随着电力电子技术的迅速发展，在工业系统中大量采用非线性、冲击性甚至不平衡等干扰性负荷，例如可控硅技术、整流设备、换流设备等，使系统中产生了大量谐波，从而降低了电能质量[1].无源滤波器作为一种滤除谐波的传统形式，因其投资少、效率高、电路结构简单、技术成熟、运行可靠以及维护方便等优点，且还具有适度无功补偿的功能，在国内实际工程应用中被大量采用.但是，研究表明[2-3]，该型滤波器最主要的缺点是其LC参数易受外界环境的干扰而发生改变，从而导致滤波器的谐振状态偏离谐振点，进而降低滤波性能.为此，文献[4-6]尝试了多种优化算法，但因优化算法中的不确定参数太多而使这种参数设计法非常复杂.金一平等[7]提出了利用晶闸管可控电抗器(thyrisor controlled reactors,简称TCRs)代替传统无源滤波器中的固定电抗器以解决滤波器的失谐问题的思想.晶闸管可控电抗器(thyrisor controlled reactor,TCR)属于可变电感，可快速、平滑地调节电感值，其结构简单，控制方便，精度好，响应速度可达10～12 ms，孙媛媛等[8]指出TCR产生的附加谐波是电力系统中重要的非线性谐波源，会对其他设备和电网产生不良影响.

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针对TCR型滤波器产生的附加谐波，本文提出了基于晶闸管可控的变压器型滤波器，用可控变压器型电抗器代替TCR.与传统无源滤波器和TCR型滤波器相比，其具有以下优点：失谐后可利用晶闸管控制使之重新调谐，并具有较快的响应速度，其可控变压器型电抗器可有效抑制附加谐波.

1 无源单调谐滤波器

1.1 传统无源单调谐滤波器的原理

单调谐滤波器是无源滤波器(又称LC滤波器)的一种，由滤波电容器C、电抗器L和电阻器R适当组合而成，当与谐波源并联使用时，既具有滤波作用，又能提供适度的无功补偿.单调谐滤波器利用串联L、C谐振原理构成，其对n次谐波的阻抗值为

 

(1)

其中：n为谐振次数；ωs为基波角频率.

在n次谐波谐振点处，电容和电感的作用相互抵消，滤波支路阻抗值为最小.由于R很小，n次谐波电流大部分流过电阻，只有很少一部分才会流入电网中.但是对非n次谐波，滤波支路阻抗值很大，非n次谐波电流基本不会通过滤波器，此时必须将滤波器的谐振次数和待滤除的谐波次数设为相同，才能使该次谐波的大部分电流流入滤波器，从而达到滤除该次谐波的目的.单调谐滤波器的基本结构见图1(a).

  

图1 滤波器的基本结构Fig.1 Basic structure of filters

滤波器在实际运行中，一方面，不仅周围温度会发生变化，自身也会发热并导致绝缘老化等现象，这将会引起电容器和电感线圈的参数发生变化；另一方面，滤波器在安装和调试过程中也会存在不可避免的误差，从而使实际参数和谐振频率偏离设计值，这些都会引起滤波器的失谐.在电容器额定电压不变的情况下，随着温度或环境的变化，电容器的容量QC会逐渐下降，那么电容值C也会下降.然而，滤波器被设计出来后，其电感值L就不会发生变化，由滤波频率公式

与理论学科不同，体育教学中无论哪一种运动都需要相应的场地和设施，由于足球运动对于场地的要求比较高，导致许多小学都有着场地不足或者设施简陋的问题，实践性的足球训练无法开展，以至于某些学校出现在黑板上“踢足球”的尴尬现象。除此之外，师资力量薄弱也是一个问题，有些小学没有足够的足球教师，或者教师的教学能力、专业能力有待提高，这也导致了足球教学效率的低下，难以有效地提升学生的足球运动能力。

 

(2)

可知，当电容C值变化而电感L值不变时，滤波频率f值随之变化，谐振点发生偏移，使滤波器的调谐性能变差，严重时还可能引起谐波的放大，与系统发生并联谐振或者烧毁电容[9].

1.2 TCR型可控无源滤波器原理

TCR型可控无源滤波器是将传统无源滤波器的固定电抗用晶闸管式可变电抗器代替，TCR型滤波器的单相基本结构如图1(b)所示，由两个反并联晶闸管和一个电抗器串联构成.

当电容器受温度、自身老化等因素的影响时，会使其电容值变为C+ΔC，式(13)不再成立，造成滤波器失谐，滤波效果变差.为了使滤波器重新调谐，必须通过调节反并联晶闸管的触发角α得到电抗器的新等效电感值Leq，使之满足

晶闸管可控电抗器作为可变电感，可快速、平滑地调节所吸收的无功功率，具有结构简单，控制方便，精度好，响应速度快等许多优点，但因其是一种基于斩波形式的工作电路，会产生附加谐波，从而对其他设备和电网产生不良影响[10].

2 基于晶闸管可控的变压器型滤波器

基于晶闸管可控的变压器型滤波器是由晶闸管控制变压器型电抗器、电容器、电阻和电力电子功率变换器构成，其结构见图2(a)，其中：变压器的原边为工作绕组，副边为控制绕组.正常滤波时，工作绕组被接入电网，控制绕组通过反并联晶闸管短接.其原理是：反并联晶闸管的触发角α调节范围为90°～180°，通过调节α来控制电抗器控制绕组的电流，从而改变变压器内部的磁通，使变压器的等效电感在LTr～(LTr+ΔLTr)之间变化，达到阻抗连续变化的目的.若忽略漏阻，其变压器型电抗器的等效电路见图2(b)，其中：LTr为电流改变前变压器绕组的等效电感；ΔLTr为电流改变后变压器绕组等效电感的增量；Leq为变压器型电抗器的等效电感.

根据U=I·X，由式(8)可知，电流改变前变压器的等效电感LTr两端的电压为

图4、图5为不同粒径砂粒及含砂流对窄5贴片(内拱璧处)和窄9贴片(外拱璧处)冲蚀后的损伤形貌。图4中内拱璧处由于粒子的法向撞击导致材料剥落，腐蚀又加剧了壁面受损伤的范围和深度；除了大量微小的压痕和划痕，偶见有大颗粒切削壁面导致的损伤。由图5可看出60～80目砂粒冲蚀后的外拱璧窄9贴片上有多次切削的痕迹，痕迹周围还有堆积起的碎屑，这一现象比较符合Levy所提的锻造挤压理论[3]，即砂粒冲击时对管道壁面施加挤压力，使材料表面出现凹坑和凸起的唇片，之后沙粒对唇片进行“锻打”，在发生严重的塑性变形之后，靶材呈片屑状，随后从材料表面流失。

  

图2 变压器型滤波器的基本结构和等效电路Fig.2 The basic structure and equivalent circuit of the transformer-type filter

2.1 电抗器等效电感Leq与晶闸管触发角α的关系

设晶闸管触发角为α，触发控制角为电抗器两端电压为

u(ωt)=Umcos(ωt).

(3)

其中：Um为相电压幅值.则流过电抗器的电流为

 

(4)

其中：为晶闸管完全导通(φ=0°)时电抗器的输出电流.

当晶闸管工作时，电抗器的电流波形正负半波对称，且不含偶次谐波和直流分量[12]，由傅里叶公式可知电流表达式为

 

(5)

因此，电流改变后变压器等效电感的增量ΔLTr为

2006年，学者王又佳提出：随着哲学逻各斯中心主义向后黑格尔时代的转向，建筑语言逐渐消除了作者（设计者）的主体地位：建筑的阅读不再是作者（设计者）到文本（建筑），再到读者（使用者）的限定式解读，而是形成了作者、读者双方的共同作用[10]。下文在平面符号的对比中将会说到民宿中的新增墙体，这些新增墙体分割了不同功能的空间，提升了住宿者的居住品质，也符合现代人的住宿要求。设计者在表义自我意识的同时满足了住客所需，当然这种需求包含“物”与“神”两方面。

 

(6)

 

(7)

由式(6)～(7)可得输出电流的有效值为

（4）缺少政府扶持。基于传统经济体制观念的影响，当前我国经济政策的出台仍然侧重于国有企业，缺少与民营企业相关的扶持政策。在市场准入标准方面，仍然存在各种限制因素，导致民营企业无法与国有企业公平竞争。

 

(8)

又根据等效电路可知

 

(9)

对比式(8)～(9)可得

 

(10)

其中：α为晶闸管触发角；LTr为变压器绕组等效电感；Leq为电抗器等效电感.当改变晶闸管的触发角α时，其电抗器的等效电感Leq随之改变，从而达到改变电抗器阻抗的目的.将式中的π变为π/n就可得n次滤波支路中Leq与α的关系：

 

(11)

2.2 电容变化量ΔC与晶闸管触发角α的关系

设n次谐波的角频率为ωn，正常工作情况下，若n次谐波滤波器没有失谐，则滤波支路阻抗为

 

(12)

在谐振点处有

 

(13)

TCR型滤波器的基本工作原理是：滤波器的电抗值可以通过控制晶闸管的触发角来改变，触发角的工作区间为90°～180°，此区间内晶闸管部分导通，可改变滤波器的电抗值，进而改变滤波器的谐振频率并实现自由调谐.

 

(14)

滤波器将再次达到谐振.

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3)试算结果表明，在同等高度情况下，斜放四角锥网架受力性能和刚度优于正方四角网架，并且焊接球节点数量较少，因此本工程阀厅屋盖采用斜放四角锥三层网架。整体模型计算表明，优化设计后的网架屋盖用钢量仅为57 kg/m2，具有良好的经济性。

 

(15)

式(15)为电容器电容的变化量ΔC与α的关系，当电容变化ΔC时，晶闸管的触发角变化α.

2.3 等效电感增量ΔLTr与晶闸管触发角α的关系

在三相电路中，晶闸管控制变压器型电抗器副边采用Δ接线方式，零序谐波分量不会被传递到原边，从而达到了有效抑制附加谐波的目的，弥补TCR型电抗器在系统应用中引入附加谐波的缺陷[11].

 

(16)

由U=UTr+ΔUTr可知

 

 

(17)

由式(4)～(5)可得输出电流中基波电流和n次谐波电流的有效值：

 

(18)

由式(18)可知，当改变晶闸管的触发角α时，其ΔLTr/LTr值在0～∞之间改变，变化曲线如图3所示.

  

图3 ΔLTr/LTr随α的变化规律Fig.3 The change situation of ΔLTr/LTr along with α

3 仿真分析

某电网区域内以10/0.4 kV为电源的一工厂有交流调速电动机和三相全控桥式整流加热装置，该调速设备和加热装置作为非线性负荷是主要的谐波源，会产生以6k±1次为主的谐波电流，对厂内其他控制设备的安全产生了严重影响.针对上述情况，用Matlab软件模拟该厂的负荷及产生谐波情况，并在线路中加装晶闸管可控的变压器型滤波器，分析其滤波效果以及调谐性能.系统图4的仿真参数如下：相电压峰值为 V，频率50 Hz；变压器型电抗器选用12端子三相线性变压器(three-phase trans-former 12 terminals)模拟，副边采用角形接法，其参数为：容量Pn=10×104 VA，频率fn=50 Hz，磁阻Rm=500 Ω，励磁电感Lm=500 H，负荷选用通用整流桥(universal bridge)和串联RLC支路(series RLC branch)模拟.

由式(11)～(12)可得

电流改变前变压器等效电感值LTr、电容值C和电阻值R可通过基波容量法计算[13]，参数如表1所列.

  

图4 系统仿真图Fig. 4 System simulation diagram

为了方便明了的验证变压器型滤波器的滤波效果，只给系统接入滤除5次谐波的该型滤波器，得到滤波前后仿真数据记录见表2.

 

表1 5、7、11、13次变压器型滤波器参数

 

Tab.1 Parameter of transformer-type filter to filter out5,7,11 and 13 second harmonic

  

nC/uFLTr/mHR/Ω596．234．210．132758．923．510．0221142．481．970．0121334．081．760．011

 

表2 只接入5次变压器型滤波器滤波前后数据结果对比

 

Tab.2 Comparison of filtering effect when only connected to5 second transformer-type filter

  

I1/AI5/A5次谐波含量/%λTHD/%滤波前41．598．8021．170．8330．86滤波后38．450．822．250．9324．94

表2数据说明：1)5次变压器型滤波器接入前，5次谐波电流幅值大，谐波含有量高，网侧电流波形严重畸变，波形接近于方波；接入5次变压器型滤波器后，网侧电流波形得到了一定程度的改善，5次谐波电流幅值减小，其谐波含有量大大降低;2)网侧基波电流幅值在滤波后稍有下降，是因为有很少量的基波电流进入了滤波器，这一点无法避免，但对电路不会造成影响.网侧电流仿真曲线如图5所示.

甲状腺肿瘤是一种比较常见的内分泌系统肿瘤,其也是普外科一种比较常见的疾病。甲状腺肿瘤发病率呈显著上升的趋势,女性患者较多,良性肿瘤较为常见,一般无非常明显的临床症状。手术方式是治疗该病症的主要方式[1]。

首选方案：TDF/FTC（或TDF+3TC或ABC/3TC或 ABC+3TC）+LPV/r（或 RAL）。

  

图5 滤除5次谐波前后网侧电流仿真结果Fig.5 Current waveform of power supply side before and after filtering the 5 second harmonic

将滤除5、7、11、13次谐波的变压器型滤波器依次接入系统中，可以看出接入后各次主要谐波幅值以及谐波含有率均大幅度降低，具有良好的滤波效果，仿真结果如图6所示.

为了模拟变压器型滤波器受外界影响导致电容参数值发生变化的情况，可以保留系统的7次、11次和13次可调谐滤波器参数不变，当5次变压器型滤波器的电容值下调ΔC=10%C时，可以根据式(15)求得晶闸管的触发控制角φ≈15°.即通过调节晶闸管的触发控制角φ可以验证其调谐性能，仿真结果见表3.

  

图6 接入各次变压器型滤波器时网侧电流畸变率Fig.6 Current distortion rate of power grid side when connected to various transformer-type filters

 

表3 电容值下降后触发控制角调节对比

 

Tab.3 Comparison of the results of changing the triggercontrol angle after the capacitor value drops

  

φI5/A5次谐波含量/%0°3．8310．3815°0．912．32

由表3数据可以看出，通过增大反并联晶闸管的触发控制角φ，5次谐波电流的幅值和含量都有所降低，变压器型滤波器的调谐能力显著.由此验证了通过调节触发控制角，可以改善滤波器的失谐状态.触发控制角φ=0°和φ=15°时的网侧电流波形见图7.

《条例》的施行为太湖地区的和谐治水提供了法律规范，是浙江省杭嘉湖地区经济社会可持续发展的重要保障。为了杭嘉湖更美好的明天，浙江省水利厅将进一步学习贯彻《条例》，并抓好落实。

  

图7 不同φ角的网侧电流仿真结果Fig.7 Simulation results of grid-side current at different trigger angles

从图7波形中可以看出，当电容器容量下降时，在一定范围内增大触发控制角φ，即增加了电抗器的电抗值，可以改善滤波器在失谐后的滤波效果，其网侧电流波形更接近于正弦波，并且没有3次谐波进入系统的现象，达到了抑制附加谐波的目的.

实验室检测结果有助于诊断。典型指标是血浆和尿液中丙酮酸、乳酸含量增高，硫胺素和辅羧酶含量降低。测定红细胞中的转酮酶活性的变化目前被认为是评价硫胺素营养状况的最佳指标，方法是先不加硫胺素焦磷酸（TPP）测定一次转酮酶活性，然后在其底物中加入（TPP）再测一次转酮酶活性，比较两次测定酶活性的变化，加（TPP）后酶活性增加越多，说明硫胺素缺乏越严重。

4 结论

相比于传统无源滤波器和TCR型滤波器，本文提出的基于晶闸管可控的变压器型滤波器，在失谐状态下既可以重新调谐，还能有效抑制晶闸管附加的其他零序谐波，可用于电能质量控制和谐波治理等方面.但是，如何使该型滤波器完全恢复到谐振点，还有待进一步研究.

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