パワーメーター

回路図エディターの電力メーターコンポーネントの説明。3 相システムの有効電力と無効電力 (瞬間電力と平均電力の両方)、皮相電力、および力率を計算します。

コンポーネントアイコン

説明

電力計コンポーネントは瞬時電力理論に基づいています。従来の電力理論では、電力値を計算するのに電圧と電流の実効値を使用するため、定常状態解析にしか適用できません。一方、瞬時電力理論では、瞬時電圧と電流の値を用いて、瞬時有効電力、無効電力、およびゼロ電力を計算します。そのため、この理論は過渡解析と定常状態解析の両方に有効であり、パワーエレクトロニクスアプリケーションに適しています。

電力計コンポーネントは、三相3線式システムと三相4線式システムの両方で使用できます。解析対象の三相システムの三相電圧と三相電流の6つの入力を受け取り、8つの可能な出力を計算します。瞬時電力値に加えて、平均有効電力、平均無効電力、皮相電力、力率も計算します。

P_avg – 平均有効電力。瞬間実電力の平均値として計算されます。定常状態では、この量は従来の電力理論によって計算された有効電力に相当します。
Q_avg – 平均無効電力。瞬間無効電力の平均値として計算されます。定常状態では、この量は従来の理論の無効電力に相当します。
P_inst – 瞬間実効電力。対称成分理論と比較すると、この電力は直接シーケンス電力と逆シーケンス電力を組み合わせた瞬間値を表します。
Q_inst – 瞬時無効電力。システムの各相間で交換される電力を表します。これは、観測される3相ノード間のエネルギー伝達には一切寄与しません。
S – 皮相電力。平均有効電力と平均無効電力に基づいて計算されます。これも、定常状態における従来の適切な理論定義に相当する量です。
pf – 力率。平均有効電力と皮相電力の比。定常状態における従来の理論定義に相当する別の量。

3 相 4 線式システムを解析する場合、電力メーターのプロパティダイアログでゼロ電力を有効にすることで、2 つの出力を追加できます。

P0_avg – ゼロシーケンス電力の平均値。
P0_inst – ゼロシーケンス電力の瞬時値。

これら2つの量は、観測対象システムに4本目の中性線が存在する場合にのみ発生する電力潮流を表します。零相電力は、各相が片側の線a、b、またはcと、反対側の中性線で構成される三相単相電力と見なすことができます。したがって、結果として生じる零相電力は2つの部分から構成されます。

ゼロ電力の平均値を表す定数部分（P0_avg ポートで測定）。
振動部は、定数部と等しい振幅と、電圧および電流周波数の 2 倍の周波数で振動します。

P0_inst 部分は、両方のゼロシーケンスコンポーネントの合計を測定します。

最後に、合計瞬間電力フローは実際には瞬間実電力と瞬間ゼロ電力の合計であり、瞬間無効電力はシステムを通じたエネルギー転送にはまったく寄与しないことを強調しておく価値があります。

計算は、クラーク変換のべき乗不変形式を使用して、入力電圧と電流のアルファ軸とベータ軸の値を取得することから始まります。

$[\begin{matrix} X_{α} \\ X_{β} \\ X_{0} \end{matrix}] = \sqrt{\frac{2}{3}} [\begin{matrix} 1 & - \frac{1}{2} & - \frac{1}{2} \\ 0 & \frac{\sqrt{3}}{2} & - \frac{\sqrt{3}}{2} \\ \frac{1}{\sqrt{2}} & \frac{1}{\sqrt{2}} & \frac{1}{\sqrt{2}} \end{matrix}] [\begin{matrix} X_{1つの} \\ X_{b} \\ X_{c} \end{matrix}]$

次のステップは、瞬間電力値を計算することです。

$P_{_私 n s t} = V_{α} 私_{α} + V_{β} 私_{β}$
${質問}_{_私 n s t} = V_{β} 私_{α} - V_{α} 私_{β}$
$P_{0_私 n s t} = V_{0} 私_{0}$

平均電力値P_avg、Q_avg、P0_avgは、それぞれP_inst、Q_inst、P0_instを平均化することで算出されます。これらの値は、1次または2次（ユーザー選択可能）のローパスフィルタを用いて計算されます。

最後のステップとして、皮相電力と力率の両方が計算されます。

$S = \sqrt{P_{1つの v グラム}^{2} + {質問}_{1つの v グラム}^{2}}$
$p f = \frac{P_{1つの v グラム}}{S}$

ポート

Va（インチ）
- 三相電力システムの相「a」の測定電圧に関連する信号。
  - サポートされるタイプ: 実数。
  - ベクターサポート: いいえ。

Vb（イン）
- 三相電力システムの相「b」の測定電圧に関連する信号。
  - サポートされるタイプ: 実数。
  - ベクターサポート: いいえ。

Vc（インチ）
- 三相電力システムの相「c」の測定電圧に関連する信号。
  - サポートされるタイプ: 実数。
  - ベクターサポート: いいえ。

Ia（イン）
- 三相電力システムの相「a」の測定電流に関連する信号。
  - サポートされるタイプ: 実数。
  - ベクターサポート: いいえ。

イブ（インチ）
- 三相電力システムの相「b」の測定電流に関連する信号。
  - サポートされるタイプ: 実数。
  - ベクターサポート: いいえ。

Ic（インチ）
- 三相電力システムの相「c」の測定電流に関連する信号。
  - サポートされるタイプ: 実数。
  - ベクターサポート: いいえ。

P_avg（出力）
- 三相電力システムの平均有効電力の計算値。
  - サポートされるタイプ: 実数。
  - ベクターサポート: いいえ。

Q_avg（出力）
- 三相電力システムの平均無効電力の計算値。
  - サポートされるタイプ: 実数。
  - ベクターサポート: いいえ。

P_inst（出力）
- 三相電力システムの瞬時有効電力の計算値。
  - サポートされるタイプ: 実数。
  - ベクターサポート: いいえ。
- このポートは、瞬時電力測定ポートを有効にするプロパティが有効になっている場合に動的に作成されます。

Q_inst（出力）
- 三相電力システムの瞬時無効電力の計算値。
  - サポートされるタイプ: 実数。
  - ベクターサポート: いいえ。
- このポートは、瞬時電力測定ポートを有効にするプロパティが有効になっている場合に動的に作成されます。

S（アウト）
- 三相電力システムの瞬時皮相電力の計算値。
  - サポートされるタイプ: 実数。
  - ベクターサポート: いいえ。

pf（アウト）
- システムの力率の計算値。
  - サポートされるタイプ: 実数。
  - ベクターサポート: いいえ。

P0_平均
- システムのゼロシーケンス電力の平均値の計算値。
  - サポートされるタイプ: 実数。
  - ベクターサポート: いいえ。
- このポートは、ゼロ電力測定ポートを有効にするプロパティが有効になっている場合に動的に作成されます。

P0_inst
- システムのゼロシーケンス電力の瞬時値の計算値。
  - サポートされるタイプ: 実数。
  - ベクターサポート: いいえ。
- このポートは、ゼロ電力測定ポートを有効にするプロパティが有効になっている場合に動的に作成されます。

プロパティ

フィルター順序
- コンポーネントに組み込まれているローパスフィルタの次数を選択します。使用可能なオプションは、フィルタなし、1次、2次です。

LPフィルタのカットオフ周波数（Hz）
- 内蔵ローパスフィルターのカットオフ周波数を入力します。

初期LPフィルタ入力
- ローパスフィルタの入力の初期値を入力します。

初期LPフィルタ出力
- ローパスフィルタの出力の初期値を入力します。

瞬時電力測定ポートを有効にする
- P_inst ポートと Q_inst ポートを有効/無効にするには選択します。
  - 瞬時電力測定はデフォルトで有効になっています。

ゼロ電力測定ポートを有効にする
- P0_inst および Q0_inst 測定ポートを有効/無効にするには選択します。
  - 下位互換性のため、ゼロ電力測定はデフォルトで無効になっています。

実行率
- 希望する信号処理実行速度を入力してください。この値は、同じ回路内の他の信号処理コンポーネントと互換性がある必要があります。つまり、回路内で最も速い実行速度の倍数である必要があります。実行速度は最大4つまで指定できます。実行速度の指定には、小数（例：0.001）または指数値（例：1e-3）（秒単位）を使用できます。または、「inherit」と入力すると、入力を受け取るコンポーネントの実行速度に基づいて、コンポーネントに実行速度が割り当てられます。