Мгновенное значение активной и реактивной мощности, Как подсчитать быстрее чем за 1 период Опции

[syoma]

Привет.
Вот следующая задачка.
Есть трехфазная 3-х проводная цепь по которой текут синусоидальные токи от сети к нагрузке. Напряжения и токи в каждой фазе измеряются.
Вопрос - как узнать мгновенное значение активной и реактивной мощности, не усредняя измеренные значения за период.
В принципе по напряжению известна и амплитуда и мгновенная фаза. А вот ток - вещь непостоянная. Известно только что он без гармоник - только 50 гц, но фаза и амплитуда может меняться капитально.
В данный момент измерение проводится так - по фазе напряжения генерируется косинус и синус и мгновенные значения токов умнажаются на эти синусоиды. Затем результат по 3-м фазам сумируется и отправляется в ФНЧ с частотой среза в районе 30Гц.
Мне сильно не нравится, что реагирует эта система даже медленней чем за период, а хочется чтобы было быстрее.
Может кто подскажет другие варианты вычисления. В принципе супер точность не требуется. Главное чтоб без фильтрации можно было обойтись.

[Strag]

а почему бы не воспользоваться готовыми решениями
вот к примеру от аналога девайс трехфазный счетчик энергии
http://www.analog.com/en/prod/0,2877,ADE7762,00.html
семья большая, под эту задачку что-нить да найдется

вот к примеру еще у теридана аналогичая вещь имеется:
http://www.galant-e.ru/matrisa/osnownye/te...513/index.khtml

[syoma]

Всем спасибо за ответы.
По поводу подождать 90 градусов - то это хорошая идея, сторонником которой я являюсь тоже.
Я делаю реализацию на ПЛИС, поэтому все должно быть в цифре.
Я счас почитал еще умные книжки про управление двигателями, и нашел преобразования Кларка - Парка. То есть если преобразовать токи в Альфа-Бета область - так называемую Space Vector с помощью преобразования Кларка: Ialfa=Il1, Ibeta=1/sqrt(3)*(Il2-Il3) - получим вектор тока, который вращается с частотой 50 гц, а затем в D-Q область - то есть область, в которой оси координат вращаются с частотой сети. В этом случае вектор тока станет неподвижный и если фазу для вращения брать от напряжения, которое тоже трансформировать в альфа-бета область, то проекции вектора тока на оси обцисс и ординат в D-Q области и будут мгновенными значениями активной и реактивной мощности.
Вроде получается без задержек, но помоему проекции могут быть взаимосвязаны, и немного усложнится формула для расчета - но вроде все должно получиться.
Так что попробую и это тоже? Как вам идея?

Сообщение отредактировал syoma - Sep 20 2007, 09:02

[Oldring]

Ialfa=Il1, Ibeta=1/sqrt(3)*(Il2-Il3) - получим вектор тока, который вращается с частотой 50 гц, а затем в D-Q область - то есть область, в которой оси координат вращаются с частотой сети. В этом случае вектор тока станет неподвижный и если фазу для вращения брать от напряжения, которое тоже трансформировать в альфа-бета область, то проекции вектора тока на оси обцисс и ординат в D-Q области и будут мгновенными значениями активной и реактивной мощности.
Вроде получается без задержек, но помоему проекции могут быть взаимосвязаны, и немного усложнится формула для расчета - но вроде все должно получиться.
Так что попробую и это тоже? Как вам идея?

Токи - комплексные числа, раз они "вращаются"? Как собираетесь мгновенно мерить их мнимую часть? На мой взгляд, именно это - важнее всего. Кроме того, так как нагрузка нелинейная - могут быть тонкости с осмысленностью линейных преобразований фазоров. Нужно внимательно разбираться.

Есть одна тонкость, с "мгновенным" измерением активной и реактивной мощности, которого Вы добиваетесь. Если рассматривать только лишь мгновенные значения токов и напряжения - то ни о какой "реактивной мощности" говорить нельзя. Говоря неформально, реактивная мощность - это мощность, которая прокачивается в разные стороны в различные моменты периода, не потребляясь устройством. Про активную и реактивную мощность проще всего говорить, если рассматривать участки длительностью гораздо больше периода и когда параметры системы изменяются медленно по сравнению с частотой сети. Если же рассматривать временной интервал по порядку сравнимый в периодом - то хорошо бы Вам добиться четкого понимания, что именно Вы хотите измерить, например, проанализировав требуемое поведение контура управления целиком.

P.S. Впрочем, если у Вас "ток без гармоник" - то нагрузка линейная, но несимметричная. В этом случае линейные преобразования координат вполне осмысленны. Кроме того, наконец-то понял, что токи действительные, и Вы говорите про вектор тока, описываемый двумя независимыми действительными переменными - альфа и бета. Мне кажется, это неправильно. Фазоры токов описываются в общем случае несимметричной линейной нагрузки 6 независимыми действительными переменными, на которые накладывается два уравнения (сумма комплексных токов равна нулю) - остается всего 4 независимых переменных. У Вас же их две.

P.P.S. Кстати, зачем для такой медленной задачи ПЛИС? С ней наверняка легко справится даже AVR.

[syoma]

Задача заключается в выделении реактивной составляющей тока и затем генерации противоположного по знаку тока, для компенсации фактора мощности. Система должна реагировать как можно быстрее на изменение нагрузки.

Насчет 4-х фазоров не согласен - токов у нас 3 - то есть 3 переменные - сумма токов равна 0, значит для определения мгновенных значений нужно знать только 2 тока - отсюда Альфа и Бета. И насколько я разобрался, то простыми словами остальные 2 тока - это и есть необходимые нам для расчетов повернутые на 120 градусов фазоры, если конечно нагрузка симметричная.
Возможно я загнул с несиметричностью нагрузки - надо будет промоделировать, но для симметричной 3-х фазной системы данный метод должен работать на ура.

[SmartRed]

Задача заключается в выделении реактивной составляющей тока и затем генерации противоположного по знаку тока, для компенсации фактора мощности. Система должна реагировать как можно быстрее на изменение нагрузки.

Насчет 4-х фазоров не согласен - токов у нас 3 - то есть 3 переменные - сумма токов равна 0, значит для определения мгновенных значений нужно знать только 2 тока - отсюда Альфа и Бета. И насколько я разобрался, то простыми словами остальные 2 тока - это и есть необходимые нам для расчетов повернутые на 120 градусов фазоры, если конечно нагрузка симметричная.
Возможно я загнул с несиметричностью нагрузки - надо будет промоделировать, но для симметричной 3-х фазной системы данный метод должен работать на ура.

С этого и надо было начинать !

Пару наводящих вопросов по нагрузке: вы делаете универсальное устройство или устройство заточенное под конкретную установку ? Если так, что это за установка ?

У вас прозвучали слова про дуговую печь. Дуга это нелинейный элемент, с чего вы взяли что у вас будет гармоническое потребление тока?

Каким образом предполагается компенсировать реактивную составляющую?
В простейшем случае потребилей с индуктивной реакцией (асинхронные машины)
применяют емкости коммутируемые двухступенчатыми контакторами со встроенными
ограничительными резисторами.
А у вас что будет исполнительным органом ?

От ответов на поставленные вопросы собственно и зависит как быстро вам надо знать
что происходит у вас в сети.