[發明專利]功率運算系統

無效

• 申請號: 00106735.4
• 申請日: 2000-03-03
• 公開（公告）號: CN1266190A
• 公開（公告）日: 2000-09-13
• 發明（設計）人: 丸山亮司
• 申請（專利權）人: 株式會社東芝
• 主分類號: G01R21/133
• 分類號: G01R21/133;G01R21/06
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 王以平

本發明涉及接受模擬電壓信號和電流信號對功率，特別是無功功率的當前值或積分值進行數字運算的功率運算系統。

如果某供電路的電壓和電流為V、I，它們之間的相位差為ψ，那么通過該路徑供給的有效功率W就為W＝V·I·I·cosψ[W]，而無功功率Q為Q＝V·I·sinψ[var]。

由于V·I·sinψ＝-V·I·cos(ψ-90°)，通常利用在有效功率W運算中使用的瞬間電壓或瞬間電流的其中一個的相位偏移90°來進行無功功率Q的運算。

圖1表示在以往的功率運算系統中進行無功功率運算的無功功率運算系統CS0。

該運算系統CS0由兩個A/D轉換器201、202和微型計算機203構成。

轉換器201按所需比特多次采樣從輸入端子T1輸入的與被測定系統的瞬時電壓成正比的模擬信號V1，將其轉換成對應的數字電壓數據D1，而轉換器202按相同次數采樣從輸入端子T2輸入的與被測定系統的瞬時電流成正比的模擬信號A1，將其轉換成對應的數字電流數據D2。

微型計算機203根據其內CPU上的程序進行輸入數據D1、D2的移相處理和乘法處理，計算瞬時無功功率Q[Var]，此外，對該無功功率積分，計算無功電能∫Q[Varh]。

在該方式中，由于利用軟件進行電壓或電流數據的移相處理，所以必須反復進行與轉換器201/202的輸出比特數對應次數的移相處理，從而造成高速化的瓶頸。在這方面，如果利用并行處理來實現高速化，那么存儲器或寄存器容量增大，則該結構相應地增大，從而導致成本增高。

此外，由于利用軟件的乘法處理在固定的循環時間內執行多次反復處理，所以如果在顯示處理等并行工作中利用微型計算機203，那么該部分結構增大。

但是，由于使用所述轉換器201、202，所以如果數字數據的比特數增加，有效位數上升，那么A-D轉換器的結構累加地按比例增大。

鑒于這樣的問題，本發明的目的在于提供一種功率運算系統，該功率運算系統接受模擬電壓、電流信號，以比較低的成本高速執行數字運算功率的當前值或積分值的信號處理，特別包括數字運算無功功率的移相處理的信號處理。

期望上述結構通過將系統部分盡量硬件化緊湊地實現，更期望可以通過將整個系統作為LSI來實現。

實現上述目的的本發明的一個方案(切入口)的功率運算系統的特征在于，包括：第一系統部分，輸入表示按某個周期交替的電壓的第一模擬信號和表示按所述周期交替的電流的第二模擬信號，輸出表示所述第一模擬信號的輸入值的第一數字信號和表示所述第二模擬信號的輸入值的第二數字信號；該第一系統部分包括移相電路，其保持完全代表所述第一和第二模擬信號與所述第一和第二數字信號中一個信號的信號值的電路狀態，相位移動這個信號；和第二系統部分，運算處理從所述第一系統部分輸出的第一和第二數字信號，產生表示與所述電壓和電流有關的無功功率的第三數字信號。

按照該方案，表示相同周期的電壓和電流的一對模擬輸入信號中的一方或表示這些輸入信號輸入值的一對數字信號中的一方在(某個)系統部分中利用其中的移相電路根據需要被移相，對應的數字信號從該系統部分向其它系統部分輸出，通過該系統部分運算處理這些數字信號產生表示無功功率的數字信號。

由于上述移相電路可以獲得完全代表作為移相對象信號的信號值的電路狀態，通過使該電路狀態保持必要的時間來移相信號，所以即使該信號為數字信號的情況下，也不必按照信號的比特數反復進行移相處理，為此可以實現高速化。

實現上述目的的本發明的另一方案，在將與被測定系統的電壓、電流成正比例的信號分別利用A-D轉換器轉換成數字值，運算無功功率的功率運算系統中，特征在于通過使用半導體存儲器的移相電路在電壓或電流的數字值上產生時間延遲進行移相。

利用這樣的結構，可以減少模擬部分，經LSI化成為小型結構，可以低成本化。此外，可以使軟件處理成為最小限度，可以容易地進行軟件處理。

實現上述目的的本發明的另一方案，在將與被測定系統的電壓、電流成正比例的信號分別利用A-D轉換器轉換成數字值。運算無功功率的功率運算系統中，特征在于通過使用移位寄存器的移相電路在電壓或電流的數字值上產生時間延遲進行移相。

利用這樣的結構，可以減少模擬部分，經LSI化成為小型結構，可以低成本化。此外，可以全部用硬件(all?hard)來構成。