the capacitor C is set to the optimum active power, and the process proceeds to step S12.
ステップＳ１２において、変数ｊに変数ｉを代入し、ステップＳ１３に移る。 In step S12, the variable i is substituted for the variable j, and the process proceeds to step S13.
ステップＳ１３において、変数ｉに「１」を加算し、ステップＳ９に移る。 In step S13, "1" is added to the variable i, and the process proceeds to step S9.
本実施形態では、上述のステップＳ９により、上述のステップＳ１０およびステップＳ１３を５０回ずつ行う。これにより、キャパシタＣの０番目から４９番目までの５０個の有効電力のうち、キャパシタＣのｊ番目の有効電力が、キャパシタＣの有効電力の理論値「０」に最も近いと判定する。 In the present embodiment, the above-described step S10 and step S13 are performed 50 times each by the above-described step S9. Thereby, it is determined that the j-th active power of the capacitor C among the 50 active powers from the 0th to the 49th of the capacitor C is closest to the theoretical value “0” of the active power of the capacitor C.
ステップＳ１４において、位相補正ポイントとして、変数ｊを記憶部１４に記憶させ、位相誤差ずれ検出処理を終了する。
In step S14, the variable j is stored in the
以上の位相誤差ずれ検出処理により求められた位相補正ポイントは、この位相誤差ずれ検出処理を行った際における、キャパシタＣに流れた電流の位相誤差と、キャパシタＣに印加された電圧の位相誤差と、のずれに応じた値となる。そして、位相誤差ずれ検出処理を行った際における、キャパシタＣに流れた電流の位相誤差と、キャパシタＣに印加された電圧の位相誤差と、のずれは、上述の動作部が端子Ｐ１、Ｐ２に接続された場合における、交流電源ＡＣから出力される電流の位相誤差と、交流電源ＡＣから出力される電圧の位相誤差と、のずれに略等しい。このため、動作部が端子Ｐ１、Ｐ２に接続された状態において、位相誤差ずれ検出処理により求められた位相補正ポイントに基づいて、電流検出部１１により検出された電流と、電圧検出部１２により検出された電圧と、のうち少なくともいずれかを補正することで、交流電源ＡＣから出力される電流の位相誤差と、交流電源ＡＣから出力される電圧の位相誤差と、にずれが生じるのを防止できる。
The phase correction points obtained by the above phase error deviation detection process are the phase error of the current flowing in the capacitor C and the phase error of the voltage applied to the capacitor C when this phase error deviation detection process is performed. It becomes a value according to the deviation. Then, when the phase error deviation detection process is performed, the deviation between the phase error of the current flowing in the capacitor C and the phase error of the voltage applied to the capacitor C is caused by the above-described operation unit at the terminals P1 and P2. When connected, it is substantially equal to the difference between the phase error of the current output from the AC power supply AC and the phase error of the voltage output from the AC power supply AC. Therefore, the current detected by the
以下に、電流電圧測定処理について説明する。電流電圧測定処理は、瞬時電力算出処理が行われる際に、ステップＳ１における所定のサンプリング周期と同一の周期で繰り返し行われる。この電流電圧測定処理では、演算部１３は、瞬時電力算出処理において動作部の瞬時電力を算出するために、交流電源ＡＣから出力される電流と、交流電源ＡＣから出力される電圧と、を測定する。この電流電圧測定処理について、図５を用いて以下に詳述する。
The current / voltage measurement process will be described below. The current-voltage measurement process is repeatedly performed at the same cycle as the predetermined sampling cycle in step S1 when the instantaneous power calculation process is performed. In this current voltage measurement process, the
図５は、演算部１３による電流電圧測定処理のフローチャートである。ステップＳ２１において、交流電源ＡＣから出力される電流を電流検出部１１により検出し、検出結果を所定の記憶領域にバッファリングし、ステップＳ２２に移る。
FIG. 5 is a flowchart of the current-voltage measurement process performed by the
ステップＳ２２において、交流電源ＡＣから出力される電圧を電圧検出部１２により検出し、検出結果を所定の記憶領域にバッファリングし、電流電圧測定処理を終了する。
In step S22, the voltage output from the AC power supply AC is detected by the
以下に、瞬時電力算出処理について説明する。瞬時電力算出処理は、有効電力算出処理が行われる際に行われる。この瞬時電力算出処理では、演算部１３は、位相誤差ずれ検出処理において記憶部１４に記憶させた位相補正ポイントに基づいて、電流電圧測定処理においてバッファリングした電圧の位相誤差を補正する。そして、位相誤差を補正した電圧と、電流電圧測定処理においてバッファリングした電流と、に基づいて、動作部の瞬時電力を算出する。この瞬時電力算出処理について、図６を用いて以下に詳述する。
The instantaneous power calculation process will be described below. The instantaneous power calculation process is performed when the active power calculation process is performed. In the instantaneous power calculation process, the
図６は、瞬時電力算出処理のフローチャートである。ステップＳ３１において、記憶部１４の初期化が完了したか否かを判別する。そして、記憶部１４の初期化が完了したと判別した場合には、ステップＳ３２に移り、記憶部１４の初期化が完了していないと判別した場合には、ステップＳ３１を繰り返す。
FIG. 6 is a flowchart of the instantaneous power calculation process. In step S31, it is determined whether or not the initialization of the
ステップＳ３２において、記憶部１４から位相補正ポイントを読み出し、ステップＳ３３に移る。
In step S32, the phase correction point is read from the
ステップＳ３３において、ステップＳ３２において読み出した位相補正ポイントに基づいて、ステップＳ２２においてバッファリングした電圧の位相誤差を補正し、ステップＳ３３に移る。この処理では、ステップＳ２２においてバッファリングした電圧の位相誤差を補正して、ステップＳ２２においてバッファリングした電圧の位相誤差と、ステップＳ２１においてバッファリングした電流の位相誤差と、のずれを「０」にする。 In step S33, based on the phase correction point read in step S32, the phase error of the voltage buffered in step S22 is corrected, and the process proceeds to step S33. In this process, the phase error of the voltage buffered in step S22 is corrected, and the difference between the phase error of the voltage buffered in step S22 and the phase error of the current buffered in step S21 is set to “0”. To do.
この処理について、例えば、時刻ｔ１０、ｔ１１、ｔ１２、ｔ１３、ｔ１４、ｔ１５のそれぞれにおいて電流電圧測定処理を行い、時刻ｔ１２においてバッファリングした電圧の位相誤差を補正する場合を検討する。ステップＳ３２において読み出した位相補正ポイントが「＋３」の場合には、時刻ｔ１２においてバッファリングした電圧の位相誤差を補正して、時刻ｔ１２においてバッファリングした電圧の位相を、時刻ｔ１５においてバッファリングした電流の位相に合わせる。一方、ステップＳ３２において読み出した位相補正ポイントが「−２」の場合には、時刻ｔ１２においてバッファリングした電圧の位相誤差を補正して、時刻ｔ１２においてバッファリングした電圧の位相を、時刻ｔ１０においてバッファリングした電流と位相に合わせる。 For this process, for example, a case where a current-voltage measurement process is performed at each of times t10, t11, t12, t13, t14, and t15 and the phase error of the buffered voltage at time t12 is corrected will be considered. When the phase correction point read in step S32 is “+3”, the phase error of the voltage buffered at time t12 is corrected, and the phase of the voltage buffered at time t12 is buffered at time t15. Adjust to the phase of. On the other hand, if the phase correction point read in step S32 is “−2”, the phase error of the voltage buffered at time t12 is corrected, and the phase of the voltage buffered at time t12 is buffered at time t10. Match the ring current and phase.
ステップＳ３４において、ステップＳ２１においてバッファリングした電流と、ステップＳ３３において位相誤差を補正した電圧と、に基づいて動作部の瞬時電力を算出し、瞬時電力算出処理を終了する。この処理では、ステップＳ２１においてバッファリングした電流と、この電流との位相誤差のずれが「０」である電圧と、を乗算して、動作部の瞬時電力を算出する。 In step S34, the instantaneous power of the operating unit is calculated based on the current buffered in step S21 and the voltage with the phase error corrected in step S33, and the instantaneous power calculation process is terminated. In this process, the instantaneous power of the operating unit is calculated by multiplying the current buffered in step S21 by the voltage having a phase error deviation of “0” from the current.
以下に、有効電力算出処理について説明する。有効電力算出処理は、動作部の有効電力の測定時に行われる。この有効電力算出処理では、瞬時電力算出処理で算出した動作部の瞬時電力を上述の式（２）に代入して、動作部の有効電力を算出する。 The active power calculation process will be described below. The active power calculation process is performed when measuring the active power of the operating unit. In this active power calculation process, the instantaneous power of the operating unit calculated in the instantaneous power calculation process is substituted into the above-described equation (2) to calculate the active power of the operating unit.
以上の電力測定システム１によれば、以下の効果を奏することができる。
According to the
電力測定システム１によれば、位相誤差ずれ検出処理、電流電圧測定処理、瞬時電力算出処理、および有効電力算出処理を行うことで、交流電源ＡＣから出力される交流電力で動作する動作部の有効電力を測定できる。
According to the
まず、電力測定システム１の製造時に、位相誤差ずれ検出処理を行う。この位相誤差ずれ検出処理では、キャパシタＣに流れる電流の位相誤差と、キャパシタＣに印加される電圧の位相誤差と、のずれを検出することにより、交流電源ＡＣから出力される電流の位相誤差と、交流電源ＡＣから出力される電圧の位相誤差と、のずれを検出する。次に、動作部の有効電力の測定時に、電流電圧測定処理、瞬時電力算出処理、および有効電力算出処理を行うことで、位相誤差ずれ検出処理により検出した位相誤差のずれに基づいて、交流電源ＡＣから出力される電圧の位相誤差を補正して、交流電源ＡＣから出力される電流の位相誤差と、交流電源ＡＣから出力される電圧の位相誤差と、にずれが生じるのを防止した後に、動作部の有効電力を算出する。このため、動作部の有効電力を高精度に測定できる。そして、上述の従来例のように、実際に製造するのは困難であるアンプや発振器を設ける必要がないため、電力測定システム１を、低コストで実現可能なものとすることができる。
First, phase error deviation detection processing is performed when the
また、電力測定システム１によれば、位相誤差ずれ検出処理において、交流電源ＡＣから出力される電流の位相誤差と、交流電源ＡＣから出力される電圧の位相誤差と、のずれを、キャパシタＣを用いて検出した。ここで、交流電力が供給されているキャパシタＣの有効電力の理論値は、流れる電流値のばらつきや、印加される電圧値のばらつきや、自身の容量のばらつきや、自身の温度変動によらず、「０」である。このため、交流電源ＡＣから力率が略「０」である交流電力が出力された状態において、キャパシタＣの有効電力の実測値を算出し、算出した実測値と「０」との差分から、交流電源ＡＣから出力される電流の位相誤差と、交流電源ＡＣから出力される電圧の位相誤差と、のずれを検出できる。
Further, according to the
また、電力測定システム１によれば、上述のように、交流電力が供給されているキャパシタＣの有効電力の理論値は、流れる電流値のばらつきや、印加される電圧値のばらつきや、自身の容量のばらつきや、自身の温度変動によらず、「０」である。このため、キャパシタＣとして、高精度の部品を用いる必要がなくなる。このため、電力測定システム１をさらに低コスト化できる。
Further, according to the
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and applications can be made without departing from the gist of the present invention.
例えば、上述の実施形態では、記憶部１４は、ＥＥＰＲＯＭで構成されるものとしたが、これに限らず、データを記憶できるもので構成されればよい。なお、記憶部１４は、電力供給が停止された場合であっても、データを記憶し続けるもので構成されることが好ましい。
For example, in the above-described embodiment, the
また、上述の実施形態では、交流電源ＡＣから出力される電圧の位相誤差を補正して、交流電源ＡＣから出力される電圧の位相誤差と、交流電源ＡＣから出力される電流の位相誤差と、のずれを「０」にすることとしたが、これに限らず、交流電源ＡＣから出力される電流の位相誤差を補正してもよい。 In the above-described embodiment, the phase error of the voltage output from the AC power supply AC is corrected by correcting the phase error of the voltage output from the AC power supply AC, and the phase error of the current output from the AC power supply AC. However, the present invention is not limited to this, and the phase error of the current output from the AC power supply AC may be corrected.
また、上述の実施形態では、位相誤差ずれ検出処理を、電力測定システム１の製造時に行うこととしたが、これに限らず、例えば動作部の有効電力を測定する際に行うこととしてもよい。
In the above-described embodiment, the phase error deviation detection process is performed when the
また、上述の実施形態では、位相誤差ずれ検出処理において、キャパシタＣを用いたが、これに限らない。例えば、キャパシタＣの代わりに、インダクタや、キャパシタＣと抵抗とを直列接続または並列接続したものや、インダクタと抵抗とを直列接続または並列接続したものを用いてもよい。 In the above-described embodiment, the capacitor C is used in the phase error deviation detection process, but the present invention is not limited to this. For example, instead of the capacitor C, an inductor, a capacitor C and a resistor connected in series or in parallel, or an inductor and a resistor connected in series or in parallel may be used.
また、上述の実施形態において、演算部１３に、アナログ値からデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換部を設けてもよい。この場合、Ａ／Ｄ変換部により、電流検出部１１により検出した電流と、電圧検出部１２により検出した電圧と、をアナログ値からデジタル値に変換する。そして、デジタル値に変換された電流および電圧を用いて、位相誤差ずれ検出部１３３、電流電圧測定部１３４、瞬時電力算出部１３５、および有効電力算出部１３６のそれぞれにより、位相誤差ずれ検出処理、電流電圧測定処理、瞬時電力算出処理、および有効電力算出処理を行って、動作部の有効電力を測定する。
In the above-described embodiment, the
なお、Ａ／Ｄ変換部の分解能が高いほど、Ａ／Ｄ変換部による変換を高精細化でき、電力測定システム１による動作部の有効電力の測定の精度を向上できる。このため、Ａ／Ｄ変換部を設ける場合には、このＡ／Ｄ変換部の分解能が所定値より高いことが好ましい。
Note that the higher the resolution of the A / D conversion unit, the higher the resolution of the conversion by the A / D conversion unit, and the more accurate the measurement of the active power of the operation unit by the
また、Ａ／Ｄ変換部が、複数のアナログ入力を順次アナログ値からデジタル値に変換してデジタル出力する場合、複数のアナログ入力のうち、電流検出部１１により検出した電流と、電圧検出部１２により検出した電圧と、の割り当てられた数が多いほど、デジタル値に変換された電流および電圧がデジタル出力される頻度が高くなる。そして、デジタル値に変換された電流および電圧がデジタル出力される頻度が高いほど、上述の位相誤差ずれ検出処理、電流電圧測定処理、瞬時電力算出処理、および有効電力算出処理を行う頻度を高くすることができ、電力測定システムによる有効電力の算出の頻度を向上できる。このため、Ａ／Ｄ変換部を設ける場合には、Ａ／Ｄ変換部の複数のアナログ入力のうち、電流検出部１１により検出した電流と、電圧検出部１２により検出した電圧と、を割り当てる数が４以上であることが好ましい。また、より好ましくは、電流検出部１１により検出した電流と、電圧検出部１２により検出した電圧と、が交互にアナログ値からデジタル値に変換されるように、Ａ／Ｄ変換部の複数のアナログ入力のそれぞれを割り当てる。
Further, when the A / D conversion unit sequentially converts a plurality of analog inputs from analog values to digital values and outputs the digital values, the current detected by the
１；電力測定システム
１１；電流検出部
１２；電圧検出部
１３；演算部
１４；記憶部
１３１；サンプリング部
１３２；周期設定部
１３３；位相誤差ずれ検出部
１３４；電流電圧測定部
１３５；瞬時電力算出部
１３６；有効電力算出部
Ｃ；キャパシタ
ＣＴ；カレントトランス
DESCRIPTION OF
Claims (3)
交流電力を出力する交流電力出力手段と、
前記交流電力出力手段から出力される電流を検出する電流検出手段と、
前記交流電力出力手段から出力される電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電流検出手段により検出された電流の位相誤差と、前記電圧検出手段により検出された電圧の位相誤差と、のずれを検出する位相誤差ずれ検出手段と、
前記位相誤差ずれ検出手段により検出された位相誤差のずれに基づいて、前記電流検出手段により検出された電流と、前記電圧検出手段により検出された電圧と、のうち少なくともいずれかの位相誤差を補正する位相誤差補正手段と、
前記位相誤差補正手段により位相誤差が補正された電流および電圧に基づいて、前記交流電力出力手段から出力される交流電力により動作する動作部の有効電力を算出する有効電力算出手段と、を備え、
前記位相誤差ずれ検出手段は、
前記交流電力出力手段と、有効電力の理論値が既知である電力測定用負荷と、により閉回路が形成され、前記交流電力出力手段から力率が略ゼロである交流電力が出力された状態において、
前記電流検出手段により検出された電流と、前記電圧検出手段により検出された電圧と、に基づいて、前記電力測定用負荷の有効電力の実測値を算出し、前記実測値と前記理論値との差分から前記位相誤差のずれを検出することを特徴とする電力測定システム。 A power measurement system for measuring active power,
AC power output means for outputting AC power;
Current detection means for detecting current output from the AC power output means;
Voltage detecting means for detecting a voltage output from the AC power output means;
A phase error deviation detection means for detecting a deviation between the phase error of the current detected by the current detection means and the phase error of the voltage detected by the voltage detection means;
Based on the phase error deviation detected by the phase error deviation detection means, at least one phase error of the current detected by the current detection means and the voltage detected by the voltage detection means is corrected. Phase error correction means for
An active power calculating means for calculating an active power of an operating part that operates with AC power output from the AC power output means, based on the current and voltage with the phase error corrected by the phase error correction means,
The phase error deviation detecting means is
In a state where a closed circuit is formed by the AC power output means and a load for power measurement whose theoretical value of active power is known, and AC power having a power factor of approximately zero is output from the AC power output means ,
Based on the current detected by the current detection means and the voltage detected by the voltage detection means, an actual value of the active power of the load for power measurement is calculated, and the actual value and the theoretical value are calculated. A power measurement system that detects a shift in the phase error from a difference.
前記電流検出手段により検出された電流と、前記電圧検出手段により検出された電圧と、を所定周期でサンプリングするサンプリング部と、
前記サンプリング部によりサンプリングされた電流の位相誤差と、前記サンプリング部によりサンプリングされた電圧の位相誤差と、のずれを検出する位相誤差ずれ検出部と、を有し、
前記所定周期を設定する周期設定部をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の電力測定システム。 The phase error deviation detecting means is
A sampling unit that samples the current detected by the current detection unit and the voltage detected by the voltage detection unit at a predetermined period;
A phase error deviation detection unit for detecting a deviation between a phase error of the current sampled by the sampling unit and a phase error of the voltage sampled by the sampling unit;
The power measurement system according to claim 1, further comprising a cycle setting unit that sets the predetermined cycle.
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| JP2009076435A JP5091898B2 (en) | 2009-03-26 | 2009-03-26 | Power measurement system |
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