【要約】実機なしの STM32 で三相電力、続き — 不平衡・低力率で崩れるもの、崩れないもの（2電力計法） [Zenn_Python] | Summary by TechDistill
> Source: Zenn_Python
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// Problem
計測エンジニアは、2電力計法を用いた三相電力計測において、理論値と実測値の乖離という問題に直面する。その要因は、以下の非理想的な条件にある。
- ・不平衡負荷により、無効電力の計算式が成立しなくなる。
- ・低力率時に、片方の測定器が負の値を示す現象への理解不足。
- ・ADCの逐次変換に伴う、チャンネル間のサンプリング時刻のずれ。
// Approach
筆者は、ファームウェアを変更せずに、入力波形のみを操作して条件を変化させる数値実験手法を採用した。
- ・UnicornエミュレータでSTM32をPC上で動作させる。
- ・Pythonで、不平衡や低力率の波形を生成しADC入力とする。
- ・ADCの読み出しをPythonで横取りし、数値実験を行う。
// Result
本実験により、2電力計法の「頑健な部分」と「脆弱な部分」が定量的に判明した。
- ・有効電力 P は、不平衡負荷でも誤差0.01%以下と極めて正確である。
- ・無効電力 Q は、不平衡やサンプリング遅延に対して非常に脆弱である。
- ・低力率時に W1 が負の値を示しても、合計の P は正しく算出される。
Senior Engineer Insight
> エミュレーションによる「前提条件の切り分け」は、極めて実戦的な手法である。ハードウェアの制約が計算精度に与える影響を、実機なしで特定できる。これは、開発初期の設計ミスを防ぎ、デバッグコストを劇的に下げる。ただし、物理的なノイズや非線形性は別途検証が必要である。