图10 在??=60°时电阻电感负载的波形
图 11 在??=90°时电阻电感负载的波形
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三相全控桥式整流电路电阻电感负载小结：
(1) 在??=<60°时，工作情况与带电阻负载时十分相似，区别在于电阻电感负载中的电感的作用，使得负载电流波形变得平直，当电感设置的足够大时，负载电流波形可近似为一条直线。
(2) 在??>60°时 , 电阻电感负载和电阻负载不同之处是，电感性负载由于电感的存在，输出电压波形会出现负的部分。
(3) 在电阻电感负载是，三相桥式全控整流电路的触发角移相范围为90°，有图中波形可知，在??=90°中输出电压波形上下对称，平均值为零。
3 三相桥式整流电路的谐波电流的分析及滤除
3.1 谐波概念及产生原因和危害
在供用电系统中，通常总是希望交流电压和电流呈正弦波形。正弦波电压可表示为
u (t) = 2U sin(ωt + φu) (1)
式(1)中，U为电压有效值；φu初相角；ω角为频率，ω=2πf ；f为频率；T 为周期。 当正弦波电压施加在线性无源元件电阻、电感和电容上，其电流和电压分别为比例、积分和微分关系，仍为同频率的正弦波。但当正弦波电压施加在非线性电路上时，电流就变为非正弦波，非正弦电流在电网阻抗上产生压降，会使电压波形也变为非正弦波。当然，非正弦波电压施加在线性电路上时，电流也是非正弦波。对于周期为T=2π/ω的非正弦电压u (ωt)，一般满足狄里赫利条件，可分解为如下形式的傅立叶级数
u (ωt) = a0 + ∑ (anCOSnωt +bnsinnωt )
(2)
式(2)中
a0 = 1/(2π) ∫ u (ωt) d (ωt)
an = 1/(π) ∫ u (ωt)COSnωt d (ωt) bn = 1/(π) ∫ u (ωt)sinnωt d (ωt)
说明：n =1, 2, 3,… 、积分范围为0到2π。
在式(2)的傅立叶级数中，频率和工频相同的分量称为基波。频率为基波频率整数倍 的分量称为谐波，谐波次数为谐波频率和基波频率的整数比。以上公式及定义均以非正弦电压为例，对于非正弦电流的情况也完全适用，把式中u (ωt) 换成i (ωt) 即可。
n次谐波电流含有率以HRIn ( Harmonic Ratio for In) 表示
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HRIn = In / I1 ×100％ (3)
式(3)中，In为第n次谐波电流有效值；I1为基波电流有效值。 电流谐波总畸变率THDi (Total Harmonic Distortion) 定义为
THDi = Ih / I1 ×100％ (4)
式(4)中，Ih 为总谐波电流有效值。
产生的原因：由于正弦电压加压于非线性负载，基波电流发生畸变产生谐波。主要非线性负载有UPS 、开关电源、整流器、变频器、逆变器等。在整流装置中一般都会产生3次以上的谐波。在整流装置中谐波产生的原因也是多种多样的。比较常见的有两类第一类是由于非线性负荷而产生谐波，例如可控硅整流器、开关电源等，这一类负荷产生的谐波频率均为工频频率的整数倍。例如三相六脉波整流器所产生的主要是5次和7次谐波，而三相12脉波整流器所产生的主要是11次和13次谐波。第二类是由于逆变负荷而产生谐波，例如中频炉、变频器，这一类负荷不仅产生整数次谐波，还产生频率为逆变频率2倍的分数谐波。例如：使用三相六脉波整流器而工作频率为820Hz的中频炉则不仅产生5次和7次谐波，还产生频率为1640Hz的分数谐波。总之由文[4]知电力电子装置是电力系统最严重、最突出的谐波源。
谐波的危害：理想的公用电网所提供的电压应该是单一而固定的频率以及规定的电压幅值。谐波电流和谐波电压的出现，对公用电网是一种污染，它使用电设备所处的环境恶化，也对周围的其他设备产生干扰。
在电力电子设备广泛应用以前，人们对谐波及其危害就进行过一些研究，并有一定认识，但那时谐波污染还没有引起足够的重视。
近三四十年来，各种电力电子装置的迅速发展使得公用电网的谐波污染日趋严重，由谐波引起的各种故障和事故也不断发生，谐波危害的严重性才引起人们高度的关注。
谐波的危害十分严重。谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁。谐波还会引起继电保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱。对于电力系统外部，谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。谐波对公用电网和其他系统的危害大致有以下几个方面[5]：
(1) 加大企业的电力运行成本：由于谐波不经治理是无法自然消除的，因此大量谐
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波电压电流在电网中游荡并积累叠加导致线路损耗增加、电力设备过热，从而加大了电 力运行成本，增加了电费的支出。
(2) 降低了供电的可靠性：谐波电压在许多情况下能使正弦波变得更尖，不仅导致变压器、电容器等电气设备的磁滞及涡流损耗增加，而且使绝缘材料承受的电应力增大。 谐波电流能使变压器的铜耗增加，所以变压器在严重的谐波负荷下将产生局部过热，噪声增大，从而加速绝缘老化，大大缩短了变压器、电动机的使用寿命，降低供电，可靠性，极有可能在生产过程中造成断电的严重后果。
(3) 引发供电事故的发生：电网中含有大量的谐波源（变频或整流设备）以及电力电容器、变压器、电缆、电动机等负荷，这些电气设备处于经常的变动之中，极易构成串联或并联的谐振条件。当电网参数配合不利时，在一定频率下，形成谐波振荡，产生过电压或过电流，危及电力系统的安全运行，如不加以治理极易引发输配电事故的发生
(4) 导致设备无法正常工作：对旋转的发电机、电动机，由于谐波电流或谐波电压在定子绕组、转子回路及铁芯中产生附加损耗，从而降低发输电及用电设备的效率，更为严重的是谐波振荡容易使汽轮发电机产生震荡力矩，可能引起机械共振，造成汽轮机叶片扭曲及产生疲劳循环，导致设备无法正常工作。
(5) 引发恶性事故：继电保护自动装置对于保证电网的安全运行具有十分重要的作用。但是，由于谐波的大量存在，易使电网的各类保护及自动装置产生误动或拒动，特别在广泛应用的微机保护、综合自动化装置中表现突出，引起区域（厂内）电网瓦解，造成大面积停电等恶性事故。
(6) 导致线路短路：电网谐波将使测量仪表、计量装置产生误差，达不到正确指示及计量(计量仪表的误差主要反映在电能表上)。断路器开断谐波含量较高的电流时，断路器的遮断能力将大大降低，造成电弧重燃，发生短路，甚至断路器爆炸。
(7) 降低产品质量：由于谐振波的长期存在，电机等设备运行增大了振动，使生产误差加大，降低产品的加工精度，降低产品质量。
(8) 影响通讯系统的正常工作：当输电线路与通讯线路平行或相距较近时，由于两者之间存在静电感应和电磁感应，形成电场耦合和磁场耦合，谐波分量将在通讯系统内产生声频干扰，从而降低信号的传输质量，破坏信号的正常传输，不仅影响通话的清晰度，严重时将威胁通讯设备及人身安全。 3.2 三相桥式整流电路的谐波电流的仿真分析
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在Simulink中的Powergui模块的FFT可以对交流侧谐波电流进行详细的分析，本文就三相桥式全控整流电路的特定情况下进行谐波电流分析。
假设在??=30°、纯电阻负载R=10Ω时其对A相电流进行谐波的详细仿真结果
图12 交流侧A相谐波电流
由仿真图上的相关数据分析可得：
(1) 基波电流幅值为49.11A 、有效值34.73A。 (2) 电流谐波总畸波率33.18%。
(3) 相对基波而言5次、7次谐波电流含有率分别为26.33%、13.00%。 3.3 滤除谐波的方法简介与应用
现阶段，限制谐波电流注入电网，应当从两方面入手：一种是对谐波源采取措施减少其产生的谐波含量，这种方法主要是针对电力电力装置本身结构进行改造，即增加正在设计的整流器的相数和脉冲数，此方法是减少整理装置产生谐波电流的有效措施，因为当整流装置的脉冲数越多，谐波电流的次数越高，此时就不会产生较低次的谐波电流
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