|
В анализаторе PQM используется решение с цифровым интегрированием сигнала, идущего непосредственно с пояса Роговского. Такой подход позволил избежать проблем аналоговых интеграторов, связанных с необходимостью обеспечения заявленной точности в долгосрочной перспективе и в тяжелых условиях измерения. Аналоговые интеграторы должны включать в себя также схемы, предохраняющие от перегрузки по выходу в случае присутствия на входе постоянного напряжения.
Идеальный интегратор имеет бесконечное усиление для постоянных сигналов, которое убывает со скоростью 20 дБ/декаду частоты. Сдвиг фазы является постоянным во всем диапазоне частот и составляет −90 градусов.
Теоретически бесконечное усиление для постоянного сигнала, если он появится на входе интегратора, вызывает насыщение его выхода до значения близкого к напряжению питания и блокирует дальнейшую его работу. В практических схемах применяются решения, ограничивающие усиление для постоянного тока до некоторого установленного значения, а также периодически обнуляют выход. Существуют также методы активного сброса постоянного напряжения, заключающиеся в его измерении и подаче обратно на вход, но с противоположным знаком, эффективно удаляя его. В английской терминологии принято определение «leaky integrator», означающее, что интегратор с утечкой. Аналоговый «leaky integrator» — это просто интегратор с конденсатором, соединенным одним концом с резистором большой величины. Такая схема в этом случае совпадает с низкочастотным фильтром с очень низкой частотой пропускания.
Цифровая реализация интегратора обеспечивает отличные долгосрочные параметры — вся процедура выполняется путем вычисления, не может быть и речи о старении элементов, дрейфах и т.п. Однако, так же, как и в аналоговой версии, здесь тоже может возникнуть проблема насыщения и без должного противодействия цифровое интегрирование может стать бесполезным. Следует помнить, что входные усилители, как и аналого-цифровые преобразователи имеют некоторое конечное и нежелательное смещение, которое должно быть удалено до процесса интеграции. Программное обеспечение анализатора PQM содержит цифровой фильтр, задачей которого является полное удаление постоянной составляющей напряжения.
Отфильтрованный сигнал подвергается цифровой интеграции. Итоговая фазовая характеристика имеет отличные свойства и минимальный сдвиг фазы для наиболее критических частот 50 и 60 Гц.
Обеспечение как можно меньшего сдвига фаз между сигналами тока и напряжения является чрезвычайно важным для достижения низкой погрешности измерения мощности. Можно показать, что ошибка измерения мощности приблизительно выражается зависимостью:
ошибка измерения мощности ≈ ошибка фазы (в радианах) × tan(φ) × 100 %
где tan(φ) — это тангенс угла между током и напряжением, основными их составляющими.
Из приведенной выше формулы можно сделать вывод, что ошибки измерения растут вместе с убыванием коэффициента фазового сдвига; например, при ошибке фазы только 0,1° и φ = 0,5, ошибка составляет 0,3%. Так или иначе, чтобы измерения мощности были точными, согласованность фаз на пути напряжения и тока должна быть как можно лучше.
|
