Cyfrowe przetwarzanie mocy i energii
Pomiar mocy metodami analogowymi bazuje głównie na wykorzystaniu watomierzy
elektrodynamicznych, a pomiar energii na zastosowaniu przede wszystkim
T
liczników indukcyjnych.
1
P =
p = ui
+"uidt
T
0
W metodach cyfrowych w najprostszym przypadku można wykorzystać przetwornik
mocy na napięcie, a dalej przetwarzać napięcie metodami cyfrowymi.
Typowym przetwornikiem mocy na napięcie jest analogowy układ mnożący.
Przetwornik
mocy
Inną techniką przetwarzania mocy jest mnożnik z podziałem czasu (time
division multiplier, TDM).
Zasada działania mnożnika TDM polega na przetwarzaniu iloczyn dwóch
sygnałów na impulsy, których amplituda jest proporcjonalna do jednej
wielkości, a szerokość impulsu do drugiej (a więc pole powierzchni impulsu
jest proporcjonalne do iloczynu sygnałów). Na wejście integratora dołączany
jest sygnał napięcia U1 oraz napięcie odniesienia Ur. Napięcie wyjściowe
integratora Uf narasta liniowo do chwili aż na wejściu komparatora zrówna się
z napięciem piłokształtnym Ut . Wówczas komparator powoduje przełączenie
biegunowości napięcia odniesienia Ur.
Przetwornik
TDM
Napięcie Ut na wyjściu integratora zaczyna maleć i jest spełniona zależność
Szerokość impulsu na wyjściu komparatora zależy więc od napięcia U1,
gdzie Tg - okres napięcia piłokształtnego.
Napięcie wyjściowe Uc komparatora powoduje też przełączanie drugiego
łącznika dołączającego na wejście integratora drugi sygnał U2. Napięcie
wyjściowe wynosi
Na rys. przedstawiono cyfrowy przetwornika mocy. Sygnały wejściowe są
przetwarzane na kod cyfrowy przy wykorzystaniu dwóch przetworników delta-
sigma (16 bitów, 450kSPS). Następnie są one mnożone cyfrowo. Wyjście
przetwornika częstotliwości jest przystosowane do licznika
elektromechanicznego lub silnika skokowego (w zastosowaniu do pomiaru
energii).
Niepewność pomiaru mocy jest na poziomie 0,1%, a niepewność pomiaru fazy
jest 0,1�.
Przetwornik mocy ADE7757 Analog Devices
Na rysunku jest przedstawiona bardziej rozbudowana wersja przetwornika
cyfrowego mocy.
Dodano w nim dwa przetworniki wartości skutecznej oraz jeden mnożnik.
Dzięki temu możliwe jest także określanie mocy pozornej oraz wartości
skutecznych prądów i napięć.
Przetwornik mocy AD7763 Analog Devices