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JP6292871B2 - Power measuring device - Google Patents
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  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Description

本発明は、電力測定装置に関し、詳しくは、測定精度の改善に関する。   The present invention relates to a power measurement apparatus, and more particularly to improvement of measurement accuracy.

図4は、従来の電力測定装置の一例を示すブロック図である。図4において、電力測定装置全体は、入力部10と、演算部20と、CPU部30とで構成されている。入力部10の出力信号は演算部20に入力され、演算部20はバスを介してCPU部30に接続されている。   FIG. 4 is a block diagram showing an example of a conventional power measuring apparatus. In FIG. 4, the entire power measuring apparatus includes an input unit 10, a calculation unit 20, and a CPU unit 30. The output signal of the input unit 10 is input to the calculation unit 20, and the calculation unit 20 is connected to the CPU unit 30 via a bus.

入力部10は、電圧入力部11と、電圧入力部11から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器12と、電流入力部13と、電流入力部13から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器14と、高電圧の測定時に電圧入力端子の外部に接続される分圧器15と、大電流の測定時に電流入力端子の外部に接続される分流器16とで構成されている。   The input unit 10 includes a voltage input unit 11, an A / D converter 12 that converts an analog signal output from the voltage input unit 11 into a digital signal, a current input unit 13, and an analog output from the current input unit 13. An A / D converter 14 for converting a signal into a digital signal, a voltage divider 15 connected to the outside of the voltage input terminal when measuring a high voltage, and a shunt connected to the outside of the current input terminal when measuring a large current 16.

電圧入力部11は分圧抵抗11aと演算増幅器11bとで構成され、分圧抵抗11aの分圧出力は演算増幅器11bで正規化されてA/D変換器12に入力される。高電圧の測定時に電圧入力端子の外部に接続される分圧器15は、入力可能範囲を超える高電圧を入力可能範囲の電圧に変換する。   The voltage input unit 11 includes a voltage dividing resistor 11a and an operational amplifier 11b. The voltage divided output of the voltage dividing resistor 11a is normalized by the operational amplifier 11b and input to the A / D converter 12. The voltage divider 15 connected to the outside of the voltage input terminal at the time of measuring a high voltage converts a high voltage exceeding the input allowable range into a voltage within the input allowable range.

電流入力部13は分流抵抗13aと演算増幅器13bとで構成され、分流抵抗13aの分流出力は演算増幅器13bで正規化されてA/D変換器14に入力される。大電流の測定時に電流入力端子の外部に接続される分流器16は、入力可能範囲を超える大電流を入力可能範囲の電流に変換する。これらA/D変換器12および14の出力は、演算部20に入力される。   The current input unit 13 includes a shunt resistor 13a and an operational amplifier 13b. The shunt output of the shunt resistor 13a is normalized by the operational amplifier 13b and input to the A / D converter 14. The shunt 16 connected to the outside of the current input terminal at the time of measuring a large current converts a large current exceeding the input allowable range into a current within the input allowable range. The outputs of these A / D converters 12 and 14 are input to the arithmetic unit 20.

演算部20はFPGA(Field Programmable Gate Array)で構成されていて、複数系統の入力部10からA/D変換器12および14の出力が入力されている。   The arithmetic unit 20 is configured by an FPGA (Field Programmable Gate Array), and the outputs of the A / D converters 12 and 14 are input from a plurality of input units 10.

演算部20には、各入力系統のA/D変換器12の出力に基づき電圧の瞬時値を演算する電圧演算部21、A/D変換器14の出力に基づき電流の瞬時値を演算する電流演算部22、A/D変換器12および14の出力に基づき電力の瞬時値を演算する電力演算部23、これら電圧演算部21と電流演算部22および電力演算部23で演算された瞬時値を格納する瞬時値格納部24、瞬時値格納部24に格納されている電圧値と電流値および電力値についてそれぞれ所定区間(たとえば50msec〜20sec)の平均値を演算する平均値演算部25、これら平均値演算部25で演算された平均値を格納する平均値格納部26が設けられている。平均値格納部26に格納されている平均値は、CPU31からの割り込みに応じてCPU部30の測定データ格納部34に転送格納される。   The computing unit 20 includes a voltage computing unit 21 that computes an instantaneous voltage value based on the output of the A / D converter 12 of each input system, and a current that computes an instantaneous current value based on the output of the A / D converter 14. The calculation unit 22, the power calculation unit 23 that calculates the instantaneous value of power based on the outputs of the A / D converters 12 and 14, the instantaneous value calculated by the voltage calculation unit 21, the current calculation unit 22, and the power calculation unit 23 The instantaneous value storage unit 24 to store, the average value calculation unit 25 to calculate the average value of a predetermined section (for example, 50 msec to 20 sec) for the voltage value, current value, and power value stored in the instantaneous value storage unit 24, and the average An average value storage unit 26 that stores the average value calculated by the value calculation unit 25 is provided. The average value stored in the average value storage unit 26 is transferred and stored in the measurement data storage unit 34 of the CPU unit 30 in response to an interrupt from the CPU 31.

また、演算部20には、CPU部30の電圧オフセット格納部36および電流オフセット格納部37に格納されている各入力系統の電圧オフセット値および電流オフセット値が転送格納されるオフセット格納部27が設けられている。このオフセット格納部27に転送格納される電圧オフセット値および電流オフセット値は、電圧演算部21および電流演算部22における瞬時値の演算に用いられる。   Further, the calculation unit 20 is provided with an offset storage unit 27 in which the voltage offset value and the current offset value of each input system stored in the voltage offset storage unit 36 and the current offset storage unit 37 of the CPU unit 30 are transferred and stored. It has been. The voltage offset value and the current offset value transferred and stored in the offset storage unit 27 are used for instantaneous value calculation in the voltage calculation unit 21 and the current calculation unit 22.

さらに、演算部20には、複数系統の入力部10から入力されるデジタル信号に対してFFT演算を行って実数部と虚数部に分けるFFT演算部28も設けられている。   Further, the computing unit 20 is also provided with an FFT computing unit 28 that performs an FFT computation on digital signals input from a plurality of systems of input units 10 and divides the digital signal into a real part and an imaginary part.

これら入力部10および演算部20をたとえば3系統実装することにより、三相の各相を同時に並行して測定できる。   By implementing, for example, three systems of the input unit 10 and the calculation unit 20, the three phases can be measured simultaneously in parallel.

CPU部30は、相互にバス接続されたCPU31、操作部32、表示部33などで構成されている。CPU31は、装置全体の動作を統括制御する。操作部32は、測定条件やオフセット処理条件などを設定入力する。表示部33は、測定条件、オフセット処理条件、測定結果などを表示する。   The CPU unit 30 includes a CPU 31, an operation unit 32, a display unit 33, and the like that are connected to each other via a bus. The CPU 31 controls the overall operation of the apparatus. The operation unit 32 sets and inputs measurement conditions, offset processing conditions, and the like. The display unit 33 displays measurement conditions, offset processing conditions, measurement results, and the like.

さらにCPU部30には、測定データ格納部34、測定値演算部35、電圧オフセット格納部36、電流オフセット格納部37、オフセット処理部38などが設けられている。   Further, the CPU unit 30 is provided with a measurement data storage unit 34, a measurement value calculation unit 35, a voltage offset storage unit 36, a current offset storage unit 37, an offset processing unit 38, and the like.

測定データ格納部34には、前述のように、CPU31からの割り込みに応じて、平均値格納部26に格納されている平均値が転送格納されるとともに、FFT演算部28で演算された実数部と虚数部のデータ、測定値演算部35における各種の演算結果なども格納される。   As described above, the average value stored in the average value storage unit 26 is transferred and stored in the measurement data storage unit 34 in response to an interrupt from the CPU 31, and the real number unit calculated by the FFT calculation unit 28 is also stored. And imaginary part data, various calculation results in the measurement value calculation unit 35, and the like are also stored.

測定値演算部35は、測定データ格納部34に転送格納される電圧値、電流値、電力値の平均値、実数部と虚数部のデータなどに基づいて、各種電力、力率、位相差、負荷回路の各種パラメータ、電圧・電流・有効電力の高調波含有率や全高調波歪などを演算し、これらの演算結果を測定データ格納部34に格納する。   The measurement value calculation unit 35 transfers various power, power factor, phase difference, etc. based on the voltage value, current value, average value of power value, data of real part and imaginary part, etc. transferred and stored in the measurement data storage part 34. Various parameters of the load circuit, harmonic content of voltage / current / active power, total harmonic distortion, and the like are calculated, and the calculation results are stored in the measurement data storage unit 34.

電圧オフセット格納部36には、電圧入力信号の変化に伴い行われる電圧測定レンジ変更時に、電圧入力端子の外部に接続される分圧器15の入力端子を短絡した状態で測定される各入力系統の電圧オフセット値が格納される。   In the voltage offset storage unit 36, when the voltage measurement range is changed according to the change of the voltage input signal, each input system measured in a state where the input terminal of the voltage divider 15 connected to the outside of the voltage input terminal is short-circuited. Stores the voltage offset value.

電流オフセット格納部37には、電流入力信号の変化に伴い行われる電流測定レンジ変更時に、電流入力端子の外部に接続される分流器16の入力端子を短絡した状態で測定される各入力系統の電流オフセット値が格納される。   In the current offset storage unit 37, when the current measurement range is changed in accordance with the change of the current input signal, each input system measured with the input terminal of the shunt 16 connected to the outside of the current input terminal short-circuited. Stores the current offset value.

オフセット処理部38は、測定データ格納部34に転送格納される電圧値および電流値の平均値に対して、電圧オフセット格納部36に格納される電圧オフセット値および電流オフセット格納部37に格納される電流オフセット値に基づく電圧測定値および電流測定値の直流オフセット補償演算処理を行う。具体的には、電圧測定値の平均値から電圧オフセット値を差し引き、電流測定値の平均値から電流オフセット値を差し引く。   The offset processing unit 38 stores the average value of the voltage value and the current value transferred and stored in the measurement data storage unit 34 in the voltage offset value and current offset storage unit 37 stored in the voltage offset storage unit 36. DC offset compensation calculation processing of the voltage measurement value and the current measurement value based on the current offset value is performed. Specifically, the voltage offset value is subtracted from the average value of the voltage measurement values, and the current offset value is subtracted from the average value of the current measurement values.

なお、CPU部30には装置と外部装置との間で各種データの授受などを行うための通信部なども設けられるが図示しない。 The CPU 30 is also provided with a communication unit for transferring various data between the device and an external device, but not shown.

図5は、図4の構成における高調波測定動作の流れを説明するフローチャートである。まず、高調波の測定開始に先立ち、測定条件を含む各種パラメータの設定が行われる(ステップS1)。   FIG. 5 is a flowchart for explaining the flow of the harmonic measurement operation in the configuration of FIG. First, prior to the start of harmonic measurement, various parameters including measurement conditions are set (step S1).

高調波を測定するための測定系統の各種パラメータの設定が完了すると、操作部32に設けられている図示しない測定開始ボタンが押し下げられたか否かが判断される(ステップS2)。測定開始ボタンが押し下げられると入力信号に対する高調波測定が開始され、表示器33に測定された高調波の測定データが表示される(ステップS3)。   When the setting of various parameters of the measurement system for measuring harmonics is completed, it is determined whether or not a measurement start button (not shown) provided on the operation unit 32 has been pressed (step S2). When the measurement start button is pressed, harmonic measurement for the input signal is started, and the measured data of the harmonics measured is displayed on the display 33 (step S3).

高調波の測定データが表示されるごとに、操作部32に設けられている図示しない測定停止ボタンが押し下げられたか否かが判断される(ステップS4)。   Each time harmonic measurement data is displayed, it is determined whether or not a measurement stop button (not shown) provided on the operation unit 32 has been pressed (step S4).

このようにして、高調波測定動作は、操作部32に設けられている図示しない測定停止ボタンの押し下げが検出されるまで繰り返して実行される。   In this way, the harmonic measurement operation is repeatedly executed until a depression of a measurement stop button (not shown) provided in the operation unit 32 is detected.

測定停止ボタンの押し下げが検出されるとステップS1まで戻り、次の測定を行うための各種パラメータ設定を待機する。   When the depression of the measurement stop button is detected, the process returns to step S1 to wait for various parameter settings for performing the next measurement.

なお、ステップS2において、測定開始ボタンが押し下げが検出されるまで、ステップS1への戻りを繰り返す。   In step S2, the process returns to step S1 until the measurement start button is detected to be depressed.

非特許文献1には、高調波測定を有し、三相インバータの効率を1台で測定できる電力測定装置の構成が記載されている。   Non-Patent Document 1 describes a configuration of a power measurement device that has harmonic measurement and can measure the efficiency of a three-phase inverter with a single unit.

特許文献1には、入力生成部等で付加される位相に起因して発生する計測誤差を補償するように構成された電力計測装置が記載されている。   Patent Document 1 describes a power measurement device configured to compensate for a measurement error caused by a phase added by an input generation unit or the like.

図6は入力部が電圧測定機能と電流測定機能に分離して構成された従来の構成例を示すブロック図であり、電圧測定機能の例を示している。図6において、アナログ入力信号の入力端子41には減衰量の異なる複数のアッテネータ42が接続されている。アッテネータ42の出力端子にはセレクタ43を介してアンプ44が接続され、アンプ44の出力端子にはA/D変換器45が接続されている。   FIG. 6 is a block diagram showing an example of a conventional configuration in which the input unit is configured to be divided into a voltage measurement function and a current measurement function, and shows an example of the voltage measurement function. In FIG. 6, a plurality of attenuators 42 having different attenuation amounts are connected to an input terminal 41 for analog input signals. An amplifier 44 is connected to the output terminal of the attenuator 42 via a selector 43, and an A / D converter 45 is connected to the output terminal of the amplifier 44.

A/D変換器45は、アンプ44から出力されるアナログ信号を、クロック発生部46から出力されるサンプリングクロックの周期にしたがってデジタル信号に変換する。   The A / D converter 45 converts the analog signal output from the amplifier 44 into a digital signal according to the period of the sampling clock output from the clock generator 46.

レンジ設定部46は、所定のレンジになるように、アッテネータ42の減衰量およびアンプ44のゲインを連動して切り替える。   The range setting unit 46 switches the attenuation amount of the attenuator 42 and the gain of the amplifier 44 in association with each other so that a predetermined range is obtained.

岩瀬 久、伊東 修、橘 勝也、「プレシジョンパワーアナライザWT3000」、横河技報、横河電機株式会社、2005年1月20日、Vol.49 No.1(2005) p.17−20Hisashi Iwase, Osamu Ito, Katsuya Tachibana, “Precision Power Analyzer WT3000”, Yokogawa Technical Report, Yokogawa Electric Corporation, January 20, 2005, Vol. No. 49 1 (2005) p. 17-20

特開2000−338149号公報JP 2000-338149 A

ところで、電力計測における重要なパラメータとして、電圧と電流間の位相差がある。一般的には位相差は位相角(Deg)で表現されるが、測定器における位相差は、時間遅延に他ならない。電圧と電流を同時に計測して電力計測を行う電力測定装置において、電圧測定チャンネルと電流測定チャンネルとの間の遅延差をゼロにすることが、計測精度を高めるために必須である。   By the way, as an important parameter in power measurement, there is a phase difference between voltage and current. In general, the phase difference is expressed by a phase angle (Deg), but the phase difference in the measuring instrument is nothing but a time delay. In a power measurement apparatus that measures power by measuring voltage and current simultaneously, it is essential to increase the measurement accuracy to make the delay difference between the voltage measurement channel and the current measurement channel zero.

位相差ゼロの信号を電力測定装置に入力することにより、位相差ゼロとして解析されることを期待するが、実際には、入力部10を構成するアッテネータ、アンプの特性、切り替え回路の経路長差などにより、電圧と電流のチャンネル間での遅延差が変わり、これが位相差誤差として計測精度に影響を及ぼすことになる。   Expected to be analyzed as zero phase difference by inputting a zero phase difference signal to the power measurement device, but in reality, the attenuator constituting the input unit 10, the characteristics of the amplifier, the path length difference of the switching circuit As a result, the delay difference between the voltage and current channels changes, and this affects the measurement accuracy as a phase difference error.

近年、インバータ制御技術の発達に伴い、従来の商用周波数よりも高い周波数での電力解析や、評価を行うことの要求が高まっている。高い周波数になると、測定系の伝搬遅延が位相差の誤差要因として影響することになり、その影響が無視できなくなる。   In recent years, with the development of inverter control technology, there is an increasing demand for power analysis and evaluation at a frequency higher than the conventional commercial frequency. When the frequency becomes high, the propagation delay of the measurement system affects as an error factor of the phase difference, and the influence cannot be ignored.

そこで、たとえば回路配線配置で位相差が少なくなるように考慮するが、レンジ切り替えなど、測定条件によって遅延差が発生することになる。   Therefore, for example, although consideration is given so as to reduce the phase difference in the circuit wiring arrangement, a delay difference may occur depending on measurement conditions such as range switching.

この遅延差をキャンセルするため、入力信号のレンジごとに遅延素子を切り替えて調整することが考えられるが、レンジが多数の場合には多種類の遅延素子が必要となる。さらに、切り替え回路なども必要になり、コスト増、信号品位の劣化なども予想される。   In order to cancel this delay difference, it is conceivable to switch and adjust the delay element for each range of the input signal. However, when there are a large number of ranges, many types of delay elements are required. Furthermore, a switching circuit or the like is required, and an increase in cost and deterioration of signal quality are expected.

また、アナログ入力信号がA/D変換器で変換されたデジタル信号をFIFOメモリなどにより遅延を調整することが考えられるが、A/D変換器のサンプリングクロック周期以下の遅延差をキャンセルすることはできない。   In addition, it is conceivable to adjust the delay of a digital signal obtained by converting an analog input signal by an A / D converter using a FIFO memory or the like. However, canceling a delay difference equal to or less than the sampling clock period of the A / D converter is not possible. Can not.

本発明は、このような課題を解決するものであり、その目的は、電力計測において誤差要因となる電圧と電流の位相差、すなわち、入力遅延差を小さくすることにある。   The present invention solves such a problem, and an object of the present invention is to reduce a phase difference between a voltage and a current, which is an error factor in power measurement, that is, an input delay difference.

そして、測定対象のアナログ信号に対して外乱を与えることなく、サンプリング周期以下の分解能で位相差を最小にすることを目的とする。   An object is to minimize the phase difference with a resolution equal to or less than the sampling period without causing disturbance to the analog signal to be measured.

このような課題を達成するために、本発明のうち請求項1記載の発明は、
減衰量の異なる複数のアッテネータを有する電圧測定チャンネルおよび電流測定チャンネルと、各測定チャンネルにおいて入力された電圧または電流をデジタル信号に変換するA/D変換手段とを備える電力測定装置において、
FPGAで構成され、前記各測定チャンネルから出力される電圧および電流に基づいて電力を演算する演算部と、
測定レンジの切り替えに連動して前記アッテネータの減衰量を切り替えるレンジ設定部と、
このレンジ設定部のレンジ設定変更に連動して、前記A/D変換手段のサンプリングクロックのタイミングを遅延させる可変遅延手段とを備え、
前記レンジ設定部は、前記可変遅延手段に設定すべき遅延量として、各測定チャンネルにおける遅延差を補償するための補償値が設定されており、
前記可変遅延手段は、前記FPGAに内蔵されているPLLの位相シフト機能を使用することを特徴とする。
In order to achieve such a problem, the invention according to claim 1 of the present invention is:
In a power measurement apparatus comprising: a voltage measurement channel and a current measurement channel having a plurality of attenuators with different attenuation amounts; and A / D conversion means for converting a voltage or current input in each measurement channel into a digital signal.
A calculation unit configured by an FPGA and calculating power based on the voltage and current output from each measurement channel;
A range setting unit that switches the attenuation amount of the attenuator in conjunction with switching of the measurement range;
In conjunction with the range setting change of the range setting unit, variable delay means for delaying the timing of the sampling clock of the A / D conversion means ,
In the range setting unit, a compensation value for compensating a delay difference in each measurement channel is set as a delay amount to be set in the variable delay means,
The variable delay means uses a phase shift function of a PLL built in the FPGA.

これらにより、測定対象のアナログ信号に対して外乱を与えることなく、サンプリング周期以下の分解能で位相差を最小にすることができ、測定精度の向上が実現できる。   As a result, the phase difference can be minimized with a resolution equal to or lower than the sampling period without giving disturbance to the analog signal to be measured, and the measurement accuracy can be improved.

本発明の一実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows one Example of this invention. 電圧と電流のチャンネル間における遅延差の一例を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows an example of the delay difference between the channels of a voltage and an electric current. 電圧と電流のチャンネル間における位相差の説明図である。It is explanatory drawing of the phase difference between the channels of a voltage and an electric current. 従来の電力測定装置の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the conventional electric power measurement apparatus. 図4の構成における高調波測定動作の流れを説明するフローチャートである。5 is a flowchart for explaining a flow of harmonic measurement operation in the configuration of FIG. 4. 従来の電圧測定機能の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the conventional voltage measurement function.

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。図1は本発明の一実施例を示すブロック図であり、図6と共通する部分には同一の符号を付けている。図1と図6の相違点は、クロック発生部47の出力系統における可変遅延回路48の有無にある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, and the same reference numerals are given to portions common to FIG. The difference between FIG. 1 and FIG. 6 is the presence or absence of the variable delay circuit 48 in the output system of the clock generator 47.

図1のA/D変換器45のクロック端子の系統には、可変遅延回路48が設けられている。この可変遅延回路48は、クロック発生部47からA/D変換器45のクロック端子に入力されるクロック信号を、レンジ設定部46のレンジ設定変更に連動して、所定時間遅延させる。   A variable delay circuit 48 is provided in the clock terminal system of the A / D converter 45 of FIG. The variable delay circuit 48 delays the clock signal input from the clock generator 47 to the clock terminal of the A / D converter 45 for a predetermined time in conjunction with the range setting change of the range setting unit 46.

レンジ設定部46には、可変遅延回路48に設定すべき遅延量として、各測定チャンネルにおいてあらかじめ求めた電圧と電流のチャンネル間における遅延差を補償するための補償値が設定されている。   In the range setting unit 46, a compensation value for compensating for a delay difference between the voltage and current channels obtained in advance in each measurement channel is set as a delay amount to be set in the variable delay circuit 48.

そして、A/D変換器45のクロックの位相を可変遅延回路48の遅延量に応じて変化させることによりサンプリングのタイミングを変化させ、電圧と電流のチャンネル間における遅延差をキャンセルして位相差ゼロを実現する。   Then, the sampling timing is changed by changing the phase of the clock of the A / D converter 45 in accordance with the delay amount of the variable delay circuit 48, the delay difference between the voltage and current channels is canceled, and the phase difference is zero. Is realized.

このようなクロックの位相変化は、たとえばFPGAに内蔵されているPLLの位相シフト機能を使用することにより、容易にサンプリング周期以下の分解能で所望の値に設定できる。   Such a phase change of the clock can be easily set to a desired value with a resolution equal to or less than the sampling period by using, for example, a phase shift function of a PLL built in the FPGA.

たとえば、電圧波形と電流波形がA/D変換器に入力される場合において、電流波形が遅れてA/D変換器に到達する場合には、その遅れ分に応じて電圧波形のサンプルタイミングを遅らせることにより、A/D変換器の出力データ間における遅れ分がキャンセルされることになる。   For example, when a voltage waveform and a current waveform are input to an A / D converter, if the current waveform reaches the A / D converter with a delay, the sampling timing of the voltage waveform is delayed according to the delay. As a result, the delay between the output data of the A / D converters is cancelled.

図1に示した電圧測定機能の実施例の場合には、電流波形の遅れ分に応じてA/D変換器45のクロックの位相を可変遅延回路48の遅延量に応じて変化させることによりサンプリングのタイミングを変化させ、電圧と電流のチャンネル間における遅延差をキャンセルして位相差をゼロにする。   In the embodiment of the voltage measurement function shown in FIG. 1, sampling is performed by changing the phase of the clock of the A / D converter 45 according to the delay amount of the variable delay circuit 48 according to the delay of the current waveform. The phase difference is made zero by canceling the delay difference between the voltage and current channels.

図2は、電圧と電流のチャンネル間における遅延差の一例を示す波形図である。図2において、電流波形Iは、電圧波形Vに対して10度の位相差で遅れている。   FIG. 2 is a waveform diagram showing an example of the delay difference between the voltage and current channels. In FIG. 2, the current waveform I is delayed with respect to the voltage waveform V by a phase difference of 10 degrees.

そこで、電圧をサンプリングするクロックの位相を、電圧と電流のチャンネル間における位相差10度に応じて10度だけずらせる。これにより、図3に示すように、電流波形Iと電圧波形Vは、同じ位相でサンプリングされることになる。   Therefore, the phase of the clock for sampling the voltage is shifted by 10 degrees according to the phase difference of 10 degrees between the voltage and current channels. Thereby, as shown in FIG. 3, the current waveform I and the voltage waveform V are sampled in the same phase.

なお、それぞれのレンジに対する遅延量は、通常、既知でかつ不変であることから、レンジ設定ごとに位相シフト量を適切に選ぶことで、常に、電圧波形と電流波形の位相差を最小にできる。   Since the delay amount for each range is usually known and unchanged, the phase difference between the voltage waveform and the current waveform can always be minimized by appropriately selecting the phase shift amount for each range setting.

また、上記実施例では電圧測定機能ブロックの例を示しているが、電力測定にあたっては電流測定機能ブロックも必要である。   Moreover, although the example of the voltage measurement function block is shown in the above-described embodiment, a current measurement function block is also necessary for power measurement.

また、同様な構成のものを複数用意することにより、単相電力測定や多相電力測定にも適応できる。   In addition, by preparing a plurality of devices having the same configuration, it can be applied to single-phase power measurement and multi-phase power measurement.

このような構成によれば、アナログ信号に手を加えることがないため、遅延素子などによる減衰や歪などの外部からの影響を受けることなくタイミング調整が可能となり、測定精度の向上が図れる。   According to such a configuration, since the analog signal is not modified, timing adjustment can be performed without being affected by external effects such as attenuation and distortion due to a delay element, and the measurement accuracy can be improved.

以上説明したように、本発明によれば、電力計測の誤差要因となる電圧と電流の位相差である入力遅延差を小さくすることができ、正確な電力測定結果が得られる電力測定装置が実現できる。   As described above, according to the present invention, it is possible to reduce an input delay difference that is a phase difference between a voltage and a current, which causes an error in power measurement, and to realize a power measurement device that can obtain an accurate power measurement result. it can.

41 端子41
42 アッテネータ
43 セレクタ
44 アンプ
45 A/D変換器
46 レンジ設定部
47 クロック発生部
48 可変遅延回路
41 Terminal 41
42 Attenuator 43 Selector 44 Amplifier 45 A / D Converter 46 Range Setting Unit 47 Clock Generation Unit 48 Variable Delay Circuit

Claims (1)

減衰量の異なる複数のアッテネータを有する電圧測定チャンネルおよび電流測定チャンネルと、各測定チャンネルにおいて入力された電圧または電流をデジタル信号に変換するA/D変換手段とを備える電力測定装置において、
FPGAで構成され、前記各測定チャンネルから出力される電圧および電流に基づいて電力を演算する演算部と、
測定レンジの切り替えに連動して前記アッテネータの減衰量を切り替えるレンジ設定部と、
このレンジ設定部のレンジ設定変更に連動して、前記A/D変換手段のサンプリングクロックのタイミングを遅延させる可変遅延手段とを備え、
前記レンジ設定部は、前記可変遅延手段に設定すべき遅延量として、各測定チャンネルにおける遅延差を補償するための補償値が設定されており、
前記可変遅延手段は、前記FPGAに内蔵されているPLLの位相シフト機能を使用することを特徴とする電力測定装置。
In a power measurement apparatus comprising: a voltage measurement channel and a current measurement channel having a plurality of attenuators with different attenuation amounts; and A / D conversion means for converting a voltage or current input in each measurement channel into a digital signal.
A calculation unit configured by an FPGA and calculating power based on the voltage and current output from each measurement channel;
A range setting unit that switches the attenuation amount of the attenuator in conjunction with switching of the measurement range;
In conjunction with the range setting change of the range setting unit, variable delay means for delaying the timing of the sampling clock of the A / D conversion means ,
In the range setting unit, a compensation value for compensating for a delay difference in each measurement channel is set as a delay amount to be set in the variable delay means,
The variable delay means uses a phase shift function of a PLL built in the FPGA.
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