Schnelle, exakte Frequenzbestimmung

OP #2347801
Lesenswert?

Hallo zusammen,

ich möchte möglichst genau die Netzfrequenz messen. Sie liegt 
bekanntlich um die 50 Hz. Wichtig ist dabei, dass sie parallel zum 
laufenden Regler innerhalb von ca. 20ms (einer Periode) bestimmt werden 
soll.

Früher habe ich sowas einfach mit einem Komperator über die 
Nulldurchgänge durchgeführt. Die Spannung ist durch einen 
Frequenzumrichter jedoch stark verzerrt und sorgen für häufige 
Nulldurchgänge über die ganze Grundschwingung verteilt.

Eine Bestimmung im Bereich 45-55 Hz würde ausreichen. Wichtig ist vor 
allem eine schnelle und exakte Bestimmung auf unter 0,01 Hz genau.

Die Taktrate des Controllers beträgt 10 kHz... keine Ahnung ob das von 
Relevanz ist ;)

Habt ihr Lösungen oder Anregungen dafür?

Beste Grüße
Gast #2350046
Lesenswert?

FFT und Schwerpunkt bestimmen.
Auflösung 0,01 Hz lässt sich mit genügender Genauigkeit aus dem 
Mittelwert rechnen, wenn man in etwa die halbe Auflösung hat.

2 x 55 / 0,01 = 11000 Schritte -> 16k FFT

16k * 10kHz -> 1,6M FFTs/s :-)
Gast #2361723
Lesenswert?

Wenn du dynamisch die Frequenz messen möchtest empfiehlt sich ein Phase- 
oder Frequency Lock Loop (PLL/FLL). Alternativ könntest du auch über 
einen adapativen Kalmanfilter nachdenken. Das halte ich jedoch mit 
Kanonen auf Spatzen geschossen.

Bei der PLL/FLL könnte bei stark verzerrten Signalen höchstens die 
Dynamik ein Problem werden. Die einfachste Form einer PLL ist die 
DQ-Transformation, bei der du das dominante Glied mit einem PI-Regler 
nachführst, auf einen Integrator schaltest und das wt wieder zurück zur 
Transformation führst.

Aus dem Signal vor dem Integrator ziehst du deine Frequenz, indem du w 
einfach durch 2*pi teilst.

Das Problem sind die Schwingungen, die sich mit dem Gleichanteil der 
DQ-Transformation überlagern. Hier machst du den Reger einfach 
ausreichend schnell oder du setzt einen MAF vor den Regler, der dir 
jedoch die Dynamik nimmt.

PLL/FLL sind heute ein weit verbreiteter Standard. Die Auslegung jedoch 
immer noch eine Herausforderung :)

Gruß
André Reich

Antwort schreiben

Bitte melde dich an, um einen Beitrag zu schreiben.

oder

Mit Google-Account einloggen

Die Registrierung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.

Jetzt registrieren