1. Нелинейные характеристики

Диоды, тиристоры и другие силовые электронные устройства в выпрямительном оборудовании имеют нелинейные вольтамперометрические характеристики. Возьмем в качестве примера диод: когда входное переменное напряжение находится в положительной полуволне, диод положителен и ток может проходить через него; при отрицательной полуволне диод переворачивается и ток почти равен нулю. Эта характеристика не изменяется линейно с входным напряжением, поэтому выходной ток и напряжение после выпрямления больше не являются стандартными синусоидальными волнами, что приводит к гармоникам.

2. Процесс коммутации

В схеме выпрямителя процесс коммутации происходит при изменении последовательности фаз источника питания переменного тока или при срабатывании таких устройств, как тиристоры, вкл.-выкл. и выкл.-выкл. В момент коммутации ток передается из одной ветви в другую. Из-за наличия в схеме индукторов, конденсаторов и других компонентов ток не может внезапно измениться, и будет генерироваться переходный процесс, приводящий к искажению формы тока и гармоникам. Например, в схеме трехфазного мостового выпрямителя процесс коммутации тиристора внесет в выходной ток гармоники определенной частоты.

3. Структура схемы

Структура схемы выпрямительного оборудования также влияет на генерацию гармоник. Например, схема полуволнового выпрямителя использует только половину цикла питания переменного тока, разрыв выходной формы волны более очевиден, а содержание гармоник относительно высоко. Хотя схема двухполупериодного выпрямителя и схема мостового выпрямителя используют весь цикл питания переменного тока, из-за особенностей структуры их схемы гармоники неизбежно будут генерироваться в процессе выпрямления.

4. Характеристика нагрузки

Когда выпрямительное оборудование имеет нелинейную нагрузку, такую как электродуговая печь, преобразователь частоты и т. д., нелинейные характеристики самой нагрузки будут искажать форму входного тока выпрямительного оборудования, что приведет к гармоникам. Если взять в качестве примера инвертор, то силовая электроника внутри него будет прерывать и инвертировать источник питания в соответствии с управляющим сигналом во время работы, так что входной ток больше не будет синусоидой, а будет содержать большое количество гармонических составляющих.