Активный фильтр симметричных составляющих
Патент 1437806
Авторы
Классы МПК
Активный фильтр симметричных составляющих
Иллюстрации
Реферат
Изобретение относится к области автоматизации электрических систем и может быть использовано в устройствах измерения несикметрии, релейной защиты и автоматики. Цель изобретения - расширение рабочего диапазона частот фильтра симметричньтс составляющих - достигается тем, что в известньй фильтр симметричных составляющих дополнительно введен преобразователь частоты сети в напряжение 4, а активные фазовые фильтры 1 и 2 выполнены управляемы И. Введение указанных элементов позволяет получать на выходе устройства напряжения прямой и обратной последовательности , величина которых не зависит от частоты сети. Погрешность при отклонении частоты принципиально отсутствует и определяется только качеством выполнения отдельных элементов . 3 ил. Q S (Л / гч
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕС ИХ
РЕСПУБЛИК (su 4 С 01 R 29/16
Ф. с
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (6 I) 132/017 (21) 4227 153/24-21 (22) 10,04.87 (46) 15,11.88. Бюл. Ф 42 (71) Кировский политехнический институт (72} А,М.ÃHHîíêeð и А,Н.Пырегов (53) 621.317.32? (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
Р 1327012, кл. С 01 R 29/16,,1985. (54) ЛКТИВНЫЙ ФИЛЪТР СИММЕТРИЧНЬЕ
СОСТАВЛЯЮЩИХ (57) Изобретение относится к области автоматизации электрических систем и может быть использовано в устройствах измерения несимметрии, релейной защиты и автоматики. Цель изоб„„SU„, 1437806 А 2 ретения — расширение рабочего диапазона частот фильтра симметричньх с0ставляющих — достигается тем, что в известный фильтр симметричных составляющих дополнительно введен преобразователь частоты сети в напряжение
4, а активные фазовые фильтры 1 и 2 выполнены управляемыми, Введение указанных элементов позволяет получать на выходе устройства напряжения прямой и обратной последовательности, величина которых не зависит от частоты сети. Погрешность при отклонении частоты принципиально отсутствует и определяется только качеством выполнения отдельньх элементов. 3 ил.
1437806
U = Zm + Xn, Тр
Ы (РЕ
1+Тр
Ы(ье) — — -=О сны /, = -2arctg еЗ, а для второго АФФ /е = 2агс -ае Т2 Р
Изобретение относится к ав.аматизации электрических систем и может быть использовано в устройствах измерения несимметрии, релейной защиты и автоматики, Цель изобретения — расширение рабочего диапазона частот фильтра симметричных составляющих.
На фиг.1 приведена схема фильтра. 1О при использовании ега в качестве фильтра напряжения обратной последовательности", на фиг.2 = векторные диаграммы напряжений при подаче на вход фильтра саставлееющих обратной последовательности; на фиг.Ç вЂ” векторные диаграммы напряжений при подаче на вход феельтра саставляюших прямой последавательнасти,Фильтр симметричных составляющих содержит первый 1 и второй 2 активные фазовые фильтры (АФФ), сумм.-..тар
3 и преобразователь 4 частоты сети в напряжение. Первый АФФ 1 содержит операционный усилитель 5, резистор 6 обратной связи, входной резистор 7, конденсатор ЕЗ, заземляющий резистор 9 и аналоговый перемножи тель 10 сигналов (АПС), который вклю чен между операционным усилителем 5 и управляемыле резистором 9. управляющий вход АПС 10 присоединен к преобразователю 4 частоты в напряжение. На входы АФФ 1 и 2, являющиеся одновременна входами активного фа- З5 зового фильтра симметричных составляющих (ФСС), подается напряжение с входных промежуточных преобразователей тск — напряжение или напряжение напряжение. 4О
Линеинае напряжение первой и второй фаз поступает на АФФ 1. Злементье
АФФ 1 выбраны таким образам, чтобы его вьеходное напряжение отставало ат входного на угол 45 е.е„= -2агс рыТ„,, где ее — частота сети;
Т, — постоянная времени АФФ 1.
При номинальной частате сети угол
Е,= -2arctp /3. $Q
Напряжение с выхода АФФ 1 поступает на вход операционного усилителя .1 через резистор 12. Линейное напряжение первой и третьей фаз поступает на вход АФФ 2, который сдвигает входное 55 напряжение по фазе в сторону отставания на угол где Т, — постоянная времени АФФ 2.
При номинальной частоте угол
Е =. -2arctg
-ГЗ
Напряжение с выхода АФФ 2 поступает через резистор 13 на вход операционнсга усилителя 11, который суммируе данный сигнал с сигналам, поступающим с выхода АФФ 1, выход катарогс соединен с входом через резистор 14 обрат. ай связи.
Пусть на вход активного ФСС поступает лишь напряжение обратной последовательности (фиг.2) . При наминзльной частоте выходные напряжения АФФ
1 и 2, изображенные на фиг.2 соответственна векторами Xm и Уп, ак азываются сдвинутыми относительна друг друга на угол е,, Модуль выходного напряжения фильтра палуча=-тся суммирование" э -. их напряжений:
При а гклонении частоты сети ат номинальной АФФ фильтры с передаточной функцией
Имеют амплитудную характеристику (1 Т 7 т.е. амплитудная погрешность при отклонении частоты ат номинальной
Для того, чтобы фазовый сдвиг вьхсдных напряжений пс отношению к входным оставался неизменным и равным для первого АФФ необходимо, например, при уменьшении частоты сети в два раза увеличить постоянную времени также в два раза в соответствии со следующим вьеражениеме
1437806
LI = -2arctg»!Т.
T = КС, R з!ь КО
У (2) ЖС
Lf =- -2arctg
Постоянная времени АФФ где R — сопротивление резистора 9, С вЂ” емкость конденсатора 8 °
Изменение постоянной времени Т наиболее эффективно производится путем изменения сопротивления ðåэистора 9. Одним из способов управленкя сопротивлением резистора является применение АПС 10, включенного последовательно с резистором 9, Эквивалентное сопротивление схемы
АПС + К для первого и второго ЛФФ определяется .:з соотношения: гдe U» — управляющее напряжение, подаваемое с преобразователя частоты в напряжение на управляющий вход АПС, К вЂ” масштабный коэффициент перемножения перемножителя.
Таким образом, сопротивление элементов ЛПС и присоединенного к нему резистора управляется напряжением U>.
Подставляя выражение (2) в выражение (1) получают
Значит, для сохранения неизменным значения фазового угла сдвига между входным и выходным напряжениями АФФ при уменьшении частоты сети в два раза необходимо во столько же раз уменьшить U>. Амплитуда напряжения при этом останется неизменной, т,е.
А(м) = 1. Поэтому углы р,и »!,.при кзменении частоты сети остаю-.ся неизменными, что необходимо для исключения фазовой погрешности ФСС.
При подаче на вход активнoro ФСС составляющ;х прямой последовательности (фкг.") выходные напряжения
АФФ 1 и 2 оказываются в противофазе. Прк отклсненки частсть. от номинальной поскольку угль! U !» !.Р,, 9 * 1 осталксь неизменными, !»апр»»;:.е!,! я остаются в противофазе. Так как модули этих напряжений прк изменении частоть! не изменяются, то при
55 суммировании они взаимно уничтожаются и на выходе ФСС имеется нулевой сигнал, Фильтр работает следующим образом.
Б симметричном режиме работы сети на входы активного ФСС подается напряжение прямой последовательности (фиг.3). На преобразователь частоты в напряжение подается сигнал с фаз сети, соответствующий HQMHI»QJIbHo»» частоте и выходное напряжение преобразователя частоты в напряже!»!»е управляет сопротивлением ЛПС и резистора 9 так, что выходные напряжения АФФ 1 и 2 остаются в противофазе, что дает на выходе ФСС нулевой сигнал.
При возникновении несимметрии в сети на входы ФСС подается напряжение обратной последовательности (фиг.2) . На преобразователь частоты в напряжение подается сигнал с фаз сети, соответствующий номинальной частоте, и выходное напряжение преобразователя частоты в напряжение управляет сопротивлением АПС и резистора
9, -,àê, что выходные напряжения АФФ 1 и 2 оказываются сдвинутыми друг относительно друга на угол Ч", !»одуль выходного напряжения ФСС получается суммированием выходных напряжений ЛФФ 1 и 2, При любом отклонении частоты сети от номинальной при подаче на вход ФСС напряжения прямой последовательности управляющее напряжение пропорционально частоте сети и подаваемое с выхода преобразователя частоты в напряжение на управляющий вход АПС регулирует эквивалентное сопротивление AIIC и резистора 9 (фиг.1) таким образом, что выходные напряжения АФФ 1 и.2 остаются в противофазе и прк суммировании их на выходе ФСС имеет место нулевой сигнал. Аналогично ведет себя схема и прк подаче на вход ФСС напряжения обратной последовательности при любом отклонении частоты сети от !»ом»»нального. Только выходные напряжения АФФ
1 и 2 сдвинуты друг относительно дру га на угол ц (фиг.2), а на выходе
ФСС имеется модуль напряжения, полученный суммированием выходньг< напряжений АФФ 1 и 2.
Таким образом, предлагаемая схема
ФСС позволяет получать на выходе нап1437806 ряжения прямой и обратной последовательности, величина которых не зависит от частоты сети. Погрешность устройства при отклонении частоты прин5 ципиально отсутствует и определяется только качеством выполнения отдельных элементов, что составляет менее 1Х, Формула изобретения
Лктивный фильтр симметричных составляюших по авт,св. Ф 1327012, о тл и ч а ю ш и Й с я тем, что, с целью расширения рабочего диапазона частот, в него введен преобразователь частоты в напряжение, а активные фазовые фильтры выполнены управляемыми, причем вход преобразователя частоть. в напряжение соединен с фазами сети, а выход подключен к управляющим входам первого и второго активных фазовых фильтров.
143 7806
Составитель Куча
Техред Л,Сердюкова Корректор 3.1ирняк
Редактор Л.Пчелинская
Заказ 5890/46
Тираж 772
Подписное
BIIHHI1H Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4