Integrador Digital; Muestreo De La Señal - Sonel PQM-702 Manual De Uso

3 Estructura y métodos de medición
3.3

Integrador digital

En el analizador se aplicó la solución con la integración digital de la señal que viene
directamente de la bobina de Rogowski. Este enfoque permite eliminar los problemas relacionados
con los integradores analógicos necesarios para asegurar la precisión declarada a largo plazo y en
el entorno de medición difícil. Los integradores analógicos también deben incluir los sistemas de
protección contra la saturación de la salida en presencia de la tensión continua en la entrada.
El integrador ideal tiene un amplificador infinito para las señales continuas que baja con una
velocidad de frecuencia de 20 dB/década. El desplazamiento de fase es constante en todo el rango
de frecuencia y es de -90°.
En teoría, el amplificador infinito para la señal continua que aparece en la entrada del integrador
causa la saturación de su salida cerca de la tensión de alimentación e impide su funcionamiento.
En sistemas prácticos se introduce una solución para limitar el amplificador para DC hasta un valor
fijo, además periódicamente pone a cero la salida. También hay técnicas de eliminación activa de
tensión continua que la mide y de nuevo la pone en la entrada pero con el signo opuesto por lo que
se anula eficazmente. En inglés se usa el término "leaky integrator" que significa el integrator con
fuga. "Leaky integrator" es simplemente un integrador con el condensador de resistencia de alto
valor. Tal sistema es entonces el mismo que el filtro de paso bajo con una frecuencia de paso muy
baja.
La aplicación digital del integrador asegura unos parámetros excelentes durante largo período,
todo el procedimiento se lleva a cabo por medio de cálculos, no hay efectos del envejecimiento de
los elementos, etc. Sin embargo, igual que la versión analógica aquí también puede aparecer el
problema de saturación y sin ninguna prevención puede hacer inútil la integración digital. Se deben
tener en cuenta tanto los amplificadores de entrada como el convertidor analógico-digital tienen un
compensador finito y no deseable, que debe ser eliminado antes del proceso de integración. El
software del analizador incluye un filtro digital cuya tarea consiste en eliminar por completo la
componente continua de tensión. La señal filtrada se somete a la integración digital. La
característica de fase resultante tiene unas propiedades excelentes y el desplazamiento de fase
para las frecuencias más críticas de 50 y 60 Hz es mínimo.
Proporcionar el desplazamiento de fase más pequeño entre las señales de corriente y voltaje
es crucial para asegurar pequeños errores de medición de potencia. El error estimado de medición
de potencia se puede expresar por la relación
Error de medición de potencia ≈ error de fase (en radianes) × tan(φ) × 100 %
donde tan(φ) es la tangente del ángulo entre la tensión y la corriente de sus componentes
fundamentales. De la fórmula anterior se puede concluir que los errores de medición aumentan
junto con la disminución del factor de desplazamiento de fase; por ejemplo, cuando el error de fase
de 0,1° y cosφ=0,5 el error es de tan sólo del 0,3%. De todos modos, para que las mediciones de
potencia sean exactas, la concordancia de las trayectorias de fase de tensión y corriente debe ser
la mejor.
Muestreo de la señal
3.4
Se muestrea la señal al mismo tiempo en los ocho canales y la frecuencia sincronizada con la
frecuencia del canal de tensión de alimentación de referencia. Esta frecuencia es de 10,24 kHz
para la frecuencia 50 Hz y 60 Hz.
Por consiguiente, un solo período tiene 204,8 muestras para la frecuencia de 50 Hz y 170,67
muestras para 60 Hz. Se utiliza el convertidor analógico-digital de 16 bits que proporciona el
sobremuestreo de 64 veces.
La atenuación analógica de 3 decibelios se ha especificado para las frecuencias de unos 20
kHz, mientras que el error de amplitud para la frecuencia máxima útil igual a 3 kHz (es decir, la
frecuencia del 50º armónico para la red de 60 Hz) es de aprox. 0,1 dB. El desplazamiento de fase
para la misma frecuencia es menor que 15°. La atenuación en la banda de parada es mayor de
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Current sensing for energy metering, William Koon, Analog Devices, Inc.
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