Способ управления активным фильтром с последовательной компенсацией

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1169106 (5D Н 02 М 1/12 г

1 ь", ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ г.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3689709/24-07 (22) 06.01.84 (46) 23. 07.85. Бюл. № 27 (72) В. В. Кожухов, Е. A. Подъяков, С. А. Харитонов, В. В. Иванцов и Г. С. Зиновьев (71) Новосибирский электротехнический институт (53) 627.372.542.29 (088.8) (56) Шерман А. А. и др. Анализ активных фильтров с последовательной компенсацией. Труды Николаевского кораблестроительного института, вып. 101. Николаев, 1975.

Авторское свидетельство СССР № 951610, кл. Н 02 М 1/12, 1980. (54) (57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ АКТИВНЫМ ФИЛЬТРОМ С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЙ КОМПЕНСАЦИЕЙ, заключающийся в том, что измеряют выходное напряжение активного фильтра, формируют эталонный сигнал синусоидальной формы с частотой, равной частоте основной гармоники выходного напряжения, и формируют управляющий сигнал путем вычитания эталонного сигнала из выходного напряжения активно -о фильтра, который усиливают и суммируют с входным напряжением активного фильгра, отличающийся. тем, что, с целью IloBhllH(ния качества выходного напряжения активного фильтра за счет улучшения его формы и уменьшения отклонений в установившихся и переходных режимах, измеряют среднее значение модуля входного напряжения фильтра и формиррот пропорциональный ему сигнал задания, измеряют среднее значенщ модуля выходного напряжения фильтра измеряют амплитуду и фазх упомян) 70I

1169106

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при построении систем электроснабжения переменного тока с повышенными требованиями к качеству выходного напряжения.

Цель изобретения — повышение качест. ва выходного напряжения активного фильтра за счет улучшения его формы и уменьшения отклонений в установившихся и переходных режимах.

На чертеже приведено устройство, реализуюшее 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 У01 выход которого соединен с первым входом фазового детектора ФД.

Первый выпрямитель Вl 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 указанным выходным выводом, входом второго усилителя-ограничителя УО2 и одним из входов формирователя меандра

ФМ. Усилитель-ограничитель У02 соединен с вторым входом фазового детектора ФД, выходом соединенного с входом первого интегратора Иl. Выход интегратора И l соединен с другим входом формирователя 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. Вы.ход управляемого усилителя-ограничителя

УУО соединен с входом фильтра Ф.

Ct:oñoo управления активным фильтром с последовательной компенсацией реализуется следуюьцим образом.

Выходное напряжение активного фильтра (! ++) содержит помимо основной гармоники паразитные составляющие в широком частотном спектре. Именно их надо выделить и использовать в качестве управляющего воздействия для усилителя. Для этого необходимо сформировать эталонный сипусоидальный сигнал U, совпадающий по частоте и по фазе с основной гармоникой U> >q, и вычесть U» из 11щ х лф.

При стабильной частоте, высокой степени синусоидальности 1!выхлф задача формирования U» и его регулирование решается следующим образом.

На первый вход формирователя меандра

ФМ поступает 1.1вых gy, из которого форми5 l0 !

55 руется прямоугольное напряжение. Управляемый усилитель-ограничитель УУО при помощи 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

11,„„. . в режиме минимальной нагрузки.

Фильтр Ф можно построить таким образом. что высшие 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 компенсирх югцим трансформатором Тр на его выходе с учетом их амплитудно-фазочастотных характеристик с максимальным коэффициентом усиления и добиться максимального качества фильтра Ub ярКогда фаза эаталонного сигнала, снимаемого с выхода Ф, противоположна фазе первой гармоники 11вы* ь1, а амплитуды их равны, на выходе ЭС1 первая гармоника отсутствует. При изменении величины Ue zy в динамических режимах на выходе ЭС1 и на обмотке компенсируюшего трансформатора

Тр появляется первая гармоника, препятствующая изменению 11ьы лф. Если между дву- мя входными сигналами ЭС1 имеется фазовый сдвиг, то на выходе ЭС! появляется первая гармоника и замыкается 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 решения 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 УО! выделяет моменты перехода через ноль выходного сигнала фильтра

Ф путем формирования прямоугольного напряжения. Усилитель-ограничитель У02 выделяет моменты перехода через ноль Uw мь, фазовый детектор ФД вырабатывает сигнал, который несет информацию о фазовом рассогласовании между выходными напряжениями фильтра Ф и -ктивного фильтра, интегратор Иl вырабатывает пропорциональный этому фазовому рассогласованию сигнал, который поступает на второй вход формирователя меандра ФМ и управляет им так, что в результате указанное фазовое рассогл асова ние можно свести к нул ю.

Для того, чтобы при изменении Ыа Афи тока нагрузки Ун среднсс значение модуля

1.. вы л@ автоматически поддержива Ioch рав1169106

Составитель Л. Устинкина

Редактор E. Папи Техред И. Верес Корректор Л. Бескид

Заказ 4626/5! Тираж 646 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! !3035, Москва, Ж вЂ” 35, Рву шская наб., д. 4/5

Филиал ППП сПатент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ным среднему значению модуля 1/вх лф или отличалось от него на определенную (заданную) величину в статическом режиме, необходимо менять по амплитуде эталонный сигнал 1/зт в соответствии с изменениями Um Аф и 1/выхлф. Амплитуда 1/ат регулируется путем воздействия на второй вход УУО сигнала регулирования Uð, 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 U> и 1 анхц

1 /з формируется путем выпря мления U лф при помощи выпрямителя Bl 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 Uy, а значит и сигнал 11ат, относительного которого происходит стабилизация 1/выла. Если необходимо, чтобы U лф отличалось на заданную величину от U лф (например, при определенном падении напряжения на вторичной обмотке Тр), можно осуществлять 30 самопитание усилителя У, и если он имеет возможность рекуперации энергии из нагрузки в питающую его сеть, то при помощи сигнала U3 выставляется такая амплитуда 1,, чтобы после вычитания 1 зт из 1!выххф в сигнале Uynp присутствовала первая гармоника определенной величины, которая автоматически поддерживается пропорциональной Ьвх Аф при изменении 1/вхл@.При изменении величины тока нагрузки активного фильтра изменяется падение напряжения на выходной обмотке трансформатора Тр, а в результате и 1 /вык лф. Изменяются сигнал на выходе ЭС2 Up!! эталонный сигнал таким образом, что изменение величины первой гармоники в сигнале 1/тпр компенсирует изменение Ьвых Аф.Мгновенные изменения входного напряжения активного фильтра не оказывают воздействия на U A4TBK как в контур регулирования входит интегратор И2 с достаточно большой постоянной времени.

Это обеспечивает уменьшение отклонения !3 переходных режимах

Таким образом, предлагаемый способ управления активным фильтром с последовательной компенсацией позволяет формировать управляющий сигнал без фазовых искажений и реализовать максимальный коэффициент фильтрации 1/в 4,, уменьшить отклонения выходного напряжения активного фильтра в переходных режимах, вызванных изменениями нагрузки, и регулировать амплитуду эталонного сигнала. так, чтобы в статических режимах средние значения модулей 3вх, и 1/вых„фравнялись между собой или отличались на заданную величину, т.е. достигалась бы поставленная цель.