JP6486205B2 - Phase adjustment system for power measurement - Google Patents

Phase adjustment system for power measurement Download PDF

Info

Publication number
JP6486205B2
JP6486205B2 JP2015112931A JP2015112931A JP6486205B2 JP 6486205 B2 JP6486205 B2 JP 6486205B2 JP 2015112931 A JP2015112931 A JP 2015112931A JP 2015112931 A JP2015112931 A JP 2015112931A JP 6486205 B2 JP6486205 B2 JP 6486205B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power
value
phase adjustment
phase
reactive power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015112931A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2016223993A (en
Inventor
中山　篤
篤 中山
直人 川島
直人 川島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osaka Denki Co Ltd
Original Assignee
Osaka Denki Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osaka Denki Co Ltd filed Critical Osaka Denki Co Ltd
Priority to JP2015112931A priority Critical patent/JP6486205B2/en
Publication of JP2016223993A publication Critical patent/JP2016223993A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6486205B2 publication Critical patent/JP6486205B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Description

本発明は、電力測定のための位相調整システムに関するものである。更に特定すれば、本発明は、電力測定装置の製造工程において、特定の力率の電源状態での有効電力および／または無効電力の測定に基づいて、容易且つ効率的に最適な位相調整値を決定するための位相調整システムに関するものである。   The present invention relates to a phase adjustment system for power measurement. More specifically, the present invention provides an optimum phase adjustment value easily and efficiently based on the measurement of active power and / or reactive power in a power state of a specific power factor in the manufacturing process of the power measuring device. The present invention relates to a phase adjustment system for determination.

図１に示すように、従来技術における電力測定のための電力測定装置１００は、電圧検出部１０１、電流検出部１０２、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換部１０３，１０５および電力演算部（乗算部）１０７を備える。電源装置１０の電力測定において正確な電力値の演算を行うためには、電圧検出部１０１や電流検出部１０２の容量やインダクタによって発生する位相誤差（遅延、進み）を適切に調整し、補正する必要がある。   As shown in FIG. 1, a power measurement apparatus 100 for power measurement in the prior art includes a voltage detection unit 101, a current detection unit 102, analog / digital (A / D) conversion units 103 and 105, and a power calculation unit (multiplication). Part) 107. In order to accurately calculate the power value in the power measurement of the power supply device 10, the phase error (delay and advance) generated by the capacitance of the voltage detection unit 101 and the current detection unit 102 and the inductor is appropriately adjusted and corrected. There is a need.

そのために、製品出荷前の製造行程での試験において、全ての電力量計に対して位相調整および振幅調整のための調整値を事前に決定しておく。ここで、位相調整は、印加される電圧および電流の位相差に対する調整であり、また、振幅調整は、印加される電圧および電流に基づく電力の振幅に対する調整である。電力測定装置１００を用いた電力測定時は、上記のように決定した位相調整値に基づいて、Ａ／Ｄ変換部１０３，１０５がそれぞれ具備する位相調整部１０４，１０６において位相調整が実施される。また、同じく決定した振幅調整値に基づいて、電力演算部１０７が具備する振幅調整部１０８において振幅調整が実施される。   Therefore, adjustment values for phase adjustment and amplitude adjustment are determined in advance for all watt-hour meters in a test in a manufacturing process before product shipment. Here, the phase adjustment is adjustment with respect to the phase difference between the applied voltage and current, and the amplitude adjustment is adjustment with respect to the amplitude of power based on the applied voltage and current. During power measurement using the power measuring apparatus 100, phase adjustment is performed in the phase adjustment units 104 and 106 included in the A / D conversion units 103 and 105, respectively, based on the phase adjustment value determined as described above. . In addition, amplitude adjustment is performed in the amplitude adjustment unit 108 included in the power calculation unit 107 based on the determined amplitude adjustment value.

一般に従来技術では、製造工程で位相調整値を決定するために、負荷装置２０を用いて定格の力率１．０と力率０．５の両方の電源状態で試験を実施することが必要である。当該試験では、位相誤差を測定し、それらの開きに基づくことにより位相調整値を決定することになる。そこで、力率１．０および力率０．５の電源印加によって計測される有効電力値に基づいて位相調整値を決定する方式について次に説明する。   In general, in the prior art, in order to determine the phase adjustment value in the manufacturing process, it is necessary to use the load device 20 to perform a test in both power statuses of rated power factor 1.0 and power factor 0.5. is there. In the test, the phase error is determined by measuring the phase error and based on the difference between them. Therefore, a method for determining the phase adjustment value based on the active power value measured by applying power with a power factor of 1.0 and a power factor of 0.5 will be described next.

電圧実効値Ｖｅ、電流実効値Ｉｅ、および位相角θにて生成される有効電力Ｗは次のように表される。ここでは、電圧に対する電流の遅れを位相角についての正方向とする。
The effective power W generated by the effective voltage value V e , the effective current value I e , and the phase angle θ is expressed as follows. Here, the current delay with respect to the voltage is defined as the positive direction with respect to the phase angle.

真の電力をＷｔとし、また計測した電力をＷｍとすると、真の電力Ｗｔに対する計測電力Ｗｍの誤差Ｅｒｒｏｒ（パーセント）は次のように表される。
The true power and W t, also when the power measured and W m, the error of the measurement power W m to the true power W t Error (percent) is expressed as follows.

力率１．０の場合の電力Ｗ１．０、および力率０．５の場合の電力Ｗ０．５は、それぞれ位相角が０およびπ／３であるから、次のように表される。
The power W 1.0 when the power factor is 1.0 and the power W 0.5 when the power factor is 0.5 are expressed as follows because the phase angles are 0 and π / 3, respectively. .

ここで、任意の位相角をαとし、数式１をテイラー展開により展開すると有効電力Ｗはθの関数として次のように表される。（以下では、ｆ（θ）＝ｃｏｓθである。）
Here, when an arbitrary phase angle is α and Formula 1 is expanded by Taylor expansion, the active power W is expressed as a function of θ as follows. (In the following, f (θ) = cos θ.)

上記有効電力Ｗ（θ）において、位相角αからの位相ずれφを有する有効電力Ｗ（θ）は、θ＝α＋φとしてα≒０近辺でマクローリン展開すると、更に次のように表される。
In the effective power W (θ), the effective power W (θ) having the phase shift φ from the phase angle α is further expressed as follows when the macrolin expansion is performed in the vicinity of α≈0 with θ = α + φ.

更に、上記有効電力Ｗ（φ）において位相ずれφが十分に小さいものとすると、有効電力Ｗ（φ）は次のように近似可能である。
即ち、Ｗ（φ）を力率１．０の場合の電力Ｗ１．０とみなせることが理解される。 Furthermore, if the phase shift φ is sufficiently small in the effective power W (φ), the effective power W (φ) can be approximated as follows.
That is, it is understood that W (φ) can be regarded as electric power W 1.0 when the power factor is 1.0.

ここで、位相ずれφを含む力率０．５の場合の電力をＷ０．５φとし、且つ、位相ずれφを含む力率１．０の場合の電力Ｗ１．０を真の電力Ｗｔとみなして、数式３を数式２に代入すると、誤差Ｅｒｒｏｒ（パーセント）は次のように表される。
また、数式１よりＷ０．５φは次のように表される。
Here, the power when the power factor is 0.5 including the phase shift φ is W 0.5φ , and the power W 1.0 when the power factor is 1.0 including the phase shift φ is the true power W t. Assuming that Equation 3 is substituted into Equation 2, the error Error (percentage) is expressed as follows.
Further, from Formula 1, W 0.5φ is expressed as follows.

そして、当該Ｗ０．５φを数式７に代入すると、誤差Ｅｒｒｏｒ（パーセント）は更に次のように表される。
即ち、位相ずれφは誤差Ｅｒｒｏｒの関数として次のようになる。
Then, when the W 0.5φ is substituted into Equation 7, the error Error (percentage) is further expressed as follows.
That is, the phase shift φ is as a function of the error Error as follows.

上記の位相ずれφに関し、サンプリングタイミングの時間遅れ等によって位相調整を行う場合は、定格周波数に応じて位相調整レジスタの効果は異なるものとなる。より具体的には、定格周波数が５０Ｈｚ（１周期２０ｍｓ）の場合、１ｕｓあたりの位相調整角は（２π／（２０×１０３）＝）０．０００３１４となり、同様に、定格周波数が６０Ｈｚの場合、１ｕｓあたりの位相調整角は０．０００３７７となる。この場合、各周波数に対する調整時間値ｔ５０Ｈｚ，ｔ６０Ｈｚは次のように表される。
When the phase adjustment is performed with respect to the above-described phase shift φ due to a time delay of the sampling timing or the like, the effect of the phase adjustment register differs depending on the rated frequency. More specifically, when the rated frequency is 50 Hz (20 ms per cycle), the phase adjustment angle per 1 us is (2π / (20 × 10 3 ) =) 0.000314. Similarly, when the rated frequency is 60 Hz. The phase adjustment angle per 1 us is 0.000377. In this case, the adjustment time values t 50 Hz and t 60 Hz for each frequency are expressed as follows.

位相ずれφが正の値の場合は電圧に対して電流が遅れていることを意味する。つまり、電力測定時は、位相調整レジスタ（図１に図示せず）に上記調整時間値ｔ５０Ｈｚ，ｔ６０Ｈｚを格納しておき、電力測定時に位相調整部１０６により、上記調整時間値ｔ５０Ｈｚ，ｔ６０Ｈｚに基づいて電流のサンプリングタイミングを遅らせることにより、すでに取得していた電圧のサンプリング信号と同時刻に取得したものとして処理をする。即ち、電力測定時は、電流の位相を進める位相調整が実施されることが理解される。代替として、位相調整部１０４により、電圧のサンプリングタイミングを進ませて位相を遅らせるような任意の手段を適用することにより、電力測定時の位相調整を行うことができることも理解される。 When the phase shift φ is a positive value, it means that the current is delayed with respect to the voltage. That is, at the time of power measurement, the adjustment time values t 50 Hz and t 60 Hz are stored in a phase adjustment register (not shown in FIG. 1), and at the time of power measurement, the adjustment time value t 50 Hz , By delaying the current sampling timing based on t 60 Hz , it is processed as having been acquired at the same time as the voltage sampling signal that has already been acquired. That is, it is understood that phase adjustment for advancing the current phase is performed during power measurement. Alternatively, it is understood that the phase adjustment at the time of power measurement can be performed by the phase adjustment unit 104 applying any means for advancing the voltage sampling timing and delaying the phase.

このように、時間調整値に基づく位相調整値の決定には、数式１１による時間位相値の算出を伴う。その一方で、誤差Ｅｒｒｏｒの値を計算するには、数式７に基づいて、力率０．５の場合の電力をＷ０．５φと、力率１．０の場合の電力Ｗ１．０との両方を計測する必要があることが理解される。力率１．０および力率０．５間の電源状態の切り替えには、電源の投入／切断動作が伴い、特に電源投入時には電源状態が安定するまでの待ち時間が発生する。即ち、このような製造工程での位相調整値の決定は、力率の切り替えに起因して付加的な時間を伴うものとなる。このことは、製造原価に反映される結果となる。更には、定格周波数の違いにより、適用する式として数式１１の２式を切り替える必要がある点も懸念される。 As described above, the determination of the phase adjustment value based on the time adjustment value involves the calculation of the time phase value according to Equation 11. On the other hand, in order to calculate the value of the error Error, the power when the power factor is 0.5 is W 0.5φ and the power W is 1.0 when the power factor is 1.0, based on Equation 7. It is understood that both need to be measured. Switching the power state between the power factor of 1.0 and the power factor of 0.5 is accompanied by a power on / off operation, and particularly when the power is turned on, there is a waiting time until the power state is stabilized. That is, the determination of the phase adjustment value in such a manufacturing process involves additional time due to the power factor switching. This will result in production costs being reflected. Furthermore, there is a concern that it is necessary to switch the two formulas of Formula 11 as the formula to be applied due to the difference in the rated frequency.

他の従来技術の中には、例えば特許文献１に記載されるように、力率１．０および力率０．５間の電源状態の変更を行うことなく位相調整値を決定できるものも一応は存在する。より具体的には、位相調整値を連続的に変更し、後記するように有効電力のピーク点を見つけ出すことを通じて、最適な位相調整値を決定する。しかしながら、実処理において、位相調整の候補値を連続的に変更しながら複数回の計測を行うことは、位相調整値の決定までに多くの時間を伴うことになり、この点がやはり懸念される。   Among other prior arts, for example, as described in Patent Document 1, for example, a phase adjustment value can be determined without changing the power supply state between a power factor of 1.0 and a power factor of 0.5. Exists. More specifically, the optimum phase adjustment value is determined by continuously changing the phase adjustment value and finding the peak point of the active power as will be described later. However, in actual processing, performing multiple measurements while continuously changing the phase adjustment candidate value requires a lot of time until the phase adjustment value is determined, and this is also a concern. .

特開２０００−２１６９９７号公報JP 2000-216997 A

本発明は、（製造治具側でない）被製造側に実装されるマイコンの処理装置が、自らその位相調整レジスタを変更して電力測定を行うことにより、自動の位相調整を可能とするシステムを提供することを目的とする。その際、特に、製造工程における電源状態（力率）の変更を不要（または限定的）とするのみならず、限定的な回数の電力測定のみを通じて位相調整値を決定可能とすることを目的とする。   The present invention provides a system that enables automatic phase adjustment by a microcomputer processing device mounted on the manufacturing side (not the manufacturing jig side) by itself changing the phase adjustment register and performing power measurement. The purpose is to provide. At that time, in particular, it is not only unnecessary (or limited) to change the power supply state (power factor) in the manufacturing process, but also it is possible to determine the phase adjustment value only through a limited number of power measurements. To do.

上記課題を解決するために、本発明は電力測定のための位相調整システムを提供する。
第１発明の位相調整システムは、無効電力を測定する無効電力部と、有効電力を測定する有効電力部とを備え、事前に、力率１．０として電源印加して、無効電力部で測定した無効電力値に基づいて位相調整値が決定され、且つ、有効電力部で計測した有効電力値に基づいて振幅調整値が決定されていることを特徴とする。
上記第１発明の位相調整システムでは、測定した少なくとも１つの無効電力値に対して一次関数式を用いて計算される位相ずれに基づいて、位相調整値が決定される。 In order to solve the above problems, the present invention provides a phase adjustment system for power measurement.
The phase adjustment system according to the first aspect of the present invention includes a reactive power unit for measuring reactive power and an active power unit for measuring active power. In advance, power is applied as a power factor of 1.0 and measurement is performed at the reactive power unit. The phase adjustment value is determined based on the reactive power value, and the amplitude adjustment value is determined based on the active power value measured by the active power unit.
In the phase adjustment system according to the first aspect of the invention, the phase adjustment value is determined based on the phase shift calculated by using a linear function equation for the measured at least one reactive power value.

第２発明の位相調整システムは、無効電力を測定する無効電力部と、有効電力を測定する有効電力部とを備え、事前に、力率０．０として電源印加して、有効電力部で測定した有効電力値に基づいて位相調整値が決定され、且つ、無効電力部で計測した無効電力値に基づいて振幅調整値が決定されていることを特徴とする。
上記第２発明の位相調整システムでは、測定した少なくとも１つの有効電力値に対して、一次関数式を用いて計算される位相ずれに基づいて、位相調整値が決定される。 The phase adjustment system of the second invention includes a reactive power unit for measuring reactive power and an active power unit for measuring active power. In advance, power is applied as a power factor of 0.0 and measurement is performed by the active power unit. The phase adjustment value is determined based on the active power value and the amplitude adjustment value is determined based on the reactive power value measured by the reactive power unit.
In the phase adjustment system according to the second aspect of the invention, the phase adjustment value is determined based on the phase shift calculated using the linear function formula with respect to the measured at least one active power value.

本発明は、力率の値の変更を要することなく、例えば力率１．０での電源印加状態で、１点または２点のみの無効電力値に対する位相ずれを計算することにより、位相調整値を決定可能とするものである。特に、２点の無効電力値を計測する場合は、定格周波数に依存することなく位相調整値を決定可能とするものである。   The present invention does not require a change in the value of the power factor, for example, by calculating a phase shift with respect to the reactive power value at only one point or two points in a power application state at a power factor of 1.0, thereby adjusting the phase adjustment value. Can be determined. In particular, when measuring reactive power values at two points, the phase adjustment value can be determined without depending on the rated frequency.

図１は、従来技術の電力測定装置を示した概略ブロック図である。FIG. 1 is a schematic block diagram showing a conventional power measuring apparatus. 図２は、従来技術の位相調整値の決定に関連する、位相ずれと有効電力値の関係を示したグラフである。FIG. 2 is a graph showing the relationship between the phase shift and the active power value related to the determination of the phase adjustment value of the prior art. 図３は、本発明の実施の形態による位相調整装置について示した概略ブロック図である。FIG. 3 is a schematic block diagram showing the phase adjusting device according to the embodiment of the present invention. 図４は、本発明の実施の形態による位相調整値の決定に関連する、位相ずれと無効電力値の関係を示したグラフである。FIG. 4 is a graph showing the relationship between the phase shift and the reactive power value related to the determination of the phase adjustment value according to the embodiment of the present invention. 図５は、本発明の実施の形態による位相調整値の決定に関連する、位相ずれと無効電力値の関係を示したグラフである。FIG. 5 is a graph showing the relationship between the phase shift and the reactive power value related to the determination of the phase adjustment value according to the embodiment of the present invention.

本発明の実施の形態による電力測定のための位相調整用システムについて、図２以降を参照しながら以下に説明する。
まず、図２を参照して、上記特許文献１の従来技術について更に数学的に検討を進める。上記特許文献１では、力率１．０での「０」近辺の位相ずれφを含む有効電力値は数式５として表される。図２は当該数式５のグラフについて示したものである。図２では、ｘ軸が位相ずれφ（ｒａｄ）、ｙ軸が有効電力値Ｗ（φ）であり、ｙ軸の有効電力Ｗ（φ）は１が最大となるよう正規化してある。図示したように、有効電力Ｗ（φ）の関数は、位相ずれφに対して位相角０を中心とした偶関数である。 A phase adjustment system for power measurement according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
First, with reference to FIG. 2, further mathematical investigation will be made on the prior art of Patent Document 1 described above. In Patent Document 1, an active power value including a phase shift φ in the vicinity of “0” at a power factor of 1.0 is expressed as Equation 5. FIG. 2 shows the graph of Equation 5. In FIG. 2, the x-axis is the phase shift φ (rad), the y-axis is the active power value W (φ), and the y-axis active power W (φ) is normalized so that 1 is the maximum. As illustrated, the function of the active power W (φ) is an even function centered on the phase angle 0 with respect to the phase shift φ.

そこで、調整すべき位相ずれをφ’、および位相調整値に基づく位相ずれをｒφとすると、全体の位相ずれφは、φ＝φ’＋ｒφと表され、数式５に代入すると次のように表される。なお、以下ではφ’は固定値とし、有効電力Ｗをｒφの関数とする。
上記数式に基づいて最適な位相ずれ値ｒφを決定するには、上記有効電力Ｗ（ｒφ）を変数ｒφで微分して極大値となるｒφを求めることにより、φ＝０（即ち、ｒφ＝−φ’）となるｒφを決定すればよいことが理解される。 Therefore, if the phase shift to be adjusted is φ ′ and the phase shift based on the phase adjustment value is r φ , the total phase shift φ is expressed as φ = φ ′ + r φ. It is expressed in In the following, φ ′ is a fixed value and the active power W is a function of r φ .
To determine the optimal phase shift value r phi based on the above equation by obtaining r phi as the maximum value by differentiating the active power W a (r phi) the variable r φ, φ = 0 (i.e. , it may be determined r φ = -φ ') become r phi is understood.

上記従来技術に対し、図３に、本発明の実施の形態による位相調整装置２００についての概略ブロック図を示す。位相調整装置２００は、有効電力演算部２０７および無効電力演算部２０９の２つの電力演算部を備える。図３の例では、電圧検出部２０１に結合されるアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換部２０３から出力される電流信号と同相である電圧信号成分を有効電力演算部２０７に印加し、一方で直交相成分を無効電力演算部２０９に印加して、それぞれの値を電流検出部２０２に結合されるＡ／Ｄ変換部２０５から出力される電流値と掛け合わせることにより、有効電力値および無効電力値を演算する。その際に実施される位相調整および振幅調整のための調整値は、有効電力演算部２０７および無効電力演算部２０９のそれぞれに結合される調整量決定部２１１によって決定されている。   FIG. 3 shows a schematic block diagram of the phase adjustment apparatus 200 according to the embodiment of the present invention with respect to the conventional technique. The phase adjustment device 200 includes two power calculators, an active power calculator 207 and a reactive power calculator 209. In the example of FIG. 3, a voltage signal component having the same phase as the current signal output from the analog / digital (A / D) converter 203 coupled to the voltage detector 201 is applied to the active power calculator 207, By applying the quadrature phase component to the reactive power calculation unit 209 and multiplying each value by the current value output from the A / D conversion unit 205 coupled to the current detection unit 202, the active power value and the reactive power are obtained. Calculate the value. Adjustment values for phase adjustment and amplitude adjustment performed at that time are determined by an adjustment amount determination unit 211 coupled to each of the active power calculation unit 207 and the reactive power calculation unit 209.

なお、本実施の形態では、調整量決定部２１１で決定される振幅調整値は、電力測定時には、有効電力演算部２０７の振幅調整部２０８のみならず無効電力演算部２０９の振幅調整部２１０でも共通に使用可能と設計するのがよい。また、振幅調整値は、振幅調整レジスタ（図示せず）に、そして、位相調整値は位相調整レジスタ（図示せず）に格納されている。更に、各調整値は、マイコンの処理装置等を通じて変更可能なものである。   In the present embodiment, the amplitude adjustment value determined by the adjustment amount determination unit 211 is not only the amplitude adjustment unit 208 of the active power calculation unit 207 but also the amplitude adjustment unit 210 of the reactive power calculation unit 209 during power measurement. It should be designed to be usable in common. The amplitude adjustment value is stored in an amplitude adjustment register (not shown), and the phase adjustment value is stored in a phase adjustment register (not shown). Furthermore, each adjustment value can be changed through a processing unit of a microcomputer.

本実施の形態では、製造工程において、力率を１．０として電源印加して、無効電力演算部２０９で計測した無効電力値に基づいて位相調整値を決定し、且つ、有効電力演算部２０７で計測した有効電力値に基づいて振幅調整値を決定するように構成される。計測無効電力値に基づく位相調整値の決定方式について、次に説明する。   In the present embodiment, in the manufacturing process, power is applied with a power factor of 1.0, the phase adjustment value is determined based on the reactive power value measured by the reactive power calculation unit 209, and the active power calculation unit 207. The amplitude adjustment value is determined based on the active power value measured in step (b). Next, a method for determining the phase adjustment value based on the measured reactive power value will be described.

無効電力ｖａｒは位相角度をθとすると次のように表される。なお、上記従来技術の説明と同様に、θは電圧に対する電流の遅れを位相角についての正方向とする。
The reactive power var is expressed as follows when the phase angle is θ. As in the description of the above-described prior art, θ represents the current delay with respect to the voltage as the positive direction with respect to the phase angle.

上記従来技術において数式５のように有効電力Ｗを位相ずれφの関数としてマクローリン展開をしたのと同様に、数式１３の無効電力ｖａｒを位相ずれφの関数としてマクローリン展開すると、次のように表される。なお、ここでは数式４においてｆ（θ）＝ｓｉｎθである。
When the reactive power var in Equation 13 is expanded as a function of phase shift φ in the same manner as the active power W is expanded as a function of phase shift φ as expressed in Equation 5 in the above prior art, the following expression is obtained. Is done. Here, f (θ) = sin θ in Formula 4.

上記無効電力ｖａｒ（φ）において位相ずれφが十分に小さいものとすると、ｖａｒ（φ）は更に次のように近似可能である。
この場合の無効電力ｖａｒ（φ）の計算式は、位相ずれφの１次関数となる。 If the phase shift φ is sufficiently small in the reactive power var (φ), var (φ) can be further approximated as follows.
The calculation formula of the reactive power var (φ) in this case is a linear function of the phase shift φ.

数式１３および数式１５をグラフに表すと図４のとおりである。ｙ軸の無効電力ｖａｒ（φ）は１が最大になるように正規化してある。このグラフによると、位相ずれφが−０．２６＜φ＜０．２４の範囲では、ｓｉｎ（φ）を十分近似していることが理解される。つまり、数式１５を用いれば、無効電力演算部２０９において任意の調整点での１点ＲＡ（φ１，ｙ１）の無効電力値ｙ１を計測することにより、調整量決定部２１１においてｖａｒ（φ）＝ｙ１の式から位相ずれφ１（ｒａｄ）を決定できる。 Expression 13 and Expression 15 are shown in a graph as shown in FIG. The y-axis reactive power var (φ) is normalized so that 1 becomes the maximum. According to this graph, it is understood that sin (φ) is sufficiently approximated when the phase shift φ is in the range of −0.26 <φ <0.24. In other words, using Equation 15, the reactive power calculation unit 209 measures the reactive power value y 1 at one point R A (φ 1 , y 1 ) at an arbitrary adjustment point, so that the adjustment amount determination unit 211 uses var. The phase shift φ 1 (rad) can be determined from the equation (φ) = y 1 .

決定される位相ずれφ１に基づいて、マイコンの位相調整レジスタを設定することにより、サンプリングタイミングの時間遅れ等によって位相調整が実施される。この場合は、数式１１に関連して先に検討したように、位相調整レジスタによる時間遅れを定数ｃで積算することにより、位相調整角を算出できる。このようにして、本実施の形態では適切な位相調整値を決定可能とする。 Based on the determined phase shift φ 1 , the phase adjustment is performed by setting the microcomputer phase adjustment register due to a time delay of the sampling timing or the like. In this case, as previously discussed in connection with Equation 11, the phase adjustment angle can be calculated by integrating the time delay by the phase adjustment register by a constant c. In this way, an appropriate phase adjustment value can be determined in this embodiment.

定格周波数に応じて位相調整レジスタの効果は異なるものとなるが、定数ｃを異なる値に変更することによって、当該定格周波数に対応した位相調整レジスタ値を決定することができる。一例として、１レジスタ値で１ｍｓの時間遅れを発生させるマイコンを使用した場合は、５０Ｈｚ（即ち、１周期２０ｍｓ））の波形に対しては、２π／２０ｍｓ×レジスタ値ｒの位相差を発生させることになるが、当該条件では、上記定数ｃ＝２π／２０となり、位相調整レジスタによる位相調整角ずれは（−ｃ）×ｒとなる。なお、ｒが負の場合、電流遅れが発生することになる。ここでは、位相ずれが電流遅れとなる場合に電力値が正となるように、ｃの値を正としている。   Although the effect of the phase adjustment register differs depending on the rated frequency, the phase adjustment register value corresponding to the rated frequency can be determined by changing the constant c to a different value. As an example, if a microcomputer that generates a time delay of 1 ms with one register value is used, a phase difference of 2π / 20 ms × register value r is generated for a waveform of 50 Hz (that is, one cycle of 20 ms). However, under this condition, the constant c = 2π / 20, and the phase adjustment angle deviation by the phase adjustment register is (−c) × r. When r is negative, a current delay occurs. Here, the value of c is positive so that the power value becomes positive when the phase shift causes a current delay.

他方、本実施の形態によれば、定格周波数に依存することなく、位相調整レジスタ値を決定することも可能である。図５のグラフを用いて説明するが、説明を簡略化するために図４のグラフに対し縦軸と横軸を入れ替える。即ち、図５では、ｘ軸を無効電力値（最大１）、ｙ軸を位相ずれｒφ（レジスタ基準）として、原点を通過する一次関数ｙ＝ａｘで表す。なお、図４の位相ずれφがラジアン単位であるのに対して、図５の位相ずれｒφはＬＳＢレジスタ値単位である点に留意が必要である。 On the other hand, according to this embodiment, it is also possible to determine the phase adjustment register value without depending on the rated frequency. Although the description will be made with reference to the graph of FIG. 5, the vertical axis and the horizontal axis are interchanged with respect to the graph of FIG. That is, in FIG. 5, the x-axis is represented as a reactive power value (maximum 1) and the y-axis is represented by a linear function y = ax passing through the origin, with the phase shift r φ (register reference). It should be noted that the phase shift φ in FIG. 4 is in units of radians, whereas the phase shift r φ in FIG. 5 is in units of LSB register values.

システム全体の位相ずれをｒφとし、このうち、調整すべき位相ずれをｒφ’、および位相調整値に基づく位相ずれをｒとすると、ｒφ＝ｒφ’＋ｒの関係式で表される。また、位相調整レジスタに負の値を入力すると電流の遅れを発生させることができるようなシステムを想定する。更に計算を単純化するために、任意の定数であるレジスタ値Ｒを用いて、ｒ＝±Ｒとすると、システム全体の位相ずれは、ｒφ１＝ｒφ’−Ｒ，ｒφ２＝ｒφ’＋Ｒと表される。加えて、ｒφ１，ｒφ２のそれぞれに対応する無効電力値をｘ１，ｘ２とする。 The phase shift of the entire system and r phi, these, the phase shift should be adjusted r phi ', and the phase shift based on the phase adjustment value and r, r φ = r φ' represented by the equation of + r . Further, a system is assumed in which a current delay can be generated when a negative value is input to the phase adjustment register. To simplify the further calculations, using the register value R is an arbitrary constant, when r = ± R, the phase shift of the entire system, r φ1 = r φ '-R , r φ2 = r φ' Expressed as + R. In addition, the reactive power values corresponding to r φ1 and r φ2 are x 1 and x 2 , respectively.

２点ＲＡ（ｘ１，ｒφ１），ＲＢ（ｘ２，ｒφ２）での計測値を数式ｙ＝ａｘに代入して整理すると、調整すべき位相ずれｒφ’は次のように表すことができる。
最終的に、位相調整値に基づく位相ずれｒについて、ｒφ’＋ｒ＝０となるようにｒ＝−ｒφ’となる値を設定することにより、システム全体の位相ずれが０となる最適な位相ずれ値が決定される。 When the measured values at the two points R A (x 1 , r φ1 ) and R B (x 2 , r φ2 ) are substituted into the formula y = ax and arranged, the phase shift r φ ′ to be adjusted is as follows: Can be represented.
Finally, the phase shift r based on the phase adjustment value is set to a value r = −r φ ′ so that r φ ′ + r = 0, so that the phase shift of the entire system becomes zero. A phase shift value is determined.

以上説明したように、本実施の形態では、力率１．０の電源状態において、振幅調整値を決定する際の有効電力の計測に加えて、位相調整値を決定する際の無効電力の計測も必要となる一方で、印加される電源の力率を１．０から変更することなく、数式１５に示した１点のみの計測を通じた位相調整値の決定が可能となる。また、数式１６に示した２点の計測を実施する場合は、定格周波数に依存することなく、位相調整値の決定が可能となる。   As described above, in the present embodiment, in the power state with a power factor of 1.0, in addition to measuring active power when determining the amplitude adjustment value, measuring reactive power when determining the phase adjustment value. On the other hand, the phase adjustment value can be determined through the measurement of only one point shown in Formula 15 without changing the power factor of the applied power source from 1.0. Further, when the measurement at the two points shown in Formula 16 is performed, the phase adjustment value can be determined without depending on the rated frequency.

変形例
上記の実施の形態では、力率１．０を入力して無効電力が「０」となる点を求めることに基づいて位相ずれを計算した。変形例として、力率０．０を入力して有効電力が「０」となる点を求めて位相ずれを計算してもよい。なお、この場合は、電力の振幅調整は無効電力を用いて実施することとなる。 In the above-described embodiment, the phase shift is calculated based on obtaining the point at which the reactive power is “0” by inputting the power factor of 1.0. As a modified example, a phase shift may be calculated by inputting a power factor of 0.0 and obtaining a point where the active power is “0”. In this case, power amplitude adjustment is performed using reactive power.

より具体的には、電圧から９０度（π／２）の電流遅れ状態を基準とした場合の電流の遅れの位相角をθ’とする。θ＝θ’＋π／２として数式１に代入すると、有効電力Ｗは次のように表される。
そして、数式１７を数式１４および数式１５と同様にマクローリン展開および近似により整理すると、次のように表される。
有効電力Ｗは、上記の実施の形態での力率１．０下での無効電力と同様、位相ずれφの１次関数となる。上記の変形以降は、力率１．０下での無効電力での位相ずれの決定と同様の議論がなされ、位相ずれを決定し、位相調整値を算出することができる。 More specifically, the phase angle of the current delay when the current delay state of 90 degrees (π / 2) from the voltage is used as a reference is θ ′. Substituting into Equation 1 as θ = θ ′ + π / 2, the active power W is expressed as follows.
Then, when formula 17 is arranged by macrolin expansion and approximation in the same manner as formula 14 and formula 15, it is expressed as follows.
The active power W is a linear function of the phase shift φ as in the case of the reactive power under the power factor of 1.0 in the above embodiment. After the above modification, the same discussion as the determination of the phase shift with the reactive power under the power factor of 1.0 is made, the phase shift can be determined, and the phase adjustment value can be calculated.

なお、以上の議論において、数式１５および数式１８のように電力式を一次関数の形態で近似したが、三角関数や他の近似式を用いてもよい。   In the above discussion, the power expression is approximated in the form of a linear function as in Expression 15 and Expression 18, but a trigonometric function or other approximate expression may be used.

ところで、上記の例では、決定される振幅調整値は電力測定時の有効電力および無効電力の両方に対して適用可能に設計されるものとして議論してきた。他方、振幅調整値について、有効電力および無効電力に対し個別に調整したい場合は、次の更なる変形例によって振幅調整値を決定することになる。つまり、製造工程において力率１．０を電源印加して有効電力の振幅調整を実施し、次に力率０．０に切り替えて無効電力の振幅調整を実施することにより、有効電力および無効電力に対する各振幅調整値を決定する。当該変形例では、力率が１．０から０．０となるように電源を切り替える作業が必要であるが、この場合でも、上記の従来技術として説明した力率０．５への電源切り替えを伴うことがない点で有利である。   In the above example, it has been discussed that the determined amplitude adjustment value is designed to be applicable to both active power and reactive power at the time of power measurement. On the other hand, when the amplitude adjustment value is to be adjusted individually for the active power and the reactive power, the amplitude adjustment value is determined by the following further modification. In other words, in the manufacturing process, the power factor of 1.0 is applied to adjust the amplitude of the active power, and then the power factor is adjusted to 0.0 by adjusting the amplitude of the reactive power. Each amplitude adjustment value for is determined. In this modified example, it is necessary to switch the power source so that the power factor becomes 1.0 to 0.0. However, even in this case, the power source switching to the power factor of 0.5 described above as the prior art is performed. This is advantageous in that it is not accompanied.

上記説明した本発明は、電流センサ、電力計、電力量計として利用可能である。また、電流計測を必要とする計測分野や通信分野において広く適用可能である。   The present invention described above can be used as a current sensor, a power meter, and a watt hour meter. Further, it can be widely applied in the measurement field and the communication field that require current measurement.

以上、図面を参照して本発明を詳細に説明したが、上記の説明は例示的な目的でなされたものであり、特徴を限定することを意図するものではない。上記の説明は、単に好適な実施形態を示し説明するためのものであって、本発明の技術的範囲内のすべての変更及び変形は、保護されるべきものである。   Although the present invention has been described in detail with reference to the drawings, the above description has been made for illustrative purposes and is not intended to limit the features. The above description is merely for the purpose of illustrating and describing the preferred embodiments, and all changes and modifications within the scope of the invention are to be protected.

Claims (7)

電力測定のための位相調整システムであって、
無効電力を測定する無効電力部と、
有効電力を測定する有効電力部と、
位相調整レジスタおよび振幅調整レジスタと、
を備え、
事前に、力率１．０として電源印加して、無効電力部で測定した無効電力値に対して一次関数式を用いて計算される位相ずれに基づいて位相調整値が決定されて位相調整レジスタに格納され、且つ、有効電力部で計測した有効電力値に対する振幅調整値が振幅調整レジスタに格納されていることを特徴とする、位相調整システム。 A phase adjustment system for power measurement,
A reactive power unit for measuring reactive power;
And active power unit for measuring the active power,
A phase adjustment register and an amplitude adjustment register; and
With
Advance, and power is applied as a force of 1.0, with respect to reactive power value measured by the reactive power section based on the phase shift calculated using the linear functions are determined phase adjustment value phase adjustment register And an amplitude adjustment value for the active power value measured by the active power unit is stored in the amplitude adjustment register . 位相調整値および振幅調整値が、当該位相調整システムが備えるマイコンによって変更可能である、請求項１記載の位相調整システム。The phase adjustment system according to claim 1, wherein the phase adjustment value and the amplitude adjustment value can be changed by a microcomputer included in the phase adjustment system. 請求項２記載の位相調整システムにおいて、測定した１つの無効電力値に対して計算される位相ずれに基づいて、位相調整値が所定の定格周波数に依存して決定される、位相調整システム。   The phase adjustment system according to claim 2, wherein the phase adjustment value is determined depending on a predetermined rated frequency based on a phase shift calculated for one measured reactive power value. 請求項２記載の位相調整システムにおいて、測定した２つの無効電力値に対して計算される位相ずれに基づいて、位相調整値が所定の定格周波数に依存することなく決定される、位相調整システム。   The phase adjustment system according to claim 2, wherein the phase adjustment value is determined without depending on a predetermined rated frequency based on the phase shift calculated for the two measured reactive power values. 請求項１から４のいずれか一項記載の位相調整システムにおいて、振幅調整レジスタに格納された振幅調整値が無効電力部および有効電力部で共通に使用可能であることを特徴とする、位相調整システム。 5. The phase adjustment system according to claim 1, wherein the amplitude adjustment value stored in the amplitude adjustment register can be commonly used by the reactive power unit and the active power unit. system. 電力測定のための位相調整システムであって、
無効電力を測定する無効電力部と、
有効電力を測定する有効電力部と、
位相調整レジスタおよび振幅調整レジスタと、
を備え、
事前に、力率０．０として電源印加して、有効電力部で測定した少なくとも１つの有効電力値に対して、一次関数式を用いて計算される位相ずれに基づいて位相調整値が決定されて位相調整レジスタに格納され、且つ、無効電力部で計測した無効電力値に対する振幅調整値が振幅調整レジスタに格納されていることを特徴とする、位相調整システム。 A phase adjustment system for power measurement,
A reactive power unit for measuring reactive power;
And active power unit for measuring the active power,
A phase adjustment register and an amplitude adjustment register; and
With
In advance, a phase adjustment value is determined based on a phase shift calculated using a linear function equation for at least one active power value measured by the active power unit with a power factor of 0.0. The phase adjustment system is characterized in that an amplitude adjustment value corresponding to the reactive power value measured by the reactive power unit is stored in the amplitude adjustment register . 位相調整値および振幅調整値が、当該位相調整システムが備えるマイコンによって変更可能である、請求項６記載の位相調整システム。  The phase adjustment system according to claim 6, wherein the phase adjustment value and the amplitude adjustment value can be changed by a microcomputer included in the phase adjustment system.
JP2015112931A 2015-06-03 2015-06-03 Phase adjustment system for power measurement Active JP6486205B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015112931A JP6486205B2 (en) 2015-06-03 2015-06-03 Phase adjustment system for power measurement

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015112931A JP6486205B2 (en) 2015-06-03 2015-06-03 Phase adjustment system for power measurement

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016223993A JP2016223993A (en) 2016-12-28
JP6486205B2 true JP6486205B2 (en) 2019-03-20

Family

ID=57745628

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015112931A Active JP6486205B2 (en) 2015-06-03 2015-06-03 Phase adjustment system for power measurement

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6486205B2 (en)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07109424B2 (en) * 1989-09-22 1995-11-22 株式会社日立製作所 Digital power meter
WO2003060540A1 (en) * 2002-01-09 2003-07-24 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Electronic watthour meter, error adjusting method therefor and power computing circuit
JP4310113B2 (en) * 2003-01-16 2009-08-05 三菱電機株式会社 Electric power related quantity measuring device
JP4727514B2 (en) * 2006-06-26 2011-07-20 三菱電機株式会社 Electricity meter
JP5201034B2 (en) * 2009-03-17 2013-06-05 株式会社メガチップス Calibration system and power measuring device
KR101029016B1 (en) * 2009-04-27 2011-04-14 주식회사 유신 Power meter having error calibration function and method for calibrating phase error

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016223993A (en) 2016-12-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9110106B2 (en) Phase difference detector, phase difference detection program, and plasma processing system using the phase difference detector
JP2006276006A (en) Harmonic analysis method in power system
CN107210690B (en) The angular error means for correcting of position detector and angular error bearing calibration
JP2008003055A (en) Watt-hour meter control device and watt-hour meter
JP2013250231A5 (en)
JP5877350B2 (en) Power measuring device
TWI427298B (en) Signal generation device, measurement device, leakage detection device, and signal generation method
JP6486205B2 (en) Phase adjustment system for power measurement
CN104022834A (en) Measurement of DC offsets in IQ modulator
JP5446053B2 (en) Power regulator
WO2016147426A1 (en) Alternating current signal analyzing device, alternating current signal analyzing method, and recording medium
JP2015169631A (en) resolver error correction structure, resolver and resolver error correction method
JP6441604B2 (en) High frequency measuring device and calibration method of high frequency measuring device
EP2869453B1 (en) Apparatus for compensating phase error in inverter output voltage
JP5394945B2 (en) Synchronous verification device
WO2016117028A1 (en) Angle error correction device for position detector and angle error correction method
JP6450074B2 (en) Measuring device, power system monitoring system, and measuring method
WO2021082036A1 (en) Power system frequency measurement method, bus voltage correction method and devices
US20170146370A1 (en) Method for determining an orthogonality error between two sensor signals
JP6074614B2 (en) Synchronous drive
US20210239730A1 (en) Reverse detection for rotating machinery
WO2018047290A1 (en) Ac power conditioner
RU2562692C1 (en) Three-phase voltage frequency determination method
JP7009113B2 (en) AC signal generator
JP6312062B2 (en) Power measuring apparatus and power measuring method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20171204

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180919

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180919

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181011

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190121

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190219

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6486205

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250