Ist es möglich, einen einzelnen ADC mit einer einzelnen S&H-MCU für die Wirkleistungsmessung zu verwenden?

Gibt es dennoch eine Möglichkeit, die Wirkleistung genau zu berechnen (Multiplizieren der momentanen Spannungs- und Stromabtastwerte) mit einem einzelnen ADC und einem einzelnen S & H, beispielsweise durch lineare Interpolation (um die Strom- und Spannungsabtastwerte auf denselben Zeitpunkt auszurichten)?

Sie können dies digital tun, indem Sie Spannung oder Strom verzögern oder erhöhen, um sie zeitlich auszurichten. Sie brauchen nur einen kleinen Puffer, um Werte zu halten und den benötigten Zwischenwert zu berechnen. Je mehr Werte Sie in Ihrer Interpolationsroutine verwenden, desto besser ist das Ergebnis. Ich würde damit beginnen, zwei Werte auszuprobieren und linear zu interpolieren, um zu sehen, welche Art von Fehler Sie erhalten. Da die Spannung vorhersehbarer ist als der Strom (mehr Sin-Wave-ish), würde ich diese Wellenform interpolieren, um sie an den Strom anzupassen.

Was Sie wirklich sagen, ist, dass es eine Verzögerung zwischen der Messung von Spannung und Strom gibt.

Diese Verzögerung stellt eine von der Frequenz abhängige Phasenverschiebung dar. Bei niedrigen Frequenzen ist diese Phasenverschiebung akzeptabel. Bei ausreichend hoher Frequenz ist dies nicht der Fall.

Sie müssen entscheiden, was Ihre maximale Frequenz von Interesse ist und wie viel Fehler Sie tolerieren können. Berechnen Sie die Phasenverschiebung aufgrund der Verzögerung bei Ihrer höchsten Frequenz und berechnen Sie dann den Fehler, der verursacht. Wenn dies den Fehler überschreitet, mit dem Sie leben möchten, benötigen Sie weniger Verzögerung zwischen den beiden Messwerten.

Alles in allem ist eine Abtastrate von 1 kHz für die Berechnung der Wirkleistung und des Leistungsfaktors für typische Wechselstromleistung viel zu niedrig. Sie möchten normalerweise 10x schneller oder mehr fahren. Denken Sie daran, dass kurze Spikes einen erheblichen Anteil an Oberschwingungen mit hohen Frequenzen haben. Auch hier müssen Sie entscheiden, was Ihre Fehlergrenze ist, aber normalerweise möchten Sie mit den ersten 100 Harmonischen oder so einen anständigen Job machen.

Hinzugefügt

Sie sagen jetzt, dass Ihr harmonischer Inhalt "niedrig" ist und dass die Signale "sinusförmig" aussehen. Beachten Sie, dass dies bei der angezeigten aktuellen Wellenform NICHT der Fall ist. Diese Spikes fügen einen signifikanten harmonischen Inhalt hinzu.

Wenn mindestens eines Ihrer Signale einen geringen Oberwellenanteil hat, dann können Sie es zuerst messen und zeitlich an das zweite Signal anpassen. Normalerweise verhält sich die Spannung besser und ist sinusartiger.

Sie könnten zum Beispiel eine Polynomanpassung an den letzten paar Abtastungen vornehmen und diese dann verwenden, um das Signal auf die gleiche Zeit zu extrapolieren, zu der das andere Signal tatsächlich gemessen wird. Oder, wenn Sie die beiden Signale abwechselnd messen können, warten Sie einen Abtastwert, damit Sie den Durchschnitt der letzten beiden Abtastungen des Signals mit niedriger Bandbreite verwenden können, um ihn mit dem anderen Signal zu multiplizieren. Das ist im Grunde genommen die Interpolation der beiden benachbarten Samples, um den Wert gleichzeitig mit dem Sample des Signals mit hoher Bandbreite zu approximieren.

Kurz gesagt, es gibt verschiedene Möglichkeiten, mehrere Abtastwerte eines Signals zu filtern und zu interpolieren, um seinen Wert zur Abtastzeit des anderen Signals zu schätzen.

Wenn Ihre Abtastrate schnell genug ist und Sie die Verzögerung zwischen Spannungs- und Strommessungen kennen (berechnen), sind Sie fertig. Verschieben Sie in diesem Fall die Spannung zeitlich, da sie viel glatter (einfacher) ist. Das größere Problem besteht darin, schnell genug abzutasten, um die scharfe Stromwellenform zu erfassen. Eventuell Strom kontinuierlich und Spannung nur in der Nähe von Nulldurchgängen abtasten.

Beachten Sie jedoch alle relevanten Einrichtungszeiten beim Umschalten von Multiplexer-Kanälen.

Ihre Stromspitzen dauern etwa 1 Millisekunde mit Anstiegszeiten von 300 uS. In Ihrem Streben nach Genauigkeit sollten Sie das 10-fache abtasten. Also 30uS Sampling pro Kanal. Und für 6 Kanäle? Alle 5 Mikrosekunden. Also Abtastrate von 200 KHz.

Nun zu dieser Phasenverschiebung. Wird ein Timing-Fehler von 30 uS einen zu großen Fehler in der Rechenleistung verursachen? 30 uS wären Ihre Worst-Case-Verzögerung (ein vollständiger Abtastzyklus). Wenn Sie benachbarte Sampling-Slots für Ix und Vx wählen, dann ist 5uS Ihre Verzögerung.