电力系统中的平衡电流一般对通信系统影响不大，但是不平衡的谐波电流对通信系统会产生严重的干扰，轻者则会出现噪声，降低通信的质量，重者则会丢失信息，使通信系统无法正常的工作。
鉴于以上情况，变频器的谐波问题应当引起足够的重视。分析变频调速系统的谐波特性，将有助于优化传动系统设计，减少交流牵引电机的附加损耗，提高交流传动系统的可靠性和工作效率。
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4.2 整流器的工作原理研究及实验
4.2.1 整流器的基本工作原理
本设计中，常采用三相桥式结构的电容滤波器的不可控整流电路。当存在电感时，电容滤波的三相桥式不可控整流电路的原理图如下图所示：
idTiaVD1VD3VD5ic+iRabcVD4UdVD2CRVD6
图4-1（a）考虑电感时电容滤波的三相桥式整流电路
UdUabUacido?t??ido图4-1（b）考虑电感时电容滤波的波形
?t
在该电路当中，当某一对的二极管导通时，输出的直流电压等于交流侧中最大的线电压，该线电压既可以向电容供电，又可以向负载供电。而当在没有二极管导通的时候，将由电容向负载放电，电容电压ud将按指数的规律下降。
设二极管在距线电压过零点?角处开始导通，并以二极管VD6和VD1同时导通的时刻为时间零点时，则线电压为
而相电压为
uab?6U2sin(?t??) （4-1）
ua?2U2sin(?t????6) （4-2）
在?t?0时，二极管VD6和VD1开始同时导通，直流侧的电压等于uab；下一次同时导通的一对管子是VD1和VD2，直流侧的电压等于uac。这两段导通过程之间的交替有两种情况：一种是在VD1和VD2同时导通之前VD6和VD1是关断的，交流侧向直流侧的充电电流id是断续的；另一种是VD1一直导通，交替时由VD6导通换相至VD2导通，此时交流侧向直流侧的充电电流id是连续的。但在介于二者之间的临界情况时，VD6和VD1同时导通的阶段与VD1和VD2同时导通的阶段在
?t???2?/3处恰好衔接了起来，此时id恰好连续。由“电压下降速度相等”的原则，我们可以确定临界的条件。假设在?t???2?/3的时刻“速度相等”恰好发生，则有：
d[6U2sin(?t??)]d(?t)2?wt???3
2?d{6U2sine3?d(?t)?12?[?t?(??)]wRC3}
?t???2?3（4-3）
由上式可得?RC?3,即临界条件。当?RC?3时电流id是断续的，当
?RC?3时id是连续的。
idoa)?tidob)?t 图4﹣2 a）为ωRC小于3时的电流波形 b）为ωRC等于3时的电流波形
对一个确定的装置来说，通常只有R是可变的，它的大小反映了负载的轻重。因此可以说，在轻载时直流侧获得的充电电流是断续的，重载时是连续的，分界点就是R?3/(?C)。如下图所示：
iao?ta)iao?tb)
图4﹣3 a）轻载时的交流侧电流波形 b）重载时的交流侧电流波形
由上述分析，当考虑到实际电路中存在的交流侧电感以及为抑制冲击电流而串联的电感时，电流波形的前沿将得到平缓，冲击电流将得到抑制，这有利于电路的正常工作。随着负载的增加，电流波形与电阻负载时的交流侧的电流波形将逐步接近。
电容滤波的三相不可控整流电路的主要数量关系:
1) 输出电压平均值
空载时，输出电压平均值最大，为Ud?6U2?2.45U2。随着负载的加重，输出电压的平均值减小，至?RC?3进入id连续情况后，输出电压波形的平均值为Ud?2.34U2。可见，Ud 在2.34U2~2.45U2。
与电容滤波的单相桥式不可控整流电路相比，Ud的变化范围要小得多。
2) 电流平均值 输出电流平均值IR为
IR?UdR (4-4)
电容电流iC平均值为零，因此
Id?IR (4-5)
id有六个波头，在一个电流周期中，流过每一个二极管的是其中的两个波头，因此二极管电流的平均值为Id的1/3，即
IVD?Id/3?IR/3 (4-6)
3) 二极管承受的电压
二极管承受的最大反向电压为线电压的峰值，为6U2。
4) 桥式整流电路电容量的确定
电容滤波的计算比较麻烦，因为决定输出电压的因素较多。工程上有详细的曲线可供查阅。一般常采用以下近似估算法：
一种是在RLC?(3~5)T/2的条件下，近似认为VL?V0?1.2V2。桥式整流电路的电容量一般几百到几万uF。
4.2.2 整流器的研究与分析
根据以上情况分析，当在考虑电路中存在的交流侧电感以及为抑制冲击电流而串联的电感时，电路的工作情况将发生变化。为了更详细的分析观察电路的工作情况，我们利用Matlab/Simulink仿真工具进行模型搭建，对其原理进行仿真分析，进一步分析它的工作情况。其仿真过程如下：
整流器在实际电路工作中是否可行，我们需要对此进行实验仿真。利用仿真软件 Matlab中的一个软件包 Simulink 作为次次的仿真工具，对各种电力电子的电路进行仿真。Simulink 是一个结合了框图界面和交互仿真能力的仿真工具， 拥有丰富的模块库，特别是 MATLAB6.5 版本以后的版本里， Simulink 的模块库中又增加了一个电力系统模块Power System Blockset，此模块功能强大，可用于电机系统、 电力传动、 电力电子系统等领域的仿真与分析。本次电路仿真主要用到的是Simulink 基本模块库和 Power System Blockset 模块集中的模块。
主要分为两个步骤来完成，即： 模型建立和参数设置。下面以三相桥式不可控整流电路实验为例来介绍仿真的具体实现。
根据三相桥式不可控整流电路的原理图和实验过程中要求观测的波形， 在模型窗口中引入模块并设置参数如下：
1) 从SimPowerSystems/Electrical Sources 模块库中选取三个交流电压源模块到模型搭建窗口中。电压设置值为2202V，频率 Frequency值都设置为 50， 相位设置为 120,0,-120，其它值采用默认值。 具体参数设置如下：