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Forum: Digitale Signalverarbeitung / DSP blindleistungs berechnung


Autor: tobias hofer (Gast)
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Hallo

Ich möchte mittels eines DSP ein "single phase power meter"
realisieren.
Nun bin ich auf der such nach einem algorithmus (oder theory dazu) der
mit die zeitdiskrete berechnung von blinkleistung erlaubt.

die zu messende spannung und ströme sind natürlich nicht rein
sinusförmig.

was ich bereits gefunden habe:

pdfserv.maxim-ic.com/en/an/AN3511.pdf

Die application not an3511 von maxim.

Ich habe den vorgestellten algorithmus einmal in matlab programmiert
und simuliert, funktioniert bei mir aber nicht.

vieleicht kann mir ja jemand weiterhelfen.

beste grüsse

tobias hofer

Autor: Alex (Gast)
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Wirkleistung: P = Integral von 0 bis T von u(t)*(i(t) dt

Aus dem Integral einfach eine Summe machen, dann hast du es diskret.

Scheinleistung: S = Urms * Irms

wobei: Xrms = Wurzel(1/N * Summe von 0 bis N aller Xi^2)

Blindleistung: Q = Wurzel(S^2 - P^2)

Autor: Alex (Gast)
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Achso, T = 20ms für unsere Netze. Pass auf, dass die Netzfrequenz immer
ein Vielfaches der Samplingsfrequenz ist. Sonst machst du dir unnötig
Probleme.

Autor: Thomas (Gast)
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Bei Atmel gibt es ein Energy-Meter als Application Note. Ein recht
interessantes und gut durchdachtes Projekt. Mit einigen Anpassungen an
der Software kann man damit auch Blindleistung, cos-Phi etc.
ausrechnen.

Autor: tobias hofer (Gast)
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Hallo Alex

Ich möchte eignentlich die Blindleistung ohne rms werte berechnen.
Das sollte mir rechenleistung sparen. Ich glaube das ist der vorteil
der methode die bei maxim vorgestellt wird. bei dieser methode schaue
ich aber noch nicht so ganz durch.


>Pass auf, dass die Netzfrequenz immer
>ein Vielfaches der Samplingsfrequenz ist.

Sollte nicht die Samplingfrequenz ein vielfaches der netzfreqeuenz
sein?

Hallo Thomas

Werde mal bei Atmel nach der AN suchen

Gruss tobias

Autor: tobias hofer (Gast)
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Habe soeben die AN von Atmel gelesen,

Dieses Energy-Meter misst eben nur die Wirkleistung und berechnent
nicht die Blindleistung, und das wäre eigentlich das was mich
interessiert.

Gruss
Tobias

Autor: Alex (Gast)
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Mit der Sampling-Frequenz hast du natürlich recht.

Die Methode von Maxim dürfte ähnlich rechenintensiv sein wie mein
Vorschlag, ich hab mir jedoch nicht die Mühe gemacht, die Anzahl der
Rechenoperationen zu zählen.

Die rms-Berechnung ist eigentlich nicht rechenintensiv, du musst für
eine Größe mit jedem Abtastschritt eigentlich nur 1 Multiplikation und
eine Addition ausführen. Alle N Zyklen muss dann einmal die Wurzel
berechnet werden, das halte ich für überschaubar.

Autor: Thomas (Gast)
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> Dieses Energy-Meter misst eben nur die Wirkleistung und berechnent
> nicht die Blindleistung, und das wäre eigentlich das was mich
> interessiert.

Aber das Programm und die Schaltung ist schoneinmal vorhanden, um den
Aktualwert von Spannung und Strom zu bestimmen.
Eigentlich muss man da nur die Formel ändern. Falls du mit einer
anderen Abtastrate arbeitest musst du den IIR-Filter noch anpassen.

Autor: tobias hofer (Gast)
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hallo thomas

du hast recht. die schaltung ist auch nicht das problem. eigentlich
fand ich den maxim weg noch recht interessant (mathematisch). konnte
es leider nicht ganz nachvollziehen.

findet man für das atmel bsp irgendwo den source code?

gruss und besten dank

tobias

Autor: Alex (Gast)
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Das File im Anhang beschreibt in meinen Augen den Weg zur
Blindleistungsbestimmung etwas anschaulicher als die AN. Maxim wird
sich davon inspirieren lassen haben.

Autor: tobias hofer (Gast)
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Hallo Alex

Besten Dank für das IEEE Doc. Wollte ich auch schon downloaden,
hatte aber kein login.

Ich habe das ganze mal in Matlab programmiert, nun ist das Ergebniss
nur
noch 100 mal zu gross, sonst funktioniert es aber gut. Werde ich aber
sicher auch noch herausfinden.

Ich denke diesen Algorithmus werde ich in für mein projekt übernehmen.

Besten Dank

Tobias

Autor: Alex (Gast)
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Dafür gibt es aber bessere Verfahren. Das dort gezeigte ist
differentieller Natur, was in Verbindung mit AD-Wandler-Rauschen zu
einem ziemlich unruhigen Verlauf von Q führen kann. Dort Bedarf es
unter Umständen einiger glättender Maßnahmen, überlagere einfach mal in
Matlab etwas Rauschen in den Eingangsgrößen und schau dir den Ausgang
an.

Autor: tobias hofer (Gast)
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Hallo Alex

Was wäre ein besseres Verfahren?


Gruss Tobias

Autor: tobias hofer (Gast)
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Hallo Alex

Habe das mal mit Matlab simuliert, und du hast recht so ohne
weitere Filtermassnahmen nicht zu gebrauchen.

Autor: tobias hofer (Gast)
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Hallo Alex

Nun habe ich nocheinmal ein bisschen Simuliert. Hier
das Resulat mit überlagertem Rauschen der Eingangsgrössen.

>was in Verbindung mit AD-Wandler-Rauschen zu
>einem ziemlich unruhigen Verlauf von Q führen kann. Dort Bedarf es
>unter Umständen einiger glättender Maßnahmen,

Durch die Mittelwert Bildung über eine Periode habe ich ja eine
Filterung der reaktiven Leistung.

Autor: Alex (Gast)
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http://www.iset.uni-kassel.de/abt/FB-A/publication...

Dieses Verfahren ist etwas besser. Allerdings kann man mit alle diesen
Verfahren, welche den Anspruch haben, "instantaneous reactive and
active power" zu messen bei nichtlinearen Lasten nicht mehr viel
anfangen. Bei simplen RLC-Gliedern passt die Sache noch halbwegs, baut
man elektronische Schalter (Triac, Diac) in einen Kreis ein, kommt
schon nur noch Mist dabei raus.


Alex

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