非线性负载的主要分类及其特性

非线性负载的主要分类

通常而言，由线性元件原件组成的负载称为线性负载，线性负载的输出与输入呈线性关系，典型的线性负载如电阻、电容和电感等；而由非线性元件构成的负载为非线性负载，在正弦波电压供电时会产生非正弦的负载电流，如电力电子设备中的二极管不控整流器、晶闸管整流器等等。
电力电子装置一般会采用整流电路为后级电路提供直流电，如电力机车中的充电机装置。

三相整流型负载的特性

目前，使用的整流电路大多数为二极管不控整流或晶闸管相控整流电路，两者都展现出严重的非线性特征。
对于平衡的三相逆变器，2n 次和 3n 次（n 为正整数）谐波的正、负序分量在逆变器的三个桥臂上相互抵消，故理想状态下，平衡的三相逆变器输出电压中仅含有 6n+_1（n 为正整数）次谐波。
将式（2-20）三相平衡的正弦电压施加至整流负载时，可得到式（2-21）的三相电流。

逆变器输出电压和电流的非线性程度可由以下两种指标进行衡量：
（1）单次谐波幅值占基波分量幅值的百分比。
（2）THD，其定义为谐波分量占基波含量的比重：

一般使用这两种指标来衡量三相逆变器带非线性负载时所采用控制策略的优劣。

三相不控整流型负载的特性

一般在实际工程中，会在不控整流电路的输出侧加入
滤波电容和电感，其电路拓扑如图 2-1 非线性负载虚线框内所示。

当不控整流电路中的某一对二极管导通时，输出侧的直流电压将逐渐上升，
该线电压既向电容供电，同时也向负载供电；当所有二极管关断时，电容向负载
放电，vd 逐渐下降。此外，若在 VD1 和 VD2 同时导通之前 VD1和 VD6为关断状态，
则不控整流电路交流侧流向直流侧的电流 id 是断续的；若二极管 VD1 在换流期间一直处于导通状态，换流时仅由 VD6 导通换相至 VD2 导通，则电流 id 是连续的。
为确定电流 id 断续连续的临界条件，由式（2-20）和“电压下降速率相等”的原则，假设在 ωt+δ=2π/3 时刻下降速率刚好相等，则有：