1, 2, 3-Го порядков и ссуп-5; д, е - активные -1 и 2-го порядков

Рис.8. Логарифмические амлитудно-частотные характеристики фильтров. Буквенные обозначения схем

те же, что и на рис.7

На (рис.7,б) представлен Г-образный LC-фильтр второго порядка. Его сопрягающую угловую частоту часто принимают близкой к половине угловой частоты сети иравным 0,5...0.75 волнового сопротивления контура, что обеспечивает интенсивное затухание колебаний.

Еще более эффективным является фильтр третьего порядка, образованный последовательным соединений трех фильтров первого порядка. Его недостатками являются слабо выраженный излом ЛАЧХ и малый коэффициент передачи первой гармоники. Для меньшего ослабления первой гармоники следует увеличивать сопротивления и уменьшать емкости в каждом последующем звене.

Особое место занимает сложный полосовой фильтр (рис.7,г) типа ССУП-5. Он хорошо подавляет гармоники начиная со второй, не ослабляет и не сдвигает по фазе первую гармонику, но из-за сложной настройки и больших габаритов использовался только для наиболее ответственных электроприводов.

Активный фильтр первого порядка (рис.7,д) позволяет получить большую амплитуду первой гармоники, чем пассивный фильтр первого порядка (ЛАЧХ активного фильтра можно поднять) и может иметь меньшие габариты. В остальном характеристики у них одинаковы.

В качестве активных фильтров второго и третьего порядков предпочтительно использовать фильтры Баттерворта, как имеющие монотонно спадающую ЛАЧХ. Для фильтра Баттерворта, второго порядка (рис.7,е) ЛАЧХ рассчитывается по формуле

. (4)

На рис.8 приведены ЛАЧХ всех, рассмотренных фильтров кроме ССУП-5. Для фильтра третьего порядка приняты и. В табл.1 приведены значения, степень подавления пятой гармоники по сравнению к первой через обратное отношение их коэффициентов передачи, а также фазовый сдвиг первой гармоники.

Таблица 1

Схема на рис.7	а	б	в	г	д	е
, рад/с	606	158	314	-	181	212
	2,46	24,8	32,4	44,6	4,36	22,8
, градус	-27	-138	-124	0	-240	-240

В СИФУ электроприводов КТЭ используются ЯФСН с двумя интеграторами на операционных усилителях, образующих колебательное звено с резонансной частотой 50 Гц [6, с.75]. При провале входного напряжения на 400%·град фазовая погрешность этого фильтра не превышает 1,5°. На одном ОУ можно набрать и фильтр третьего порядка.

Пассивные фильтры удобны тем, что позволяют легко осуществить потенциальную развязку синхронизи9ующих напряжений между собой и не требуют источников питания. Их недостатками являются заметное подавление первой гармоники, большие габариты, масса, стоимость и энергопотребление. Индуктивности в настоящее время являются крайне нежелательными элементами, поскольку не имеют интегрального исполнения, а ручное изготовление их довольно трудоемко. Активные фильтры удобны тем, что нагрузка не влияет на свойства фильтра и тем, что они позволяют регулировать переменными резисторами сопрягающую частоту, коэффициент передачи первой гармоники и ее угол сдвига. В некоторых случаях ОУ могут оказаться неприемлимыми из-за невозможности гальванического разделения синхронизирующих напря-жений, поскольку отдельные ЯФСУ используют общие источники питания.

Схемы и свойства многих фильтров подробно рассмотрены в [11]. В настоящее время имеются богатые возможности построения малогабаритных и высококачественных аналоговых фильтров на ОУ и цифровых фильтров на базе микропроцессоров.

Синхронизирующее на-пряжение можно получить не только путем фильтра-ции напряжения сети, которое берется со вто-ричной обмотки транс-форматора блока пита-ния, но и от генератора Г гармонического напряжения синхронизациив схеме, представленной на рис.9. При отсутствии управляющего сигналагенератор работает с частотой сети. Небольшое отклонение его частоты отможно выразить через изменяющуюся по отношению к напряжению сети начальную фазуj:

(5)

Напряжение вторичной обмотки с учетом искажений можно представить в виде суммы первой и высших гармоник

. (6)

На выходе множительного устройства МУ после перемножения входных сигналов получится напряжение, содержащее множество гармоник (7)

,

где .

Полученное напряжение содержит медленно изменяющееся напряжение рассогласования по фазе

(8)

и бесконечный спектр напряжений с частотами и выше. Эти напряжения подавляются фильтром нижних частот Ф, после чего остается, управляющее частотой генератора. При положительномувеличиваются частота генератора и уменьшается рассогласование по фазе. Система является интегрирующей, и поэтому в установившемся режиме отклонение по фазе равно нулю.

Качество синхронизации настолько велико, что на вход фильтра может подаваться напряжение, которое подводится к вентилям (после силового трансформатора) и имеет большие провалы во время их коммутации. Небольшие отклонения частоты сети также не приводят к заметной погрешности. Сдвиг по фазе на p/2 (между косинусом и синусом (5) и (6)) легко устраняется введением RC-цепей.

Такие генераторы с системой их регулирования выпускаются за рубежом в виде интегральных схем, которые дополняются навесными резисторами и конденсаторами [22, с. 175].