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Forum: Digitale Signalverarbeitung / DSP Generatorsteuerung mit dsPIC


Autor: Chris D. (m8nix)
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Hallo,

ich habe vor eine Generatorsteuerung mit Hilfe des dsPIC33FJ128GP710 zu 
entwickeln. Die Steuerung soll mal folgende Aufgaben bewältigen:
-  Messung der Generatorströme (3 phasig)
-  Messung der Generatorspannung (3 phasig)
-  Messung der Netzspannung (3 phasig)
-  Messung der Sammelschienenspannung (3 phasig)
-  Synchronisation des Netzleistungsschalters, bzw. 
Generatorleistungsschalters
-  Netzschutzüberwachung mit Unter-/Überspannungsüberwachung, 
Unter-/Überfrequenzüberwachung, Vektorsprungüberwachung
-  Berechnung, Anzeige, Regelung und Überwachung der 
Generator-Wirkleistung, Leistungsfaktor (cosPhi), Frequenz ect.
-  evtl. Netzqualitätsmessung über FFT und TDH. (wenn’s die 
Prozessorleistung noch hergibt).
-  uvm.

Grundsätzlich bin ich beruflich bedingt vertraut mit dieser Art von 
Steuerungen. An den „Fertiglösungen“ missfällt mir aber deren unflexible 
Skalierbarkeit, weshalb ich vor habe eine eigene maßgeschneiderte Lösung 
aufzubauen. Was mir allerdings fehlt sind gute Ideen und auch ein wenig 
Fachwissen wie man die analogen Größen (Spannung/Strom) einfachst 
anpassen kann damit sie vom PIC gelesen werden können.

Die Wahl fiel deshalb auf den dsPIC33FJ128GP710 da dieser 4 
Analogeingänge simultan (4 mal Sample&Hold) einlesen kann und für die 
Berechnung des exakten Leistungsfaktors dürfen Spannung und Strom keinen 
künstlich erzeugten Sampleversatz aufweisen.

Ich habe mir vorgestellt die Spannungsmessung direkt, also unisoliert 
aufzubauen um mögliche Verzerrungen durch Spannungswandler zu umgehen. 
Die Strommessung wird über Print-Stromwandler und Shunt’s aufgebaut. Da 
der dsPIC mit 3,3V arbeitet, darf die Referenzspannung für die beiden 
AD-Wandler nicht höher sein. Für die Referenzspannungserzeugung hab ich 
noch keine Idee, denn da die Analogeingänge leider unipolar aufgebaut 
sind und die Netzspannung ja bekanntlich Wechselspannung ist müsste der 
virtuelle analoge Massepunkt sich ja auf halber Referenzspannunghöhe 
befinden. Sprich, der Sternpunkt der 3 Spannungsteiler (verbunden mit 
dem Neutralleiter) muss z.B. auf 1,25V liegen bei Einsatz einer 2,5V 
Spannungsreferenz. Vielleicht hat jemand schon mal so was aufgebaut?

Eine weitere Frage die sich mir stellt ist, für welche max. 
Spannungs-/Stromspitzen ich die Spannungsteiler bzw. Shunt’s ausgelegen 
sollte um noch eine vernünftige AD-Auflösung zu erhalten. Bei 230V Ueff 
ergibt sich ein Upeak-peak von 650,5V. Bei 2,5V Referenzspannung müssten 
die Teiler dann größer 260:1 aufgebaut sein. Aber mit welchen 
aufzutretenden Spannungsspitzen ist wirklich zu rechnen, bzw. sollten 
noch verarbeitet werden? Ich meine jetzt damit keinen 
Überspannungsschutz.
Zum Schutz der AD-Wandlereingänge werden natürlich vor dem 
Spannungsteiler Varistoren eingesetzt und danach Schutzdioden gegen + 
und – Uref.

Worauf ich aber herzlich gerne Verzichten möchte sind 
Operationsverstärker für jeden Messkanal. 12 OP’s müssen erstmal 
untergebracht werden – und das ganze soll später ja mal in ein 
„handliches“ Gehäuse passen. Aber wenn die Impedanzen der 
Spannungsteiler zu hoch sind um die AD-Wandlereingänge direkt 
anzusteuern wird mir wohl nichts anderes über bleiben?!

Über Schaltungsvorschläge und evtl. Erfahrungsberichte würde ich mich 
freuen.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Hier ein bisschen Lesestoff für Strom - Spannungsmessung. Zwar ein 
anderer Prozessor.

http://focus.ti.com/lit/an/slaa203b/slaa203b.pdf
http://focus.ti.com/lit/an/slaa075/slaa075.pdf

Gruss Helmi

Autor: Chris D. (m8nix)
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Hallo Helmi,

das Problem bei den diskreten Energy-Metern ist, das ich damit zwar 
Spannung, Strom, Frequenz, Leistung usw. auslesen kann aber ein 
wichtiger
Parameter fehlt. Zum synchronisieren eines Generators ans öffentliche 
Stromnetz müssen die beiden Spannungen die beiden Frequenzen und die 
Phasenlage der zwei Netzte gleich sein. Die Phasenlage lässt sich
aber mit den Energy-Metern nicht ermitteln, wesshalb ich gezwungen wäre 
die Spannungen trotzdem nochmal über einen AD-Wandlereingang zu 
erfassen. Diese Doppelgemoppel möchte ich mir ersparen und die 
benötigten Messwerte gleich im PIC berechnen, zumal die Energy-Meter 
auch nichts anderes machen als Spannung Strom und cosPhi zu 
multiplizieren um die Wirkleistung zu erhalten.

Ich bin mir auch nicht sicher ob ich hier im richtigen Thread poste... 
Vielleicht wärs bei "Analogtechnik" besser aufgehoben?
Spricht was dagegen wenn ichs dort auch reinstelle, oder ist
Doppelposting verphönt?

Gruss Chris

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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http://focus.ti.com/lit/an/slaa391/slaa391.pdf

Vielleicht ist das hier was fuer dich. Zumindest die Anschaltung an das 
Netz fuer Strom u. Spannungsmessung.

Die Kurvenform must du natuerlich abtasten um Frequenz u. Phasenwinkel 
herauszubekommen. Aber das kannst du ja in Software machen. Bei einem 
Zaehler mussen die ja auch die Phasenverschiebung mit beruecksichtigen.

Autor: Chris D. (m8nix)
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Hallo Helmi,

jo, das sieht doch schon mal sehr gut aus und passt genau
für die sigle ended Eingänge :-) Mal sehen was ich davon übernehmen 
kann.

Danke Chris

Autor: MOGnew (Gast)
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Hallo  Chris,

arbeitest du noch an deinem System?

Ich beschäftige mich gerade mit einer Simulation des ganzen( also noch 
bei weitem nicht so weit wie du )

Das erste was mich interessiert ist wie du an die Phasenverschiebung 
zwischen (Strom und Spannung) kommst ?

Machst du dies über die Kreuzkorrelation?

Gruß


MOGnew

Autor: Ich (Gast)
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Die DSE 5510 von http://www.deepseaplc.com/ hat einen Coldfire 
MFC5582CVM66 drin und der ist im betrieb nur mit ca. 23% 
ausgelastet(schaukelt sich die Eier).

Autor: MOGnew (Gast)
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Hallo ICH,

vielen Dank für den Tip, kannst du mir auch sagen wie ich an die Phase 
komme ?

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