Активный фильтр симметричных составляющих

(6 ) ретения - расши зона частот фил ет пол в п же- тел тооиства на тнои послед не зависит оторых Погреш ность пиаль при ото отко кзи л т ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС Г 10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ 132/012(71) Кировский политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССР Р 1327012, кл. С 01 К 29/161986. (54) ЛКТИВНЫЙ ФИЛЪТР СИММЕТРИЧНЬЕ СОСТАВЛЯЮЩИХ(57) Изобретение относится к сбластт автоматизации электрических систем и может быть использовано в устройствах измерения несимметрии, релейной защиты и автоматики. Цель изобЯО 143780 ние рабочего диапара симметричных сосгается тем, что всимметричцьх состав.ьно введен преобрасети в напряжениеовце фильтры 1 и 2емыми. Введение тавляющих - дост известный фильтр ляющих дополнител зователь частоты 4, а активные фаз выполнены управля указанных элемент чать на выходе ус ния прямой и обра ности, величина к от частоты сети. клонеции частоты сутствует и опред еством выполнения отдельных злементов. 3 ил.-2 агс яедТ,Изобретение относится к авт Ематизации электрических систем и можетбыть использовано в устройствах измерения несимметрии, релейной защиты и автоматики,Цель изобретения - расширениерабочего диапазона частот фильтрасимметричных составляющих.На фиг.1 приведена схема фильтра 1 Опри использовании ега в качествефильтра напряжения обратной последовательности", на фиг.2 - векторньеедиаграммы напряжений при подаче навход фильтра саставл 5 еющих обратной 15последовательности; на фиг.3 - вектОрные диаграммы напряжений нри падаче на вход фглльтра саставляюшИхпрямой последовательности,Фильтр симметричных составляющихсодержит первый 1 и второй 2 активные фазовые фильтры АФФ), сумматор3 и преобразователь 4 частоты сетив напряжение. Первый АФФ 1 содержит операционный усилитель 5, резистор 6 обратной связи, входной резистор 7, конденсатор 8, заземляющийрезистор 9 и аналоговый перемножитель 10 сигналов (АПС), который вклюф.чен между операционным усилителем 5 ЗОи управляемым резистором 9. Управляющий вход АПС 1 О присоединен кпреобразователю 4 частотье в напряжение. На входы АФФ 1 и 2, являющиесяодновременно входами активного фа- З 5зового фильтра симметричных составляющих (ФСС), подается напряжение свходных промежуточных преобразователей так - напряжение или напряжениенапряжение. 4 ОЛинеиное напряжение первой и второй фаз поступает на АФФ 1. ЗлементьеАФФ 1 выбраны таким образам, чтобыего вьеходное напряжение отставало отвходного на угол 45- -2 агсФ рыТгде М - частота сати;Т, - постоянная времени АФФ 1,При номинальной частоте сети уголЕ,= -2 агс 1 г 5 ОНапряжение с выхода АФФ 1 поступает на вход Операционного усилителя 11через резистор 12. Линейное напряжение первой и третьей фаз поступает навход АФФ 2, который сдвигает входное 55напряжение по фазе в сторону отставания на угол где Т, - постоянная времени АФФ 2. При номинальной частоте угол 1Напряжение с выхода АФФ 2 поступает через резистор 13 на вход операционного усилителя 11, который суммирует данный сигнал с сигналам, поступающим с выхода АФФ 1, выход котарога соединен с входам через резистор 14 Обрат. Ой связи.Пусть на вход активного ФСС поступает лишь напряжение обратной послеДовательнасти фиг,2), При наминэль ной частоте выходные напряжения АФФ 1 и 2, изображенные на фиг.Г соответственно векторами Гю и Уп, оказываются сдвинутыми относительна друг друга яа угол (р Модуль Выходного напряжения фильтра получается суммирование, этих напряжений: При агклонении частоты сети ат номинальной АФФ фильтры с передаточной функцией Имеют амппитуднуюххарактеристику 1+ Т 7 т.е. амплитудная погрешность при отклонении частоты от номинальной Для того, чтобы Фазовый сдвиг вьеходных напряжений па отношению к входным оставался неизменным и равным для первого АФФ необходимо, например, при уменьшениичастоты сети в два раза увеличить постоянную времени также в два раза всоответствии со следующим выражением:=- -2 атс 1 цК 13,Постоянная времени АФФ где К - сопротивление резистора 9,С - емкость конденсатора 8Изменение постоянной времени Т наиболее эффективно производится путем изменения сопротивления резистора 9. Одним из способов управления сопротивлением резистора является применение АПС 10, включенного последовательно с резистором 9,Эквивалентное сопротивление схемы АПС + К для первого и второго ЛФФ определяется .:з соотношения: где Ь, - управляющее напряжение, подаваемое с преобразователячастоты в напряжение на управляющий вход АПС,К - масштабный коэффициент перемножения перемножителя.Таким образом, сопротивление элементов ЛПС к присоединенного к нему резистора управляется напряжением П. Подставляя выражение (2) в выражение (1) получают Значит, для сохранения неизменнымзначения фазового угла сдвига междувходным и выходным напряжениями АФФпри умецьшецкк частоты сети в два раза необходимо во столько же разуменьшить П. Амплитуда напряженияпрк этом останется неизменной, т,е,А(м) = 1. Поэтому углы Ц,и (.,.прикзменении частоты сети остаются неизменцымк, что необходимо для исключения фазовой погрешности ФСС,При подаче на вход активного ФССсоставляющих прямой последовательности (фкг.З) выходные напряженияАФФ 1 и 2 оказываются в противофазе. Прк отклсненкк частоты от номинальной поскольку углы у к :Р3остались неизменными, напря;:е;,яостаются в противоФазе. Так какмодули этих напряжений прк изменении частоты не изменяются, то при 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 суммировании оци взаимно уничтожаются и ца выходе ФСС имеется нулевой сигнал,Фильтр работает следующим образом.Б симметричном режиме работы сети на входы активного ФСС подается напряжение прямой последовательности (фиг.З). На преобразователь частоты в напряжение подается сигнал с фаз сети, соответствующий цомицальцой частоте и выходное напряжение преобразователя частоты в напряженке управляет сопротивлением АПС 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 час. тоте, и выходное напряжение преобразователя частоты в напряжение управляет сопротивлением АПС и резистора 9, так, что выходные напряжения АФФ 1 и 2 оказываются сдвинутыми друг относительно друга на угол (, Модуль 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 ЛПС 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 прк любом отклонении частоты сети от номинального. Только выходные напряжения АФФ 1 и 2 сдвинуты друг относительно дру га ца угол ц (фиг.2), а на выходе ФСС имеется модуль напряжения, полученный суммированием выходньгс напряжений АФФ 1 к 2.Таким образом, предлагаемая схема ФСС позволяет получать на выходе нап 1437806ряжения прямой и обратной последовательности, величина которых не зависит от частоты сети. Погрешность устройства при отклонении частоты прин 5 ципиально отсутствует и определяется только качеством выполнения отдельных элементов, что составляет менее 17 Формула изобретенияЛктивный фильтр симметричных сос тавляюших по авт,св. Ф 1327012, о тл и ч а ю ш и Й с я тем, что, с целью расширения рабочего диапазоначастот, в него введен преобразовательчастоты в напряжение, а активные фазовые фильтры выполнены управляемыми,причем вход преобразователя частотыв напряжение соединен с фазами сети,а выход подключен к управляющим входам первого и второго активных фазовых фильтров,1437806 Составитель КучаТехред Л,Сердюкова Корректор В,гирняк Редактор Л,Пчелинская Заказ 5890/46 Тираж 772 Подписное В 11 ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5