Активный фильтр симметричных составляющих Советский патент 1987 года по МПК G01R29/16 

1

Изобретение относится к автоматизации электрических систем и может быть и спользовано в устройствах измерения несимметрии S, а также для ре- , лейной защиты и автоматики,,

Цель изобретения - повьдиенне точности, работы фильтра симметри шьгх составляющих в.статическом режиме при отклонениях частоты от номинального значения.

На фиг 1 изображена схема фильт- р.а для случая использовани5г его в качестве фильтра напряжения обратной последовательности; на фиг, 2 и 3 - выкодяые напряжения а.ктивнь Х фазовых фильтров.

Фильтр симметричн 1Г.к; составляющих содержит первый активный фазовый фил-ьтр (АФФ) 5. второй 2 и сумматор 3, состоящий из операционного усилителя 4, резистора 5 обратной связи, включенного между входом и выхсгдом операционного усилителя 4, первого входного резистора 6, включенного между выходом первого АФФ и входом операционного усилителя 4, и второго входного резистора 7, включенного между выводом второго .АФФ и входом операционного усилителя 4, при этом выход операционного усиипи- теля 4 является выходом cyм raтopa и выходом- фильтра.

Схема АФФ может быть выполнена известными способами, в частности так как показано на фиг, i.

Первый АФФ содержит операционньй усилитель 8 г резистор 9 обратной связи, входной резистор iO, заземляющий резистор 1 и конденсатор 12, Второй АФФ выполняется аналогично первому, На вхо№1 первого и второго АФФ, являющиеся одновременно входами активно го ФСС, -подается напряжение с входных промежуточных преобразователей ток - напряжение или напряжение -- напряжение, 1 АФФ представляет собой элемент, для которого амплитуда выходного сигнала является неизменной во всем рабочем диапазоне частот,, а фазовый сдвиг выходного напряжения по отношению к входному зависит от выбранных значений параметров АФФ, Он может быть реализован с помощью передаточной функции

И(р) Ь| .

13

2

Работа активного ФСС при использовании его в качестве фильтра напряжения обратной последовательности описывается следуюпда- выражением:

г.г-JJO

а .

.

Линейное напряжение первой и второй фаз поступает на фазовый, фильтр , Элементы этого фазового фильтра . выбраны таким образом, чтобы его выходное напряжение отставало от вход него на угол

(-2arctgwT, ,,

где U) - частота сети;

Т - постоянная времени АФФ 5, При нормальной частоте угол равен

i|,-23.rctgf3.

Напряжение с выхода АФФ I поступает на вход операционного усилителя 4 через резистор 6,,

Линейное иапряжениа первой и тре- - тьей фаз поступает на вход АФФ 2, который сдвигает вкодное напряжение по фазе в сторону отставания на угол

ifj --2arctg6iT2. ,,:

где О) - частота сети|

Т - постоянная времени АФФ 2, При нормальной частоте угол равен

35

CA -2arctg

5

0

5

0

Напряжение с выхода АФФ 2 по.сту- пает через резистор 7 на вход операционного усилителя 4, который суммирует данный сигнал с сигналом поступающим с выхода АФФ I, .

Пусть на вход активного ФСС посту- пают лишь напряжения обратной посгле- добательности (фиг, 2), При номинальной частоте выходные напряжения ак- тивньпк фазовых фильтров 1 и 2, изображенные на фкг. 2 соответственно вектораг4и 5сТп и 5ui, оказываются сдвинутыми один относительй.о другого на угол 1/ . Модуль выходного .напряжения фильтра получается сум дарованием этих напряженки

- вык ™ . .

Рассмотрим работу активного ФСС при отклонении частоты сети от номинальной ,

Алстивиые фазовые фильтры с передаточной функцией

имеют амплитудную характеристику

. / . -. ,

A()tT-TfV

т.е. амплитудная погреганость при клонении частоты

dAM -о dw

При этом фазовая погрешность имеет величину

„ 2Т 7 dco В нашем случае можно получить

U)a)p:

-

Уз

211Го

2аГ„

Таким образом, при малом отклоне- НИИ частоты от номинальной углы -и I/ изменяются на одну и ту же ве™ личину в первом приближении (т.е. по линеаризованным в точке номинальной частоты фазочастотным характери- стикам). Поэтому угол между выходными, напряжениями АФФ 1 и 2 остается в первом приближении неизменным. На фиг. 2 пунктирными линиями показан случай, когда частота в контролируемой цепи становится больше номинальной ,. . .

При подаче на вход активного.фильра . соста вляющих прямой последовательности (фиг. 3) выходные напряжения активных фазовых фильтров 1 и 2 оказываются в противофазе. При отклонении частоты от номинальной ввиду того, что углы t/, и I/ изменяются в первом приближении одинаково, эти напряжения снова оказывшотся в про- тивофазе. Так как модули этих напряжений при изменении частоты не изменяются, то при суммировании они взаимно уничтожаются и на выходе фильтра имеется нулевой сигнал,.На фиг. 3 показан пунктирными линиями случай отклонения частоты в сторону увеличения.

5

10

15

20

25 зо

д

5

0

При анализе работы активного фильтра симметричных составляющих в динамических режимах следует учесть, , что активный ФСС содержит фазопово- ротные устройства и устройство суммирования. Последнее выполняется на основе схемы без 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 выходе фяпьтра. Для сдвига напряжения на угол -li/B необходимо значение u)T l/f. Тогда на частоте Гц постоянная времени равна 1,8 мс. Следовательно, свободная составляющая генерируемая АФФ 2, практическ-и затухает через ,4 мс.

Для сдвига напряжения на угол - необходимо значение , тогда на частоте 50 Гц постоянная времени равна 5,5 мс. Следовательно, свободная составляющая,генерируемая АФФ I, практически затухает через ,5 мс.

Формула изобретения

Активный фильтр симметричных составляющих, содержащий сумматор, первое и второе активные фазосдвигающие устройства, отлич-ающийся тем, что, с целью повышения точности в статическом режиме при отклонении частоты от номинальной, оба фазосдви- устройства выполнены соответственно в виде первого и второго активных фазовых фильтров (АФФ ) с отноше- инеМ постоянных времени первого и второго АФФ Т.,/Т.3, при этом вход первого АФФ:-; включен на линейное напряжение первой и второй фаз, вход второго АФФ включен на линейное напряжение первой и третьей фаз, вЬ1ходы первого и второго АФФ соединены соответственно с первым и вторым входами сумматора, а выход сумматора является выходом фильтра симметричных составляющих.

Фи.г

nt

Изобретение относится к автоматизации -электрических систем и может быть использовано в устройствах измерения нескмметрии, а также, для релейной зап(иты и автоматики. Целью изобретения является повьшение точности работы в статическом режиме при отклонении частоты от номинального значения. Цель достигается тем, что фа- зосдвигающие устройства вьтолнены в виде первого 1 и второго 2 активных фазовых фильтров (АФФ). При этом отношение постоянных времени первого и второго АФФ Т,. При подаче на вход активного фильтра симметричнь х составляющих напряжения прямой последовательности выходные напряжения 1 и 2 оказываются в противофазе. Так как модули этих напряжений, при изменении частоты не меняются, то при суммировании они взаимно уничтожаются и на выходе фильтра имеется нулевой сигнал. 3 ил. (Л Vc-Ол

Составитель В„Плотников Редактор М.Петрова Техред В.Кадар

Заказ 3383/41 Тираж 730Подписное

ВНИИПИ 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

Корректор В.Бутяга