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4 Estructura y métodos de medición
Sincronización PLL
4.4
La sincronización de frecuencia de muestreo se llevó a cabo por medio del equipo. La señal de
voltaje después de pasar a través de los circuitos de entrada se dirige al filtro de paso de banda,
cuya misión es reducir el nivel de armónicos y pasar sólo la componente fundamental de tensión.
A continuación, la señal se dirige a los circuitos del bucle de fase como una señal de referencia. El
sistema PLL genera una frecuencia que es un múltiplo de la frecuencia de referencia requerida
para el convertidor analógico-digital.
La necesidad de la aplicación del bucle de enganche de fase resulta directamente de los
requisitos de la norma IEC 61000-4-7 que describe la metodología y los errores aceptables en la
medición de los armónicos. Esta norma requiere que la ventana de medición, que es la base para
una medición y la evaluación del contenido de armónicos, sea igual a la duración de 10 períodos
de la red energética en las instalaciones de 50 Hz y 12 períodos para 60 Hz. En ambos casos, esto
corresponde a unos 200 ms. Dado que la frecuencia de la fuente de alimentación puede estar
sujeta a cambios periódicos y fluctuaciones, la duración de la ventana puede no ser exactamente
igual a 200 ms, p.ej. para la frecuencia de 51 Hz corresponde a unos 196 ms.
La norma también recomienda que los datos no sean sometidos al sistema de ventanas antes
de introducir la transformada de Fourier (con el fin de extraer los componentes espectrales). Falta
de sincronización de frecuencia y situación en la que en la transformada FFT se realizan las
muestras del número incompleto de períodos pueden conducir a la fuga espectral. Este fenómeno
hace que la línea de armónico se aplique también a otras líneas de interarmónicos adyacentes, lo
que puede conducir a la pérdida de información sobre el nivel y la potencia reales de la línea
examinada. Se permite la posibilidad de la utilización de ventana de ponderación Hanna que reduce
los efectos adversos de la fuga espectral, pero esto sólo se limita a la situación en la que el bucle
PLL ha perdido la sincronización.
La norma IEC 61000-4-7 especifica con precisión el requerido bloque de sincronización. Esto
se expresa de la siguiente manera: el tiempo entre el flanco ascendente del primer impulso de
muestreo y (M+1) de este impulso (donde M es el número de muestras en la ventana de medición)
debe ser igual a la duración del número especificado de períodos en la ventana de medición (10 o
12), con un máximo error permisible de ± 0,03%. Para explicarlo en términos más simples, se
analiza el siguiente ejemplo. Tomando en cuenta la frecuencia de red de 50 Hz, la ventana de
medición dura exactamente 200 ms. Si el primer impulso de muestreo se produce exactamente en
el tiempo t = 0, entonces el primer impulso de muestreo de la ventana de medición siguiente debe
aparecer en el momento t = 200 ± 0,06 ms. Estos ± 60 μs es la desviación admisible del flanco de
muestreo. La norma también define la frecuencia mínima recomendada en la que se debe mantener
la precisión indicada anteriormente de la sincronización y la define ± 5% de la frecuencia nominal,
es decir, 47,5...52,5 Hz y 57...63 Hz respectivamente, para las redes de 50 Hz y 60 Hz.
Otra cuestión es el rango de tensión de entrada para que el sistema PLL funcione
correctamente. La norma 61000-4-7 no menciona aquí indicaciones ni requisitos específicos. El
PQM-700 para la operación apropiada del sistema PLL requiere la tensión superior a 10 V a la
entrada L1-N.
Medición de frecuencia
4.5
La señal para la medición de los valores de frecuencia de 10 segundos viene del canal de
voltaje L1. Es el mismo señal que se utiliza para sincronizar el bucle PLL. Esta señal de canal L1
se aplica al filtro de paso de banda de segundo orden cuyo paso de banda se fijó en el rango de
40..70 Hz. Este filtro sirve para reducir el nivel de armónicos. A continuación, de la forma de onda
filtrada se crea la señal cuadrada. Durante el ciclo de medición de 10 segundos se cuenta el número
de períodos de la señal y su duración. Los intervalos de 10 segundos se determinan por el reloj de
tiempo real (que es un múltiplo entero del tiempo de 10 segundos). La frecuencia se calcula como
la relación del número de períodos contados y su duración.
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