Фильтр симметричных составляющих Советский патент 1984 года по МПК G01R29/16 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения симметричных составляющих напряжения прямой н обратной лоследовательностей.

Известны различные схемы фильтров симметричных составлякяцих, которые состоят из активно-индуктивных, активно-емкостных и активно-индуктивно-емкостных плеч Из.

Недостатком указанных фильтров является погрешность,обусловленная появлением на выходе фильтра напряжения частотного небаланса при отклонении частоты от номинального значения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является фильтр симметричньп-с составляющих с компенсацией частотного небаланса. Этот фильтр состоит из плеч, содержащих две последовательные активноиндуктивные цепи, одна из которых зашунтирована емкостью. Такие плечи представляют собой контуры с компенсац 1ей частотного небаланса при отклонении частоты С21.

Недостатки данного фильтра - неполная компенсация частотной погрешности и возрастание последней при отклонении частоты сети от номинального значения, что обусловлено различным характером зависимости емкостных и индуктивных сопротивлений от частоты, а также сложность подбора парамеров фильтра для получения минимальной частотной погрешности.

Цель изобретения - исключение частотной погрешности при измерении симметричных составляющих.

Цель достигается тем, что в фильт симметричных составляющих, состоящий из активно-индуктивных плеч и подключеиньп к трехфазной сети, введены два усилителя, преобразователь частоты в напряжение и два трансформатора, вторичные обмотки которых включены в плечи фильтров, причемвторичная обмотка первого трансформатора включена между актансами первого плеча фильтра, суммарная величина которых равна актансу второго плеча, средняя точка, обмотки подключена к выходу ф шьтра, а вторичная обмотка второго трансформатора включена между aKTaftcoM второго плеча фильтра и его реактансом, соединер1ным с вторым вь)холом фи.пьтра, первичттые обмотки трансформаторов подключены к вь ходам

усилителей, сигнальные входы которых подключены к актансам плеч, а управляющие входы усилителей подключены к выходу преобразователя частоты .в напряжение, вход которого подключен к фазам сети.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого фильтра симметричных составляющих.

Фильтр состоит из резисторов 1-3 (активные сопротивления 5i , ч , S s причем (С PS Аз Ь катушек индуктивностей 4 и 5 (Ц), трансформаторов 6 и 7 (Трд ,Тр2 ) , усилителей 8„ преобразователя частоты в напряжение 9.

Трехфазная система напряжений из фаз 10{А), 11 (В), 12(С) подается на вход фильтра симметричны составляющих, выходное напряжение которого, снимаемое в точке 13 (х), являющейся средней точкой трансформатору 6, и точка 14 (Y), определяется по формуле

(г

-. , итр-1 .11 к 1/1 / . 1 2;(j

где Мдр Uftj. - линейные напряжения,

подводимые к фильтру, 1(5.1 U-(p7. - напряжения на вторичных обмотках трансформаторов 6 и 7.

Выразим напряжения на вторичных обмотках трансформаторов 6 и 7 через сигналы на входах усилителей:

UT -ЗАЬ Ч-КУ WIP 2C(( ;( (

где Лд5, , токи в плечах фильтра подключенных к линейным напряжениям

Ufte , - коэффициент усиления

усилителей 8,

Ктр t 1 , козффициенты передачи трансформаторов 6,7.

Подставив значения U-fp и итр2из (2),(3) в(1) и полагая, что , Цимеем.

и (f1

2й,. Чс 2е, Выразив линейные напряжения через симметричные составляющие и сгруппировав к оэффициенты при составляющих прямой и обратной последовательностей, получим; и . и g ja) t:t|-kTp..2 Й -Ь (4. ц л i-iaab g t vjKTpg ,g2 М где и и и - напряжения прямой и обратной последовательностей J - оператор трехфазной системы напряжений. Для выделения на выходе напряжения, пропорционального составляющей обратной последовательности, необходимо, чтобы коэффициент при составлякяцей прямой последовательности в (5) обратился в нуль. Это произойдет при равенстве нулю числителя выражения, умножаемого на напряжение прямой последовательности в (5): )Ua,b -ki-Tpz л% a-fiji. li-Tpa о(0 Решение (6) дает однозначную за.висимость между реактансами и актан сами плеч фильтра (( Г) Предположим, что R.. . , где Го - омическое сопротивлениеi СйЗо - номинальное значение частоты сети; tl - коэффициент пропорционал ности, равный Далее пусть ts,i|. э(., aLLsnp пА , где oi. коэффициент пропорциональности; Uynp выходное напряжение преобразователя 9 частоты в напряжение, п - коэффициент преобразования преобразов теля 9. Подставив значения RT, и К в (7 получим 6ij,)L -rb oi °t- A ii-rt приравнивая коэффициенты при СОо и АО) в (8-) , имеем: .К Л)зС4(п. (10) Выбор параметров фильтра таким образом, чтобы выполнялись равенства (9) и (10), делает справедливым выражение (7). После подстановки значения СОЬ з (7) в (5) получим (; Из (11) видно, что вькодное напряение фильтра не зависит от частоты , следовательно, фильтр не имеет астотной погрешности. Для оценки точностных характерисик фильтра вьшедем выражение частотой погрешности фильтра, состоящего з активно-индуктивных плеч. Выходое выражение такого фильтра может ыть получено из (5) при Lf 0: ,iui) -( ,. У )L ц,g.) g 2Ri4ju4,L + 4ufli. .,/ &44a)aU4A(fl)i-2-g - -T-RS ae cdnl -iutdL (s)(e)L Au(fl L-t2aa)oL 2eit(e)oL+-J4 fl)L 2 a4b3AaaL (,,,,, giuJoi-U ,./ ../ /rg) 2e;Tp L 2C.u,.)L «i STде blyu - выходное напряжение фильт -. a, состоящего из активно-индуктивых плеч при любом значении частоты ети,дп 3 Cit UuVuj У 2iJ-i - u4U A «)L - абсолютная погрешность ильтра при отклонении частоты сети т номинального значения (Й5ц) и из (8). Относительная погрешность измерения напряжения обратной последоваельности рассчитывается из выраениядйи LAU Сй)1 UVU 50- 2odo и Uxt -() 0,004 При реальных аз 40 относительная погрешность измерения напряжения обратной последовательности из (13) равна 0,002.40.100% 8%, Таким образом, подключение в фильтр, состоящий из активно-индуктивных плеч, усилителей, преобразователя частоты в напряжение и трансформаторов выгодно отличает фильтр от прототипа, так как исключается погрешность, обусловленная частотной зависимостью реактансов плеч. В результате повьшается на порядок точность

S11058336

определения симметричных составляю- которой отсутствует погрешно-t щнх и расширяется область допустимых фильтра, обусловленная колебаниями колебаний частоты сети, в пределах частоты сети.

ФИЛЬТР СИММЕТРИЧНЫХ СОСТАВЛЯЩИХ, состоящий из активно-индуктивных плеч и подключенный к трехфазной сети, отличающийся тем,что, с целью исключения частотной погрешности при измерении симметричных составляющих,в него введены два усилителя, преобразователь частоты в напряжение и два трансформатора, вторичные обмотки которых включены в плечи фильтров, причем вторичная обмотка первого трансформатора включена между актансами первого плеча фильтра, суммарная величина которых равна актансу второго плеча, средняя точка обмотки подключена к выходу фильтра, а вторичная обмотка второго трансформатора включена между актансом второго плеча фильтра и его реактансом, соединенным с вторым выходом фильтра, первичные обмотки трансформаторов подключены к выходам усилителей, сигнальные входы которых подключены к атнансам плеч, а управляющие (Л входы усилителей подключены к выходу преобразователя частоты в напряжение, с вход которого подключен к фазам сети. № 00 &о со