純正弦波逆變器通過直流電（DC）→高頻交流電（高頻AC）→正弦波交流電（50/60Hz AC）的轉(zhuǎn)換過程，輸出與市電波形高度一致的正弦波。其核心是PWM調(diào)制技術(shù)和濾波電路的協(xié)同工作。

一、核心工作原理

1. 直流輸入與高頻逆變

• 直流源：來自電池（如鋰電池、鉛酸電池）或太陽能電池板。

• 逆變過程：

• 直流電通過高頻開關(guān)器件（如MOSFET、IGBT），以高頻（如20kHz~100kHz）脈沖形式切換，生成高頻方波交流電。

• 類比：類似快速開關(guān)水龍頭，水流被切成高頻脈沖。

2. PWM調(diào)制（正弦脈寬調(diào)制）

• 目標：將高頻方波轉(zhuǎn)換為正弦波近似波形。

• 方法：

• 通過三角波載波與正弦波參考信號比較，生成占空比隨正弦波變化的PWM信號。

• 開關(guān)器件根據(jù)PWM信號調(diào)整導(dǎo)通時間，使輸出電壓平均值接近正弦波。

• 類比：用不同寬度的矩形塊拼湊出正弦曲線。

3. 濾波與輸出

• 濾波電路：

• LC濾波器：由電感（L）和電容（C）組成，濾除高頻諧波，保留低頻正弦波。

• 多級濾波：部分高端產(chǎn)品采用二級或三級濾波，進一步降低THD（總諧波失真）。

• 輸出：得到頻率為50Hz或60Hz、電壓為110V/220V的正弦波交流電。

二、關(guān)鍵技術(shù)細節(jié)

1. PWM調(diào)制方式

• 單極性調(diào)制：僅在一個半周期內(nèi)切換，諧波含量低，但開關(guān)損耗較高。

• 雙極性調(diào)制：全周期切換，效率高，但諧波控制更復(fù)雜。

• 空間矢量調(diào)制（SVM）：通過矢量合成優(yōu)化開關(guān)狀態(tài)，提高波形質(zhì)量。

2. 開關(guān)頻率與效率

• 高頻開關(guān)：提高開關(guān)頻率（如50kHz）可減小濾波器體積，但增加開關(guān)損耗。

• 軟開關(guān)技術(shù)：通過諧振電路（如LLC諧振）降低開關(guān)損耗，提高效率。

3. 反饋與控制

• 閉環(huán)控制：實時監(jiān)測輸出電壓/電流，調(diào)整PWM信號，確保波形穩(wěn)定。

• 鎖相環(huán)（PLL）：同步輸出頻率與市電，支持并網(wǎng)運行。

三、典型電路結(jié)構(gòu)

四、純正弦波 vs. 修正波/方波逆變器

特性	純正弦波逆變器	修正波/方波逆變器
波形質(zhì)量	接近市電正弦波，THD<3%	階梯狀或方波，THD>20%
諧波影響	幾乎無諧波，對負載無干擾	諧波豐富，可能導(dǎo)致電機噪音
效率	90%~95%	80%~85%
成本	較高	較低
應(yīng)用場景	醫(yī)療、精密設(shè)備、可再生能源	簡單照明、低要求設(shè)備

五、應(yīng)用案例

1. 醫(yī)療設(shè)備

• 呼吸機、CT掃描儀等需純凈電源，純正弦波逆變器確保設(shè)備穩(wěn)定運行。

2. 太陽能發(fā)電

• 太陽能電池板輸出直流電，通過逆變器轉(zhuǎn)換為正弦波并網(wǎng)。

3. 家用電器

• 驅(qū)動空調(diào)、冰箱等感性負載，避免噪音和過熱。

六、總結(jié)

• 核心原理：PWM調(diào)制 + 高頻逆變 + 濾波，實現(xiàn)直流到正弦波交流的轉(zhuǎn)換。

• 技術(shù)優(yōu)勢：波形質(zhì)量高、諧波低、兼容性強，是高端應(yīng)用的首選。

• 選擇建議：根據(jù)負載需求選擇功率和THD指標，優(yōu)先選擇知名品牌（如Victron、OutBack）。

通過精密的電路設(shè)計和控制算法，純正弦波逆變器可輸出與市電無異的交流電，滿足對電源質(zhì)量要求極高的場景需求。