¿Es posible usar una sola MCU S&H de ADC para la medición de potencia activa?

  

Sin embargo, hay alguna manera de calcular la potencia activa con precisión   (multiplicando el voltaje instantáneo y las muestras de corriente) con   ADC único y S & H único, por ejemplo, mediante interpolación lineal   (para alinear las muestras de corriente y voltaje al mismo instante)?

Puede hacerlo digitalmente retardando o haciendo avanzar el voltaje o la corriente para que se alineen temporalmente. Solo necesita un pequeño búfer para mantener los valores y calcular el valor intermedio que necesita. Cuantos más valores utilice en su rutina de interpolación, mejor será el resultado. Comenzaría probando dos valores e interpolando linealmente para ver qué tipo de error se produce. Debido a que el voltaje es más predecible que la corriente (más onda de sin), interpolaría esa forma de onda para alinearla con la corriente.

Lo que realmente estás diciendo es que hay un retraso entre la medición del voltaje y la corriente.

Ese retraso representa un cambio de fase que depende de la frecuencia. A bajas frecuencias, ese cambio de fase es aceptable. A una frecuencia suficientemente alta, no lo es.

Usted tiene que decidir cuál es su frecuencia máxima de interés y cuánto error puede tolerar. Calcule el cambio de fase debido a la demora en su frecuencia más alta, luego calcule el error que causa. Si eso supera el error con el que está dispuesto a vivir, entonces necesita menos demora entre las dos lecturas.

Dicho todo esto, la frecuencia de muestreo de 1 kHz para calcular la potencia real y el factor de potencia para la potencia de CA típica es demasiado baja. Por lo general, quieres ir 10 veces más rápido o más. Recuerde que los picos cortos tienen un contenido armónico significativo de alta frecuencia. Nuevamente, debe decidir cuál es su límite de error, pero generalmente desea hacer un trabajo decente con los primeros 100 armónicos o algo así.

Añadido

Ahora dice que su contenido armónico es "bajo", y que las señales son "de onda sinusoidal". Tenga en cuenta que este NO es el caso de la forma de onda actual que muestra. Esos picos agregan contenido armónico significativo.

Si al menos una de sus señales tiene un bajo contenido de armónicos, puede medirla primero y ajustarla a la segunda señal. Por lo general, el voltaje se comporta mejor y es más sinusoidal.

Podría, por ejemplo, hacer un ajuste polinomial en las últimas muestras, luego usarlo para extrapolar la señal al mismo tiempo que se mide la otra señal. O, si puede medir las dos señales alternativamente, espere una muestra para poder usar el promedio de las dos últimas muestras de la señal de bajo ancho de banda para multiplicar por la otra señal. Básicamente, esto es interpolar las dos muestras adyacentes para aproximar el valor al mismo tiempo que la muestra de la señal de alto ancho de banda.

En resumen, hay varias formas de filtrar e interpolar múltiples muestras de una señal para estimar su valor en el tiempo de muestreo de la otra señal.

Si su frecuencia de muestreo es lo suficientemente rápida y si conoce (calcule) el retraso entre las mediciones de voltaje y corriente, todo está configurado. En este caso, cambie el voltaje en el tiempo ya que será mucho más suave (más fácil). El mayor problema será muestrear lo suficientemente rápido para capturar la forma de onda de la corriente aguda. Puede muestrear la corriente continuamente y el voltaje solo cerca de los cruces cero.

Sin embargo, tenga en cuenta todos los tiempos de configuración relevantes al cambiar los canales del multiplexor.

Sus picos actuales duran aproximadamente 1 milisegundo, con un tiempo de subida de 300 uS. Debes probar 10X que, en tu búsqueda de precisión. Así, 30uS de muestreo por canal. ¿Y para 6 canales? Cada 5 microsegundos. Así, la tasa de muestreo de 200 KHz.

Ahora, sobre ese cambio de fase. ¿El error de temporización 30uS causará un error demasiado grande en la potencia de cálculo? 30uS sería su retraso en el peor de los casos (un ciclo de muestreo completo). Si selecciona ranuras de muestreo adyacentes para Ix y Vx, entonces 5uS es su demora.