Способ управления активным фильтром с последовательной компенсацией Советский патент 1985 года по МПК H02M1/12 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при построении систем электроснабжения переменного тока с повышенными требованиями к качеству выходного напряжения. Цель изобретения - повышение качества выходного напряжения активного фильтра за счет улучшения его формы и уменьшения отклонений в установившихся и переходных режи1мах. На чертеже приведено устройство, реализующее предлагаемый способ. Устройство содержит трансформатор Тр, включенный между входным и выходным выводами активного фильтра АФ. Усилитель У, вход которого соединен с выходом первого элемента сравнения ЭС1, один вход которого соединен с выходным выводом, а другой - с выходом фильтра Ф и входом первого усилителя-ограничителя УО1 выход которого соед,инен с первым входом фазового детектора ФД. Первый выпрямитель В1 входом соединен с одним из входных выводов, а выходом -- с входом регулирующего элемента РЭ, выход которого соединен с одним из входов второго элемента сравнения ЭС2, другой вход которого соединен с выходом второго выпрямителя В2,. входом соединенного с указанны.м выходным выводом, входом второго усилителя-ограничителя УО2 и одним из входов формирователя меандра ФМ. Усилитель-ограничитель УО2 соединен с вторым входом фазового детектора ФД, выходом соединенного с входом первого интегратора И1. Выход интегратора И1 соединен с другим входом фор.мирователя меандра ФМ, выход которого соединен с одним из входов управляемого усилителя-ограничителя УУО. Другой вход усилителя-ограничителя УУО соединен с выходом второго интегратора И2, вход которого соединен с выходом второго элемента сравнения ЭС2. Выход управляемого усилителя-ограничителя УУО соединен с входом фильтра Ф. Способ управления активным фильтром с последовательной компенсацией реализуется следующим образом. Выходное напряжение активного фильтра (1.выхАф) содержит помимо основной гармомики паразитные составляющие в широком частотном спектре. Именно их надо выделить и использовать в качестве управляющего воздействия для усилителя. Для этого необходимо сформировать эталонный синусоидальный сигнал U.rr, совпадающий по частоте и ио фазе е основной гармоникой и вычесть jз из лф. При стабильной частоте, высокой степени синусоидальности UBBXA задача формирования UST и его регулирование решается еледующим образом. На первый вход формирователя меандра ФМ поступает Ьвых А, нз которого формируется прямоугольное напряжение. Управляемый усилитель-ограничитель УУО при поMOQi,H сигнала регулирования задает такую величину сформированного меандра, что на входах элемента сравнения ЭС1 первая гармоника, выделенная на выходе фильтра Ф, равняется по величине первой гармонике Ueun.p. в режиме минимальной нагрузки. Фильтр Ф можно построить таким образом, что гармоники на его выходе практи чески отсутствуют. Тогда на выходе элемента сравнения ЭС1 выделяется сигнал, пропорциональный отклонению выходного напряжения активного фильтра от первой гармоники с обратным знаком и без фазовых искажений что позволяет применять усилитель У с компенсирующим трансформатором Тр на его выходе с учетом их амплитудно-фазочаетотных характеристик с максимальны.м коэффициентом усиления и добиться максимального качества фильтра Ueie АФКогда фаза эаталонного сигнала, сни.маемого с выхода Ф, противоположна фазе первой гармоники IJeui Аф, а амплитуды их равны, на выходе ЭС1 первая гармоника отсутствует. При изменении величины динамических режи.мах на выходе ЭС1 и на обмотке компенсирующего трансформатора Тр появляется первая гар.моника, препятствующая изменению ивыхлФ-Если между двумя входными сигналами ЭС имеется фазовый сдвиг, то на выходе ЭС1 появляется первая гармоника и замыкаетея отрицательная обратная связь по фазе выходного напряжения активного фильтра, что не всегда желательно, так как фаза эталонного сигнала может быть не стабильной и меняться в зависимости от схемного рещения фильтра Ф. Кроме того, в этом случае амплитуда первой гармоники может превышать амплитуду компенсируемых активным фильтром гармоник и выводить усилитель. У за динамический диапазон регулирования. Для слежения фазы эталонного сигнала за фазой первой гармоники выходного напряжения активного фильтра усилитель-ограничитель УО1 выделяет моменты перехода через ноль выходного сигнала фильтра Ф путем формирования прямоугольного напряжения. Усилитель-ограничитель УО2 выделяет моменты перехода через ноль , фазовый детектор ФД вырабатывает сигнал, который несет информацию о фазово.м рассогласовании между выходными напряжениями фильтра Ф и активного фильтра, интегратор И1 вырабатывает пропорциональный этому фазовому рассогласованию сигнал, который поступает на второй вход формирователя меандра ФМ и управляет им так, что в результате указанное фазовое рассогласование можно свести к нулю. Для того, чтобы при изменении ЫВЫЖАФИ тока нагрузки СГн среднее значение модуля ивькАФ автоматически поддерживалось равным среднему значению модуля Utx АФ или отличалось от него на определенную (заданную) величину в статическом режиме, необходимо менять по амплитуде эталонный сигнал UST в соответствии с изменениями иьхАф и ивьпАф. Амплитуда Уэт регулируется путем воздействия на второй вход УУО сигнала регулирования Up, выделяемого на выходе второго интегратора И2. На первый вход УУО подается прямоугольное напряжение с выхода ФМ. Постоянный сигнал Up пропорционален разнице между средними значениями модулей сигнала задания Uj и UBBXA из формируется путем выпрямления Ugj А при помощи выпрямителя В1 и установления необходимой амплитуды выпрямленного напряжения при помощи регулирующего элемента РЭ. Сигнал задания поступает на первый вход элемента сравнения ЭС2, на второй вход которого поступает выпрямленное при помощи второго выпрямителя В2 выходное напряжение активного фильтра. Выходной сигнал ЭС2, представляющий собой разницу между сигналом задания и выпрямленным выходным напряжением активного фильтра, поступает на вход интегратора И2. В результате изменяется сигнал Up, а значит и сигнал UJT, относительного которого происходит стабилизация UBHXA - Если необходимо, чтобы ивыхАФ отличалось на заданную величину от UBX АФ (например, при определенном падении напряжения на вторичной обмотке Тр), можно осуществлять самопитание усилителя У, и если он имеет возможность рекуперации энергии из нагрузки в питающую его сеть, то при помощи сигнала Ui выставляется такая амплитуда UOT, чтобы после вычитания Uar из ивьклфв сигнале Uynp присутствовала первая гармоника определенной величины, которая автоматически поддерживается пропорциональной UBX АФ при изменении ивхАф-При изменении величины тока нагрузки активного фильтра изменяется падение напряжения на выходной обмотке трансформатора Тр, а в результате и U XA -Изменяются сигнал на выходе ЭС2 ири эталонный сигнал таким образом, что изменение величины первой гармоники в сигнале Uynp компенсирует изменение ивыж Аф.Мгновенные изменения входного напряжения активного фильтра не оказывают воздействия на ивьаА так как в контур регулирования входит интегратор И2 с достаточно большой постоянной времени. Это обеспечивает уменьщение отклонения переходных режимах.

Таким образом, предлагаемый способ управления активным фильтром с последовательной компенсацией позволяет формировать управляющий сигнал без фазовых искажений и реализовать максимальный коэффициент фильтрации UBUXA, уменьщить отклонения выходного напряжения активного фильтра в переходных режимах, вызванных изменениями нагрузки, и регулировать амплитуду эталонного сигнала так, чтобы в статических режимах средние значения модулей Цялфи имидфравнялись между собой или отличались на заданную величину, т.е. достигалась бы поставленная цель.

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ АКТИВНЫМ ФИЛЬТРОМ С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЙ КОМПЕНСАЦИЕЙ, заключающийся в том, что измеряют выходное напряжение активного фильтра, формируют эталонный сигнал синусоидальной формы с частотой. t%. 7 равной частоте основной гармоники выходного напряжения, и формируют управляющий сигнал путем вычитания эта.юнного сигнала из выходного напряжения активного фильтра, который усиливают и суммируют с входным напряжением активного фильгра, отличающийся тем, что, с целью повьппения качества выходного напряжения активного фильтра за счет улучшения его формы и уменьщения отклонений в установивпшхся и переходных режимах, измеряют среднее значение модуля входного напряжения фильтра и формируют пропорциональный ому сигнал задания, измеряют среднее значение модуля выходного напряжения фи.чьтра и измеряют амплитуду и фазу упомянуго1О эталонного сигнала, причем его амплитуд регулируют по совпадению сигнала задания и измеренного среднего значения молтуля выходного напряжения фильтра, а фазу регулируют до совпадения с фазой основной гармоники выходного напряжения фильтра. I ) С со