Активный фильтр симметричных составляющих

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е ()898552

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву— (22) Заявлено0303(80 (21) 2887137/18-21 с присоединением заявки М— (23)ПриоритетОпублнковано 150 1.82 . Бюллетень М 2.

Дата опубликования описания 150 1,82 (5! )М. Кл.

Н 02 J 3/26

Ркудерстминый каиитет

СССР аа делам изебретений и открмтнв (53) УД К б 21. 31 7; . 322 (088. 8) (72) Авторы изобретения. В. Л. Бенин и А. С. Саидов ! с3 4. (I

Харьковский ордена Ленина полите им. В. И. Ленина!

t нический институт !! (7I ) Заявитель (54) АКТИВНЫЙ ФИЛЬТР СИММЕТРИЧНЫХ СОСТАВЛЯЮЦИХ

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,подключеные к первой и второй фазе, делитель напряжения, подсоединен . ный ко второй и третей фазе, соединенный с первой и третьей фазой, на выход которого подсоединены последовательно соединенные вторые конденса15 тор и резистор. В данном фильтре в некоторой степени уменьшена погрешность при отклонении частоты от номинальной (1 ).

Однако этот фильтр характеризуется

20 большим потреблением мощности, сложностью настройки и зависимостью пог- I решности 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 T-образное активно-емкостное звено (2).

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 подклю898552 чены второй и третий „резисторы, а выход и второй вход операционного усилителя являются Bhlxooîè фильтра, введены два мостовых фазовращателя и трансформатор, первичная обмотка которого соединена с первой и второй фазой, а вторичная — с входом первого мостового фаэовращателя, первый выход которого соединен со вторым резистором, вход второго мостового фа- 30 зовращателя соединен с первой и третьей фазой, а первый выход — с третьим резистором, вторые выходы мостовых фазовращателей соединены между собой и выходом фильтра. 1$

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. 3$

Активный фильтр симметричных составляющих содержит трансформатор 1, мостовые фазовращатели 2 и 3, амплитудно-частотная характеристика которых постоянна и не зависит от изменения частоты, резисторы 4, 5 и 6 и операционный усилитель 7, служащий для су члирования выходных сигналов NLocTQ вых фаэовращателей 2 и 3.

Работа активного фильтра симметричl$ ных составляющих при использовании его в качестве фильтра напряжения обратной последовательности осуществляется следующим образом.

46

Линейное напряжение первой и второй фаэ поступает на первичную обмот" ку трансформатора 1, служащего для исключения взаимного влияния мостовых фазовращателей 2 и 3. С выхода трансформатора 1 это напряжение поступает на вход мостового фазовращателя 2.

Элементы фазовращателя выбраны таким образом, чтобы напряжение на его выходе опережало входное на угол

= 2сц"c%g -----, l

А Мф „ где 03 — частота сети;

С R — параметры первого фазовраща1 1 теля.

$$

При нормальной частоте угол равен

2сИ с1 --=.

4

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

1 = 2 г с @ ---- (2) и где Ю вЂ” частота сети;

С В вЂ” параметры второго фазовращателя .

При нормальной частоте угол равен

2 сц-с(- 3.

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 фаэовращателей 2 и 3, изображенные на фиг. 2 соответственно векторами

xm и хп, оказываются сдвинутыми относительно друг друга на угол 9 . Модуль выходного напряжения фильтра получается суммированием этих напряжений

U xm+ xn. (3)

При отклонении частоты от номинальной углы 1 и ф 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.

Прй подаче на вход фильтра составляющих прямой последовательности (фиг. 3) выходные напряжения фазовращателей оказываются в противофазе.

При отклонении частоты от номинальной ввиду того, что углы 1, изменяются 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 пог898552 решность эа счет отклонения частоты от номинальной. Так как для использования фильтра обратной последовательности в качестве фильтра прямой последовательности достаточно поменять . местами два входа, следовательно и в этом случае отсутствует погрешность за счет отклонения частоты.

Формула изобретения

Активный фильтр симметричных составляющих, содержащий операционный усилитель и три резистора, причем пер-1$ вый из них подключен между выходом и первым входом операционного усилителя, к которому также подключены второй и третий резисторы, а выход и второй вход операционного усилителя яв- О ляется выходом фильтра, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности при отклонении частоt ты, в него введены два мостовых фазо вращателя и трансформатор, первичная обмотка которого соединена с первой и второй фазой, а вторичная — с, входом первого 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

И 643813, кл. G 01 R 29/ 16, 1976.

2. Ванин В.К., Енин А.С. Синтез активных фильтров симметричных составляющих,нЭлектроника", 1974, У 8 (прототип).