现在的电网中，非线性负荷越来越多。非线性负荷会产生谐波电流，这是众所周知的事情。于是，各种波形的电流究竟含有多少谐波成分，就成为我们需要了解的问题。不幸的是，谐波分析是一件挺复杂的事情，大部分人没有能力用数学的方法或者实验的方法去分析各种各样波形的谐波成分。
　　
　　最典型的非正弦波形是方波，其波形如图1所示：

 

        图1 方波的波形

        方波的谐波含量约为48.3%，谐波含量为谐波有效值与基波有效值的比值。各次谐波的含量如表1所示：
　　表1 方波的各次谐波含量百分比

 

        方波的谐波含量具有非常简单的规律，即第N次谐波的含量为1/N。
　　将方波的宽度改小，则方波的波形如图2所示：

 

图2 宽度小于180度的方波波形

        当逐步减小方波的宽度时，就会发现奇妙的现象。当宽度为170度时，19次谐波消除。当宽度为169度时，17次谐波消除。当宽度为168度时，15次谐波消除。当宽度为166度时，13次谐波消除。当宽度为163度时，11次谐波消除。当宽度为160度时，9次谐波消除。当宽度为154度时，7次谐波消除。当宽度为144度时，5次与15次谐波消除。当宽度为120度时，3、6、9、15次谐波均消除。继续减小宽度仍然可以发现各次谐波被消除的现象，可以总结出以下规律：
　　1，当占空时间为某次谐波周期的整数倍时，则某次谐波被消除。
　　2，只有当宽度为120度时，可以消除3次谐波。
　　3，当某一次数较低的谐波被消除时，其整数倍的谐波亦同时消除。
　　当逐步减小方波的宽度时，谐波总含量先是逐步减小，当宽度为133度时，谐波总含量出现极限值29%。再继续减小宽度时，则谐波总含量反而逐步增加。
　　根据以上的讨论，我们就可以引入最佳方波的概念。如果以所含的谐波次数最少为标准的话，那么就可以将宽度120度的方波称为最佳方波。如果以谐波总含量最少为标准的话，那么就可以将宽度133度的方波称为最佳方波。或者干脆将宽度120度的方波称为谐波次数最少方波，将宽度133度的方波称为谐波含量最少方波。
　　最佳方波的谐波含量列于表2：
　　表2 最佳方波的各次谐波含量百分比

 

        将宽度为120度与宽度为180度的方波进行对比，可以发现，宽度为120度的方波不但消除了3、9、15次等3的整数倍谐波，而剩余的谐波与宽度为180度的方波几乎一致，因此宽度为120度的方波明显比宽度为180度的方波优越得多。
　　宽度为120度的方波有非常典型的意义，因为这种波形就是三相桥式整流器当平波电抗器为足够大时的交流电源电流波形。
　　谈完了方波，再来谈一谈梯形波。
　　梯形波也具有非常典型的意义，梯形波的波形如图3所示：

 

图3 梯形波的波形

         当梯形波的顶宽为180度时就是方波，当梯形波的顶宽为0度时就是三角波，因此梯形波是介于方波与三角波之间的一种波形。前面已经介绍了方波，因此现在首先介绍一下三角波。三角波的波形如图4所示：

 

图4 三角波的波形

        三角波的各次谐波含量如表3所示：
　　表3 三角波的各次谐波含量百分比

 

        从表3中可以看出，三角波的谐波含量比方波少得多。这其中的道理也很简单，因为三角波就是方波积分得到的结果。由于积分过程对频率越高的成分衰减越多，因此三角波中的高频成分就几乎没有了。三角波的谐波含量也具有比较简单的规律，即第N次谐波的含量为1/N2。
　　将梯形波的顶宽在0度与180度之间调节，也会找到两个最佳梯形波：顶宽60度的谐波次数最少梯形波以及顶宽55度的谐波含量最少梯形波。最佳梯形波的谐波含量列于表4：
　　表4　最佳梯形波的各次谐波含量百分比

 

        顶宽为60度的梯形波有非常重要的意义，因为这种波形是三相桥式整流器可以实现的交流电源电流波形。将其波形数据与三角波和120度方波进行比较可以看出以下特点：

 

　　1，顶宽60度梯形波的谐波含量相当于三角波去除3的整数倍次谐波后的谐波含量，因此比三角波优越得多。
　　2，顶宽60度梯形波的谐波含量相当于将120度方波的第N次谐波衰减为1/N。这其中的道理也很简单，因为顶宽60度梯形波就可以由120度方波通过积分得到。
　　再来谈一谈三相梯形波。
　　大功率整流器都是三相的。我们都知道，三相三线电路当三相电流波形一样时不含有3的整数倍次谐波。因此我们可以确定：在三相三线电路中的三相梯形电流波形一定不含有3的整数倍次谐波。这就是我们要谈及的三相梯形波。
　　三相梯形波的波形如图5所示：

 

图5 三相梯形波的波形

         三相梯形波的特点是：以120度方波为基础，如果顶宽比120度减少N度，那么底宽就比120度增加N度。由于底宽的最大值是180度，所以顶宽的最小值是60度。当顶宽与底宽均为120度时就是120度方波。当顶宽为60度底宽为180度时就是上面介绍过的谐波次数最少梯形波。
　　将三相梯形波的顶宽从120度向60度之间调节，谐波含量单调减少，在顶宽60度达到最小值，下面将几种三相梯形波的谐波含量列于表5：
　　表4　最佳梯形波的各次谐波含量百分比

 

       从表5的数据可以看出，在所有的三相梯形波中，顶宽60度的波形谐波总含量最小，因此属于最佳三相梯形波。三相梯形波的研究具有非常重要的意义。当三相桥式整流器平波电抗器为足够大时，在交流电源处串接进线电抗器就可以产生这种波形。