Фильтр симметричных составляющих
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
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
РЕСПУБЛИН
ОЮ ()1) з „С 01 R 29/16
> 11fл ъ 1
;s3
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н aBTOPCROMY СВИДЕТВВСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
AO ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И OTHPbffMA (2 1) 262 7663/18-2-1 (22) 02.06. 78 (46) 30. 07. 84. Бюл. 11 - 28 (71) Институт электродинамики АН УССР (72) В.В.Брайко, С.Г.Таранов и l0.Ф.Тесик (53) 621. 317. 322 (088. 8) ($6) 1. Фабрикант В.Л. Фильтры симметричных составляющих. Госэнергоиздат, 1962, с. 100-106.
2. Там же, с. 166 (прототип). (54)(57) ФИЛЬТР СИММЕТРИЧНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ, 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 подклю- щ чены к атнансам плеч, а управляющие входы усилителей подключены к выходу преобразователя частоты в напряжение, вход которого подключен к фазам сети.
t 105
1О
1 где цВ
Мяа <-- ф тр1 i h.To
Изобретение относится к электроизмерительной техникЕ и может быть использовано для измерения симметричных составляющих напряжения прямой и обратной последовательностей.
Известны различные схемы фильтров симметричных составляющнх,, которые состоят из активно-индук-.ивных, активно-емкостных и активно-индуктивно-емкостных плеч .11.
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 симметричных 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»ей частотного небаланса при отклонении частоты 21.
Недостатки данного фильтра — неполная компенсация частотной погрешности и возрастание последней при отклонении частоты сети от номинально30 го значения, что обусловлено различным характером зависимости емкостных и индуктивных сопротивлений от частоты, а также сложность подбора параметров фильтра для получения минимальной частотной погрешности.
Цель изобретения — исключение частотной погрешности при измерении симметричных составляющих.
Цель достигается тем, что в фильтр симметричных составляющих, состоящий из активно-индуктивных плечи подключенный к трехфазной сети, введены два усилителя, преобразователь частоты в напряжение и два трансформа15 тора, вторичные обмотки которых включены в плечи фильтров, причем вторичная обмотка первого трансформатора включена между актансами первого плеча фильтра, суммарная величина ко- 0 торых 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 фивьтра, первичные обмотки трансформаторов подключены к выходам
833 2 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 <,, Рз причем Я = g = 2 gg ) катушек
/ дуктивностей 4 и 5 (|), трансформа/ торов 6 и 7 (Тр,"1 р ), усилителей 8,, преобразователя частоты в напряже— ние 9.
Трехфазная система напряжений из фаз 10(А), 11(8), 12(C) подается на вход фильтра симметричны" составляющих, выходное напряжение которого, снимаемое в точке 13 (x), являющейся средней точкой трансформато— ра 6, и точка 14 (), определяется по формуле где д, 1вс — линейные напряжения, подводимые к фильтру, О,, О р — напряжения на вторичных обмотках трансформаторов 6 и 7.
Выразим напряжения на вторичных обмотках трансформаторов 6 и 7 через сигналы на входах усилителей: р LIAN, Й9 Аь a y klpq у, l4 Kq LTD j(Z) UT9>= ee 4 K$ K>>= q Ð3 ic М2! )
0зс токи в плечах фильтра, подключенных к линейным напряжениям коэффициент усиления усилителей 8, коэффициенты передачи трансформаторов 6,7.
Подставив значения U и Ll из (2), (3) в (1) и полагая, что „= имееМ:
Д = " 2 " 7Рi J . 3 R)k òÐ2 )
2<1 ку и 2Р„.)uuL
110583
Выразив линейные напряжения через симметричные составляющие и сгруппировав коэффициенты при составляющих
» прямой и обратной последовательнос5 тей, получим . (/ < v a i4 &aу .ц, 2 ted» + Pu} g л- () " л" L+ « тиСА+СiР 11 1 1О
2Л » aoL где 1У и Ll — напряжения прямой и обратной последовательностей, ° 13
Q = --+ — - — опера тор трехфаз ной
К
15 системы напряжений.
Для выделения на выходе напряжения, пропорционального составляющей обратной последовательности, необходимо, чтобы коэффициент при составляющей прямой последовательности в (5) обратился в нуль. Это произойдет при равенстве нулю числителя выражения, умножаемого на напряжение пря- ° мой последовательности в (5):
О 4 Ц (WS) лл Щ + аМ11
20 Ь - L» ИВЕ- 14 -.г Ръ
Vf лл ш1о1. $ ®L ду
2Q„+)ag,1.+уад L Я+ j»»J,L äà) Ь ь 2 "у" Жш)1"° где ) — выходное напряжение фильт-, ра, состоящего из активно-индуктивных плеч при любом значении частоты
30 сети, у й> (О» ()")
Ф « а j eL — абсолютная погрешность фильтра при отклонении частоты сети от номинального значения (Юо) и
35 (д3о!= — 2 00оK- 2 Qç из (В) .
Относительная погрешность измерения напряжения обратной последовательности рассчитывается из выра40
40и аф U «-О М0 U+U @
О и ф .i U" 2, u"
При реальных - = 0,004 и
45 0 — — 40 относительная погрешность
0" измерения напряжения обратной последовательности из (13) равна
0,002 ° 40в1007. = 8X
Ы, -аж =-у- о . z. Ü<Ì 4 т гф и лб
1л+ Ж 14 ) -4pz+ + Рз Й Р34 М2 0 6) Решение (6) дает однозначную за-! ,висимость между реактансами и актансами плеч фильтра
М = и (4. q и„,) (+3 Предположим, что R,< = Ф Ч =о »дпр, à L4np =< CU где с — коэффициент пропорциональности, 0ур— выходное напряжение преобразователя 9 частоты в напряжение, р — коэффициент преобразования преобразователя 9. Подставив значения p+ и К1 в (7) получим 3 4 После подстановки значения СМ иэ (7) в (5) получим Из (11) видно, что выходное напряжение фильтра не зависит от частоты и, следовательно, фильтр не имеет частотной погрешности. Для оценки точностных характеристик фильтра выведем выражение частотной погрешности фильтра, состоящего из активно-индуктивных плеч. Выходное выражение такого фильтра может бйть получено из (5) при Vq = 0: Приравнивая коэффициенты при (0 и A h) в (8), имеем: о1 у Мс кп k Р2=1 (10) Выбор параметров фильтра таким образом, чтобы выполнялись равенства (9) и (10), делает справедливым выражение (7). аким образом подключение в фильтр, состоящий из активно-индуктивных плеч, усилителей, преобразователя частоты в напряжение и трансформа5 торов вьн одно отличает фильтр от прототипа, так как исключается погрешность, обусловленная частотной зависимостью реактансов плеч. В результате повышается на порядок точность 1105833 Составитель В.Дубков Техред Ji, Микеш Корректор Г. Решетник Редактор И. Циткина Заказ 5596/36 Тираж 711 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4 определения симметричных составляющих и расширяется область допустимых колебаний частоты сети, в пределах которой отсутствует погреш "." e фильтра, обусловленная колебаниями частоты сети.
