Активный фильтр симметричных составляющих

(57) Изобретен тизации.электр быть испольэов ИЛЬ ТР СИММЕТРИЧНЫХ и УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельствоУ 1022253, кл. Н 02 Н 3/34, 1Ванин В.К., Павлов Г.М. Резащита на элементах аналоговочислительной техники. Л.; Энеиздат, 1983, с. 11-120. е относится к автомаческих систем и можетно в устройствах иэмерения несимметрии, а также для релей-. ной защиты и автоматики. Целью изоб" ретения является повьппение точности работы в статическом режиме при отклонении частоты от номинального значения. Цель достигается тем, что фазосдвигающие устройства выполнены в виде первого 1 и второго 2 активных фазовых фильтров (АФФ). При этом отношение постоянных времени первого и второго АФФ Т 1/ТЗ. При подаче навход активного фйльтра симметричных составляющих напряжения прямой последовательности выходные напряжения АФФи 2 оказываются в противофазе, Так как модули этих напряжений при изме"нении частоты не меняются, то при суммировании они взаимно уничтожаются и на выходе фильтра имеется нулевой сигнал. 3 ил.1 3270Изобретение относится к автоматизации электрических систем и можетбыть использовано в устройствах измерения цесимметрии, а также для ре 5лейной защиты и автоматикиЦель изобретения - повьппение точности работы фильтра симметричныхсоставляющих в статическом режиме приотклонениях частоты от номинальногозначения,На фиг. 1 изображена схема фильт)ра для случая использования его вкачестве фильтра напряжения обратнойпоследовательнасти," ца фиг. 2 и Эвыходные напряжения а.ктинных фазовыхфильтров.Фильтр симметричных составляющихсодержит первый актинный фазовыйфильтр (АФФ) 1, второй АФФ 2 и сум 2 Оматор 3, состоящий иэ операционногоусилителя 4, резистора 5 обратнойсвязи, включенного между входом ивыхддом операционного усилителя 4,первого входного резистора Гэ, включенного между выходом первого АФФ ивходом операционного усилителяи второго входного резистора 7, включенного между выходом второго АФФ ивходом операционного усилителя 4,при этом выход операционного усилителя ч является выходом сумматора ивыходом фильтра.Схема АФФ может быть выполнена известными способами, н частности так,как показано на фиг, 1, ЗПервый АФФ содержит операционныйусилитель 8, резистор 9 обратной связи, входной резистор 10, заземляющийрезистор 33 и конденсатор 12, Второй40АФФ выполняется аналогично первому.На входы первого и второго АФФ, являющиеся одновременно входами активного ФСС, подается напряжение с входныхпромежуточных преобразователей токнапряжение или напряжение - напряжеяние. АФФ представляет собой элемент, для которого амплитуда выходного сиг-. нала является неизменной во всем рабочем диапазоне частот а фазовый сдвиг выходного напряжения по отношению к входному зависит от выбранных значений параметров АЮ, Он может быть реализован с помощью передаточной Функции 12 2Работа активного ФСС при использовании его н качестве фильтра напряжения обратной последовательности Описывается следующим выражением:фГЛЛинейное напряжение первой и второй фаэ поступает на фазовый фильтр 1. Элементы этого фазоного фильтра выбраны таким образом, чтобЫ его выходное напряжение отставало от вход" ного на угол( =-2 авсдюТ,1,где ж - частота сети; Т - постоянная времени АФФ 1,При нормальной частоте угол равен Г Ц=-2 агсСц 13. Напряжениевыхода АФФпоступает на вход операционного усилителя4 через резистор 6Линейное напряжение первой и третьей фаз поступает на нход АФФ 2,который сдвигает входное напряжениепо фазе в сторону отставания на уголу =-2 ансцыТ,где у - частота сети; Т - постоянная времени АИ 2. При нормальной частоте угол равен1 1=-2 агссц -с. 2 уЗ Напряжение с выхода АФФ 2 поступает через резистор 7 на вход опера" ционного усилителя й, который сумми" рует данный сигнал с сигналом, поступающим с выхода АФФПусть на вход активного ФСС поступают лищь напряжения обратной последовательности (фиг, 2), При номинальной частоте выходные напряжения ак" тинных фазовых фильтров 1 и 2, изображенные ца фиг. 2 соответственно векторами хБ и хя, оказываются сдвинутыми один Относительна другого на угол у , Модуль выходного напряжения фильтра получается суммированием этих напряженийЙ ц=хщхп,Рассмотрим работу активного ФССпри отклонении частоты сети От номи цальной,Активные фазоные фильтры с передаточной функцией(р) =1+тр При анализе работы активного фильтра симметричных составляющих в динамических режимах следует учесть, что активный ФСС содержит фазоповоротные устройства и устройство суммирования. Последнее выполняется на основе схемы беэ реактивных элементов, поэтому оно не создает динамических погрешностей.,Активные фазовые фильтры 1 и 2, содержащие в своей схеме емкости, в переходном режиме генерируют свободные составляющие, которые являются помехой в отношении полезного сигнала на выходефильтра. Для сдвига напряжения на угол -к/3 необходимо значение 41 Т= =1/13. Тогда на частоте 1=50 Гц постоянная времени равна 1,8 мс, Следовательно, свободная составляющая генерируемая АФФ 2, практически затухает через ЗТ=5,4 мс.,Г 1+Т РАМ) =-- =11+Т ш" 20 йм) 2 ы,Таким образом, при малом отклоне нии частоты от номинальной углы иизменяются на одну и ту же ве 2личину в первом приближении (т.е. по линеаризованным в точке номинальной частоты фазочастотным характери" ЗО стикам), Поэтому угол между выходны" ми напряжениями АФФ 1 и 2 остается в первом приближении неизменным, На фиг. 2 пунктирными линиями показан случай, когда частота в контролируенЗЬ мои цепи становится больше номинальной.При подаче на вход активного фильтра составляющих прямой последователь". ности (фиг. 3) выходные напряжения активных фазовых фильтров 1 и 2 оказываются в противофазе. При отклонении частоты от номинальной:вви" ду того, что углы 1 иизменяются в первом приближении одинаково, эти45 напряжения снова оказываются в противофазе. Так как модули этих напряжений при изменении частоты не изменяются, то при суммировании они взаимно уничтожаются и на выходе фильтра имеется нулевой сигнал, На50 фиг. 3 показан пунктирными линиями случай отклонения частоты в сторону увеличения,. имеют амплитудную характеристику т.е. амплитудная погрешность при отклонении частоты,1 О=О.с 1 ю При этом фазовая погрешностьимеет величину д фа 2 Т1;.1 1+ гТВ нашем случае можно получить для)еой йЙю 2 о Для сдвига напряжения на угол " 211/3 необходимо значение Т=З, тогда на частоте Г 50 Гц постоянная времени равна 5,5 мс. Следовательно, свободная составляющая, генерируемая АФФ 1, практически затухает через ЗТ=1 б,5 мс. Формула изобретения Активный фильтр симметричных составляющих, содержащий сумматор, первое и второе активные фазосдвигающие устройства, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности в статическом режиме при отклонении частоты от номинальной, оба фаэосдви" гающих устройства выполнены соответст. венно в виде первого и второго активных фазовых фильтров (АФФ ) с отноше" ниемпостоянных времени первого и второго АФФ Т/Т=З, при этом вход первого АФФ включен на линейное напряжение первой и второй фаз, вход второго АФФ включен на линейное напряжение первой и третьей фаз, вйходы первого и второго АФФ соединены соответственно с первым и вторым входами сумматора, а выход сумматора является выходом Фильтра симметричных сос" тавляющих,32702 р Ыи Бутяга Составитель Техред ВКа отник Редакто Коррект етро ЗЗВЗ/ Зак и Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 730 ВНИИПИ Госуд по делам и 3035, Иосква, ственно бретени -35, Ра Подписноекомитета СССРоткрытийкая наб д. 4/5