A análise harmônica, importante em aplicações como o controle e monitoramento da qualidade de energia, reguladores, AFE (Active Front-End) em conversores etc., normalmente é realizada por equipamentos que possuam recursos complexos de processamento e computação. Neste artigo, baseado no Application Note AN-1483 da Analog Devices, analisamos o uso do ADE9000 neste tipo de aplicação, lembrando que este componente é disponibilizado pela Mouser Electronics em https://br.mouser.com/Analog-Devices/ADE9000ACPZ onde também pode ser obtido o datasheet e a versão original em inglês do datasheet.
Na análise harmônica, importante nas tarefas que descrevemos na introdução, normalmente temos que realizar uma série de processamentos e computações com sinais a serem analisados.
Esses sinais devem então passar por um ADC com recursos especiais que envolvem uma taxa apropriada de amostragem e ainda aplicada uma janela nos dados de modo a tornar coerente os dados obtidos.
Este procedimento dificulta a aplicação da transformada de Fourier porque o número de amostragens dos dados não é exatamente um número inteiro múltiplo de 2n.
Neste ponto entra em ação o circuito integrado medidor ADE9000 da Analog Device que tem recursos que lhe permite aplicar a transformada de Fourier coerentemente ou não coerentemente usando um recurso de buffer de forma de onda.
Neste processo o buffer amostra uma certa quantidade de dados e fornece um conjunto de calores para o processo de aplicação da transformada de Fourier. Assim, obtém-se em sua saída uma informação que tanto contém o sinal fundamental como todas as harmônicas.
O ADE9000, além disso, faz com que o sinal a ser medido passe por uma filtragem e o ganho varia de acordo com a frequência. Com isso é possível atenuar sinais além dos 500 Hz. Recursos apropriados podem ser introduzidos na medida das frequências que são afetadas por este processo.
No Application Note NA-1483 diversas informações importantes para o uso do ADE9000 são dadas como o detalhamento do processo de amostragem coerente 7 não coerente, o modo de seu medir o conteúdo fundamental e harmônico de um sinal, a resposta de ganho e o filtro do ADE9000 e muito mais.
Na documentação da Analog temos diversos gráficos e tabelas que retratam o funcionamento do circuito analisado. Uma delas, mostrada na figura 2, por exemplo, mostra a resposta a resposta a terceira harmônica com o uso de um Gerador de Sinais específico.
Outra informação importante que encontramos na documentação analisa é a resposta de ganho do filtro digital do ADE9000, mostrada na figura 3.
No application note temos ainda uma tabela que mostra a performance do filtro para frequências de 50 Hz a 3150 Hz e de 60 Hz a 3300 Hz.
Descrição
O ADE9000 consiste num dispositivo de alta precisão, totalmente integrado, multifase para o monitoramento de qualidade de energia.
Destaques:
- 7 ADCs de 101 dB SNR
- Desvio máximo por canal de +/- 25 ppm,/oC.
- Realiza medidas de qualidade de energia com compliance com a IEC61000-4-30 Classe 5
- Suporta sensores Rogoswski de bobina (di/dt)
- Serial interface de 20 MHz
- Sensor de temperatura integrado com registrador de aproximação sucessiva de 12 bits.
Na figura 4 temos um circuito de aplicação típico.
No datasheet encontramos todo o detalhamento das funções e as formas de sinal para seu uso.
Na figura 5 temos o invólucro com a identificação das funções dos pinos.
Diversos gráficos de desempenho completam o datasheet, com todas as informações que o projetista precisa para trabalhar com este componente.
Completamos com um circuito de teste que é mostrado na figura 6.
Uma parte importante das informações dadas no datasheet é a teoria completa da operação do dispositivo, com diagramas funcionais. São mais de 50 páginas de detalhamento, de grande importância para o projetista.
