電力比率測定装置および電力比率測定方法
【課題】周波数の異なる２つの系統の各電力についての比率を正確に測定する。
【解決手段】処理部４は、交流電圧Ｖ１についてのゼロクロス点Ｐ１および交流電圧Ｖ２についてのゼロクロス点Ｐ２をそれぞれ検出し、次いで、隣り合う一対のゼロクロス点Ｐ１間の交流電圧Ｖ１および交流電流Ｉ１に基づいて入力電力Ｗ１を算出し、続いて、この一対のゼロクロス点Ｐ１間に含まれるすべてのゼロクロス点Ｐ２についての隣り合うすべての一対のゼロクロス点Ｐ２間の交流電圧Ｖ２および交流電流Ｉ２に基づいて各一対のゼロクロス点Ｐ２間の電力を算出すると共に算出した各電力の平均値を出力電力Ｗ２として算出し、次いで、算出した入力電力Ｗ１および出力電力Ｗ２に基づいて電力変換効率Ａを算出する。
【解決手段】処理部４は、交流電圧Ｖ１についてのゼロクロス点Ｐ１および交流電圧Ｖ２についてのゼロクロス点Ｐ２をそれぞれ検出し、次いで、隣り合う一対のゼロクロス点Ｐ１間の交流電圧Ｖ１および交流電流Ｉ１に基づいて入力電力Ｗ１を算出し、続いて、この一対のゼロクロス点Ｐ１間に含まれるすべてのゼロクロス点Ｐ２についての隣り合うすべての一対のゼロクロス点Ｐ２間の交流電圧Ｖ２および交流電流Ｉ２に基づいて各一対のゼロクロス点Ｐ２間の電力を算出すると共に算出した各電力の平均値を出力電力Ｗ２として算出し、次いで、算出した入力電力Ｗ１および出力電力Ｗ２に基づいて電力変換効率Ａを算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１系統についての第１電圧信号および第１電流信号に基づいて第１電力を測定すると共に、この第１電圧信号および第１電流信号よりも周期の短い第２系統についての第２電圧信号および第２電流信号に基づいて第２電力を測定し、測定した２つの電力のうちの一方の電力に対する他方の電力の比率を算出する電力比率測定装置および電力比率測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電力を測定する場合、下記特許文献１に開示されているように、まず、電力計算の元になる入力信号（電圧および電流）の基本周波数を入力信号（電圧および電流のうちの一方）のゼロクロスに基づいて求め、求めた基本周波数から算出される入力信号の半周期または１周期の整数倍の期間をサンプリング期間として規定する。次いで、前半側がこのサンプリング期間に割り当てられ、かつ後半側が電力計算のための演算期間に割り当てられた期間を１測定周期として規定し、この１測定周期を連続して繰り返す。これにより、サンプリング期間において入力信号（電圧および電流）をサンプリングすることによってその瞬時波形データを取り込み、演算期間においてこの瞬時波形データに基づいて入力信号（電圧および電流）の実効値演算を行うと共に各実効値に基づいて電力の実効値を算出して出力するという動作が繰り返されて、測定された電力が１測定周期毎に出力される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３１８０８８号公報（第２−７頁、第３図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、例えば、商用周波数（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）の信号をこの周波数と異なる周波数（より低い周波数またはより高い周波数）の信号に変換して出力するＡＣ−ＡＣコンバータの電力変換効率を連続的に測定する場合のように、周波数の異なる２つの系統（ＡＣ−ＡＣコンバータ装置では入力系統と出力系統）の各電力を測定しつつ、測定された２つの電力に基づいて電力変換効率を測定して出力する動作を繰り返し実行する必要のあるときにおいて、各電力の測定に上記した電力測定の手法を電力変換効率の測定周期を短くして（つまり、演算期間を短くして）適用したときには、以下の改善すべき課題が発生する。
【０００５】
すなわち、周波数の異なる２つの系統では、それぞれの電力の測定の元となる信号の周期が相違する（一方の系統における隣り合う一対のゼロクロス間の時間間隔と、他方の系統における隣り合う一対のゼロクロス間の時間間隔とが一致していない）ことにより、このゼロクロス間の信号（電圧および電流）の波形データに基づいて算出される電力の測定周期（測定タイミング）も相違する。
【０００６】
このため、例えば、２つの系統の電力が徐々に増加するように変化している状態（上記のコンバータ装置では、出力系統の電力が増加する場合には、入力系統の電力もそれに応じて増加する状態）では、周期の長い信号についての電力が算出されて、次の電力が算出されるまでの間（算出された電力が更新されるまでの間）において、周期の短い信号については徐々に増加する電力が順次算出される。したがって、実際の電力変換効率がほぼ一定の状態であったとしても、このようにして順次増加する周期の短い信号についての算出される電力と周期の長い信号についての算出される一定の電力とに基づいて、周期の短い信号についての電力の測定周期で算出される電力変換効率は順次上昇する値として算出されるため、これを改善すべきという課題が発生する。
【０００７】
また、逆に、２つの系統の電力が徐々に減少するように変化している状態（上記のコンバータ装置では、出力系統の電力が減少する場合には、入力系統の電力もそれに応じて減少する状態）においても、周期の長い信号について新たな電力が算出されるまでの間（算出された電力が一定となっている間）において、周期の短い信号については徐々に減少する電力が順次算出されるため、実際の電力変換効率がほぼ一定の状態であったとしても、周期の短い信号についての電力の測定周期で算出される電力変換効率が順次低下する値として算出されるため、これを改善すべきという課題が発生する。すなわち、実際の電力変換効率（２つの系統の電力の比率）と相違する電力変換効率（比率）が算出（測定）されるという解決すべき課題が発生する。
【０００８】
本発明は、かかる課題を改善すべくなされたものであり、周波数の異なる２つの系統の各電力についての比率を正確に測定し得る電力比率測定装置および電力比率測定方法を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成すべく本発明に係る電力比率測定装置は、第１系統についての第１電圧信号および第１電流信号に基づいて第１電力を測定すると共に、当該第１電圧信号および当該第１電流信号よりも周期の短い第２系統についての第２電圧信号および第２電流信号に基づいて第２電力を測定し、当該測定した２つの電力のうちの一方の電力に対する他方の電力の比率を算出する処理部を備えた電力比率測定装置であって、前記第１電圧信号および前記第１電流信号のうちの一方の信号についての第１ゼロクロス点を検出する第１検出部と、前記第２電圧信号および前記第２電流信号のうちの前記一方の信号と同種の信号についての第２ゼロクロス点を検出する第２検出部とを有し、前記処理部は、隣り合う一対の前記第１ゼロクロス点間の前記第１電圧信号および第１電流信号に基づいて前記第１電力を算出する第１電力算出処理と、前記一対の第１ゼロクロス点間に含まれるすべての前記第２ゼロクロス点についての隣り合うすべての一対の当該第２ゼロクロス点間の前記第２電圧信号および前記第２電流信号に基づいて当該各一対の第２ゼロクロス点間の電力を算出すると共に当該算出した各電力の平均値を前記第２電力として算出する第２電力算出処理と、前記算出した第１電力および第２電力に基づいて前記比率を算出する比率算出処理とを前記一対の第１ゼロクロス点で規定される前記第１系統の１周期の終了後に実行する。
【００１０】
また、請求項２記載の電力比率測定装置は、請求項１記載の電力比率測定装置において、前記処理部は、前記第２電力算出処理において、前記一対の第１ゼロクロス点の直前の前記第２ゼロクロス点と当該一対の第１ゼロクロス点間に含まれる前記すべての第２ゼロクロス点のうちの最初の当該第２ゼロクロス点との間の前記第２電圧信号および前記第２電流信号に基づいて当該一対の第２ゼロクロス点間全体の電力を始期全体電力として算出すると共に、当該一対の第１ゼロクロス点のうちの最初の当該第１ゼロクロス点と前記最初の第２ゼロクロス点との間の期間長についての当該一対の第２ゼロクロス点間の期間長に対する比率を始期比率として算出し、かつ前記始期全体電力と当該始期比率とを乗算して、当該最初の第１ゼロクロス点と当該最初の第２ゼロクロス点との間の電力を始期部分電力として測定する始期電力測定処理と、前記一対の第１ゼロクロス点の直後の前記第２ゼロクロス点と当該一対の第１ゼロクロス点間に含まれる前記すべての第２ゼロクロス点のうちの最後の当該第２ゼロクロス点との間の前記第２電圧信号および前記第２電流信号に基づいて当該一対の第２ゼロクロス点間全体の電力を終期全体電力として算出すると共に、当該一対の第１ゼロクロス点のうちの最後の当該第１ゼロクロス点と前記最後の第２ゼロクロス点との間の期間長についての当該一対の第２ゼロクロス点間の期間長に対する比率を終期比率として算出し、かつ前記終期全体電力と当該終期比率とを乗算して、当該最後の第２ゼロクロス点と当該最後の第１ゼロクロス点との間の電力を終期部分電力として測定する終期電力測定処理とを実行し、前記算出した各一対の第２ゼロクロス点間の電力、前記始期部分電力および前記終期部分電力の平均値を前記第２電力として前記比率を算出する。
【００１１】
また、請求項３記載の電力比率測定方法は、第１系統についての第１電圧信号および第１電流信号に基づいて第１電力を測定すると共に、当該第１電圧信号および当該第１電流信号よりも周期の短い第２系統についての第２電圧信号および第２電流信号に基づいて第２電力を測定し、当該測定した２つの電力のうちの一方の電力に対する他方の電力の比率を算出する電力比率測定方法であって、前記第１電圧信号および前記第１電流信号のうちの一方の信号についての第１ゼロクロス点を検出すると共に、前記第２電圧信号および前記第２電流信号のうちの前記一方の信号と同種の信号についての第２ゼロクロス点を検出するゼロクロス点検出処理と、隣り合う一対の前記第１ゼロクロス点間の前記第１電圧信号および前記第１電流信号に基づいて前記第１電力を算出する第１電力算出処理と、前記一対の第１ゼロクロス点間に含まれるすべての前記第２ゼロクロス点についての隣り合うすべての一対の当該第２ゼロクロス点間の前記第２電圧信号および前記第２電流信号に基づいて当該各一対の第２ゼロクロス点間の電力を算出すると共に当該算出した各電力の平均値を前記第２電力として算出する第２電力算出処理と、前記算出した第１電力および第２電力に基づいて前記比率を算出する比率算出処理とを前記一対の第１ゼロクロス点で規定される前記第１系統の１周期の終了後に実行する。
【００１２】
また、請求項４記載の電力比率測定方法は、請求項３記載の電力比率測定方法において、前記第２電力算出処理において、前記一対の第１ゼロクロス点の直前の前記第２ゼロクロス点と当該一対の第１ゼロクロス点間に含まれる前記すべての第２ゼロクロス点のうちの最初の当該第２ゼロクロス点との間の前記第２電圧信号および前記第２電流信号に基づいて当該一対の第２ゼロクロス点間全体の電力を始期全体電力として算出すると共に、当該一対の第１ゼロクロス点のうちの最初の当該第１ゼロクロス点と前記最初の第２ゼロクロス点との間の期間長についての当該一対の第２ゼロクロス点間の期間長に対する比率を始期比率として算出し、かつ前記始期全体電力と当該始期比率とを乗算して、当該最初の第１ゼロクロス点と当該最初の第２ゼロクロス点との間の電力を始期部分電力として測定する始期電力測定処理と、前記一対の第１ゼロクロス点の直後の前記第２ゼロクロス点と当該一対の第１ゼロクロス点間に含まれる前記すべての第２ゼロクロス点のうちの最後の当該第２ゼロクロス点との間の前記第２電圧信号および前記第２電流信号に基づいて当該一対の第２ゼロクロス点間全体の電力を終期全体電力として算出すると共に、当該一対の第１ゼロクロス点のうちの最後の当該第１ゼロクロス点と前記最後の第２ゼロクロス点との間の期間長についての当該一対の第２ゼロクロス点間の期間長に対する比率を終期比率として算出し、かつ前記終期全体電力と当該終期比率とを乗算して、当該最後の第２ゼロクロス点と当該最後の第１ゼロクロス点との間の電力を終期部分電力として測定する終期電力測定処理とを実行し、前記比率算出処理において、前記算出した各一対の第２ゼロクロス点間の電力、前記始期部分電力および前記終期部分電力の平均値を前記第２電力として前記比率を算出する。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載の電力比率測定装置および請求項３記載の電力比率測定方法によれば、第１系統の１周期分の第１電力と、第１系統のこの１周期内に含まれるすべての一対の第２ゼロクロス点間の第２系統についての電力の平均値である第２電力の双方を、より長い第１系統の周期の終了後に算出し、しかもより短い周期の第２系統の第２電圧については上記のように平均して算出するため、第２系統側の第２電圧信号および第２電流信号のうちの少なくとも一方が第１系統のこの周期内において変動（増加したり、減少したり）したとしても、この変動の比率への影響を軽減させて、実際の実際の比率に近い比率を正確に測定することができる。
【００１４】
請求項２記載の電力比率測定装置および請求項４記載の電力比率測定方法によれば、第１系統の１周期分の第１電力と、短い第２系統の周期を複数含む第１系統のこの１周期と同じ期間でのこの第２系統の各周期での電力の平均値である第２電力の双方を、より長い第１系統の周期の終了後に算出し、しかもより短い周期の第２系統の第２電圧については上記のように平均して算出するため、第２系統側の第２電圧信号および第２電流信号のうちの少なくとも一方が第１系統のこの周期内において変動（増加したり、減少したり）したとしても、この変動の比率への影響を軽減させて、実際の実際の比率に近い比率を正確に測定することができる。
【００１５】
また、この電力比率測定装置および電力比率測定方法によれば、短い第２系統の周期を複数含む第１系統のこの１周期と同じ期間での第２電圧信号および第２電流信号に基づいて第２電力を算出する構成のため、第２電力をより正確に算出することができ、この結果として、比率をより正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】電力効率測定装置１の構成図である。
【図２】電力効率測定装置１の動作を説明するための波形図である。
【図３】電力効率測定装置１の他の動作を説明するための波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して、電力比率測定装置の実施の形態について説明する。なお、一例として、商用周波数（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）の信号（交流電圧）を入力すると共に、この商用周波数とは異なる周波数の信号（交流電圧）を生成して負荷に供給するＡＣ−ＡＣコンバータを測定対象として、入力電力に対する出力電力の比率（電力変換効率）を測定する電力効率測定装置として電力比率測定装置を使用する例を挙げて説明する。
【００１８】
最初に、電力効率測定装置１の構成について、図１を参照して説明する。
【００１９】
電力効率測定装置１は、一例として、第１電圧電流測定部２（以下、単に「測定部２」ともいう）、第２電圧電流測定部３（以下、単に「測定部３」ともいう）、処理部４、記憶部５および出力部６を備え、測定対象としてのＡＣ−ＡＣコンバータ７（以下、単に「コンバータ７」ともいう）の電力効率Ａを測定して出力する。このコンバータ７は、商用周波数の信号（第１電圧信号としての交流電圧Ｖ１）を入力すると共に、この商用周波数とは異なる周波数の信号（周波数が数倍（一例として５倍程度）以上の第２電圧信号としての２ｋＨｚの交流電圧Ｖ２）を生成して負荷８に出力する。電力効率測定装置１は、コンバータ７の入力系統（第１系統）についての電力（第１電力としての入力電力Ｗ１）と、その出力系統（交流電圧Ｖ１よりも周期の短い交流電圧Ｖ２を出力する第２系統）についての電力（第２電力としての出力電力Ｗ２）とを測定して、両電力Ｗ１，Ｗ２のうちの一方の電力に対する他方の電力の比率（本例では、一方の電力としての入力電力Ｗ１に対する他方の電力としての出力電力Ｗ２の比率。つまり、電力効率Ａ（＝Ｗ２／Ｗ１））を測定する。
【００２０】
測定部２は、入力系統を構成する電路１１に電圧プローブ２１，２１を介して接続されて交流電圧Ｖ１（図２において実線で示す信号）を検出すると共に所定のサンプリング周期でサンプリングして、その瞬時電圧値を示す電圧データＤｖ１を出力する電圧測定器（不図示）と、電路１１に電流プローブ２２を介して接続されて交流電流Ｉ１（第１電流信号。図２において破線で示す信号）を検出すると共に同じサンプリング周期でサンプリングして、その瞬時電流値を示す電流データＤｉ１を出力する電流測定器（不図示）とを備えて構成されている。
【００２１】
測定部３は、出力系統を構成する電路１２に電圧プローブ３１，３１を介して接続されて交流電圧Ｖ２（図２において実線で示す信号）を検出すると共に測定部２と同じサンプリング周期でサンプリングして、その瞬時電圧値を示す電圧データＤｖ２を出力する他の電圧測定器（不図示）と、電路１２に電流プローブ３２を介して接続されて交流電流Ｉ２（第２電流信号。図２において破線で示す信号）を検出すると共に同じサンプリング周期でサンプリングして、その瞬時電流値を示す電流データＤｉ２を出力する電流測定器（不図示）とを備えて構成されている。
【００２２】
処理部４は、例えばコンピュータで構成されて、記憶処理、ゼロクロス点検出処理、電力算出処理および出力処理を実行することにより、電力効率Ａを算出して、出力部６に出力する。記憶部５は、ＲＡＭなどの半導体メモリや、ＨＤＤ（Hard disk drive ）で構成されて、電圧データＤｖ１、電流データＤｉ１、電圧データＤｖ２および電流データＤｉ２を記憶する。また、記憶部５は、処理部４によって算出された電力効率Ａを記憶する。出力部６は、一例として、不図示の外部装置（外部記憶媒体などの外部記憶装置を含む）としてのインターフェース回路で構成されて、接続されている外部装置に電力効率Ａの情報を出力する。本例では一例として、外部装置は外部記憶媒体としてのリムーバブルメモリで構成されているため、出力部６は、このリムーバブルメモリに電力効率Ａの情報を順次出力して記憶させる。
【００２３】
次に、電力効率測定装置１の動作について図面を参照して説明すると共に、電力効率測定方法（電力比率測定方法の一例）についても説明する。なお、測定部２は、電圧プローブ２１，２１および電流プローブ２２を介して電路１１に予め接続され、また、測定部３は、電圧プローブ３１，３１および電流プローブ３２を介して電路１２に予め接続されているものとする。
【００２４】
電力効率測定装置１では、測定部２は、電路１１についての交流電圧Ｖ１を電圧プローブ２１，２１を介して検出すると共に、交流電流Ｉ１を電流プローブ２２を介して検出して、電圧データＤｖ１および電流データＤｉ１を処理部４に所定のサンプリング周期で出力する。同様にして、測定部３も、電路１２についての交流電圧Ｖ２を電圧プローブ３１，３１を介して検出すると共に、交流電流Ｉ２を電流プローブ３２を介して検出して、電圧データＤｖ２および電流データＤｉ２を処理部４に測定部２と同じサンプリング周期で出力する。
【００２５】
処理部４は、測定部２から電圧データＤｖ１および電流データＤｉ１が出力され、かつ測定部３から電圧データＤｖ２および電流データＤｉ２が出力される都度、これらを取得して記憶部５に順次記憶させる記憶処理を繰り返し実行する。また、処理部４は、この記憶処理と並行してゼロクロス点検出処理を実行する。
【００２６】
ゼロクロス点検出処理では、処理部４は、第１検出部として機能して、電圧データＤｖ１および電流データＤｉ１のうちの一方のデータに基づいて、図２に示すように、この一方のデータに対応する信号（交流電圧Ｖ１および交流電流Ｉ１のうちの一方の信号（本例では一例として、交流電圧Ｖ１））についての第１ゼロクロス点Ｐ１（以下、「ゼロクロス点Ｐ１」ともいう）を検出する。
【００２７】
また、処理部４は、第２検出部として機能して、電圧データＤｖ２および電流データＤｉ２のうちの一方のデータ（上記した入力系統についての一方のデータに対応する同種（入力系統が電圧データであれば電圧データ、電流データであれば電流データ）に基づいて、図２に示すように、電圧データＤｖ２および電流データＤｉ２のうちの一方のデータに対応する信号（交流電圧Ｖ２および交流電流Ｉ２のうちの上記した入力系統についての一方の信号と同種の信号（本例では、交流電圧Ｖ２））についての第２ゼロクロス点Ｐ２（以下、「ゼロクロス点Ｐ２」ともいう）を検出する。
【００２８】
また、本例では一例として、処理部４は、交流電圧Ｖ１や交流電圧Ｖ２が負側から正側に向かって変化しつつゼロを横切るゼロクロス点（立ち上がりゼロクロス点）を検出する構成を採用しているが、正側から負側に向かって変化しつつゼロを横切るゼロクロス点（立ち下がりゼロクロス点）を検出する構成を採用することもできる。
【００２９】
この状態において、処理部４は、検出した各ゼロクロス点Ｐ１，Ｐ２に基づいて、入力系統および出力系統のうちの周期の長い（周波数の低い）系統を特定する。また、処理部４は、特定した周期の長い系統についてのゼロクロス点（本例では、ゼロクロス点Ｐ１）に基づき、一対のゼロクロス点Ｐ１（特に区別するときには、交流電圧Ｖ１の１つの周期Ｔ１における始期のゼロクロス点Ｐ１を「Ｐ１ａ」、終期のゼロクロス点Ｐ１を「Ｐ１ｂ」ともいう）のうちのゼロクロス点Ｐ１ｂを検出したときから開始する電力算出期間Ｔｃにおいて、まず、上記した電力算出処理を実行する。
【００３０】
この電力算出処理では、処理部４は、この一対のゼロクロス点Ｐ１間（この１つの周期Ｔ１）に含まれている電圧データＤｖ１および電流データＤｉ１に基づいて、この一対のゼロクロス点Ｐ１間での交流電圧Ｖ１の実効値Ｖｒｍｓ１と交流電流Ｉ１の実効値Ｉｒｍｓ１とを算出して記憶部５に記憶させる。続いて、処理部４は、算出した実効値Ｖｒｍｓ１と実効値Ｉｒｍｓ１とを乗算して、この１つの周期Ｔ１についての入力電力（有効入力電力）Ｗ１を算出し、算出した入力電力Ｗ１を記憶部５に記憶させる（第１電力算出処理）。
【００３１】
また、処理部４は、この周期Ｔ１に含まれている隣り合うすべての一対の第２ゼロクロス点Ｐ２間（図２では、３つの一対の第２ゼロクロス点Ｐ２間）の電圧データＤｖ２および電流データＤｉ２（交流電圧Ｖ２の各周期Ｔ２に含まれる電圧データＤｖ２および電流データＤｉ２）に基づいて、各一対の第２ゼロクロス点Ｐ２間（各周期Ｔ２）での交流電圧Ｖ２の実効値Ｖｒｍｓ２および交流電流Ｉ２の実効値Ｉｒｍｓ２をそれぞれ算出して記憶部５に記憶させる。次いで、処理部４は、各周期Ｔ２についての実効値Ｖｒｍｓ１と実効値Ｉｒｍｓ１とを乗算して、各周期Ｔ２での電力を算出し、続いて、算出した各電力の平均値を算出して、上記の１つの周期Ｔ１に対応する期間での出力電力（有効出力電力）Ｗ２として記憶部５に記憶させる（第２電力算出処理）。
【００３２】
最後に、処理部４は、算出した入力電力Ｗ１および出力電力Ｗ２に基づいて、上記の１つの周期Ｔ１での電力効率Ａ（＝Ｗ２／Ｗ１）を算出して、記憶部５に記憶させる（比率算出処理）。これにより、電力算出処理が完了する。
【００３３】
処理部４は、電力算出期間Ｔｃにおいて上記した電力算出処理に続いて、出力処理を実行する。この出力処理では、処理部４は、記憶部５に記憶されている電力効率Ａの情報を読み出して、一例として、時刻データと共に出力部６に出力する。出力部６は、接続されているリムーバブルメモリに、対応する時刻データと共に電力効率Ａの情報を記憶させる。これにより、出力処理が完了する。
【００３４】
処理部４は、上記した電力算出処理および出力処理を、予め規定された周期で（本例では周期（Ｔ１×２）で）繰り返し実行する。これにより、リムーバブルメモリには、予め規定された周期で、この周期内に含まれる１つの周期Ｔ１での電力効率Ａが順次記憶される。
【００３５】
以上のように、この電力効率測定装置１では、処理部４は、２つの系統（コンバータ７の入力系統と出力系統）の各信号の周期Ｔ１，Ｔ２のうちのより長い周期Ｔ１の１周期内（一対のゼロクロス点Ｐ１間）の交流電圧Ｖ１についての電圧データＤｖ１および交流電流Ｉ１についての電流データＤｉ１に基づいて、この周期Ｔ１の終了時点（周期Ｔ１後の電力算出期間Ｔｃ）において、入力電力Ｗ１を測定する。また、処理部４は、この周期Ｔ１の１周期内（一対のゼロクロス点Ｐ１間）に含まれるすべての一対のゼロクロス点Ｐ２間の交流電圧Ｖ２についての電圧データＤｖ２および交流電流Ｉ２についての電流データＤｉ２に基づいて、この周期Ｔ１の終了時点（電力算出期間Ｔｃ）において、各一対のゼロクロス点Ｐ２間の電力を算出して平均することにより、１つの周期Ｔ１に対応する期間（本例では周期Ｔ２の３周期分の期間）での出力電力Ｗ２を算出する。また、処理部４は、この周期Ｔ１の終了時点（電力算出期間Ｔｃ）において、これらの入力電力Ｗ１および出力電力Ｗ２に基づいて電力効率Ａを算出（測定）する。
【００３６】
したがって、この電力効率測定装置１によれば、周期Ｔ１内の１周期分の各データＤｖ１，Ｄｉ１に基づいて算出される入力電力Ｗ１と、周期Ｔ１内の複数周期分（上記の例では周期Ｔ２の３つ分）の各データＤｖ２，Ｄｉ２に基づいて算出される各周期Ｔ２での電力の平均値である出力電力Ｗ２の双方を、より長い周期Ｔ１の１周期の終了時点で（終了後に）算出し（つまり、両電力Ｗ１，Ｗ２を同じタイミングで算出し）、しかもより短い周期Ｔ２の系統の出力電力Ｗ２については平均して算出するため、より短い周期Ｔ２の系統（出力系統）側の交流電圧Ｖ２および交流電流Ｉ２が１つの周期Ｔ１内において変動（増加したり、減少したり）したとしても、この変動の電力効率Ａへの影響を軽減させて、実際の電力効率に近い電力効率Ａを正確に測定することができる。
【００３７】
なお、上記した電力効率測定装置１の構成に限定されない。例えば、周期Ｔ１内の複数周期分（上記の例では３周期分）の各データＤｖ２，Ｄｉ２に基づいて出力電力Ｗ２を算出する構成を採用した例について上記したが、この出力電力Ｗ２の算出（測定）に際して、周期Ｔ１の１周期に一部が掛かる周期Ｔ２に含まれている交流電圧Ｖ２についての電圧データＤｖ２および交流電流Ｉ２についての電流データＤｉ２も使用して、出力電力Ｗ２を算出する構成を採用することもできる。
【００３８】
以下、この構成を採用した電力効率測定装置１Ａについて、図１，３を参照して説明する。なお、電力効率測定装置１Ａの構成は、電力効率測定装置１と同一であり、処理部４Ａが実行する実効値算出処理および電力算出処理の内容が処理部４が実行する同処理の内容と相違するのみである。このため、電力効率測定装置１Ａの処理部４以外の各構成要素については、電力効率測定装置１と同一であるため、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００３９】
電力効率測定装置１Ａは、測定部２、測定部３、処理部４Ａ、記憶部５および出力部６を備えている。
【００４０】
処理部４Ａは、例えばコンピュータで構成されて、記憶処理、ゼロクロス点検出処理、電力算出処理および出力処理を実行する。この場合、処理部４Ａは、記憶処理、ゼロクロス点検出処理および出力処理については、処理部４と同一の内容の処理を実行する。
【００４１】
この処理部４Ａは、周期Ｔ１，Ｔ２のうちのより長い周期Ｔ１に続く電力算出期間Ｔｃにおいて実行する電力算出処理では、電力効率測定装置１の処理部４と同様にして第１電力算出処理を実行して、入力電力Ｗ１を算出する。具体的には、処理部４Ａは、図３に示すように、一対のゼロクロス点Ｐ１間（ゼロクロス点Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ）に含まれている電圧データＤｖ１および電流データＤｉ１に基づいて、この一対のゼロクロス点Ｐ１間での交流電圧Ｖ１の実効値Ｖｒｍｓ１と交流電流Ｉ１の実効値Ｉｒｍｓ１とを算出して記憶部５に記憶させる。続いて、処理部４は、算出した実効値Ｖｒｍｓ１と実効値Ｉｒｍｓ１とを乗算して、この１つの周期Ｔ１についての入力電力（有効入力電力）Ｗ１を算出し、算出した入力電力Ｗ１を記憶部５に記憶させる。
【００４２】
また、処理部４Ａは、電力算出期間Ｔｃに実行する第２電力算出処理において、電力効率測定装置１の処理部４と同様にして、上記の周期Ｔ１に含まれている隣り合うすべての一対の第２ゼロクロス点Ｐ２間（図３では、３つの一対の第２ゼロクロス点Ｐ２間）の電圧データＤｖ２および電流データＤｉ２に基づいて、各一対の第２ゼロクロス点Ｐ２間（各周期Ｔ２）での交流電圧Ｖ２の実効値Ｖｒｍｓ２および交流電流Ｉ２の実効値Ｉｒｍｓ２をそれぞれ算出し、この算出した実効値Ｖｒｍｓ２と実効値Ｉｒｍｓ２とを乗算して、各周期Ｔ２での電力を算出する。
【００４３】
また、処理部４Ａは、処理部４とは異なり、さらに、周期Ｔ１内に含まれる各周期Ｔ２のうちの最初の周期Ｔ２の始期のゼロクロス点Ｐ２と周期Ｔ１の始期のゼロクロス点Ｐ１ａとの間の期間Ｔａ（以下、「始期期間Ｔａ」ともいう）での始期部分電力Ｗ２ａｐを算出する。また、処理部４Ａは、周期Ｔ１内に含まれる各周期Ｔ２のうちの最後の周期Ｔ２の終期のゼロクロス点Ｐ２と周期Ｔ１の終期のゼロクロス点Ｐ１ｂとの間の期間Ｔｂ（以下、「終期期間Ｔｂ」ともいう）での終期部分電力Ｗ２ｂｐを算出する。
【００４４】
具体的に、始期部分電力Ｗ２ａｐおよび終期部分電力Ｗ２ｂｐの算出方法について説明する。
【００４５】
最初に、始期部分電力Ｗ２ａｐの算出に際しては、処理部４Ａは、まず、一対のゼロクロス点Ｐ１の直前のゼロクロス点Ｐ２（上記の始期期間Ｔａを含む周期Ｔ２（特に区別するときには、「周期Ｔ２ａ」ともいう）における始期のゼロクロス点Ｐ２ａ）と、この一対のゼロクロス点Ｐ１間に含まれるすべてのゼロクロス点Ｐ２のうちの最初のゼロクロス点Ｐ２（上記の周期Ｔ２ａにおける終期のゼロクロス点Ｐ２ｂでもある）との間の交流電圧Ｖ２の電圧データＤｖ２および交流電流Ｉ２の電流データＤｉ２（つまり、周期Ｔ２ａ内の電圧データＤｖ２および電流データＤｉ２）に基づいて、この隣接する一対のゼロクロス点Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ間（周期Ｔ２ａ）での実効値Ｖｒｍｓ２および実効値Ｉｒｍｓ２を算出する。次いで、処理部４Ａは、算出した実効値Ｖｒｍｓ１と実効値Ｉｒｍｓ１とを乗算して、周期Ｔ２ａ全体での始期全体電力Ｗ２ａｔを算出する。
【００４６】
続いて、処理部４Ａは、始期期間Ｔａの期間長についての周期Ｔ２ａに対する比率Ｂ（＝Ｔａ／Ｔ２）を始期比率（以下、初期比率Ｂともいう）として算出し、この比率Ｂを始期全体電力Ｗ２ａｔに乗算することにより、始期期間Ｔａでの電力（つまり、始期部分電力Ｗ２ａｐ）を算出する（始期電力測定処理）。
【００４７】
次に、終期部分電力Ｗ２ｂｐの算出に際しては、処理部４Ａは、まず、一対のゼロクロス点Ｐ１の直後のゼロクロス点Ｐ２（上記の終期期間Ｔｂを含む周期Ｔ２（特に区別するときには、「周期Ｔ２ｂ」ともいう）における終期のゼロクロス点Ｐ２ｂ）と、この一対のゼロクロス点Ｐ１間に含まれるすべてのゼロクロス点Ｐ２のうちの最後のゼロクロス点Ｐ２（上記の周期Ｔ２ｂにおける始期のゼロクロス点Ｐ２ａ）との間の交流電圧Ｖ２の電圧データＤｖ２および交流電流Ｉ２の電流データＤｉ２（周期Ｔ２ｂ内の電圧データＤｖ２および電流データＤｉ２）に基づいて、この隣接する一対のゼロクロス点Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ間（周期Ｔ２ｂ）での実効値Ｖｒｍｓ２および実効値Ｉｒｍｓ２を算出する。次いで、処理部４Ａは、算出した実効値Ｖｒｍｓ１と実効値Ｉｒｍｓ１とを乗算して、周期Ｔ２ｂ全体での終期全体電力Ｗ２ｂｔを算出する。
【００４８】
続いて、処理部４Ａは、終期期間Ｔｂの期間長についての周期Ｔ２に対する比率Ｃ（＝Ｔｂ／Ｔ２）を終期比率（以下、終期比率Ｃともいう）として算出し、この比率Ｃを終期全体電力Ｗ２ｂｔに乗算することにより、終期期間Ｔｂでの電力（つまり、終期部分電力Ｗ２ｂｐ）を算出する（終期電力測定処理）。
【００４９】
この後、処理部４Ａは、第２電力算出処理において、上記のようにして算出した上記の周期Ｔ１に含まれている各周期Ｔ２での電力、始期部分電力Ｗ２ａｐおよび終期部分電力Ｗ２ｂｐの平均値を１つの周期Ｔ１に対応する期間での出力電力Ｗ２として算出して、記憶部５に記憶させる。これにより、第２電力算出処理が完了する。
【００５０】
最後に、処理部４Ａは、算出した入力電力Ｗ１および出力電力Ｗ２に基づいて、上記の１つの周期Ｔ１での電力効率Ａ（＝Ｗ２／Ｗ１）を算出して、記憶部５に記憶させる（比率算出処理）。これにより、電力算出処理が完了する。
【００５１】
以上のように、この電力効率測定装置１Ａでは、処理部４Ａは、２つの系統（コンバータ７の入力系統と出力系統）の各信号の周期Ｔ１，Ｔ２のうちのより長い周期Ｔ１の１周期内（一対のゼロクロス点Ｐ１間）の交流電圧Ｖ１についての電圧データＤｖ１および交流電流Ｉ１についての電流データＤｉ１に基づいて、この周期Ｔ１の終了時点（周期Ｔ１後の電力算出期間Ｔｃ）において、入力電力Ｗ１を測定する。また、処理部４は、この周期Ｔ１の１周期内（一対のゼロクロス点Ｐ１間）に含まれるすべての一対のゼロクロス点Ｐ２間の交流電圧Ｖ２についての電圧データＤｖ２および交流電流Ｉ２についての電流データＤｉ２に基づいて、この周期Ｔ１の終了時点において、各一対のゼロクロス点Ｐ２間（各周期Ｔ２）の電力、始期部分電力Ｗ２ａｐおよび終期部分電力Ｗ２ｂｐの平均値（周期Ｔ１と同じ期間における平均値）を出力電力Ｗ２として算出する。また、処理部４は、この周期Ｔ１の終了時点において、入力電力Ｗ１および出力電力Ｗ２に基づいて電力効率Ａを算出（測定）する。
【００５２】
したがって、この電力効率測定装置１Ａによれば、周期Ｔ１内の１周期分の各データＤｖ１，Ｄｉ１に基づいて算出される入力電力Ｗ１と、複数の周期Ｔ２を含む周期Ｔ１の１周期分と同じ期間での電圧データＤｖ２および電流データＤｉ２に基づいて算出される各周期Ｔ２での電力の平均値である出力電力Ｗ２の双方を、より長い周期Ｔ１の１周期の終了時点で（終了後に）算出し（つまり、両電力Ｗ１，Ｗ２を同じタイミングで算出し）、しかもより短い周期Ｔ２の系統の出力電力Ｗ２については平均して算出するため、より短い周期Ｔ２の系統（出力系統）側の交流電圧Ｖ２および交流電流Ｉ２が１つの周期Ｔ１内において変動（増加したり、減少したり）したとしても、この変動の電力効率Ａへの影響を軽減させて、実際の電力効率により近い電力効率Ａを正確に測定することができる。
【００５３】
また、この電力効率測定装置１Ａによれば、複数の周期Ｔ２を含む周期Ｔ１の１周期分と同じ期間での電圧データＤｖ２および電流データＤｉ２に基づいて出力電力Ｗ２を算出する構成のため、出力電力Ｗ２をより正確に算出することができ、この結果として、電力効率Ａをより正確に測定することができる。
【００５４】
なお、上記の電力効率測定装置１，１Ａでは、処理部４，４Ａが、ゼロクロス点Ｐ１やゼロクロス点Ｐ２を検出する構成を採用しているが、この構成に代えて、例えば、コンパレータなどを用いてゼロクロスを検出する検出部を処理部４，４Ａとは別個に構成して、この検出部が第１検出部および第２検出部として機能して、ゼロクロス点Ｐ１やゼロクロス点Ｐ２を検出する構成を採用することもできる。
【００５５】
また、入力系統の周期Ｔ１に対して出力系統の周期Ｔ２が短い例について説明したが、入力系統の周期Ｔ１に対して出力系統の周期Ｔ２が長い場合についても、電力効率測定装置１，１Ａを適用して電力効率Ａを測定することができる。電力効率測定装置１を例に挙げて説明すると、この場合、処理部４は、より長い周期Ｔ２の１周期内（一対のゼロクロス点Ｐ２間）の交流電圧Ｖ２についての電圧データＤｖ２および交流電流Ｉ２についての電流データＤｉ２に基づいて、この周期Ｔ２の終了時点（周期Ｔ２後の電力算出期間Ｔｃ）において、出力電力Ｗ２を測定する。また、処理部４は、この周期Ｔ２の１周期内（一対のゼロクロス点Ｐ２間）に含まれるすべての一対のゼロクロス点Ｐ１間の交流電圧Ｖ１についての電圧データＤｖ１および交流電流Ｉ１についての電流データＤｉ１に基づいて、この周期Ｔ２の終了時点（電力算出期間Ｔｃ）において、各一対のゼロクロス点Ｐ１間の電力（各周期Ｔ１での電力）を算出して平均することにより、入力電力Ｗ１を算出する。また、処理部４は、この周期Ｔ２の終了時点（電力算出期間Ｔｃ）において、入力電力Ｗ１および出力電力Ｗ２に基づいて電力効率Ａを算出（測定）する。つまり、電圧プローブ２１，２１および電流プローブ２２を介して電路１２に測定部２を接続すると共に電圧プローブ３１，３１および電流プローブ３２を介して電路１１に測定部３を接続した状態で上記した動作と同様にして電力効率Ａを算出する。
【００５６】
したがって、電力効率測定装置１は、入力系統の周期Ｔ１に対して出力系統の周期Ｔ２が長い場合においても、入力系統の周期Ｔ１に対して出力系統の周期Ｔ２が短い場合と同様にして、より短い周期Ｔ１の系統（入力系統）側の交流電圧Ｖ１および交流電流Ｉ１が１つの周期Ｔ２内において変動（増加したり、減少したり）したとしても、この変動の電力効率Ａへの影響を軽減させて、実際の電力効率に近い電力効率Ａを測定することができる。
【００５７】
また、上記の電力効率測定装置１，１Ａでは、処理部４，４Ａが、予め規定された周期としての周期（Ｔ１×２）、つまり、周期Ｔ１，Ｔ２のうちのより長い周期の２倍の周期で電力算出処理および出力処理を繰り返し実行する構成を採用しているが、この構成に限定されるものではなく、１倍以上の任意の倍数の周期で電力算出処理および出力処理を繰り返し実行する構成を採用することもできる。
【００５８】
また、コンバータ７の電力変換効率を測定する電力効率測定装置１，１Ａとして電力比率測定装置を使用する例を挙げて説明したが、例えば、２つの独立した交流電路から２つの独立した負荷に対して供給される２つの電力の一方に対する他方の比率を測定する比率測定装置に電力比率測定装置を使用することもできる。
【符号の説明】
【００５９】
１，１Ａ 電力効率測定装置
２，３ 測定部
４，４Ａ 処理部
Ａ 電力変換効率
Ｉ１，Ｉ２ 交流電流
Ｖ１，Ｖ２ 交流電圧
Ｗ１ 入力電力
Ｗ２ 出力電力
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１系統についての第１電圧信号および第１電流信号に基づいて第１電力を測定すると共に、この第１電圧信号および第１電流信号よりも周期の短い第２系統についての第２電圧信号および第２電流信号に基づいて第２電力を測定し、測定した２つの電力のうちの一方の電力に対する他方の電力の比率を算出する電力比率測定装置および電力比率測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電力を測定する場合、下記特許文献１に開示されているように、まず、電力計算の元になる入力信号（電圧および電流）の基本周波数を入力信号（電圧および電流のうちの一方）のゼロクロスに基づいて求め、求めた基本周波数から算出される入力信号の半周期または１周期の整数倍の期間をサンプリング期間として規定する。次いで、前半側がこのサンプリング期間に割り当てられ、かつ後半側が電力計算のための演算期間に割り当てられた期間を１測定周期として規定し、この１測定周期を連続して繰り返す。これにより、サンプリング期間において入力信号（電圧および電流）をサンプリングすることによってその瞬時波形データを取り込み、演算期間においてこの瞬時波形データに基づいて入力信号（電圧および電流）の実効値演算を行うと共に各実効値に基づいて電力の実効値を算出して出力するという動作が繰り返されて、測定された電力が１測定周期毎に出力される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３１８０８８号公報（第２−７頁、第３図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、例えば、商用周波数（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）の信号をこの周波数と異なる周波数（より低い周波数またはより高い周波数）の信号に変換して出力するＡＣ−ＡＣコンバータの電力変換効率を連続的に測定する場合のように、周波数の異なる２つの系統（ＡＣ−ＡＣコンバータ装置では入力系統と出力系統）の各電力を測定しつつ、測定された２つの電力に基づいて電力変換効率を測定して出力する動作を繰り返し実行する必要のあるときにおいて、各電力の測定に上記した電力測定の手法を電力変換効率の測定周期を短くして（つまり、演算期間を短くして）適用したときには、以下の改善すべき課題が発生する。
【０００５】
すなわち、周波数の異なる２つの系統では、それぞれの電力の測定の元となる信号の周期が相違する（一方の系統における隣り合う一対のゼロクロス間の時間間隔と、他方の系統における隣り合う一対のゼロクロス間の時間間隔とが一致していない）ことにより、このゼロクロス間の信号（電圧および電流）の波形データに基づいて算出される電力の測定周期（測定タイミング）も相違する。
【０００６】
このため、例えば、２つの系統の電力が徐々に増加するように変化している状態（上記のコンバータ装置では、出力系統の電力が増加する場合には、入力系統の電力もそれに応じて増加する状態）では、周期の長い信号についての電力が算出されて、次の電力が算出されるまでの間（算出された電力が更新されるまでの間）において、周期の短い信号については徐々に増加する電力が順次算出される。したがって、実際の電力変換効率がほぼ一定の状態であったとしても、このようにして順次増加する周期の短い信号についての算出される電力と周期の長い信号についての算出される一定の電力とに基づいて、周期の短い信号についての電力の測定周期で算出される電力変換効率は順次上昇する値として算出されるため、これを改善すべきという課題が発生する。
【０００７】
また、逆に、２つの系統の電力が徐々に減少するように変化している状態（上記のコンバータ装置では、出力系統の電力が減少する場合には、入力系統の電力もそれに応じて減少する状態）においても、周期の長い信号について新たな電力が算出されるまでの間（算出された電力が一定となっている間）において、周期の短い信号については徐々に減少する電力が順次算出されるため、実際の電力変換効率がほぼ一定の状態であったとしても、周期の短い信号についての電力の測定周期で算出される電力変換効率が順次低下する値として算出されるため、これを改善すべきという課題が発生する。すなわち、実際の電力変換効率（２つの系統の電力の比率）と相違する電力変換効率（比率）が算出（測定）されるという解決すべき課題が発生する。
【０００８】
本発明は、かかる課題を改善すべくなされたものであり、周波数の異なる２つの系統の各電力についての比率を正確に測定し得る電力比率測定装置および電力比率測定方法を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成すべく本発明に係る電力比率測定装置は、第１系統についての第１電圧信号および第１電流信号に基づいて第１電力を測定すると共に、当該第１電圧信号および当該第１電流信号よりも周期の短い第２系統についての第２電圧信号および第２電流信号に基づいて第２電力を測定し、当該測定した２つの電力のうちの一方の電力に対する他方の電力の比率を算出する処理部を備えた電力比率測定装置であって、前記第１電圧信号および前記第１電流信号のうちの一方の信号についての第１ゼロクロス点を検出する第１検出部と、前記第２電圧信号および前記第２電流信号のうちの前記一方の信号と同種の信号についての第２ゼロクロス点を検出する第２検出部とを有し、前記処理部は、隣り合う一対の前記第１ゼロクロス点間の前記第１電圧信号および第１電流信号に基づいて前記第１電力を算出する第１電力算出処理と、前記一対の第１ゼロクロス点間に含まれるすべての前記第２ゼロクロス点についての隣り合うすべての一対の当該第２ゼロクロス点間の前記第２電圧信号および前記第２電流信号に基づいて当該各一対の第２ゼロクロス点間の電力を算出すると共に当該算出した各電力の平均値を前記第２電力として算出する第２電力算出処理と、前記算出した第１電力および第２電力に基づいて前記比率を算出する比率算出処理とを前記一対の第１ゼロクロス点で規定される前記第１系統の１周期の終了後に実行する。
【００１０】
また、請求項２記載の電力比率測定装置は、請求項１記載の電力比率測定装置において、前記処理部は、前記第２電力算出処理において、前記一対の第１ゼロクロス点の直前の前記第２ゼロクロス点と当該一対の第１ゼロクロス点間に含まれる前記すべての第２ゼロクロス点のうちの最初の当該第２ゼロクロス点との間の前記第２電圧信号および前記第２電流信号に基づいて当該一対の第２ゼロクロス点間全体の電力を始期全体電力として算出すると共に、当該一対の第１ゼロクロス点のうちの最初の当該第１ゼロクロス点と前記最初の第２ゼロクロス点との間の期間長についての当該一対の第２ゼロクロス点間の期間長に対する比率を始期比率として算出し、かつ前記始期全体電力と当該始期比率とを乗算して、当該最初の第１ゼロクロス点と当該最初の第２ゼロクロス点との間の電力を始期部分電力として測定する始期電力測定処理と、前記一対の第１ゼロクロス点の直後の前記第２ゼロクロス点と当該一対の第１ゼロクロス点間に含まれる前記すべての第２ゼロクロス点のうちの最後の当該第２ゼロクロス点との間の前記第２電圧信号および前記第２電流信号に基づいて当該一対の第２ゼロクロス点間全体の電力を終期全体電力として算出すると共に、当該一対の第１ゼロクロス点のうちの最後の当該第１ゼロクロス点と前記最後の第２ゼロクロス点との間の期間長についての当該一対の第２ゼロクロス点間の期間長に対する比率を終期比率として算出し、かつ前記終期全体電力と当該終期比率とを乗算して、当該最後の第２ゼロクロス点と当該最後の第１ゼロクロス点との間の電力を終期部分電力として測定する終期電力測定処理とを実行し、前記算出した各一対の第２ゼロクロス点間の電力、前記始期部分電力および前記終期部分電力の平均値を前記第２電力として前記比率を算出する。
【００１１】
また、請求項３記載の電力比率測定方法は、第１系統についての第１電圧信号および第１電流信号に基づいて第１電力を測定すると共に、当該第１電圧信号および当該第１電流信号よりも周期の短い第２系統についての第２電圧信号および第２電流信号に基づいて第２電力を測定し、当該測定した２つの電力のうちの一方の電力に対する他方の電力の比率を算出する電力比率測定方法であって、前記第１電圧信号および前記第１電流信号のうちの一方の信号についての第１ゼロクロス点を検出すると共に、前記第２電圧信号および前記第２電流信号のうちの前記一方の信号と同種の信号についての第２ゼロクロス点を検出するゼロクロス点検出処理と、隣り合う一対の前記第１ゼロクロス点間の前記第１電圧信号および前記第１電流信号に基づいて前記第１電力を算出する第１電力算出処理と、前記一対の第１ゼロクロス点間に含まれるすべての前記第２ゼロクロス点についての隣り合うすべての一対の当該第２ゼロクロス点間の前記第２電圧信号および前記第２電流信号に基づいて当該各一対の第２ゼロクロス点間の電力を算出すると共に当該算出した各電力の平均値を前記第２電力として算出する第２電力算出処理と、前記算出した第１電力および第２電力に基づいて前記比率を算出する比率算出処理とを前記一対の第１ゼロクロス点で規定される前記第１系統の１周期の終了後に実行する。
【００１２】
また、請求項４記載の電力比率測定方法は、請求項３記載の電力比率測定方法において、前記第２電力算出処理において、前記一対の第１ゼロクロス点の直前の前記第２ゼロクロス点と当該一対の第１ゼロクロス点間に含まれる前記すべての第２ゼロクロス点のうちの最初の当該第２ゼロクロス点との間の前記第２電圧信号および前記第２電流信号に基づいて当該一対の第２ゼロクロス点間全体の電力を始期全体電力として算出すると共に、当該一対の第１ゼロクロス点のうちの最初の当該第１ゼロクロス点と前記最初の第２ゼロクロス点との間の期間長についての当該一対の第２ゼロクロス点間の期間長に対する比率を始期比率として算出し、かつ前記始期全体電力と当該始期比率とを乗算して、当該最初の第１ゼロクロス点と当該最初の第２ゼロクロス点との間の電力を始期部分電力として測定する始期電力測定処理と、前記一対の第１ゼロクロス点の直後の前記第２ゼロクロス点と当該一対の第１ゼロクロス点間に含まれる前記すべての第２ゼロクロス点のうちの最後の当該第２ゼロクロス点との間の前記第２電圧信号および前記第２電流信号に基づいて当該一対の第２ゼロクロス点間全体の電力を終期全体電力として算出すると共に、当該一対の第１ゼロクロス点のうちの最後の当該第１ゼロクロス点と前記最後の第２ゼロクロス点との間の期間長についての当該一対の第２ゼロクロス点間の期間長に対する比率を終期比率として算出し、かつ前記終期全体電力と当該終期比率とを乗算して、当該最後の第２ゼロクロス点と当該最後の第１ゼロクロス点との間の電力を終期部分電力として測定する終期電力測定処理とを実行し、前記比率算出処理において、前記算出した各一対の第２ゼロクロス点間の電力、前記始期部分電力および前記終期部分電力の平均値を前記第２電力として前記比率を算出する。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載の電力比率測定装置および請求項３記載の電力比率測定方法によれば、第１系統の１周期分の第１電力と、第１系統のこの１周期内に含まれるすべての一対の第２ゼロクロス点間の第２系統についての電力の平均値である第２電力の双方を、より長い第１系統の周期の終了後に算出し、しかもより短い周期の第２系統の第２電圧については上記のように平均して算出するため、第２系統側の第２電圧信号および第２電流信号のうちの少なくとも一方が第１系統のこの周期内において変動（増加したり、減少したり）したとしても、この変動の比率への影響を軽減させて、実際の実際の比率に近い比率を正確に測定することができる。
【００１４】
請求項２記載の電力比率測定装置および請求項４記載の電力比率測定方法によれば、第１系統の１周期分の第１電力と、短い第２系統の周期を複数含む第１系統のこの１周期と同じ期間でのこの第２系統の各周期での電力の平均値である第２電力の双方を、より長い第１系統の周期の終了後に算出し、しかもより短い周期の第２系統の第２電圧については上記のように平均して算出するため、第２系統側の第２電圧信号および第２電流信号のうちの少なくとも一方が第１系統のこの周期内において変動（増加したり、減少したり）したとしても、この変動の比率への影響を軽減させて、実際の実際の比率に近い比率を正確に測定することができる。
【００１５】
また、この電力比率測定装置および電力比率測定方法によれば、短い第２系統の周期を複数含む第１系統のこの１周期と同じ期間での第２電圧信号および第２電流信号に基づいて第２電力を算出する構成のため、第２電力をより正確に算出することができ、この結果として、比率をより正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】電力効率測定装置１の構成図である。
【図２】電力効率測定装置１の動作を説明するための波形図である。
【図３】電力効率測定装置１の他の動作を説明するための波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して、電力比率測定装置の実施の形態について説明する。なお、一例として、商用周波数（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）の信号（交流電圧）を入力すると共に、この商用周波数とは異なる周波数の信号（交流電圧）を生成して負荷に供給するＡＣ−ＡＣコンバータを測定対象として、入力電力に対する出力電力の比率（電力変換効率）を測定する電力効率測定装置として電力比率測定装置を使用する例を挙げて説明する。
【００１８】
最初に、電力効率測定装置１の構成について、図１を参照して説明する。
【００１９】
電力効率測定装置１は、一例として、第１電圧電流測定部２（以下、単に「測定部２」ともいう）、第２電圧電流測定部３（以下、単に「測定部３」ともいう）、処理部４、記憶部５および出力部６を備え、測定対象としてのＡＣ−ＡＣコンバータ７（以下、単に「コンバータ７」ともいう）の電力効率Ａを測定して出力する。このコンバータ７は、商用周波数の信号（第１電圧信号としての交流電圧Ｖ１）を入力すると共に、この商用周波数とは異なる周波数の信号（周波数が数倍（一例として５倍程度）以上の第２電圧信号としての２ｋＨｚの交流電圧Ｖ２）を生成して負荷８に出力する。電力効率測定装置１は、コンバータ７の入力系統（第１系統）についての電力（第１電力としての入力電力Ｗ１）と、その出力系統（交流電圧Ｖ１よりも周期の短い交流電圧Ｖ２を出力する第２系統）についての電力（第２電力としての出力電力Ｗ２）とを測定して、両電力Ｗ１，Ｗ２のうちの一方の電力に対する他方の電力の比率（本例では、一方の電力としての入力電力Ｗ１に対する他方の電力としての出力電力Ｗ２の比率。つまり、電力効率Ａ（＝Ｗ２／Ｗ１））を測定する。
【００２０】
測定部２は、入力系統を構成する電路１１に電圧プローブ２１，２１を介して接続されて交流電圧Ｖ１（図２において実線で示す信号）を検出すると共に所定のサンプリング周期でサンプリングして、その瞬時電圧値を示す電圧データＤｖ１を出力する電圧測定器（不図示）と、電路１１に電流プローブ２２を介して接続されて交流電流Ｉ１（第１電流信号。図２において破線で示す信号）を検出すると共に同じサンプリング周期でサンプリングして、その瞬時電流値を示す電流データＤｉ１を出力する電流測定器（不図示）とを備えて構成されている。
【００２１】
測定部３は、出力系統を構成する電路１２に電圧プローブ３１，３１を介して接続されて交流電圧Ｖ２（図２において実線で示す信号）を検出すると共に測定部２と同じサンプリング周期でサンプリングして、その瞬時電圧値を示す電圧データＤｖ２を出力する他の電圧測定器（不図示）と、電路１２に電流プローブ３２を介して接続されて交流電流Ｉ２（第２電流信号。図２において破線で示す信号）を検出すると共に同じサンプリング周期でサンプリングして、その瞬時電流値を示す電流データＤｉ２を出力する電流測定器（不図示）とを備えて構成されている。
【００２２】
処理部４は、例えばコンピュータで構成されて、記憶処理、ゼロクロス点検出処理、電力算出処理および出力処理を実行することにより、電力効率Ａを算出して、出力部６に出力する。記憶部５は、ＲＡＭなどの半導体メモリや、ＨＤＤ（Hard disk drive ）で構成されて、電圧データＤｖ１、電流データＤｉ１、電圧データＤｖ２および電流データＤｉ２を記憶する。また、記憶部５は、処理部４によって算出された電力効率Ａを記憶する。出力部６は、一例として、不図示の外部装置（外部記憶媒体などの外部記憶装置を含む）としてのインターフェース回路で構成されて、接続されている外部装置に電力効率Ａの情報を出力する。本例では一例として、外部装置は外部記憶媒体としてのリムーバブルメモリで構成されているため、出力部６は、このリムーバブルメモリに電力効率Ａの情報を順次出力して記憶させる。
【００２３】
次に、電力効率測定装置１の動作について図面を参照して説明すると共に、電力効率測定方法（電力比率測定方法の一例）についても説明する。なお、測定部２は、電圧プローブ２１，２１および電流プローブ２２を介して電路１１に予め接続され、また、測定部３は、電圧プローブ３１，３１および電流プローブ３２を介して電路１２に予め接続されているものとする。
【００２４】
電力効率測定装置１では、測定部２は、電路１１についての交流電圧Ｖ１を電圧プローブ２１，２１を介して検出すると共に、交流電流Ｉ１を電流プローブ２２を介して検出して、電圧データＤｖ１および電流データＤｉ１を処理部４に所定のサンプリング周期で出力する。同様にして、測定部３も、電路１２についての交流電圧Ｖ２を電圧プローブ３１，３１を介して検出すると共に、交流電流Ｉ２を電流プローブ３２を介して検出して、電圧データＤｖ２および電流データＤｉ２を処理部４に測定部２と同じサンプリング周期で出力する。
【００２５】
処理部４は、測定部２から電圧データＤｖ１および電流データＤｉ１が出力され、かつ測定部３から電圧データＤｖ２および電流データＤｉ２が出力される都度、これらを取得して記憶部５に順次記憶させる記憶処理を繰り返し実行する。また、処理部４は、この記憶処理と並行してゼロクロス点検出処理を実行する。
【００２６】
ゼロクロス点検出処理では、処理部４は、第１検出部として機能して、電圧データＤｖ１および電流データＤｉ１のうちの一方のデータに基づいて、図２に示すように、この一方のデータに対応する信号（交流電圧Ｖ１および交流電流Ｉ１のうちの一方の信号（本例では一例として、交流電圧Ｖ１））についての第１ゼロクロス点Ｐ１（以下、「ゼロクロス点Ｐ１」ともいう）を検出する。
【００２７】
また、処理部４は、第２検出部として機能して、電圧データＤｖ２および電流データＤｉ２のうちの一方のデータ（上記した入力系統についての一方のデータに対応する同種（入力系統が電圧データであれば電圧データ、電流データであれば電流データ）に基づいて、図２に示すように、電圧データＤｖ２および電流データＤｉ２のうちの一方のデータに対応する信号（交流電圧Ｖ２および交流電流Ｉ２のうちの上記した入力系統についての一方の信号と同種の信号（本例では、交流電圧Ｖ２））についての第２ゼロクロス点Ｐ２（以下、「ゼロクロス点Ｐ２」ともいう）を検出する。
【００２８】
また、本例では一例として、処理部４は、交流電圧Ｖ１や交流電圧Ｖ２が負側から正側に向かって変化しつつゼロを横切るゼロクロス点（立ち上がりゼロクロス点）を検出する構成を採用しているが、正側から負側に向かって変化しつつゼロを横切るゼロクロス点（立ち下がりゼロクロス点）を検出する構成を採用することもできる。
【００２９】
この状態において、処理部４は、検出した各ゼロクロス点Ｐ１，Ｐ２に基づいて、入力系統および出力系統のうちの周期の長い（周波数の低い）系統を特定する。また、処理部４は、特定した周期の長い系統についてのゼロクロス点（本例では、ゼロクロス点Ｐ１）に基づき、一対のゼロクロス点Ｐ１（特に区別するときには、交流電圧Ｖ１の１つの周期Ｔ１における始期のゼロクロス点Ｐ１を「Ｐ１ａ」、終期のゼロクロス点Ｐ１を「Ｐ１ｂ」ともいう）のうちのゼロクロス点Ｐ１ｂを検出したときから開始する電力算出期間Ｔｃにおいて、まず、上記した電力算出処理を実行する。
【００３０】
この電力算出処理では、処理部４は、この一対のゼロクロス点Ｐ１間（この１つの周期Ｔ１）に含まれている電圧データＤｖ１および電流データＤｉ１に基づいて、この一対のゼロクロス点Ｐ１間での交流電圧Ｖ１の実効値Ｖｒｍｓ１と交流電流Ｉ１の実効値Ｉｒｍｓ１とを算出して記憶部５に記憶させる。続いて、処理部４は、算出した実効値Ｖｒｍｓ１と実効値Ｉｒｍｓ１とを乗算して、この１つの周期Ｔ１についての入力電力（有効入力電力）Ｗ１を算出し、算出した入力電力Ｗ１を記憶部５に記憶させる（第１電力算出処理）。
【００３１】
また、処理部４は、この周期Ｔ１に含まれている隣り合うすべての一対の第２ゼロクロス点Ｐ２間（図２では、３つの一対の第２ゼロクロス点Ｐ２間）の電圧データＤｖ２および電流データＤｉ２（交流電圧Ｖ２の各周期Ｔ２に含まれる電圧データＤｖ２および電流データＤｉ２）に基づいて、各一対の第２ゼロクロス点Ｐ２間（各周期Ｔ２）での交流電圧Ｖ２の実効値Ｖｒｍｓ２および交流電流Ｉ２の実効値Ｉｒｍｓ２をそれぞれ算出して記憶部５に記憶させる。次いで、処理部４は、各周期Ｔ２についての実効値Ｖｒｍｓ１と実効値Ｉｒｍｓ１とを乗算して、各周期Ｔ２での電力を算出し、続いて、算出した各電力の平均値を算出して、上記の１つの周期Ｔ１に対応する期間での出力電力（有効出力電力）Ｗ２として記憶部５に記憶させる（第２電力算出処理）。
【００３２】
最後に、処理部４は、算出した入力電力Ｗ１および出力電力Ｗ２に基づいて、上記の１つの周期Ｔ１での電力効率Ａ（＝Ｗ２／Ｗ１）を算出して、記憶部５に記憶させる（比率算出処理）。これにより、電力算出処理が完了する。
【００３３】
処理部４は、電力算出期間Ｔｃにおいて上記した電力算出処理に続いて、出力処理を実行する。この出力処理では、処理部４は、記憶部５に記憶されている電力効率Ａの情報を読み出して、一例として、時刻データと共に出力部６に出力する。出力部６は、接続されているリムーバブルメモリに、対応する時刻データと共に電力効率Ａの情報を記憶させる。これにより、出力処理が完了する。
【００３４】
処理部４は、上記した電力算出処理および出力処理を、予め規定された周期で（本例では周期（Ｔ１×２）で）繰り返し実行する。これにより、リムーバブルメモリには、予め規定された周期で、この周期内に含まれる１つの周期Ｔ１での電力効率Ａが順次記憶される。
【００３５】
以上のように、この電力効率測定装置１では、処理部４は、２つの系統（コンバータ７の入力系統と出力系統）の各信号の周期Ｔ１，Ｔ２のうちのより長い周期Ｔ１の１周期内（一対のゼロクロス点Ｐ１間）の交流電圧Ｖ１についての電圧データＤｖ１および交流電流Ｉ１についての電流データＤｉ１に基づいて、この周期Ｔ１の終了時点（周期Ｔ１後の電力算出期間Ｔｃ）において、入力電力Ｗ１を測定する。また、処理部４は、この周期Ｔ１の１周期内（一対のゼロクロス点Ｐ１間）に含まれるすべての一対のゼロクロス点Ｐ２間の交流電圧Ｖ２についての電圧データＤｖ２および交流電流Ｉ２についての電流データＤｉ２に基づいて、この周期Ｔ１の終了時点（電力算出期間Ｔｃ）において、各一対のゼロクロス点Ｐ２間の電力を算出して平均することにより、１つの周期Ｔ１に対応する期間（本例では周期Ｔ２の３周期分の期間）での出力電力Ｗ２を算出する。また、処理部４は、この周期Ｔ１の終了時点（電力算出期間Ｔｃ）において、これらの入力電力Ｗ１および出力電力Ｗ２に基づいて電力効率Ａを算出（測定）する。
【００３６】
したがって、この電力効率測定装置１によれば、周期Ｔ１内の１周期分の各データＤｖ１，Ｄｉ１に基づいて算出される入力電力Ｗ１と、周期Ｔ１内の複数周期分（上記の例では周期Ｔ２の３つ分）の各データＤｖ２，Ｄｉ２に基づいて算出される各周期Ｔ２での電力の平均値である出力電力Ｗ２の双方を、より長い周期Ｔ１の１周期の終了時点で（終了後に）算出し（つまり、両電力Ｗ１，Ｗ２を同じタイミングで算出し）、しかもより短い周期Ｔ２の系統の出力電力Ｗ２については平均して算出するため、より短い周期Ｔ２の系統（出力系統）側の交流電圧Ｖ２および交流電流Ｉ２が１つの周期Ｔ１内において変動（増加したり、減少したり）したとしても、この変動の電力効率Ａへの影響を軽減させて、実際の電力効率に近い電力効率Ａを正確に測定することができる。
【００３７】
なお、上記した電力効率測定装置１の構成に限定されない。例えば、周期Ｔ１内の複数周期分（上記の例では３周期分）の各データＤｖ２，Ｄｉ２に基づいて出力電力Ｗ２を算出する構成を採用した例について上記したが、この出力電力Ｗ２の算出（測定）に際して、周期Ｔ１の１周期に一部が掛かる周期Ｔ２に含まれている交流電圧Ｖ２についての電圧データＤｖ２および交流電流Ｉ２についての電流データＤｉ２も使用して、出力電力Ｗ２を算出する構成を採用することもできる。
【００３８】
以下、この構成を採用した電力効率測定装置１Ａについて、図１，３を参照して説明する。なお、電力効率測定装置１Ａの構成は、電力効率測定装置１と同一であり、処理部４Ａが実行する実効値算出処理および電力算出処理の内容が処理部４が実行する同処理の内容と相違するのみである。このため、電力効率測定装置１Ａの処理部４以外の各構成要素については、電力効率測定装置１と同一であるため、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００３９】
電力効率測定装置１Ａは、測定部２、測定部３、処理部４Ａ、記憶部５および出力部６を備えている。
【００４０】
処理部４Ａは、例えばコンピュータで構成されて、記憶処理、ゼロクロス点検出処理、電力算出処理および出力処理を実行する。この場合、処理部４Ａは、記憶処理、ゼロクロス点検出処理および出力処理については、処理部４と同一の内容の処理を実行する。
【００４１】
この処理部４Ａは、周期Ｔ１，Ｔ２のうちのより長い周期Ｔ１に続く電力算出期間Ｔｃにおいて実行する電力算出処理では、電力効率測定装置１の処理部４と同様にして第１電力算出処理を実行して、入力電力Ｗ１を算出する。具体的には、処理部４Ａは、図３に示すように、一対のゼロクロス点Ｐ１間（ゼロクロス点Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ）に含まれている電圧データＤｖ１および電流データＤｉ１に基づいて、この一対のゼロクロス点Ｐ１間での交流電圧Ｖ１の実効値Ｖｒｍｓ１と交流電流Ｉ１の実効値Ｉｒｍｓ１とを算出して記憶部５に記憶させる。続いて、処理部４は、算出した実効値Ｖｒｍｓ１と実効値Ｉｒｍｓ１とを乗算して、この１つの周期Ｔ１についての入力電力（有効入力電力）Ｗ１を算出し、算出した入力電力Ｗ１を記憶部５に記憶させる。
【００４２】
また、処理部４Ａは、電力算出期間Ｔｃに実行する第２電力算出処理において、電力効率測定装置１の処理部４と同様にして、上記の周期Ｔ１に含まれている隣り合うすべての一対の第２ゼロクロス点Ｐ２間（図３では、３つの一対の第２ゼロクロス点Ｐ２間）の電圧データＤｖ２および電流データＤｉ２に基づいて、各一対の第２ゼロクロス点Ｐ２間（各周期Ｔ２）での交流電圧Ｖ２の実効値Ｖｒｍｓ２および交流電流Ｉ２の実効値Ｉｒｍｓ２をそれぞれ算出し、この算出した実効値Ｖｒｍｓ２と実効値Ｉｒｍｓ２とを乗算して、各周期Ｔ２での電力を算出する。
【００４３】
また、処理部４Ａは、処理部４とは異なり、さらに、周期Ｔ１内に含まれる各周期Ｔ２のうちの最初の周期Ｔ２の始期のゼロクロス点Ｐ２と周期Ｔ１の始期のゼロクロス点Ｐ１ａとの間の期間Ｔａ（以下、「始期期間Ｔａ」ともいう）での始期部分電力Ｗ２ａｐを算出する。また、処理部４Ａは、周期Ｔ１内に含まれる各周期Ｔ２のうちの最後の周期Ｔ２の終期のゼロクロス点Ｐ２と周期Ｔ１の終期のゼロクロス点Ｐ１ｂとの間の期間Ｔｂ（以下、「終期期間Ｔｂ」ともいう）での終期部分電力Ｗ２ｂｐを算出する。
【００４４】
具体的に、始期部分電力Ｗ２ａｐおよび終期部分電力Ｗ２ｂｐの算出方法について説明する。
【００４５】
最初に、始期部分電力Ｗ２ａｐの算出に際しては、処理部４Ａは、まず、一対のゼロクロス点Ｐ１の直前のゼロクロス点Ｐ２（上記の始期期間Ｔａを含む周期Ｔ２（特に区別するときには、「周期Ｔ２ａ」ともいう）における始期のゼロクロス点Ｐ２ａ）と、この一対のゼロクロス点Ｐ１間に含まれるすべてのゼロクロス点Ｐ２のうちの最初のゼロクロス点Ｐ２（上記の周期Ｔ２ａにおける終期のゼロクロス点Ｐ２ｂでもある）との間の交流電圧Ｖ２の電圧データＤｖ２および交流電流Ｉ２の電流データＤｉ２（つまり、周期Ｔ２ａ内の電圧データＤｖ２および電流データＤｉ２）に基づいて、この隣接する一対のゼロクロス点Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ間（周期Ｔ２ａ）での実効値Ｖｒｍｓ２および実効値Ｉｒｍｓ２を算出する。次いで、処理部４Ａは、算出した実効値Ｖｒｍｓ１と実効値Ｉｒｍｓ１とを乗算して、周期Ｔ２ａ全体での始期全体電力Ｗ２ａｔを算出する。
【００４６】
続いて、処理部４Ａは、始期期間Ｔａの期間長についての周期Ｔ２ａに対する比率Ｂ（＝Ｔａ／Ｔ２）を始期比率（以下、初期比率Ｂともいう）として算出し、この比率Ｂを始期全体電力Ｗ２ａｔに乗算することにより、始期期間Ｔａでの電力（つまり、始期部分電力Ｗ２ａｐ）を算出する（始期電力測定処理）。
【００４７】
次に、終期部分電力Ｗ２ｂｐの算出に際しては、処理部４Ａは、まず、一対のゼロクロス点Ｐ１の直後のゼロクロス点Ｐ２（上記の終期期間Ｔｂを含む周期Ｔ２（特に区別するときには、「周期Ｔ２ｂ」ともいう）における終期のゼロクロス点Ｐ２ｂ）と、この一対のゼロクロス点Ｐ１間に含まれるすべてのゼロクロス点Ｐ２のうちの最後のゼロクロス点Ｐ２（上記の周期Ｔ２ｂにおける始期のゼロクロス点Ｐ２ａ）との間の交流電圧Ｖ２の電圧データＤｖ２および交流電流Ｉ２の電流データＤｉ２（周期Ｔ２ｂ内の電圧データＤｖ２および電流データＤｉ２）に基づいて、この隣接する一対のゼロクロス点Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ間（周期Ｔ２ｂ）での実効値Ｖｒｍｓ２および実効値Ｉｒｍｓ２を算出する。次いで、処理部４Ａは、算出した実効値Ｖｒｍｓ１と実効値Ｉｒｍｓ１とを乗算して、周期Ｔ２ｂ全体での終期全体電力Ｗ２ｂｔを算出する。
【００４８】
続いて、処理部４Ａは、終期期間Ｔｂの期間長についての周期Ｔ２に対する比率Ｃ（＝Ｔｂ／Ｔ２）を終期比率（以下、終期比率Ｃともいう）として算出し、この比率Ｃを終期全体電力Ｗ２ｂｔに乗算することにより、終期期間Ｔｂでの電力（つまり、終期部分電力Ｗ２ｂｐ）を算出する（終期電力測定処理）。
【００４９】
この後、処理部４Ａは、第２電力算出処理において、上記のようにして算出した上記の周期Ｔ１に含まれている各周期Ｔ２での電力、始期部分電力Ｗ２ａｐおよび終期部分電力Ｗ２ｂｐの平均値を１つの周期Ｔ１に対応する期間での出力電力Ｗ２として算出して、記憶部５に記憶させる。これにより、第２電力算出処理が完了する。
【００５０】
最後に、処理部４Ａは、算出した入力電力Ｗ１および出力電力Ｗ２に基づいて、上記の１つの周期Ｔ１での電力効率Ａ（＝Ｗ２／Ｗ１）を算出して、記憶部５に記憶させる（比率算出処理）。これにより、電力算出処理が完了する。
【００５１】
以上のように、この電力効率測定装置１Ａでは、処理部４Ａは、２つの系統（コンバータ７の入力系統と出力系統）の各信号の周期Ｔ１，Ｔ２のうちのより長い周期Ｔ１の１周期内（一対のゼロクロス点Ｐ１間）の交流電圧Ｖ１についての電圧データＤｖ１および交流電流Ｉ１についての電流データＤｉ１に基づいて、この周期Ｔ１の終了時点（周期Ｔ１後の電力算出期間Ｔｃ）において、入力電力Ｗ１を測定する。また、処理部４は、この周期Ｔ１の１周期内（一対のゼロクロス点Ｐ１間）に含まれるすべての一対のゼロクロス点Ｐ２間の交流電圧Ｖ２についての電圧データＤｖ２および交流電流Ｉ２についての電流データＤｉ２に基づいて、この周期Ｔ１の終了時点において、各一対のゼロクロス点Ｐ２間（各周期Ｔ２）の電力、始期部分電力Ｗ２ａｐおよび終期部分電力Ｗ２ｂｐの平均値（周期Ｔ１と同じ期間における平均値）を出力電力Ｗ２として算出する。また、処理部４は、この周期Ｔ１の終了時点において、入力電力Ｗ１および出力電力Ｗ２に基づいて電力効率Ａを算出（測定）する。
【００５２】
したがって、この電力効率測定装置１Ａによれば、周期Ｔ１内の１周期分の各データＤｖ１，Ｄｉ１に基づいて算出される入力電力Ｗ１と、複数の周期Ｔ２を含む周期Ｔ１の１周期分と同じ期間での電圧データＤｖ２および電流データＤｉ２に基づいて算出される各周期Ｔ２での電力の平均値である出力電力Ｗ２の双方を、より長い周期Ｔ１の１周期の終了時点で（終了後に）算出し（つまり、両電力Ｗ１，Ｗ２を同じタイミングで算出し）、しかもより短い周期Ｔ２の系統の出力電力Ｗ２については平均して算出するため、より短い周期Ｔ２の系統（出力系統）側の交流電圧Ｖ２および交流電流Ｉ２が１つの周期Ｔ１内において変動（増加したり、減少したり）したとしても、この変動の電力効率Ａへの影響を軽減させて、実際の電力効率により近い電力効率Ａを正確に測定することができる。
【００５３】
また、この電力効率測定装置１Ａによれば、複数の周期Ｔ２を含む周期Ｔ１の１周期分と同じ期間での電圧データＤｖ２および電流データＤｉ２に基づいて出力電力Ｗ２を算出する構成のため、出力電力Ｗ２をより正確に算出することができ、この結果として、電力効率Ａをより正確に測定することができる。
【００５４】
なお、上記の電力効率測定装置１，１Ａでは、処理部４，４Ａが、ゼロクロス点Ｐ１やゼロクロス点Ｐ２を検出する構成を採用しているが、この構成に代えて、例えば、コンパレータなどを用いてゼロクロスを検出する検出部を処理部４，４Ａとは別個に構成して、この検出部が第１検出部および第２検出部として機能して、ゼロクロス点Ｐ１やゼロクロス点Ｐ２を検出する構成を採用することもできる。
【００５５】
また、入力系統の周期Ｔ１に対して出力系統の周期Ｔ２が短い例について説明したが、入力系統の周期Ｔ１に対して出力系統の周期Ｔ２が長い場合についても、電力効率測定装置１，１Ａを適用して電力効率Ａを測定することができる。電力効率測定装置１を例に挙げて説明すると、この場合、処理部４は、より長い周期Ｔ２の１周期内（一対のゼロクロス点Ｐ２間）の交流電圧Ｖ２についての電圧データＤｖ２および交流電流Ｉ２についての電流データＤｉ２に基づいて、この周期Ｔ２の終了時点（周期Ｔ２後の電力算出期間Ｔｃ）において、出力電力Ｗ２を測定する。また、処理部４は、この周期Ｔ２の１周期内（一対のゼロクロス点Ｐ２間）に含まれるすべての一対のゼロクロス点Ｐ１間の交流電圧Ｖ１についての電圧データＤｖ１および交流電流Ｉ１についての電流データＤｉ１に基づいて、この周期Ｔ２の終了時点（電力算出期間Ｔｃ）において、各一対のゼロクロス点Ｐ１間の電力（各周期Ｔ１での電力）を算出して平均することにより、入力電力Ｗ１を算出する。また、処理部４は、この周期Ｔ２の終了時点（電力算出期間Ｔｃ）において、入力電力Ｗ１および出力電力Ｗ２に基づいて電力効率Ａを算出（測定）する。つまり、電圧プローブ２１，２１および電流プローブ２２を介して電路１２に測定部２を接続すると共に電圧プローブ３１，３１および電流プローブ３２を介して電路１１に測定部３を接続した状態で上記した動作と同様にして電力効率Ａを算出する。
【００５６】
したがって、電力効率測定装置１は、入力系統の周期Ｔ１に対して出力系統の周期Ｔ２が長い場合においても、入力系統の周期Ｔ１に対して出力系統の周期Ｔ２が短い場合と同様にして、より短い周期Ｔ１の系統（入力系統）側の交流電圧Ｖ１および交流電流Ｉ１が１つの周期Ｔ２内において変動（増加したり、減少したり）したとしても、この変動の電力効率Ａへの影響を軽減させて、実際の電力効率に近い電力効率Ａを測定することができる。
【００５７】
また、上記の電力効率測定装置１，１Ａでは、処理部４，４Ａが、予め規定された周期としての周期（Ｔ１×２）、つまり、周期Ｔ１，Ｔ２のうちのより長い周期の２倍の周期で電力算出処理および出力処理を繰り返し実行する構成を採用しているが、この構成に限定されるものではなく、１倍以上の任意の倍数の周期で電力算出処理および出力処理を繰り返し実行する構成を採用することもできる。
【００５８】
また、コンバータ７の電力変換効率を測定する電力効率測定装置１，１Ａとして電力比率測定装置を使用する例を挙げて説明したが、例えば、２つの独立した交流電路から２つの独立した負荷に対して供給される２つの電力の一方に対する他方の比率を測定する比率測定装置に電力比率測定装置を使用することもできる。
【符号の説明】
【００５９】
１，１Ａ 電力効率測定装置
２，３ 測定部
４，４Ａ 処理部
Ａ 電力変換効率
Ｉ１，Ｉ２ 交流電流
Ｖ１，Ｖ２ 交流電圧
Ｗ１ 入力電力
Ｗ２ 出力電力
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１系統についての第１電圧信号および第１電流信号に基づいて第１電力を測定すると共に、当該第１電圧信号および当該第１電流信号よりも周期の短い第２系統についての第２電圧信号および第２電流信号に基づいて第２電力を測定し、当該測定した２つの電力のうちの一方の電力に対する他方の電力の比率を算出する処理部を備えた電力比率測定装置であって、
前記第１電圧信号および前記第１電流信号のうちの一方の信号についての第１ゼロクロス点を検出する第１検出部と、
前記第２電圧信号および第２電流信号のうちの前記一方の信号と同種の信号についての第２ゼロクロス点を検出する第２検出部とを有し、
前記処理部は、
隣り合う一対の前記第１ゼロクロス点間の前記第１電圧信号および前記第１電流信号に基づいて前記第１電力を算出する第１電力算出処理と、
前記一対の第１ゼロクロス点間に含まれるすべての前記第２ゼロクロス点についての隣り合うすべての一対の当該第２ゼロクロス点間の前記第２電圧信号および前記第２電流信号に基づいて当該各一対の第２ゼロクロス点間の電力を算出すると共に当該算出した各電力の平均値を前記第２電力として算出する第２電力算出処理と、
前記算出した第１電力および第２電力に基づいて前記比率を算出する比率算出処理とを前記一対の第１ゼロクロス点で規定される前記第１系統の１周期の終了後に実行する電力比率測定装置。
【請求項２】
前記処理部は、前記第２電力算出処理において、
前記一対の第１ゼロクロス点の直前の前記第２ゼロクロス点と当該一対の第１ゼロクロス点間に含まれる前記すべての第２ゼロクロス点のうちの最初の当該第２ゼロクロス点との間の前記第２電圧信号および前記第２電流信号に基づいて当該一対の第２ゼロクロス点間全体の電力を始期全体電力として算出すると共に、当該一対の第１ゼロクロス点のうちの最初の当該第１ゼロクロス点と前記最初の第２ゼロクロス点との間の期間長についての当該一対の第２ゼロクロス点間の期間長に対する比率を始期比率として算出し、かつ前記始期全体電力と当該始期比率とを乗算して、当該最初の第１ゼロクロス点と当該最初の第２ゼロクロス点との間の電力を始期部分電力として測定する始期電力測定処理と、
前記一対の第１ゼロクロス点の直後の前記第２ゼロクロス点と当該一対の第１ゼロクロス点間に含まれる前記すべての第２ゼロクロス点のうちの最後の当該第２ゼロクロス点との間の前記第２電圧信号および前記第２電流信号に基づいて当該一対の第２ゼロクロス点間全体の電力を終期全体電力として算出すると共に、当該一対の第１ゼロクロス点のうちの最後の当該第１ゼロクロス点と前記最後の第２ゼロクロス点との間の期間長についての当該一対の第２ゼロクロス点間の期間長に対する比率を終期比率として算出し、かつ前記終期全体電力と当該終期比率とを乗算して、当該最後の第２ゼロクロス点と当該最後の第１ゼロクロス点との間の電力を終期部分電力として測定する終期電力測定処理とを実行し、
前記算出した各一対の第２ゼロクロス点間の電力、前記始期部分電力および前記終期部分電力の平均値を前記第２電力として前記比率を算出する請求項１記載の電力比率測定装置。
【請求項３】
第１系統についての第１電圧信号および第１電流信号に基づいて第１電力を測定すると共に、当該第１電圧信号および当該第１電流信号よりも周期の短い第２系統についての第２電圧信号および第２電流信号に基づいて第２電力を測定し、当該測定した２つの電力のうちの一方の電力に対する他方の電力の比率を算出する電力比率測定方法であって、
前記第１電圧信号および前記第１電流信号のうちの一方の信号についての第１ゼロクロス点を検出すると共に、前記第２電圧信号および前記第２電流信号のうちの前記一方の信号と同種の信号についての第２ゼロクロス点を検出するゼロクロス点検出処理と、
隣り合う一対の前記第１ゼロクロス点間の前記第１電圧信号および前記第１電流信号に基づいて前記第１電力を算出する第１電力算出処理と、
前記一対の第１ゼロクロス点間に含まれるすべての前記第２ゼロクロス点についての隣り合うすべての一対の当該第２ゼロクロス点間の前記第２電圧信号および前記第２電流信号に基づいて当該各一対の第２ゼロクロス点間の電力を算出すると共に当該算出した各電力の平均値を前記第２電力として算出する第２電力算出処理と、
前記算出した第１電力および第２電力に基づいて前記比率を算出する比率算出処理とを前記一対の第１ゼロクロス点で規定される前記第１系統の１周期の終了後に実行する電力比率測定方法。
【請求項４】
前記第２電力算出処理において、
前記一対の第１ゼロクロス点の直前の前記第２ゼロクロス点と当該一対の第１ゼロクロス点間に含まれる前記すべての第２ゼロクロス点のうちの最初の当該第２ゼロクロス点との間の前記第２電圧信号および前記第２電流信号に基づいて当該一対の第２ゼロクロス点間全体の電力を始期全体電力として算出すると共に、当該一対の第１ゼロクロス点のうちの最初の当該第１ゼロクロス点と前記最初の第２ゼロクロス点との間の期間長についての当該一対の第２ゼロクロス点間の期間長に対する比率を始期比率として算出し、かつ前記始期全体電力と当該始期比率とを乗算して、当該最初の第１ゼロクロス点と当該最初の第２ゼロクロス点との間の電力を始期部分電力として測定する始期電力測定処理と、
前記一対の第１ゼロクロス点の直後の前記第２ゼロクロス点と当該一対の第１ゼロクロス点間に含まれる前記すべての第２ゼロクロス点のうちの最後の当該第２ゼロクロス点との間の前記第２電圧信号および前記第２電流信号に基づいて当該一対の第２ゼロクロス点間全体の電力を終期全体電力として算出すると共に、当該一対の第１ゼロクロス点のうちの最後の当該第１ゼロクロス点と前記最後の第２ゼロクロス点との間の期間長についての当該一対の第２ゼロクロス点間の期間長に対する比率を終期比率として算出し、かつ前記終期全体電力と当該終期比率とを乗算して、当該最後の第２ゼロクロス点と当該最後の第１ゼロクロス点との間の電力を終期部分電力として測定する終期電力測定処理とを実行し、
前記比率算出処理において、前記算出した各一対の第２ゼロクロス点間の電力、前記始期部分電力および前記終期部分電力の平均値を前記第２電力として前記比率を算出する請求項３記載の電力比率測定方法。
【請求項１】
第１系統についての第１電圧信号および第１電流信号に基づいて第１電力を測定すると共に、当該第１電圧信号および当該第１電流信号よりも周期の短い第２系統についての第２電圧信号および第２電流信号に基づいて第２電力を測定し、当該測定した２つの電力のうちの一方の電力に対する他方の電力の比率を算出する処理部を備えた電力比率測定装置であって、
前記第１電圧信号および前記第１電流信号のうちの一方の信号についての第１ゼロクロス点を検出する第１検出部と、
前記第２電圧信号および第２電流信号のうちの前記一方の信号と同種の信号についての第２ゼロクロス点を検出する第２検出部とを有し、
前記処理部は、
隣り合う一対の前記第１ゼロクロス点間の前記第１電圧信号および前記第１電流信号に基づいて前記第１電力を算出する第１電力算出処理と、
前記一対の第１ゼロクロス点間に含まれるすべての前記第２ゼロクロス点についての隣り合うすべての一対の当該第２ゼロクロス点間の前記第２電圧信号および前記第２電流信号に基づいて当該各一対の第２ゼロクロス点間の電力を算出すると共に当該算出した各電力の平均値を前記第２電力として算出する第２電力算出処理と、
前記算出した第１電力および第２電力に基づいて前記比率を算出する比率算出処理とを前記一対の第１ゼロクロス点で規定される前記第１系統の１周期の終了後に実行する電力比率測定装置。
【請求項２】
前記処理部は、前記第２電力算出処理において、
前記一対の第１ゼロクロス点の直前の前記第２ゼロクロス点と当該一対の第１ゼロクロス点間に含まれる前記すべての第２ゼロクロス点のうちの最初の当該第２ゼロクロス点との間の前記第２電圧信号および前記第２電流信号に基づいて当該一対の第２ゼロクロス点間全体の電力を始期全体電力として算出すると共に、当該一対の第１ゼロクロス点のうちの最初の当該第１ゼロクロス点と前記最初の第２ゼロクロス点との間の期間長についての当該一対の第２ゼロクロス点間の期間長に対する比率を始期比率として算出し、かつ前記始期全体電力と当該始期比率とを乗算して、当該最初の第１ゼロクロス点と当該最初の第２ゼロクロス点との間の電力を始期部分電力として測定する始期電力測定処理と、
前記一対の第１ゼロクロス点の直後の前記第２ゼロクロス点と当該一対の第１ゼロクロス点間に含まれる前記すべての第２ゼロクロス点のうちの最後の当該第２ゼロクロス点との間の前記第２電圧信号および前記第２電流信号に基づいて当該一対の第２ゼロクロス点間全体の電力を終期全体電力として算出すると共に、当該一対の第１ゼロクロス点のうちの最後の当該第１ゼロクロス点と前記最後の第２ゼロクロス点との間の期間長についての当該一対の第２ゼロクロス点間の期間長に対する比率を終期比率として算出し、かつ前記終期全体電力と当該終期比率とを乗算して、当該最後の第２ゼロクロス点と当該最後の第１ゼロクロス点との間の電力を終期部分電力として測定する終期電力測定処理とを実行し、
前記算出した各一対の第２ゼロクロス点間の電力、前記始期部分電力および前記終期部分電力の平均値を前記第２電力として前記比率を算出する請求項１記載の電力比率測定装置。
【請求項３】
第１系統についての第１電圧信号および第１電流信号に基づいて第１電力を測定すると共に、当該第１電圧信号および当該第１電流信号よりも周期の短い第２系統についての第２電圧信号および第２電流信号に基づいて第２電力を測定し、当該測定した２つの電力のうちの一方の電力に対する他方の電力の比率を算出する電力比率測定方法であって、
前記第１電圧信号および前記第１電流信号のうちの一方の信号についての第１ゼロクロス点を検出すると共に、前記第２電圧信号および前記第２電流信号のうちの前記一方の信号と同種の信号についての第２ゼロクロス点を検出するゼロクロス点検出処理と、
隣り合う一対の前記第１ゼロクロス点間の前記第１電圧信号および前記第１電流信号に基づいて前記第１電力を算出する第１電力算出処理と、
前記一対の第１ゼロクロス点間に含まれるすべての前記第２ゼロクロス点についての隣り合うすべての一対の当該第２ゼロクロス点間の前記第２電圧信号および前記第２電流信号に基づいて当該各一対の第２ゼロクロス点間の電力を算出すると共に当該算出した各電力の平均値を前記第２電力として算出する第２電力算出処理と、
前記算出した第１電力および第２電力に基づいて前記比率を算出する比率算出処理とを前記一対の第１ゼロクロス点で規定される前記第１系統の１周期の終了後に実行する電力比率測定方法。
【請求項４】
前記第２電力算出処理において、
前記一対の第１ゼロクロス点の直前の前記第２ゼロクロス点と当該一対の第１ゼロクロス点間に含まれる前記すべての第２ゼロクロス点のうちの最初の当該第２ゼロクロス点との間の前記第２電圧信号および前記第２電流信号に基づいて当該一対の第２ゼロクロス点間全体の電力を始期全体電力として算出すると共に、当該一対の第１ゼロクロス点のうちの最初の当該第１ゼロクロス点と前記最初の第２ゼロクロス点との間の期間長についての当該一対の第２ゼロクロス点間の期間長に対する比率を始期比率として算出し、かつ前記始期全体電力と当該始期比率とを乗算して、当該最初の第１ゼロクロス点と当該最初の第２ゼロクロス点との間の電力を始期部分電力として測定する始期電力測定処理と、
前記一対の第１ゼロクロス点の直後の前記第２ゼロクロス点と当該一対の第１ゼロクロス点間に含まれる前記すべての第２ゼロクロス点のうちの最後の当該第２ゼロクロス点との間の前記第２電圧信号および前記第２電流信号に基づいて当該一対の第２ゼロクロス点間全体の電力を終期全体電力として算出すると共に、当該一対の第１ゼロクロス点のうちの最後の当該第１ゼロクロス点と前記最後の第２ゼロクロス点との間の期間長についての当該一対の第２ゼロクロス点間の期間長に対する比率を終期比率として算出し、かつ前記終期全体電力と当該終期比率とを乗算して、当該最後の第２ゼロクロス点と当該最後の第１ゼロクロス点との間の電力を終期部分電力として測定する終期電力測定処理とを実行し、
前記比率算出処理において、前記算出した各一対の第２ゼロクロス点間の電力、前記始期部分電力および前記終期部分電力の平均値を前記第２電力として前記比率を算出する請求項３記載の電力比率測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−１１３５８９（Ｐ２０１３−１１３５８９Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５６９４６（Ｐ２０１１−２５６９４６）
【出願日】平成２３年１１月２５日（２０１１．１１．２５）
【出願人】（０００２２７１８０）日置電機株式会社 (982)
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２５日（２０１１．１１．２５）
【出願人】（０００２２７１８０）日置電機株式会社 (982)
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