[发明专利]功率运算系统

说明书

本发明涉及接受模拟电压信号和电流信号对功率，特别是无功功率的当前值或积分值进行数字运算的功率运算系统。

如果某供电路的电压和电流为V、I，它们之间的相位差为ψ，那么通过该路径供给的有效功率W就为W＝V·I·I·cosψ[W]，而无功功率Q为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运算中使用的瞬间电压或瞬间电流的其中一个的相位偏移90°来进行无功功率Q的运算。

图1表示在以往的功率运算系统中进行无功功率运算的无功功率运算系统CS0。

该运算系统CS0由两个A/D转换器201、202和微型计算机203构成。

转换器201按所需比特多次采样从输入端子T1输入的与被测定系统的瞬时电压成正比的模拟信号V1，将其转换成对应的数字电压数据D1，而转换器202按相同次数采样从输入端子T2输入的与被测定系统的瞬时电流成正比的模拟信号A1，将其转换成对应的数字电流数据D2。

微型计算机203根据其内CPU上的程序进行输入数据D1、D2的移相处理和乘法处理，计算瞬时无功功率Q[Var]，此外，对该无功功率积分，计算无功电能∫Q[Varh]。

在该方式中，由于利用软件进行电压或电流数据的移相处理，所以必须反复进行与转换器201/202的输出比特数对应次数的移相处理，从而造成高速化的瓶颈。在这方面，如果利用并行处理来实现高速化，那么存储器或寄存器容量增大，则该结构相应地增大，从而导致成本增高。

此外，由于利用软件的乘法处理在固定的循环时间内执行多次反复处理，所以如果在显示处理等并行工作中利用微型计算机203，那么该部分结构增大。

但是，由于使用所述转换器201、202，所以如果数字数据的比特数增加，有效位数上升，那么A-D转换器的结构累加地按比例增大。

鉴于这样的问题，本发明的目的在于提供一种功率运算系统，该功率运算系统接受模拟电压、电流信号，以比较低的成本高速执行数字运算功率的当前值或积分值的信号处理，特别包括数字运算无功功率的移相处理的信号处理。

期望上述结构通过将系统部分尽量硬件化紧凑地实现，更期望可以通过将整个系统作为LSI来实现。

实现上述目的的本发明的一个方案(切入口)的功率运算系统的特征在于，包括：第一系统部分，输入表示按某个周期交替的电压的第一模拟信号和表示按所述周期交替的电流的第二模拟信号，输出表示所述第一模拟信号的输入值的第一数字信号和表示所述第二模拟信号的输入值的第二数字信号；该第一系统部分包括移相电路，其保持完全代表所述第一和第二模拟信号与所述第一和第二数字信号中一个信号的信号值的电路状态，相位移动这个信号；和第二系统部分，运算处理从所述第一系统部分输出的第一和第二数字信号，产生表示与所述电压和电流有关的无功功率的第三数字信号。

按照该方案，表示相同周期的电压和电流的一对模拟输入信号中的一方或表示这些输入信号输入值的一对数字信号中的一方在(某个)系统部分中利用其中的移相电路根据需要被移相，对应的数字信号从该系统部分向其它系统部分输出，通过该系统部分运算处理这些数字信号产生表示无功功率的数字信号。

由于上述移相电路可以获得完全代表作为移相对象信号的信号值的电路状态，通过使该电路状态保持必要的时间来移相信号，所以即使该信号为数字信号的情况下，也不必按照信号的比特数反复进行移相处理，为此可以实现高速化。

实现上述目的的本发明的另一方案，在将与被测定系统的电压、电流成正比例的信号分别利用A-D转换器转换成数字值，运算无功功率的功率运算系统中，特征在于通过使用半导体存储器的移相电路在电压或电流的数字值上产生时间延迟进行移相。

利用这样的结构，可以减少模拟部分，经LSI化成为小型结构，可以低成本化。此外，可以使软件处理成为最小限度，可以容易地进行软件处理。

实现上述目的的本发明的另一方案，在将与被测定系统的电压、电流成正比例的信号分别利用A-D转换器转换成数字值。运算无功功率的功率运算系统中，特征在于通过使用移位寄存器的移相电路在电压或电流的数字值上产生时间延迟进行移相。

利用这样的结构，可以减少模拟部分，经LSI化成为小型结构，可以低成本化。此外，可以全部用硬件(all hard)来构成。