(57)【要約】【課題】データ量を増大することなく高い精度でサンプリングを行うことができる電力の測定方法を提供する。【解決手段】交流電源２０の周期をＮ等分（Ｎは自然数とする）した複数のサンプリング期間と、サンプリング期間にサンプリングを行う複数のサンプリングタイミングを設定し、サンプリング期間のうち、奇数番目のサンプリング期間でサンプリングした結果から電力の演算を行う第１の周期Ｔ１と、偶数番目のサンプリング期間でサンプリングした結果から電力の演算を行う第２の周期Ｔ２と、を交互に繰り返し、第１の周期Ｔ１と第２の周期Ｔ２とで演算した電力を積算することで電力を測定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源から負荷に供給される電圧や電流などの瞬時値をサンプリングし、サンプリングした結果から電力を測定する電力の測定方法であって、
前記交流電源の周期をＮ等分（Ｎは自然数とする）した複数のサンプリング期間と、前記サンプリング期間にサンプリングを行う複数のサンプリングタイミングを設定し、
前記サンプリング期間のうち、奇数番目のサンプリング期間でサンプリングした結果から電力の演算を行う第１の周期と、偶数番目のサンプリング期間でサンプリングした結果から電力の演算を行う第２の周期と、を交互に繰り返し、
前記第１の周期と前記第２の周期とで演算した電力を積算することで電力を測定することを特徴とする電力の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力の測定方法に関し、特に、測定精度を高めることができる電力の測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、サンプリング式電力計では電力を測定するために、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡｎａｌｏｇ‐Ｄｉｇｉｔａｌ（以下ＡＤと記す）変換器を用いて、入力電圧波形及び入力電流波形をサンプリングし、その結果から電力が求める技術が広く用いられている。
【０００３】
特許文献１（従来例）に記載の電力計測装置９００では、図３に示すように、電圧検出部９１１、電流検出部９１２、信号切替部９１３、信号増幅器９１４、ＡＤ変換器９１５、電力演算部９１６、表示器９１７、クロック発生器９１８及び切替制御部９１９を含んで構成されている。
【０００４】
電力演算部９１６及び切替制御部９１９は、汎用マイコンで構成されており、このマイコン内の入力インタフェースを介して変数設定部９１９ａには、サンプリング周期ｍ、分割数ｎ、時間幅Ｗ、及び時間幅Ｙ、が設定される。
【０００５】
時間幅（所定の期間）Ｗは、電源周期のｎ倍以上の自然数倍に設定され、電力値が積算（演算）される期間は、少なくとも時間幅Ｗをｎ回分加えた期間となる。
【０００６】
図４は、電力計測装置９００の信号波形に対するＡＤサンプリングタイミングを説明する図である。サンプリング周期ｍ＝電源周期の１／４、分割数ｎ＝３に設定された場合、図４に示す期間Ａでは、３つのＡＤサンプリングタイミングのうち、１番目の第１タイミングでＡＤ変換が行われる。期間Ｂでは、３つのＡＤサンプリングタイミングのうち、第２タイミングでＡＤ変換が行われる。さらに、期間Ｃでは、３つのＡＤサンプリングタイミングのうち、３番目（ｎ番目）の第３タイミングでＡＤ変換が行われる。
【０００７】
順序設定部９１９ｂによって第１タイミング、第２タイミング、第３タイミングの順番を繰り返す様に、ＡＤサンプリングタイミングの順序が設定されている。
【０００８】
以上のように、ｎ分割されたＡＤサンプリングタイミングを１つずつずらすことで、ｎ倍のＡＤサンプリング周波数でサンプリングを行った場合と同等に電力を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１２‐２２５７６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述した従来例では、電力値が積算される期間が、少なくとも時間幅Ｗのｎ回分必要であり、時間幅Ｗも電源周期のｎ倍以上に設定するので、測定に長い時間が必要でありデータ量が増大する。このため、電力値が積算される期間のサンプリングしたデータを記憶するためのメモリ容量が増大してしまう。また、電力値が積算される期間に、サンプリング周期ｍを分割数ｎで分割し、異なるサンプリングタイミングでｎ回分の時間幅Ｗの間積算を行うので、電力値が積算される期間に電源周期に変動が生じた場合には誤差を生じてしまうという課題があった。
【００１１】
本発明は、上述した課題を解決するもので、データ量を増大することなく高い精度でサンプリングを行うことができる電力の測定方法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】
【００１２】
この課題を解決するために、本発明の電力の測定方法は、交流電源から負荷に供給される電圧や電流などの瞬時値をサンプリングし、サンプリングした結果から電力を測定する電力の測定方法であって、前記交流電源の周期をＮ等分（Ｎは自然数とする）した複数のサンプリング期間と、前記サンプリング期間にサンプリングを行う複数のサンプリングタイミングを設定し、前記サンプリング期間のうち、奇数番目のサンプリング期間でサンプリングした結果から電力の演算を行う第１の周期と、偶数番目のサンプリング期間でサンプリングした結果から電力の演算を行う第２の周期と、を交互に繰り返し、前記第１の周期と前記第２の周期とで演算した電力を積算することで電力を測定することを特徴とする。
【００１３】
これによれば、サンプリング期間のうち、奇数番目のサンプリング期間でサンプリングした結果から電力の演算を行う第１の周期と、偶数番目の時間帯でサンプリングをした結果から電力の演算を行う第２の周期と、を交互に繰り返す。このため、サンプリングで得られるデータを蓄積する期間が電源周期の２周期分で完了し、蓄積するデータ量が増大することがないので、サンプリングで得られるデータを記憶する容量が小さなメモリを使用することが可能になる。また、サンプリングで得られるデータを蓄積する期間が短いため、電源周期が変動する影響を受ける期間が短くなり、精度の低下を抑制することができる。従って、データ量を増大することなく高い精度でサンプリングを行うことができる電力の測定方法を提供することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、データ量を増大することなく高い精度でサンプリングを行うことができる電力の測定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る電力の測定方法が適用される電力測定装置の構成を示すブロックである。
【図２】本発明の実施形態に係る電力の測定方法を説明する図である。
【図３】従来技術の電力測定装置を示す図である。
【図４】従来技術の電力測定装置の信号波形に対するＡＤサンプリングタイミングを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［第１実施形態］
以下に第１実施形態における電力の測定方法について説明する。
【００１７】
図１は本発明の実施形態に係る電力の測定方法が適用される電力測定装置１０の構成例を示すブロック図である。
【００１８】
電力測定装置１０は図１に示すように、電圧検出部１と、電流検出部２と、第１のＡＤ変換部３と、第２のＡＤ変換部４と、制御部５と、基準信号発生部６と、記憶部７と、を備えている。電力測定装置１０は、交流電源２０から負荷２１に供給される電圧や電流などの瞬時値をサンプリングし、サンプリングした結果から電力を測定する構成になっている。
【００１９】
電圧検出部１は、図１に示すように第１のＡＤ変換部３に接続され、交流電源２０から負荷２１に供給される電圧を検出し、検出した電圧値に基づく信号を第１のＡＤ変換部３に出力する。
【００２０】
電流検出部２は、図１に示すように第２のＡＤ変換部４に接続され、交流電源２０から負荷２１に供給される電流を検出し、検出した電流値に基づく信号を第２のＡＤ変換部４に出力する。
【００２１】
第１のＡＤ変換部３は、図１に示すように電圧検出部１と制御部５に接続され、制御部５の制御に従って電圧検出部１から出力される信号をサンプリングし、サンプリングされた信号の値をデジタル値に変換した電圧データを制御部５に出力する。
【００２２】
第２のＡＤ変換部４は、図１に示すように電流検出部２と制御部５に接続され、制御部５の制御に従って電流検出部２から出力される信号をサンプリングし、サンプリングされた信号の値をデジタル値に変換した電流データを制御部５に出力する。
【００２３】
制御部５は、図１に示すように第１のＡＤ変換部３と第２のＡＤ変換部４と基準信号発生部６と記憶部７とに接続されており、出力ポート５ａを備えている。制御部５には制御手順を記述した制御プログラムが内蔵されており、制御プログラムに従って制御を行い、基準信号発生部６から供給される基準信号に同期したタイミングで第１のＡＤ変換部３と第２のＡＤ変換部４のサンプリング動作を制御する。また、制御部５は第１のＡＤ変換部３から出力される電圧データと、第２のＡＤ変換部４から出力される電流データを取得し、記憶部７に記憶させるとともに、電圧データ信号と電流データ信号とを演算して電力値を求める。制御部５は、演算によって求めた電力値を記憶部７に記憶させ、出力ポート５ａから演算結果を図示しない外部機器に出力する。
【００２４】
基準信号発生部６は、図１に示すように制御部５に接続され、制御部５が制御を行うタイミングの基準となる基準信号を、制御部５に供給する。
【００２５】
記憶部７は、図１に示すように制御部５に接続され、制御部５からのデータの書込みによって、制御部５が第１のＡＤ変換部３及び第２のＡＤ変換部４から取得した電圧データ及び電流データや、制御部５が演算によって求めた電力値を記憶する。
【００２６】
次に、本実施形態の電力の測定方法について図２を用いて説明する。
【００２７】
図２は、本発明の実施形態に係る電力の測定方法を説明する図で、交流電源２０の信号波形と、第１のＡＤ変換部３及び第２のＡＤ変換部４がサンプリングを行うタイミングを示すタイミングチャートである。
【００２８】
制御部５には、交流電源２０の周期をＮ等分（Ｎは自然数とする）した複数のサンプリング期間と、サンプリング期間をＭ等分（Ｍは自然数とする）したタイミングでサンプリングを行う複数のサンプリングタイミングがプログラムによって予め設定されている。尚、ここではＮの値が４で、Ｍの値が３である場合について説明する。
【００２９】
図２に示すように交流電源２０の周期を４等分にして、第１の期間、第２の期間、第３の期間、第４の期間、の４つのサンプリング期間が設定され、第１から第４の期間にそれぞれ図２中にａ，ｂ，ｃで示す３回のサンプリングタイミングが設定されている。
【００３０】
図２に示す第１の周期Ｔ１の期間で制御部５は、第１のＡＤ変換部３と第２のＡＤ変換部４とを制御し、奇数番目のサンプリング期間となる第１の期間でサンプリングを行うように制御する。
【００３１】
制御部５は、図２に示す第１の期間のａのサンプリングタイミングでサンプリングされた電圧データと電流データと、を第１のＡＤ変換部３と第２のＡＤ変換部４から取得し、記憶部７に記憶させる。
【００３２】
制御部５は、取得した電圧データと電流データを演算して電力値を求め、求めた電力値を記憶部７に記憶させる。
【００３３】
次に制御部５は、図２に示す第１の期間のｂのサンプリングタイミングでサンプリングされた電圧データと電流データを第１のＡＤ変換部３と第２のＡＤ変換部４から取得し、記憶部７に記憶させる。
【００３４】
制御部５は、取得した電圧データと電流データを演算して電力値を求め、求めた電力値を記憶部７に記憶させる。また先に求めた第１の期間のａのサンプリングタイミングの電圧データと電流データとから求めた電力値と、ｂのサンプリングタイミングの電圧データと電流データとから求めた電力値を積算しその結果を記憶部７に記憶させる。
【００３５】
続いて制御部５は、図２に示す第１の期間のｃのサンプリングタイミングでサンプリングされた電圧データと電流データを第１のＡＤ変換部３と第２のＡＤ変換部４から取得し、記憶部７に記憶させる。
【００３６】
制御部５は、取得した電圧データと電流データを演算して電力値を求め、求めた電力値を記憶部７に記憶させる。また先に求めた第１の期間のａ及びｂのサンプリングタイミングの電圧データと電流データとから求めた電力値が積算された値と、ｃのサンプリングタイミングの電圧データと電流データとから求めた電力値を積算しその結果を記憶部７に記憶させる。
【００３７】
次に制御部５は、第１のＡＤ変換部３と第２のＡＤ変換部４とを制御し、奇数番目のサンプリング期間となる第３の期間でサンプリングを行うように制御する。
【００３８】
制御部５は、第３の期間のサンプリングタイミングでサンプリングされた電圧データと電流データを逐次取得し、記憶部７に記憶さる。また、取得した電圧データと電流データを逐次演算して電力値を求め、求めた電力値を記憶部７に記憶させるとともに、第１の期間に積算された電力値に対して求めた電力値を積算しその結果を記憶部７に記憶させる。
【００３９】
次に、制御部５は図２に示す第２の周期Ｔ２の期間で、第１のＡＤ変換部３と第２のＡＤ変換部４とを制御し、偶数番目のサンプリング期間となる第２の期間でサンプリングを行うように制御する。
【００４０】
制御部５は、図２に示す第２の期間のａのサンプリングタイミングでサンプリングされた電圧データと電流データと、を第１のＡＤ変換部３と第２のＡＤ変換部４から取得し、記憶部７に記憶させる。
【００４１】
制御部５は、取得した電圧データと電流データを演算して電力値を求め、求めた電力値を記憶部７に記憶させる。また、取得した電圧データと電流データを演算して電力値を求め、求めた電力値を記憶部７に記憶させるとともに、第１の周期Ｔ１の第１の期間と第３の期間で積算された電力値に対して求めた電力値を積算しその結果を記憶部７に記憶させる。
【００４２】
制御部５は、第２の期間のサンプリングタイミングでサンプリングされた電圧データと電流データを逐次取得し、記憶部７に記憶さる。また、取得した電圧データと電流データを逐次演算して電力値を求め、求めた電力値を記憶部７に記憶させるとともに、積算された電力値に対して求めた電力値を積算しその結果を記憶部７に記憶させる。
【００４３】
次に制御部５は、第１のＡＤ変換部３と第２のＡＤ変換部４とを制御し、偶数番目のサンプリング期間となる第４の期間でサンプリングを行うように制御する。
【００４４】
制御部５は、第４の期間のサンプリングタイミングでサンプリングされた電圧データと電流データを逐次取得し、記憶部７に記憶さる。また、取得した電圧データと電流データを逐次演算して電力値を求め、求めた電力値を記憶部７に記憶させるとともに、積算された電力値に対して求めた電力値を積算しその結果を記憶部７に記憶させる。
【００４５】
以上のように、第１の周期Ｔ１と第２の周期Ｔ２とで演算した電力を積算することで、電源周期の１周期分の電力を測定することができる。
【００４６】
以降、第１の周期Ｔ１と第２の周期Ｔ２とを交互に繰り返し、測定することで連続して電力を測定することができる。
【００４７】
以下、本実施形態としたことによる効果について説明する。
【００４８】
本実施形態の電力の測定方法では、交流電源２０から負荷２１に供給される電圧や電流などの瞬時値をサンプリングし、サンプリングした結果から電力を測定する電力の測定方法であって、交流電源２０の周期をＮ等分した複数のサンプリング期間と、サンプリング期間にサンプリングを行う複数のサンプリングタイミングを設定し、サンプリング期間のうち、奇数番目のサンプリング期間でサンプリングした結果から電力の演算を行う第１の周期Ｔ１と、偶数番目のサンプリング期間でサンプリングした結果から電力の演算を行う第２の周期Ｔ２と、を交互に繰り返し、第１の周期Ｔ１と第２の周期Ｔ２とで演算した電力を積算することで電力を測定するようにした。
【００４９】
これにより、サンプリング期間のうち、奇数番目のサンプリング期間でサンプリングした結果から電力の演算を行う第１の周期Ｔ１と、偶数番目の時間帯でサンプリングをした結果から電力の演算を行う第２の周期Ｔ２と、を交互に繰り返す。このため、サンプリングで得られるデータを蓄積する期間が電源周期の２周期分で完了し、蓄積するデータ量が増大することがないので、サンプリングで得られるデータを記憶する容量が小さなメモリを使用することが可能になる。また、サンプリングで得られるデータを蓄積する期間が短いため、電源周期が変動する影響を受ける期間が短くなり、精度の低下を抑制することができる。従って、データ量を増大することなく高い精度でサンプリングを行うことができる電力の測定方法を提供することができる。
【００５０】
以上のように、本発明の実施形態に係る電力の測定方法について具体的に説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することが可能である。例えば次のように変形して実施することができ、これらの実施形態も本発明の技術的範囲に属する。
【００５１】
（１）本実施形態において、交流電源２０の周期をＮ等分した複数のサンプリング期間が第１の期間から第４の期間までの４つの期間に分割され、サンプリング期間をＭ等分したタイミングが３つに等分されている例を示して説明を行ったが、所望の精度や分解能が得られるように適宜値を変えて実施しても良い。
【００５２】
（２）本実施形態において、測定を開始するタイミングについては特に説明を行っていないが、例えば電圧信号が負から正、又は正から負に変化して零を横切るゼロクロス点を検出してタイミングを調整するようにしても良い。
【符号の説明】
【００５３】
１      電圧検出部
２      電流検出部
３      第１のＡＤ変換部
４      第２のＡＤ変換部
５      制御部
５ａ    出力ポート
６      基準信号発生部
７      記憶部
１０    電力測定装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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