Активный фильтр симметричных составляющих

 

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 фазосдвигающие 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

СОЮЗ СОЕЕТСКИ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (!1) . (59 4. G Ol К 29/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1! .

М !

1 1!

Г и„

14

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3920906/24-07 (22) 15.05.85 (46) 30.07.87. Бюл. У 28 (71) Кировский политехнический институт (72) А.М.Гиновкер, А.В.Кандаков и С.А.Тимкин (53) 621.316,925(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР Р 1022253, кл. Н 02 Н 3/34, 1974.

Ванин В.К., Павлов Г.И. Релейная защита на элементах аналоговой вычислительной техники. Л.; Энергоатомиздат, 1983, с. 111-120. (54) АКТИВНЫЙ ФИЛЬТР СИММЕТРИЧНЫХ

СОСТАВЛЯИЩИХ (57) Изобретение относится к автоматизации.электрических систем и может быть использовано в устройствах иэмерения несимметрии, а также для релей-. ной защиты и автоматики. Целью изобретения является повьппение точности работы в статическом режиме при отклонении частоты от номинального значения. Цель достигается тем, что фазосдвигающие устройства выполнены в виде первого 1 и второго 2 активных фазовых фильтров (АФФ). При этом отношение постоянных времени первого и второго АФФ Т1/Т 3. При подаче на вход активного фйльтра симметричных составляющих напряжения прямой последовательности выходные напряжения АФФ

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.

l l ! 3270

Изобретение относится к автоматизации электрических систем и может быть использовано в устройствах измерения несимметрии, а также для ре5 лейной защиты и автоматики„

Цель изобретения — повеление точности работы фильтра симметричных составляющим в статическом режиме при отклонениях частоты от номинального значения.

На фиг. 3 изображена схема фильт-*

) ра для случая использования его в качестве фильтра напряжения обратной последовательности," на фиг. 2 и Э

35 выходные напряжения а.ктинных фазовых фильтров.

Фильтр симметричных составляющих содержит первый актинный фазовый фильтр (АФФ) 3, второй АФФ 2 и сум2О матор Э, состоящий иэ операционного усилителя 4, резистора 5 обратной связи, включенного между входом и выхддом операционного усилителя 4, первого входного резистора 6 включенного между выходом первого АФФ и входом операционного усилителя и второго нходного резистора 7, включенного между выходом второго АФФ и входом операционного усилителя 4, при этом выход операционного усили-. теля ч является выходом сумматора и ныходом. фильтра.

Схема АФФ может быть выполнена известными способами, н частности так, как показано на фиг, !.

Первый АФФ содержит операционный усилитель 8, резистор 9 обратной связи, входной резистор 30, заземляющий резистор 33 и конденсатор 32. Второй

АФФ выполняется аналогично первому.

На входы первого и второго АФФ, являющиеся одновременно входами активного ФСС, подается напряжение входных промежуточных преобразователей ток

Напряжение или напряжение — напряжена ние.

АФФ представляет собой элемент, для которого амплитуда выходного сиг-. нала является неизменной во всем рабочем диапазоне частот,, а фазовый сдвиг выходного напряжения по отноше ив к входному зависит от выбранных значений параметро:! АФФ . Он может быть регяиэонан с помощьв передаточной функции

l-Т

3.3(р) = ---"

3+Тр

l2 2

Работа активного ФСС при использовании его н качестве фильтра нагряжения обратной последовательности описывается следующим выражением:

Гл3

Линейное напряжение первой и второй фаэ поступает на фазовый фильтр

3. Элементы этого фазоного фильтра выбраны таким образом, чтобы его выходное напряжение отставало от вход" ного на угол (g =-22rñtgþÒ, „ где ж — частота сети;

Т вЂ” постоянная времени АФФ 3, При нормальной частоте угол равен

Г ц„=-2arctg>3.

Напряжение выхода АФФ поступает на вход операцис.нного усилителя

4 через резистор 6,, Линейное напряжение первой и третьей фаэ поступает на нход АФФ 2, который сдвигает входное напряжение по фазе в сторону отставания на угол

y<=--2àrñtgûÒt, где <д - частота сети;

Т вЂ” постоянная времени АФФ 2.

При нормальной час.тоте угол равен

g =-2arctg2 яЗ

Напряжение с выхода АФФ 2 поступает через резистор 7 на вход опера" ционного усилителя й, который суммирует данный сигнал с сигналом, поступающим с выхода АФФ

Пусть на вход активного ФСС поступавт лишь напряжения обратной последовательности (фиг. 2), При номинальной частоте выходные напряжения ак" тинных фазовых фильтров 3 и 2, изображенные на фиг. 2 соответственно векторами õÓï и хя оказываются сдвинутыми один относительно другого на угол у . 3"3одуль выходного напряжения фильтр3 получается суммированием этих напряжений

3-3вь!к=xm > хп, Рассмотрим работу активного ФСС при отклонении частоты сети от номинальной, Актинные фаэоные фильтры с пере даточной функцией

1327012

1-Т

v(p)=--1+тр имеют амплитудную характеристику т.е. амплитудная погрешность при отклонении частоты, 1О

=0.

d 43

При этом фазовая погрешность имеет величину

d фа 2Т

1+ г Т

В нашем случае можно получить для

{ ) е о

0 1„ и

2 о

de 2ы

Таким образом, при малом отклоне- 25 нии частоты от номинальной углы и изменяются на одну и ту же ве2 личину в первом приближении (т.е. по линеаризованным в точке номинальной частоты фазочастотным характери" 3п стикам). Поэтому угол между выходны" ми напряжениями АФФ 1 и 2 остается в первом приближении неизменным. На фиг. 2 пунктирными линиями показан случай, когда частота в контролируе35 мои цепи становится больше номинальной, При подаче на вход активного фильтра составляющих прямой последовательности (фиг. 3) выходные напряжения активных фазовых фильтров 1 и 2 оказываются в противофазе. При отклонении частоты от номинальной:вви" ду того, что углы 1 и изменяются ъ в первом приближении одинаково, эти

45 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

50 фиг. 3 показан пунктирными линиями случай отклонения частоты в сторону увеличения,.

При анализе работы активного фильтра симметричных составляющих в динамических режимах следует учесть, что активный ФСС содержит фазоповоротные устройства и устройство суммирования. Последнее выполняется на основе схемы беэ реактивных элементов, поэтому оно не создает динамических погрешностей..Активные фазовые фильтры и 2, содержащие в своей схеме емкости, в переходном режиме генерир лот свободные составляющие, которые являются помехой в отношении полезного сигнала на выходе фильтра. Для сдвига напряжения на угол -к/3 необходимо значение 41Т=

=1/13. Тогда на частоте f=50 Гц постоянная времени равна 1,8 мс. Следовательно, свободная составляющая гекерируемая АФФ 2, практически затухает через ЗТ=5,4 мс.

Для сдвига напряжения на угол "

211/3 необходимо значение Т=З, тогда на частоте f 50 Гц постоянная времени равна 5,5 мс. Следовательно, свободная составляющая, генерируемая

АФФ 1, практически затухает через

ЗТ=1б,5 мс.

Формула изобретения

Активный фильтр симметричных составляющих, содержащий сумматор, первое и второе активные фазосдвигающие устройства, отличающийся тем, что, с целью повышения точности в статическом режиме при отклонении частоты от номинальной, оба фаэосдви" гающих устройства выполнены соответственно s виде первого и второго активных фазовых фильтров (АФФ ) с отношением постоянных времени первого к второго АФФ Т /Т =З, при этом вход первого АФФ:: включен на линейное напряжение первой и второй фаз, вход второго АФФ включен на линейное напряжение первой и третьей фаз, вйходы первого и второго АФФ соединены соответственно с первым и вторым входами сумматора, а выход сумматора является выходом фильтра симметричных сос" тавляющих.! 3270 l 2 а (л, ° ЮВ» и

Составитель В.Плотников

Редактор И.Петрова Техред B.Kapap

Корректор В.Бутяга

Заказ 3383/41

Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий !

13035, Иосква, Ж-35 Раущская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4