Активный фильтр симметричных составляющих Советский патент 1982 года по МПК H02J3/26 

I

Изобретение относится к релейной защите и противоаварийной автоматике энергосистем и может быть использовано в качестве фильтра напряжения или тока прямой или обратной последовательности.

Известен фильтр симметричных составляющих, содержащий последовательно соединенные резистор и конденса- тор,подключеныек первой и второй фазе, делитель напряжения, подсоединенный ко второй и третей фазе, соединенный с первой и третьей фазой, на выход которого подсоединены последовательно соединенные вторые конденсатор и резистор. В данном фильтре в некоторой степени уменьшена погрешность при отклонении частоты от номинальной l .

Однако этот фильтр характеризуется большим потреблением мощности, сложностью настройки и зависимостью погрешности от сопротивления нагрузки.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является активный фильтр симметричных составляющих, состоящий из конденсаторов, операционного усилителя и резисторов, один из которых включен между выходом

и входом операционного усилителя, к которому подключены второй резистор, последовательно соединенные третий резистор и конденсатор и Т-образное активно-емкостное звено 23.

Однако известный фильтр имеет значительную погрешность при отклонении частоты от номинальной.

Целью изобретения является повышение точности при отклонении частоты от номинальной.

Поставленная цель достигается тем, что в активный фильтр симметричных составляющих, содержащий операционный усилитель и три резистора, причем первый из них подключен между выходом и первым входом операционного усилителя, к которому также подклю389чены второй и третий резисторы, а вы ход и второй вход операционного усилителя являются выходом фильтра, вве дены два мостовых фазовращателя и трансформатор, первичная обмотка которого соединена с первой и второй фазой, а вторичная - с входом первог мостового фазовращателя, первый выход которого соединен со вторым резистором, вход второго мостового фазовращателя соединен с первой и третьей фазой, а первый выход - с третьим резистором, вторые выходы мосто вых фазовращателей соединены между собой и выходом фильтра. На фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемого фильтра для случая использования его в качестве фильтра напряжения обратной последовательности; на фиг. 2 - векторные диаграммы напряжений при подаче на вход фильтра составляющих обратной последовательности; на фиг. 3 - то же, при подаче на вход составляющих прямой последовательности. Активный фильтр симметричных составляющих содержит трансформатор 1 , мостовые фазовращатели 2 и 3, амплитудно-частотная характеристика котор постоянна и не зависит от изменения частоты, резисторы k, 5 и 6 и операционный усилитель 7, служащий для суммирования выходных сигналов мосто вых фазовращателей 2 и 3Работа активного фильтра симметри ных составляющих при использовании его в качестве фильтра напряжения об ратной последовательности осуществля ется следующим образом. Линейное напряжение первой и второй фаз поступает на первичную обмот ку трансформатора 1, служащего для исключения взаимного влияния мостовы фазовращателей 2 и 3. С выхода транс форматора 1 это напряжение поступает на вход мостового фазовращателя 2. Элементы фазовращателя выбраны таким образом, чтобы напряжение на его вы.ходе опережало входное на угол Н , где а) - частота сети; параметры первого фазовраща теля . При нормальной частоте угол равен 2drci -. Напряжение с выхода фазовращателя 2 поступает на вход операционного усилителя 7 через резистор 4. Линейное напряжение первой и третьей фаз поступает на вход мостового фазовращателя 3, который сдвигает его по фазе в сторону опережения на угол 2 2c«rci5Ji,a,-R;. (2) где и; - частота сети; 0 параметры второго фазовращателя . При нормальной частоте угол равен 2CJV-cig-V3. Напряжение с выхода мостового фазовращателя 3 поступает через резистор 5 также на выход операционного усилителя 7, который суммирует данный сигнал с сигналом, поступающим с выхода фазовращателя 2, Пусть на вход фильтра поступают лишь напряжения обратной последова,тельности (фиг. 2). При номинальной частоте выходные напряжения мостовых фазовращателей 2 и 3, изображенные на фиг. 2 соответственно векторами хт и хп, оказываются сдвинутыми относительно друг друга на угол Ч. Модуль выходного напряжения фильтра получается суммированием этих напряжений + При отклонении частоты от номинальной углы и 4 2. изменяются, причем практически на одну и ту же величину. Поэтому угол между выходными напряжениями мостовых фазовращателей 2 и 3 остается неизменным. На фиг. 2 пунктирными линиями показан случай, когда частота в контролируемой цепи становится больше номинальной. При подаче на вход фильтра составляющих прямойпоследовательности (фиг. 3) выходные напряжения фазовращателей оказываются в противофазе. При отклонении частоты от номинальной ввиду того, что углы If. , 2 зменяются практически одинаково, эти 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. На фиг. 3 показан пунктирными линиями случай отклонения частоты в сторону увеличения. Таким образом, в предлагаемом фильтре практически отсутствует погрешность за счет отклонения частоты от номинальной. Так как для использо вания фильтра обратной последователь ности в качестве фильтра прямой последовательности достаточно поменять местами два входа, следовательно и в этом случае отсутствует погрешност за счет отклонения частоты. Формула изобретения Активный фильтр симметричных составляющих, операционный усилитель и три резистора,причём nep вый из них подключен между выходом и первым входом операционного усилителя, к которому также подключены вт рой и третий резисторы, а выход и вт рой вход операционного усилителя является выходом фильтра, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при отклонении частоты, в него введены два мостовых фазовращателя и трансформатор, первичная обмотка которого соединена с первой и второй фазой, а вторичная - с входом г ервого мостового фазовращателя, первый выход которого соединен со вторым резистором, вход второго мостового фазовращателя соединен с первой и третьей фазой, а первый выходс третьим резистором, вторые выходы Мостовых фазовращателей соединены между собой и выходами фильтра. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № , кл. G 01 R 29/16, 1976. 2.Ванин В.К., Енин А.С. Синтез активных фильтров симметричных составляющих .Электроника, 197, N 8 (прототип).