(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定電源信号の基準電圧を二乗する二乗回路と、上記二乗回路の出力側に直列に接続されたローパスフィルタおよびハイパスフィルタを含むフィルタ回路とを備え、上記二乗回路の出力に含まれている上記基準電圧の２倍の周波数成分を上記ローパスフィルタで除去するとともに、上記二乗回路の出力に含まれている直流成分を上記ハイパスフィルタで除去するフリッカメータの二乗検波回路において、
上記被測定電源信号の入力の有無を監視する入力レベル監視回路と、上記基準電圧の二乗に相当する直流電圧を出力する直流電圧発生回路と、上記フィルタ回路の前段で上記二乗回路の出力から上記直流電圧発生回路の出力を減算する減算回路とを備え、上記入力レベル監視回路で上記被測定電源信号の入力が検出されると、上記直流電圧発生回路から上記直流電圧が出力されることを特徴とするフリッカメータの二乗検波回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フリッカメータの二乗検波回路に関し、さらに詳しく言えば、基準電圧の二乗出力中に含まれている直流成分をキャンセルする技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
フリッカとは、図３に示すように、電源ラインに重畳される実効値の変動で、電灯や蛍光灯のちらつきの要因となり、電源品質を表す一つのパラメータとして用いられている。現在使用されているフリッカのパラメータには、ΔＶ１０（１０Ｈｚ等価フリッカ値）やＵＩＥ規格（ＩＥＣ６１０００−４−１５）のフリッカなどがあり、計測方法が若干異なっている。
【０００３】
ΔＶ１０やＵＩＥ規格によるフリッカメータの概略的な構成を図４に示す。二乗回路１１，ローパスフィルタ１２およびハイパスフィルタ１３を含む二乗検波回路１０で基準電圧にのっている変動分を取り出して、所定のちらつき視感度特性を有するフィルタ２０を通し、その出力をＣＰＵなどの演算回路３０でフリッカ値に変換して測定値を求める。
【０００４】
ΔＶ１０とＵＩＥは、フィルタ２０で用いるちらつき視感度曲線と演算回路３０での計算方法で異なるが、いずれも二乗検波は必要である。なお、入力段にＡ／Ｄ変換器を置いて入力電源信号をデジタル値に変換することにより、それ以降の処理をソフトウェアで実現することも可能である。
【０００５】
ここで、二乗検波について説明すると、フリッカによる照明のちらつきがフリッカ周波数１０Ｈｚのときに人の眼にもっとも感じやすいというちらつき視感度特性から、フリッカは電源基準電圧（例えば、１００Ｖ，５０／６０Ｈｚ）を、変動幅０．１〜１．０Ｖ，周波数１０Ｈｚ程度の信号波でＡＭ変調したものと考えることができる。
【０００６】
基準電圧をｕｃ＝Ｕｃｓｉｎ（２πｆｃｔ）とすると、その二乗波形は次式（１）のように、直流成分と基準電圧波形の２倍の周波数成分になる。
【数１】
0003732436.tif 000002
【０００７】
一方、フリッカの信号波をｕｓ＝Ｕｓｓｉｎ（２πｆｓｔ）とすると、ＡＭ変調された波形の二乗の振幅係数は、
【数２】
0003732436.tif 000003
となり、Ｕｃ２≫Ｕｓ２であるから、事実上、直流成分と信号波成分が残り（１＋２Ｕｓ／Ｕｃとなる。
【０００８】
このことから、ＡＭ変調された二乗波形は、
【数３】
0003732436.tif 000004
となり、直流成分Ｕｃ２／２と、フリッカ信号波をｕｓと、基準電圧波形の２倍の周波数成分となる。
【０００９】
この二乗波形から、基準電圧波形の２倍の周波数成分をローパスフィルタ１２でカットし、直流成分をハイパスフィルタ１３でカットすることにより、フリッカ信号波ｕｓを取り出すことができる。
【００１０】
なお、ＵＩＥ規格では上記図４のブロック図での測定が規定されており、ΔＶ１０では各種文献で同様な構成による測定が報告されている（参考文献：雪平謙二（電力中研狛江研）電圧変動評価手法の問題点と今後の課題；電力中央研究所狛江研究所報告）。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、二乗検波回路１０で用いるハイパスフィルタ１３のカットオフ周波数がきわめて低いため、電源信号を入力したときの影響が数分間残り、その後に開始するフリッカの測定値に影響をおよぼすことがある。すなわち、フリッカメータの入力プローブを測定対象の電源に接続して、すぐに測定を開始すると、数分間は正しい測定値が得られない。
【００１２】
実際に用いられるハイパスフィルタのカットオフ周波数は０．００５Ｈｚ程度である。これは、ＵＩＥ規格でハイパスフィルタのカットオフ周波数特性が決められていることによる。また、ΔＶ１０でも要求されるちらつき視感度特性が０．０１Ｈｚ以上であるため、この程度のカットオフ周波数が必要となる。
【００１３】
この時定数（カットオフ周波数の逆数）は２００秒であり、長時間にわたって影響があることが分かる。カットオフ周波数が０．００５Ｈｚであるハイパスフィルタにステップ入力（１００）を入力したときの出力をシミュレーションした結果を図５に示す（縦軸：電圧，横軸：時間軸）。フリッカは、この変動分を捉えるので、３分程度は影響されることが分かる。
【００１４】
上記式（３）により、二乗波形にはＵｃ２／２の直流成分が存在する。それまで入力０であったところに、電源信号の入力に伴って上記直流成分がハイパスフィルタに入力されると、上記シミュレーションの結果に示されているように、安定するまで時間がかかるため、正確なフリッカ値を得るには、電源信号の入力後、数分程度待たなければならない。
【００１５】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的は、電源信号の入力後、待ち時間を置くことなく、より正確なフリッカ測定値が得られるようにしたフリッカメータの二乗検波回路を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、被測定電源信号の基準電圧を二乗する二乗回路と、上記二乗回路の出力側に直列に接続されたローパスフィルタおよびハイパスフィルタを含むフィルタ回路とを備え、上記二乗回路の出力に含まれている上記基準電圧の２倍の周波数成分を上記ローパスフィルタで除去するとともに、上記二乗回路の出力に含まれている直流成分を上記ハイパスフィルタで除去するフリッカメータの二乗検波回路において、上記被測定電源信号の入力の有無を監視する入力レベル監視回路と、上記基準電圧の二乗に相当する直流電圧を出力する直流電圧発生回路と、上記フィルタ回路の前段で上記二乗回路の出力から上記直流電圧発生回路の出力を減算する減算回路とを備え、上記入力レベル監視回路で上記被測定電源信号の入力が検出されると、上記直流電圧発生回路から上記直流電圧が出力されることを特徴としている。
【００１７】
ハイパスフィルタ自体の特性は変わらないので、その時定数は従来と同じであるが、本発明によれば、二乗出力に含まれる直流成分の振幅が激減されるため、その後のハイパスフィルタの影響度も低減できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明によるフリッカメータの二乗検波回路の実施形態について説明する。
【００１９】
図１に示すように、このフリッカメータの二乗検波回路１０Ａにおいても、先に説明した従来例と同様に、被測定電源信号の基準電圧を二乗する二乗回路１１と、その二乗出力から基準電圧波形の２倍の周波数成分を除去するローパスフィルタ１２および二乗出力から直流成分を除去するハイパスフィルタ１３とを備えているが、この他に、入力レベル監視回路１４と、直流電圧発生回路１５と、減算回路１６とがさらに設けられている。
【００２０】
入力レベル監視回路１４は、現在、被測定電源信号が入力されているかどうかを監視する。フリッカーメータは、電源ラインの電源品質を測定する測定器であるため、入力される基準電圧は、ＡＣ１００Ｖのように測定対象により特定できる。
【００２１】
監視の具体的な方法の一例としては、入力の実効値を監視し、その実効値が所定の閾値を超えたら「入力あり」と判断する。閾値は、１００Ｖラインの場合、例えば１０Ｖ程度でよい。なお、実効値ではなく入力のピーク値を監視するようにしてもよい。また、例えば２００Ｖラインにも対応できるようにするため、さらに１５０Ｖ程度の閾値を設定することもできる。
【００２２】
直流電圧発生回路１５は、入力レベル監視回路１４から「入力あり」の信号を受けると所定の直流電圧を出力する。例えば、測定する電源ラインが１００Ｖであるとすると、その基準電圧の二乗（１００２＝１００００）に相当する直流電圧を出力する。測定する電源ラインが２００Ｖである場合には、その基準電圧の二乗相当の直流電圧を出力する。入力レベル監視回路１４からの信号が「入力なし」である場合、直流電圧発生回路１５は、０に相当する値を出力する。
【００２３】
この実施形態において、減算回路１６は、二乗回路１１とローパスフィルタ１２との間に設けられるが、ローパスフィルタ１２とハイパスフィルタ１３の位置を入れ替えてもよく、その場合には、減算回路１６は二乗回路１１とハイパスフィルタ１３との間に設けられる。減算回路１６は、直流電圧発生回路１５より出力される直流電圧を二乗回路１１の二乗出力から減算する。これにより、二乗出力に含まれている直流成分がキャンセルされる。
【００２４】
本発明は、アナログフリッカメータ，デジタルフリッカメータのいずれにも対応可能であるが、図２のフローチャートにしたがってデジタル処理する場合について説明する。
【００２５】
まず、被測定電源信号の基準電圧の１周期分をＡ／Ｄ変換して波形メモリに蓄えた後（ステップＳＴ１）、波形メモリのデータから実効値を算出する（ステップＳＴ２）。そして、その実効値とあらかじめ設定されている閾値とを比較して、入力があるかどうかを判断する（ステップＳＴ３）。
【００２６】
「入力あり」の場合には、減算用のデータを基準電圧の二乗に相当する直流分データとし（ステップＳＴ４ａ）、「入力なし」の場合には、減算用のデータを０に相当する直流分データとする（ステップＳＴ４ｂ）。
【００２７】
そして、波形メモリに基準電圧の全データを取り込み（ステップＳＴ５）、その各データを二乗する（ステップＳＴ６）。しかる後、その二乗データから上記の直流分データを減算処理したうえで（ステップＳＴ７）、処理済みの全データを次段のローパスフィルタ処理およびハイパスフィルタ処理ステップに送出する（ステップＳＴ８）。
【００２８】
以上説明したように、本発明によれば、二乗回路により被測定電源信号の基準電圧を二乗し、その二乗出力に含まれている基準電圧の２倍の周波数成分と直流成分とをそれぞれローパスフィルタおよびハイパスフィルタで除去してフリッカ信号波を抽出する二乗検波回路において、直流電圧発生回路より基準電圧の二乗に相当する直流電圧を出力させて、同直流電圧を上記二乗出力から減算するようにしたことにより、電源信号の入力後、待ち時間を置くことなく、より正確なフリッカ測定値を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるフリッカメータの二乗検波回路の実施形態を示す概略的なブロック図。
【図２】上記二乗検波回路をデジタル化した場合の処理手順を示すフローチャート。
【図３】電源ラインに重畳されるフリッカ成分を説明するための波形図。
【図４】従来例としての二乗検波回路を示す概略的なブロック図。
【図５】カットオフ周波数が０．００５Ｈｚであるハイパスフィルタにステップ入力（１００）を入力したときの出力をシミュレーションした結果を示すグラフ。
【符号の説明】
１０Ａ  フリッカメータの二乗検波回路
１１  二乗回路
１２  ローパスフィルタ
１３  ハイパスフィルタ
１４  入力レベル監視回路
１５  直流電圧発生回路
１６  減算回路
【図１】
0003732436.tif 000005
【図２】
0003732436.tif 000006
【図３】
0003732436.tif 000007
【図４】
0003732436.tif 000008
【図５】
0003732436.tif 000009