電流及び電力測定装置
【課題】電流波形精度の良い電流測定ができることに加え、電流波形を考慮した有効電力の測定ができる測定装置を提供する。
【解決手段】電流センサ１で検出された電流は、Ａ／Ｄ変換器２によりデジタル信号に変換されてデータ取得レジスタ３にサンプル信号発生回路７からのサンプル信号により取り込まれる。レジスタ３に取り込まれたデータは、マイクロプロセッサ４に取り込まれて処理される。Ｖクロスタイミング検出回路５には、ＡＣ電源が入力され、ＡＣ電圧が基準電圧とクロスするタイミングを検出する。発信器６は、ＡＣ電源の周波数に対しステップダウンした値が共役数を持たないか、素数および素数の倍数の周波数を発生し、サンプル信号発生回路７はサンプル信号と電圧が負から正に変わるゼロクロスタイミング信号を送出する。マイクロプロセッサ４は高精度な実効電流を算出し、サンプル回数と位相角の関係を、活用して精確な有効電力と力率の算出を行う。
【解決手段】電流センサ１で検出された電流は、Ａ／Ｄ変換器２によりデジタル信号に変換されてデータ取得レジスタ３にサンプル信号発生回路７からのサンプル信号により取り込まれる。レジスタ３に取り込まれたデータは、マイクロプロセッサ４に取り込まれて処理される。Ｖクロスタイミング検出回路５には、ＡＣ電源が入力され、ＡＣ電圧が基準電圧とクロスするタイミングを検出する。発信器６は、ＡＣ電源の周波数に対しステップダウンした値が共役数を持たないか、素数および素数の倍数の周波数を発生し、サンプル信号発生回路７はサンプル信号と電圧が負から正に変わるゼロクロスタイミング信号を送出する。マイクロプロセッサ４は高精度な実効電流を算出し、サンプル回数と位相角の関係を、活用して精確な有効電力と力率の算出を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、数十以上の多量に設置されたＡＣ電流センサが検出して送ってくるダイナミックに変動するＡＣ電流を、センサ毎に電流値を測定し、更に電流値と電圧との位相ズレを精度良く反映することにより、力率を考慮した精度の良い電力の計算を実現する電流及び電力測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来は、総電流（電力）測定で良かったが、地球温暖化対策として最近では、電力消費状況を詳細に把握する必要が生じてきた。今まで、数十個以上のＡＣ電流センサが検出して送ってくるダイナミックに変動するＡＣ電流を同時に処理して測定することは、非常に困難であり、その測定装置は高価なものになっていた。従来は、負荷電流が電圧に比例した正弦波電流であったが、近年、ＩＴ機器の電源方式は、必ずしも正弦波電流ではなくなって来ている。
【０００３】
この様な波形の負荷電流のダイナミックに変動するＡＣ電流に対し、複数の電流センサに対し計測する電流検出装置がある（特許文献１参照）。
この電流検出装置は、被測定で電源の周波数を検出し、その周波数に同期して細かくサンプルする方式である。しかし、この装置は、センサを選びながら演算及び判断処理を行うため、最初のセンサが選ばれたタイミングと最後に選ばれたセンサのタイミングがずれる問題がある。
【０００４】
そのため、電圧と電流の位相差を検出できない欠点がある。同様に、多量なセンサに対し波形を認識し、低い周波数でサンプルして精度を高めた方式の電流測定装置がある（本願出願人による特願２００７−２７１２７１）。
この出願の電流測定装置は、電流値測定は精確であるが、電力についてはセンサ毎の電圧と電流の位相差が分らないため、力率を「１」とした電力しか判明できない問題がある。
【特許文献１】特開平１１−３０４８５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した両特許文献では、ダイナミックに変動する正弦波電流とは限らない、負荷電流を正しく計測できなかった。また、正弦波電流とは限らない歪んだ電流波形に対応した電圧との積として有効電力を計測することができない問題点がある。この他、電流及び有効電力の測定が、比較的簡単な構成で、低コストで行うことが要望されている。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、多量なセンサに対し、正弦波電流とは限らないダイナミックに変動する電流変化に対し、電流波形を認識し精度の良い電流測定ができることに加え、電圧に対し歪みのある電流波形を考慮した有効電力の測定ができる電流及び電力測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を達成するために、請求項１に係る発明は、ＡＣ電源を入力しＡＣ電圧が基準電圧をクロスするタイミングを検出するＶクロスタイミング検出部と、ＡＣ電源の周波数に比較して十分高い周波数で、ＡＣ電源の周波数に対しステップダウンした値が共役数を持たないか、素数および素数の倍数の周波数を発生する発信部と、該発信部の信号とＶクロスタイミング検出部の信号を入力し、発信部の信号でカウンタを働かせＮ倍にステップダウンした時間間隔でサンプル信号と電圧が負から正に変わるゼロクロスタイミング信号を送出するサンプル信号発生部と、１個又は複数のＡＣ電流センサと、これらに対応して設けられた複数個のＡ／Ｄ変換部と、これらＡ／Ｄ変換部に対応して設けられ、前記Ａ／Ｄ変換部の出力を、前記サンプル信号発生部からのサンプルタイミング信号で取り込むデータ取得レジスタと、該データ取得レジスタを選択し、データ取得レジスタの内容を取り込み、測定電流の周期に対し、共役数を持たないサンプル周期を用いて高精度な実効電流を算出し、該周期のサンプル回数と位相角の関係を活用して精確な有効電力と力率の算出を行うマイクロプロセッサとを具備したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、多数の電流センサ（５０センサ以上）に対して、１台の装置で、正弦波電流とは限らない電流計測を正確にでき、しかも低価格で装置を構成できる利点がある。
【０００９】
また、上位装置からの任意の問い合わせ期間（時間）に対し、その間の各センサのピーク電流値、実効電流値及び有効電力を上位装置に報知することができる。
【００１０】
さらに、上位装置からの任意の問い合わせ期間（時間）に対し、その間の各センサの電圧と電流の位相ズレによる力率の値を上位装置に報知することができる。
この他、上記装置からの問い合わせに対し、直前の１サイクル分の電流波形データを上位装置に報知することができるとともに、海外対応として上位装置から指定した商用電源の周波数に対して、上記のようなことを行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態を示すブロック構成図で、図１において、１〜ｎは、図示しない複数の被測定電流線路に設けられた例えば変流器からなるＡＣ電流センサで、これらＡＣ電流センサ１１〜１ｎで検出された電流は、Ａ／Ｄ変換器２１〜２ｎによりデジタル信号に変換されてデータ取得レジスタ３１〜３ｎに、後述するサンプル信号発生回路からのサンプルタイミング信号により取り込まれる。データ取得レジスタ３１〜３ｎに取り込まれたデータは、マイクロプロセッサ４に取り込まれ、後述のように処理される。
【００１２】
５はＶクロスタイミング検出回路で、このＶクロスタイミング検出回路５は、ＡＣ電源が入力され、ＡＣ電圧が基準電圧とクロスするタイミングを検出する。６は発信器で、この発信器６は、ＡＣ電源の周波数に比べて十分高い周波数（約千倍以上）でＡＣ電源の周波数に対しステップダウンした値が共役数を持たないか、素数および素数の倍数の周波数を発生するものである。
【００１３】
この発信器６からの信号と前記Ｖクロスタイミング検出回路５からの信号は、サンプル信号発生回路７に入力される。すると、サンプル信号発生回路７は、発信器６からの信号でカウンタ（図示省略）を働かせＮ倍にステップダウンした時間間隔でサンプル信号と電圧が負から正に変わるゼロクロスタイミング信号を送出する。
【００１４】
このゼロクロスタイミング信号、サンプルタイミング信号およびＶクロスタイミング検出回路５からＶクロスタイミング信号は、マイクロプロセッサ４に与えられる。すると、マイクロプロセッサ４は、測定電流の周期に対し、共役数を持たないサンプル周期を用いて高精度な実効電流を算出し、該周期のサンプル回数と位相角の関係を、活用して精確な有効電力と力率の算出を行う。
【００１５】
上記のように構成された本発明の実施の形態において、サンプル周波数に素数を選び１秒間に素数回数サンプルすることにより、その素数と商用ＡＣ電源周波数の積でサンプルしたことと同様になることを利用する。
【００１６】
従って、素数として「３５９」を選び１秒間に３５９回サンプルすると，商用ＡＣの電流波形の１サイクルの波形を１／３５９の等間隔でサンプル波形を入手することができる。もし、一般的に１サイクルを１／３５９等分した分解能でデータを取るためには、５０ＨＺであれば、３５９×５０＝１７９５９ＨＺ＝１７．９５ＫＨＺでサンプルする必要がある。たとえ３５９回より多い５００回サンプルしたとしても共役数が「５０」であるため、波形を１／１０等分した荒い波形となる。
【００１７】
一方シャノンのサンプル定理によれば、ダイナミックに変わるＡＣ電流の変化速度に対してその倍の周波数でサンプルすれば、波形が再現できる。５０ＨＺまたは６０ＨＺの商用電源に対し、電流が１サイクル毎に変化しても毎秒１００回又は１２０回以上でサンプルすればよいため、毎秒３５９回は十分なサンプル回数と言える。
【００１８】
最近のＩＴ機器は、正弦波の電圧に対し電圧の高い部分のみで電流を扱うことが多いため、電流波形が正弦波の波形をしていない。このため、位相ズレ量と２つの正弦波の積として有効電力を算出することができない。有効電力を精確に算出するためには、波形を細分化して同じタイミングの電圧値と電流値を掛けた値の積算を行う必要がある。
【００１９】
上記の説明で１サイクルを３５９等分に細分化できると記述したが、細分化の順番が３６０度／３５９ずつ増えるのではなく、３６０度／３５９の倍数の離散的な順である。しかし、１秒経過し３５９回のサンプルを行うと、３５９等分されたタイミングで電流のデータが取れる。
【００２０】
一方、サンプル回数と角度の関係は計算式で求められるため、その角度に対応する電圧を掛け算することによって、電流波形に対応した有効電力が求められる。この有効電力を実効電流とピーク電圧／√２の積で割ることにより、歪波形に対しても力率が算出できる。
【００２１】
以下、上述の実施の形態を、コンピュータを用いたプログラムで実現した実施例について図１と以下に示す表１〜表３を参照して述べる。表１はプログラムシーケンス制御及びセンサに共通なソフト処理におけるカウンタ、レジスタ、インジケータと変換テーブルである。又、表２は各センサに対応するレジスタ及びメモリであり、表３はコマンドに対応するカウンタである。
【００２２】
【表１】
【００２３】
【表２】
【００２４】
【表３】
【００２５】
表１の波形格納メモリアドレス変換テーブル（ｓ５）は、１サイクルの波形を１／３５９のピッチで描く場合、０度から３６０度／３５９ずつ角度が進む順に測定データを並び替えるものである。
【００２６】
５０ＨＺに対しては、Ｆ（ｎ）＝Ａｎ＊５０＊３６０／３５９の演算をＡ１（１回目のサンプル）からＡ３５９（３５９回目のサンプル）に対して行い、そのＦ（Ａｎ）の値を３６０でモジュロ計算（ＭＯＤ（Ｆ（Ａｎ），３６０））しての結果を角度の降順に並べてサンプル回数と位相角変換テーブル（ｓ１０）及びメモリアドレスの変換テーブルをつくる。
【００２７】
６０ＨＺに対しては、Ｆ（Ａｎ）＝Ａｎ＊６０＊３６０／３５９の演算を用いる。
以上の計算で、例えばサンプル回数１６回目までの位相角変換テーブル（ｓ１０）と波形格納メモリアドレスの変換テーブル（ｓ５）は次の表４及び表４に連続する表５のようになる。
【００２８】
【表４】
【００２９】
【表５】
【００３０】
電圧変換テーブル（ｓ７）は、当該サンプル回数の電流に対応する電圧を求める為のものである。本テーブル（ｓ７）では、電圧の最大値を「１」としている。従って、実際の電圧を求める場合は、ピーク電圧レジスタ（ｓ８）の値を乗じて算出する。
【００３１】
電圧変換テーブル（ｓ７）は、５０ＨＺと６０ＨＺに対しそれぞれＡ相、Ｂ相、Ｃ相用がある。
５０ＨＺのＡ相に対しては、Ｆ（Ａｎ）＝Ａｎ＊５０＊２π／３５９の演算をＡ１（１回目のサンプル）からＡ３５９（３５９回目のサンプル）に対し行い、そのＦ（Ａｎ）の値を２πの値でモジュロ計算（ＭＯＤ（Ｆ（Ａｎ），２π））しての結果のＳＩＮの値（ＳＩＮ（ＭＯＤ（Ｆ（Ａｎ），２π）））を算出し、サンプル回数に対応するＳＩＮの値をテーブルにしたものである。
【００３２】
５０ＨＺのＢ相に対しては、Ｆ（Ａｎ）＝Ａｎ＊５０＊２π／３５９−２π／３
５０ＨＺのＣ相に対しては、Ｆ（Ａｎ）＝Ａｎ＊５０＊２π／３５９−４π／３
そして、６０ＨＺに対しては、Ｆ（Ａｎ）＝Ａｎ＊６０＊２π／３５９の演算を用いる。
表２のメモリとあるのは、該メモリのアドレスに対応してデータ保持ができる。
表３のカウンタは、カウンタの機能としてレジスタを使う。
【００３３】
図１において、５０ＨＺの商用電源でＡＣ電流センサ数を５０個、サンプル周波数を３５９ＨＺの場合で以下説明する。
【００３４】
サンプル信号発生回路７より送出されるゼロクロスタイミング信号は、マイクロプロセッサ４から指示を出した、直近のＡＣ入力電源の負から正の電圧に変わる時のゼロクロス時に生じる。サンプリングタイミング信号は、ゼロクロスタイミングから１／３５９秒間隔で発生する。これは５０ＨＺ及び６０ＨＺに対しても同じである。以下、図１と表１〜表３及び図２に示す全体のフロー図を参照して処理動作について述べる。
【００３５】
（ａ）．ゼロクロスタイミング信号を検出すると共通に使われるサンプル回数カウンタ（ｓ１）、センサアドレスレジスタ（ｓ２）をクリアする。
【００３６】
（ｂ）．サンプルタイミング信号を待ち検出するとサンプル回数カウンタ（ｓ１）を１インクリメントする。
【００３７】
（ｃ）．センサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容が示すアドレスのデータ取得レジスタ３からデータを読み込むデータレジスタ（ｓ３）に保持する。
【００３８】
（ｄ）．カレント波形格納メモリインジケータ（ｓ４）をチェックし、カレント側の波形格納メモリ（ｔ１）の中でセンサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容が示すアドレスに対応する波形格納メモリ（ｔ１）エリアを選ぶ。
【００３９】
（ｅ）．波形格納メモリアドレス変換テーブル（ｓ５）を用いて、サンプル回数カウンタ（ｓ１）の内容に対応する変換値を求め、上記で選ばれた波形格納メモリ（ｔ１）エリアに前記変換値をメモリアドレスとして、上記データレジスタ（ｓ３）の内容を書き込む。
【００４０】
（ｆ）．センサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容に対応するピーク値レジスタ（ｔ２）のデータを読み出しその値と上記データレジスタ（ｓ３）の内容を比較する。
【００４１】
（ｇ）．データレジスタ（ｓ３）の内容が小さい場合は次に進む。もし、データレジスタ（ｓ３）の内容が大きい場合は、上記ピーク値レジスタ（ｔ２）にデータレジスタ（ｓ３）の内容を書き込み、センサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容に対応するピーク時位相角レジスタ（ｔ３）にサンプル回数カウンタ（ｓ１）の内容であるサンプル回数に対応する位相角を位相角変換テーブル（ｓ１０）で変換してその値を書き込む。
【００４２】
（ｈ）．センサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容に対応する電流自乗累積レジスタ（ｔ４）から読み出した内容に、上記データレジスタ（ｓ３）の内容を自乗した値を加算して前記電流自乗累積レジスタ（ｔ４）に書き込む。
【００４３】
（ｉ）．センサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容で、センサ位相グループ管理テーブル（ｓ６）からＡ，Ｂ，Ｃと位相グループ毎にあるどの電圧変換テーブル（ｓ７）を使うかを決定する。
【００４４】
（ｊ）．センサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容に対応する有効電力累積レジスタ（ｔ５）から読み出した値に、上記データレジスタ（ｓ３）の値と前記電圧変換テーブル（ｓ７）のサンプル回数カウンタ（ｔ１）の内容に対応するアドレスの値の積を加算して有効電力累積レジスタ（ｔ５）に書き込む。
【００４５】
（ｋ）．センサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容が「４９」（センサの最大数）かチェックし、「４９」でなければ、センサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容を１インクリメントして上記（ｃ）の処理に戻る。「４９」であれば、センサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容をクリアして、次のステップに行く。
【００４６】
（ｌ）．サンプル回数カウンタ（ｓ１）の内容が「３５９」かチェックし、「３５９」であれば、サンプル回数カウンタ（ｓ１）の内容をクリアして次に進む。「３５９」でなければ、前記（ｂ）に処理が戻る。
【００４７】
（ｍ）．センサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容に対応する１秒間ピーク値レジスタ（ｔ６）の内容を読み出し、センサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容に対応するピーク値レジスタ（ｔ２）の内容と比較しピーク値レジスタ（ｔ２）の内容が大きければ、その内容を前記１秒間ピーク値メモリ（ｔ６）に書き込む。その後ピーク時レジスタ（ｔ２）の内容をクリアする。
【００４８】
（ｎ）．センサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容の対応する電流自乗累積レジスタ（ｔ４）の内容を「３５９」で割り、その結果の平方根の値“Ａ”をセンサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容に対応する１秒間実効電流累積レジスタ（ｔ８）の内容に加算して、該１秒間実効電流累積レジスタ（ｔ８）に書き込む。また、前記平方根の値“Ａ”を力率バッファＡに記憶する。その後電流自乗累積レジスタ（ｔ４）の内容をクリアする。
【００４９】
（ｏ）．センサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容に対応する有効電力累積レジスタ（ｔ５）の内容を「３５９」で割ると、ピーク電圧レジスタ（ｓ８）の内容との積“Ｂ”を１秒間有効電力レジスタ（ｔ９）の内容に加算して該１秒間有効電力累積レジスタ（ｔ９）に書き込む。前記の積“Ｂ”を力率バッファＢに記憶する。その後有効電力累積レジスタ（ｔ５）の内容をクリアする。
【００５０】
（ｐ）．上記力率バッファＢの値を上記力率バッファＡの値と１／√２の積で割った値を、センサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容に対応する１秒間力率累積レジスタ（ｔ７）の内容に加算して該１秒間力率累積レジスタ（ｔ７）に書き込む。
【００５１】
（ｑ）．センサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容が「４９」かチェックし、「４９」でなければ、センサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容を１インクリメントして前記（ｍ）の処理に戻る。「４９」であれば、センサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容をクリアして次のＡ１に進む。
【００５２】
Ａ１．上位装置からピーク電流値の読み出しコマンドが来ているかをチェックする。来ていなければ、ピーク値読み出し秒カウンタ（ｕ１）の内容を１インクリメントしＡ３に進む。
【００５３】
Ａ２．来ていれば、センサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容をクリアして、センサアドレス０から４９までセンサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容に対応する１秒間ピーク値レジスタ（ｔ６）の内容を上位装置におくり、該１秒間ピーク値レジスタ（ｔ６）及びピーク値読み出し秒カウンタ（ｕ１）の内容をクリアする。
【００５４】
Ａ３．上位装置から実効電流値の読み出しコマンドが来ているかをチェックする。来ていなければ、実効電流読み出し秒カウンタ（ｕ２）の内容を１インクリメントしＡ５に進む。
【００５５】
Ａ４．来ていれば、センサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容をクリアして、センサアドレス０から４９までセンサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容に対応する１秒間実効電流累積レジスタ（ｔ８）の内容を実効電流読み出し秒カウンタ（ｕ２）の内容で割った値を上位装置におくり、該１秒間実効電流累積レジスタ（ｔ８）及び実効電流読み出し秒カウンタ（ｕ２）の内容の内容をクリアする。
【００５６】
Ａ５．上位装置から有効電力の読み出しコマンドが来ているかをチェックする。来ていなければ、有効電力読み出し秒カウンタ（ｕ３）の内容を１インクリメントしＡ７に進む。
【００５７】
Ａ６．来ていれば、センサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容をクリアして、センサアドレス０から４９まで、センサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容に対応する１秒間有効電力累積レジスタ（ｔ９）の内容を有効電力読み出し秒カウンタ（ｕ３）の内容で割った値を上位装置におくり、該１秒間有効電力累積レジスタ（ｔ９）及び有効電力読み出し秒カウンタ（ｕ３）の内容をクリアする。
【００５８】
Ａ７．上位装置から力率の読み出しコマンドが来ているかをチェックする。来ていなければ、力率読み出し秒カウンタ（ｕ４）の内容を１インクリメントしＡ９に進む。
【００５９】
Ａ８．来ていれば、センサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容をクリアし、センサアドレス０から４９まで、センサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容に対応する１秒間力率累積レジスタ（ｔ７）の内容を力率読み出し秒カウンタ（ｕ４）の内容で割った値を、上位装置におくり、該１秒間力率累積レジスタ（ｔ７）及び力率読み出し秒カウンタ（ｕ４）の内容をクリアする。
【００６０】
Ａ９．上位装置から電流波形の読み出しコマンドが来ているかをチェックする。来ていなければ、次のＢ１に進む。来ていれば、コマンドで規定される読み出すべきセンサのアドレスをセンサアドレスレジスタ（ｓ２）にセットする。
【００６１】
Ａ１０．センサアドレスレジスタ（ｓ２）に対応するカレント波形格納メモリインジケータ（ｓ４）をチェックし、カレント側で無い方の波形格納メモリ（ｔ１）のデータを１番地から３５９番地まで順に上位装置に送り、センサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容をクリアする。
【００６２】
Ｂ１．マイクロプロセッサ４は、Ｖクロスタイミング検出回路５からのＶクロスタイミング信号の幅とＶの値から入力電源のピーク電圧を算出し、ピーク電圧レジスタ（ｓ８）にセットする。電流値と同様に入力電源の電圧をＡ／Ｄ変換で測定する方法でも良い。
Ｂ２．Ｖクロスタイミング信号の周期から商用電源の周波数を算出し周波数レジスタ（ｓ９）にセットする。
【００６３】
Ｂ３．マイクロプロセッサ４は、Ｖクロスタイミング検出回路５からのＶクロスタイミング信号の幅と周期から入力電源電圧が負から正に切り換わるタイミングを算出し、ゼロクロスタイミングをサンプル信号発生器７に知らせる。入力電源の電圧を市販されているコンパレータに入力してゼロクロスタイミングを検出する方式でも良い。
【００６４】
Ｂ４．センサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容を「０」から「４９」までインクリメントし、センサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容に対応するピーク時位相角レジスタ（ｔ３）の内容をチェックし、９０度±５８度のセンサをＡ相、２１０度±５８度をＢ相、３３０度±５８度（２７２度〜２８度）をＣ相に分類し、センサ位相グループ管理テーブル（ｓ６）を作る。Ｖクロスタイミング検出回路５に入力されている電源電圧がＡ相となる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
多量なセンサに対し、正弦波電流とは限らないダイナミックに変動する電流変化に対し、電流波形を認識し精度の良い電流測定ができることに加え、電圧に対し歪みのある電流波形を考慮した有効電力の測定ができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施の形態を示すブロック構成図。
【図２】実施の形態の動作を説明するためのフロー図。
【符号の説明】
【００６７】
１１〜１ｎ…ＡＣ電流センサ
２１〜２ｎ…Ａ／Ｄ変換器
３１〜３ｎ…データ取得レジスタ
４…マイクロプロセッサ
５…Ｖクロスタイミング検出回路
６…発信器
７…サンプル信号発生回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、数十以上の多量に設置されたＡＣ電流センサが検出して送ってくるダイナミックに変動するＡＣ電流を、センサ毎に電流値を測定し、更に電流値と電圧との位相ズレを精度良く反映することにより、力率を考慮した精度の良い電力の計算を実現する電流及び電力測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来は、総電流（電力）測定で良かったが、地球温暖化対策として最近では、電力消費状況を詳細に把握する必要が生じてきた。今まで、数十個以上のＡＣ電流センサが検出して送ってくるダイナミックに変動するＡＣ電流を同時に処理して測定することは、非常に困難であり、その測定装置は高価なものになっていた。従来は、負荷電流が電圧に比例した正弦波電流であったが、近年、ＩＴ機器の電源方式は、必ずしも正弦波電流ではなくなって来ている。
【０００３】
この様な波形の負荷電流のダイナミックに変動するＡＣ電流に対し、複数の電流センサに対し計測する電流検出装置がある（特許文献１参照）。
この電流検出装置は、被測定で電源の周波数を検出し、その周波数に同期して細かくサンプルする方式である。しかし、この装置は、センサを選びながら演算及び判断処理を行うため、最初のセンサが選ばれたタイミングと最後に選ばれたセンサのタイミングがずれる問題がある。
【０００４】
そのため、電圧と電流の位相差を検出できない欠点がある。同様に、多量なセンサに対し波形を認識し、低い周波数でサンプルして精度を高めた方式の電流測定装置がある（本願出願人による特願２００７−２７１２７１）。
この出願の電流測定装置は、電流値測定は精確であるが、電力についてはセンサ毎の電圧と電流の位相差が分らないため、力率を「１」とした電力しか判明できない問題がある。
【特許文献１】特開平１１−３０４８５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した両特許文献では、ダイナミックに変動する正弦波電流とは限らない、負荷電流を正しく計測できなかった。また、正弦波電流とは限らない歪んだ電流波形に対応した電圧との積として有効電力を計測することができない問題点がある。この他、電流及び有効電力の測定が、比較的簡単な構成で、低コストで行うことが要望されている。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、多量なセンサに対し、正弦波電流とは限らないダイナミックに変動する電流変化に対し、電流波形を認識し精度の良い電流測定ができることに加え、電圧に対し歪みのある電流波形を考慮した有効電力の測定ができる電流及び電力測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を達成するために、請求項１に係る発明は、ＡＣ電源を入力しＡＣ電圧が基準電圧をクロスするタイミングを検出するＶクロスタイミング検出部と、ＡＣ電源の周波数に比較して十分高い周波数で、ＡＣ電源の周波数に対しステップダウンした値が共役数を持たないか、素数および素数の倍数の周波数を発生する発信部と、該発信部の信号とＶクロスタイミング検出部の信号を入力し、発信部の信号でカウンタを働かせＮ倍にステップダウンした時間間隔でサンプル信号と電圧が負から正に変わるゼロクロスタイミング信号を送出するサンプル信号発生部と、１個又は複数のＡＣ電流センサと、これらに対応して設けられた複数個のＡ／Ｄ変換部と、これらＡ／Ｄ変換部に対応して設けられ、前記Ａ／Ｄ変換部の出力を、前記サンプル信号発生部からのサンプルタイミング信号で取り込むデータ取得レジスタと、該データ取得レジスタを選択し、データ取得レジスタの内容を取り込み、測定電流の周期に対し、共役数を持たないサンプル周期を用いて高精度な実効電流を算出し、該周期のサンプル回数と位相角の関係を活用して精確な有効電力と力率の算出を行うマイクロプロセッサとを具備したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、多数の電流センサ（５０センサ以上）に対して、１台の装置で、正弦波電流とは限らない電流計測を正確にでき、しかも低価格で装置を構成できる利点がある。
【０００９】
また、上位装置からの任意の問い合わせ期間（時間）に対し、その間の各センサのピーク電流値、実効電流値及び有効電力を上位装置に報知することができる。
【００１０】
さらに、上位装置からの任意の問い合わせ期間（時間）に対し、その間の各センサの電圧と電流の位相ズレによる力率の値を上位装置に報知することができる。
この他、上記装置からの問い合わせに対し、直前の１サイクル分の電流波形データを上位装置に報知することができるとともに、海外対応として上位装置から指定した商用電源の周波数に対して、上記のようなことを行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態を示すブロック構成図で、図１において、１〜ｎは、図示しない複数の被測定電流線路に設けられた例えば変流器からなるＡＣ電流センサで、これらＡＣ電流センサ１１〜１ｎで検出された電流は、Ａ／Ｄ変換器２１〜２ｎによりデジタル信号に変換されてデータ取得レジスタ３１〜３ｎに、後述するサンプル信号発生回路からのサンプルタイミング信号により取り込まれる。データ取得レジスタ３１〜３ｎに取り込まれたデータは、マイクロプロセッサ４に取り込まれ、後述のように処理される。
【００１２】
５はＶクロスタイミング検出回路で、このＶクロスタイミング検出回路５は、ＡＣ電源が入力され、ＡＣ電圧が基準電圧とクロスするタイミングを検出する。６は発信器で、この発信器６は、ＡＣ電源の周波数に比べて十分高い周波数（約千倍以上）でＡＣ電源の周波数に対しステップダウンした値が共役数を持たないか、素数および素数の倍数の周波数を発生するものである。
【００１３】
この発信器６からの信号と前記Ｖクロスタイミング検出回路５からの信号は、サンプル信号発生回路７に入力される。すると、サンプル信号発生回路７は、発信器６からの信号でカウンタ（図示省略）を働かせＮ倍にステップダウンした時間間隔でサンプル信号と電圧が負から正に変わるゼロクロスタイミング信号を送出する。
【００１４】
このゼロクロスタイミング信号、サンプルタイミング信号およびＶクロスタイミング検出回路５からＶクロスタイミング信号は、マイクロプロセッサ４に与えられる。すると、マイクロプロセッサ４は、測定電流の周期に対し、共役数を持たないサンプル周期を用いて高精度な実効電流を算出し、該周期のサンプル回数と位相角の関係を、活用して精確な有効電力と力率の算出を行う。
【００１５】
上記のように構成された本発明の実施の形態において、サンプル周波数に素数を選び１秒間に素数回数サンプルすることにより、その素数と商用ＡＣ電源周波数の積でサンプルしたことと同様になることを利用する。
【００１６】
従って、素数として「３５９」を選び１秒間に３５９回サンプルすると，商用ＡＣの電流波形の１サイクルの波形を１／３５９の等間隔でサンプル波形を入手することができる。もし、一般的に１サイクルを１／３５９等分した分解能でデータを取るためには、５０ＨＺであれば、３５９×５０＝１７９５９ＨＺ＝１７．９５ＫＨＺでサンプルする必要がある。たとえ３５９回より多い５００回サンプルしたとしても共役数が「５０」であるため、波形を１／１０等分した荒い波形となる。
【００１７】
一方シャノンのサンプル定理によれば、ダイナミックに変わるＡＣ電流の変化速度に対してその倍の周波数でサンプルすれば、波形が再現できる。５０ＨＺまたは６０ＨＺの商用電源に対し、電流が１サイクル毎に変化しても毎秒１００回又は１２０回以上でサンプルすればよいため、毎秒３５９回は十分なサンプル回数と言える。
【００１８】
最近のＩＴ機器は、正弦波の電圧に対し電圧の高い部分のみで電流を扱うことが多いため、電流波形が正弦波の波形をしていない。このため、位相ズレ量と２つの正弦波の積として有効電力を算出することができない。有効電力を精確に算出するためには、波形を細分化して同じタイミングの電圧値と電流値を掛けた値の積算を行う必要がある。
【００１９】
上記の説明で１サイクルを３５９等分に細分化できると記述したが、細分化の順番が３６０度／３５９ずつ増えるのではなく、３６０度／３５９の倍数の離散的な順である。しかし、１秒経過し３５９回のサンプルを行うと、３５９等分されたタイミングで電流のデータが取れる。
【００２０】
一方、サンプル回数と角度の関係は計算式で求められるため、その角度に対応する電圧を掛け算することによって、電流波形に対応した有効電力が求められる。この有効電力を実効電流とピーク電圧／√２の積で割ることにより、歪波形に対しても力率が算出できる。
【００２１】
以下、上述の実施の形態を、コンピュータを用いたプログラムで実現した実施例について図１と以下に示す表１〜表３を参照して述べる。表１はプログラムシーケンス制御及びセンサに共通なソフト処理におけるカウンタ、レジスタ、インジケータと変換テーブルである。又、表２は各センサに対応するレジスタ及びメモリであり、表３はコマンドに対応するカウンタである。
【００２２】
【表１】
【００２３】
【表２】
【００２４】
【表３】
【００２５】
表１の波形格納メモリアドレス変換テーブル（ｓ５）は、１サイクルの波形を１／３５９のピッチで描く場合、０度から３６０度／３５９ずつ角度が進む順に測定データを並び替えるものである。
【００２６】
５０ＨＺに対しては、Ｆ（ｎ）＝Ａｎ＊５０＊３６０／３５９の演算をＡ１（１回目のサンプル）からＡ３５９（３５９回目のサンプル）に対して行い、そのＦ（Ａｎ）の値を３６０でモジュロ計算（ＭＯＤ（Ｆ（Ａｎ），３６０））しての結果を角度の降順に並べてサンプル回数と位相角変換テーブル（ｓ１０）及びメモリアドレスの変換テーブルをつくる。
【００２７】
６０ＨＺに対しては、Ｆ（Ａｎ）＝Ａｎ＊６０＊３６０／３５９の演算を用いる。
以上の計算で、例えばサンプル回数１６回目までの位相角変換テーブル（ｓ１０）と波形格納メモリアドレスの変換テーブル（ｓ５）は次の表４及び表４に連続する表５のようになる。
【００２８】
【表４】
【００２９】
【表５】
【００３０】
電圧変換テーブル（ｓ７）は、当該サンプル回数の電流に対応する電圧を求める為のものである。本テーブル（ｓ７）では、電圧の最大値を「１」としている。従って、実際の電圧を求める場合は、ピーク電圧レジスタ（ｓ８）の値を乗じて算出する。
【００３１】
電圧変換テーブル（ｓ７）は、５０ＨＺと６０ＨＺに対しそれぞれＡ相、Ｂ相、Ｃ相用がある。
５０ＨＺのＡ相に対しては、Ｆ（Ａｎ）＝Ａｎ＊５０＊２π／３５９の演算をＡ１（１回目のサンプル）からＡ３５９（３５９回目のサンプル）に対し行い、そのＦ（Ａｎ）の値を２πの値でモジュロ計算（ＭＯＤ（Ｆ（Ａｎ），２π））しての結果のＳＩＮの値（ＳＩＮ（ＭＯＤ（Ｆ（Ａｎ），２π）））を算出し、サンプル回数に対応するＳＩＮの値をテーブルにしたものである。
【００３２】
５０ＨＺのＢ相に対しては、Ｆ（Ａｎ）＝Ａｎ＊５０＊２π／３５９−２π／３
５０ＨＺのＣ相に対しては、Ｆ（Ａｎ）＝Ａｎ＊５０＊２π／３５９−４π／３
そして、６０ＨＺに対しては、Ｆ（Ａｎ）＝Ａｎ＊６０＊２π／３５９の演算を用いる。
表２のメモリとあるのは、該メモリのアドレスに対応してデータ保持ができる。
表３のカウンタは、カウンタの機能としてレジスタを使う。
【００３３】
図１において、５０ＨＺの商用電源でＡＣ電流センサ数を５０個、サンプル周波数を３５９ＨＺの場合で以下説明する。
【００３４】
サンプル信号発生回路７より送出されるゼロクロスタイミング信号は、マイクロプロセッサ４から指示を出した、直近のＡＣ入力電源の負から正の電圧に変わる時のゼロクロス時に生じる。サンプリングタイミング信号は、ゼロクロスタイミングから１／３５９秒間隔で発生する。これは５０ＨＺ及び６０ＨＺに対しても同じである。以下、図１と表１〜表３及び図２に示す全体のフロー図を参照して処理動作について述べる。
【００３５】
（ａ）．ゼロクロスタイミング信号を検出すると共通に使われるサンプル回数カウンタ（ｓ１）、センサアドレスレジスタ（ｓ２）をクリアする。
【００３６】
（ｂ）．サンプルタイミング信号を待ち検出するとサンプル回数カウンタ（ｓ１）を１インクリメントする。
【００３７】
（ｃ）．センサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容が示すアドレスのデータ取得レジスタ３からデータを読み込むデータレジスタ（ｓ３）に保持する。
【００３８】
（ｄ）．カレント波形格納メモリインジケータ（ｓ４）をチェックし、カレント側の波形格納メモリ（ｔ１）の中でセンサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容が示すアドレスに対応する波形格納メモリ（ｔ１）エリアを選ぶ。
【００３９】
（ｅ）．波形格納メモリアドレス変換テーブル（ｓ５）を用いて、サンプル回数カウンタ（ｓ１）の内容に対応する変換値を求め、上記で選ばれた波形格納メモリ（ｔ１）エリアに前記変換値をメモリアドレスとして、上記データレジスタ（ｓ３）の内容を書き込む。
【００４０】
（ｆ）．センサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容に対応するピーク値レジスタ（ｔ２）のデータを読み出しその値と上記データレジスタ（ｓ３）の内容を比較する。
【００４１】
（ｇ）．データレジスタ（ｓ３）の内容が小さい場合は次に進む。もし、データレジスタ（ｓ３）の内容が大きい場合は、上記ピーク値レジスタ（ｔ２）にデータレジスタ（ｓ３）の内容を書き込み、センサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容に対応するピーク時位相角レジスタ（ｔ３）にサンプル回数カウンタ（ｓ１）の内容であるサンプル回数に対応する位相角を位相角変換テーブル（ｓ１０）で変換してその値を書き込む。
【００４２】
（ｈ）．センサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容に対応する電流自乗累積レジスタ（ｔ４）から読み出した内容に、上記データレジスタ（ｓ３）の内容を自乗した値を加算して前記電流自乗累積レジスタ（ｔ４）に書き込む。
【００４３】
（ｉ）．センサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容で、センサ位相グループ管理テーブル（ｓ６）からＡ，Ｂ，Ｃと位相グループ毎にあるどの電圧変換テーブル（ｓ７）を使うかを決定する。
【００４４】
（ｊ）．センサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容に対応する有効電力累積レジスタ（ｔ５）から読み出した値に、上記データレジスタ（ｓ３）の値と前記電圧変換テーブル（ｓ７）のサンプル回数カウンタ（ｔ１）の内容に対応するアドレスの値の積を加算して有効電力累積レジスタ（ｔ５）に書き込む。
【００４５】
（ｋ）．センサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容が「４９」（センサの最大数）かチェックし、「４９」でなければ、センサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容を１インクリメントして上記（ｃ）の処理に戻る。「４９」であれば、センサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容をクリアして、次のステップに行く。
【００４６】
（ｌ）．サンプル回数カウンタ（ｓ１）の内容が「３５９」かチェックし、「３５９」であれば、サンプル回数カウンタ（ｓ１）の内容をクリアして次に進む。「３５９」でなければ、前記（ｂ）に処理が戻る。
【００４７】
（ｍ）．センサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容に対応する１秒間ピーク値レジスタ（ｔ６）の内容を読み出し、センサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容に対応するピーク値レジスタ（ｔ２）の内容と比較しピーク値レジスタ（ｔ２）の内容が大きければ、その内容を前記１秒間ピーク値メモリ（ｔ６）に書き込む。その後ピーク時レジスタ（ｔ２）の内容をクリアする。
【００４８】
（ｎ）．センサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容の対応する電流自乗累積レジスタ（ｔ４）の内容を「３５９」で割り、その結果の平方根の値“Ａ”をセンサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容に対応する１秒間実効電流累積レジスタ（ｔ８）の内容に加算して、該１秒間実効電流累積レジスタ（ｔ８）に書き込む。また、前記平方根の値“Ａ”を力率バッファＡに記憶する。その後電流自乗累積レジスタ（ｔ４）の内容をクリアする。
【００４９】
（ｏ）．センサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容に対応する有効電力累積レジスタ（ｔ５）の内容を「３５９」で割ると、ピーク電圧レジスタ（ｓ８）の内容との積“Ｂ”を１秒間有効電力レジスタ（ｔ９）の内容に加算して該１秒間有効電力累積レジスタ（ｔ９）に書き込む。前記の積“Ｂ”を力率バッファＢに記憶する。その後有効電力累積レジスタ（ｔ５）の内容をクリアする。
【００５０】
（ｐ）．上記力率バッファＢの値を上記力率バッファＡの値と１／√２の積で割った値を、センサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容に対応する１秒間力率累積レジスタ（ｔ７）の内容に加算して該１秒間力率累積レジスタ（ｔ７）に書き込む。
【００５１】
（ｑ）．センサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容が「４９」かチェックし、「４９」でなければ、センサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容を１インクリメントして前記（ｍ）の処理に戻る。「４９」であれば、センサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容をクリアして次のＡ１に進む。
【００５２】
Ａ１．上位装置からピーク電流値の読み出しコマンドが来ているかをチェックする。来ていなければ、ピーク値読み出し秒カウンタ（ｕ１）の内容を１インクリメントしＡ３に進む。
【００５３】
Ａ２．来ていれば、センサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容をクリアして、センサアドレス０から４９までセンサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容に対応する１秒間ピーク値レジスタ（ｔ６）の内容を上位装置におくり、該１秒間ピーク値レジスタ（ｔ６）及びピーク値読み出し秒カウンタ（ｕ１）の内容をクリアする。
【００５４】
Ａ３．上位装置から実効電流値の読み出しコマンドが来ているかをチェックする。来ていなければ、実効電流読み出し秒カウンタ（ｕ２）の内容を１インクリメントしＡ５に進む。
【００５５】
Ａ４．来ていれば、センサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容をクリアして、センサアドレス０から４９までセンサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容に対応する１秒間実効電流累積レジスタ（ｔ８）の内容を実効電流読み出し秒カウンタ（ｕ２）の内容で割った値を上位装置におくり、該１秒間実効電流累積レジスタ（ｔ８）及び実効電流読み出し秒カウンタ（ｕ２）の内容の内容をクリアする。
【００５６】
Ａ５．上位装置から有効電力の読み出しコマンドが来ているかをチェックする。来ていなければ、有効電力読み出し秒カウンタ（ｕ３）の内容を１インクリメントしＡ７に進む。
【００５７】
Ａ６．来ていれば、センサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容をクリアして、センサアドレス０から４９まで、センサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容に対応する１秒間有効電力累積レジスタ（ｔ９）の内容を有効電力読み出し秒カウンタ（ｕ３）の内容で割った値を上位装置におくり、該１秒間有効電力累積レジスタ（ｔ９）及び有効電力読み出し秒カウンタ（ｕ３）の内容をクリアする。
【００５８】
Ａ７．上位装置から力率の読み出しコマンドが来ているかをチェックする。来ていなければ、力率読み出し秒カウンタ（ｕ４）の内容を１インクリメントしＡ９に進む。
【００５９】
Ａ８．来ていれば、センサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容をクリアし、センサアドレス０から４９まで、センサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容に対応する１秒間力率累積レジスタ（ｔ７）の内容を力率読み出し秒カウンタ（ｕ４）の内容で割った値を、上位装置におくり、該１秒間力率累積レジスタ（ｔ７）及び力率読み出し秒カウンタ（ｕ４）の内容をクリアする。
【００６０】
Ａ９．上位装置から電流波形の読み出しコマンドが来ているかをチェックする。来ていなければ、次のＢ１に進む。来ていれば、コマンドで規定される読み出すべきセンサのアドレスをセンサアドレスレジスタ（ｓ２）にセットする。
【００６１】
Ａ１０．センサアドレスレジスタ（ｓ２）に対応するカレント波形格納メモリインジケータ（ｓ４）をチェックし、カレント側で無い方の波形格納メモリ（ｔ１）のデータを１番地から３５９番地まで順に上位装置に送り、センサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容をクリアする。
【００６２】
Ｂ１．マイクロプロセッサ４は、Ｖクロスタイミング検出回路５からのＶクロスタイミング信号の幅とＶの値から入力電源のピーク電圧を算出し、ピーク電圧レジスタ（ｓ８）にセットする。電流値と同様に入力電源の電圧をＡ／Ｄ変換で測定する方法でも良い。
Ｂ２．Ｖクロスタイミング信号の周期から商用電源の周波数を算出し周波数レジスタ（ｓ９）にセットする。
【００６３】
Ｂ３．マイクロプロセッサ４は、Ｖクロスタイミング検出回路５からのＶクロスタイミング信号の幅と周期から入力電源電圧が負から正に切り換わるタイミングを算出し、ゼロクロスタイミングをサンプル信号発生器７に知らせる。入力電源の電圧を市販されているコンパレータに入力してゼロクロスタイミングを検出する方式でも良い。
【００６４】
Ｂ４．センサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容を「０」から「４９」までインクリメントし、センサアドレスレジスタ（ｓ２）の内容に対応するピーク時位相角レジスタ（ｔ３）の内容をチェックし、９０度±５８度のセンサをＡ相、２１０度±５８度をＢ相、３３０度±５８度（２７２度〜２８度）をＣ相に分類し、センサ位相グループ管理テーブル（ｓ６）を作る。Ｖクロスタイミング検出回路５に入力されている電源電圧がＡ相となる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
多量なセンサに対し、正弦波電流とは限らないダイナミックに変動する電流変化に対し、電流波形を認識し精度の良い電流測定ができることに加え、電圧に対し歪みのある電流波形を考慮した有効電力の測定ができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施の形態を示すブロック構成図。
【図２】実施の形態の動作を説明するためのフロー図。
【符号の説明】
【００６７】
１１〜１ｎ…ＡＣ電流センサ
２１〜２ｎ…Ａ／Ｄ変換器
３１〜３ｎ…データ取得レジスタ
４…マイクロプロセッサ
５…Ｖクロスタイミング検出回路
６…発信器
７…サンプル信号発生回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡＣ電源を入力しＡＣ電圧が基準電圧をクロスするタイミングを検出するＶクロスタイミング検出部と、
ＡＣ電源の周波数に比較して十分高い周波数で、ＡＣ電源の周波数に対しステップダウンした値が共役数を持たないか、素数および素数の倍数の周波数を発生する発信部と、
該発信部の信号とＶクロスタイミング検出部の信号を入力し、発信部の信号でカウンタを働かせＮ倍にステップダウンした時間間隔でサンプル信号と電圧が負から正に変わるゼロクロスタイミング信号を送出するサンプル信号発生部と、
１個又は複数のＡＣ電流センサと、
これらに対応して設けられた複数個のＡ／Ｄ変換部と、
これらＡ／Ｄ変換部に対応して設けられ、前記Ａ／Ｄ変換部の出力を、前記サンプル信号発生部からのサンプルタイミング信号で取り込むデータ取得レジスタと、
該データ取得レジスタを選択し、データ取得レジスタの内容を取り込み、測定電流の周期に対し、共役数を持たないサンプル周期を用いて高精度な実効電流を算出し、該周期のサンプル回数と位相角の関係を活用して精確な有効電力と力率の算出を行うマイクロプロセッサとを具備したことを特徴とする電流及び電力測定装置。
【請求項１】
ＡＣ電源を入力しＡＣ電圧が基準電圧をクロスするタイミングを検出するＶクロスタイミング検出部と、
ＡＣ電源の周波数に比較して十分高い周波数で、ＡＣ電源の周波数に対しステップダウンした値が共役数を持たないか、素数および素数の倍数の周波数を発生する発信部と、
該発信部の信号とＶクロスタイミング検出部の信号を入力し、発信部の信号でカウンタを働かせＮ倍にステップダウンした時間間隔でサンプル信号と電圧が負から正に変わるゼロクロスタイミング信号を送出するサンプル信号発生部と、
１個又は複数のＡＣ電流センサと、
これらに対応して設けられた複数個のＡ／Ｄ変換部と、
これらＡ／Ｄ変換部に対応して設けられ、前記Ａ／Ｄ変換部の出力を、前記サンプル信号発生部からのサンプルタイミング信号で取り込むデータ取得レジスタと、
該データ取得レジスタを選択し、データ取得レジスタの内容を取り込み、測定電流の周期に対し、共役数を持たないサンプル周期を用いて高精度な実効電流を算出し、該周期のサンプル回数と位相角の関係を活用して精確な有効電力と力率の算出を行うマイクロプロセッサとを具備したことを特徴とする電流及び電力測定装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１０−８５１６３（Ｐ２０１０−８５１６３Ａ）
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２５２７９２（Ｐ２００８−２５２７９２）
【出願日】平成２０年９月３０日（２００８．９．３０）
【出願人】（０００１４１７６１）株式会社宮川製作所 (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月３０日（２００８．９．３０）
【出願人】（０００１４１７６１）株式会社宮川製作所 (4)
【Ｆターム（参考）】
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