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）的轉換過程，輸出與市電波形高度一致的正弦波。其核心是PWM調制技術和濾波電路的協同工作。

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：類似快速開關水龍頭，水流被切成高頻脈沖。

2. PWM調制（正弦脈寬調制）

• 目標：將高頻方波轉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。

• 開關器件根據PWM信號調整導通時間，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、關鍵技術細節

1. PWM調制方式

• 單極性調制：僅在一個半周期內切換，諧波含量低，但開關損耗較高。

• 雙極性調制：全周期切換，效率高，但諧波控制更復雜。

• 空間矢量調制（SVM）：通過矢量合成優化開關狀態，提高波形質量。

2. 開關頻率與效率

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

• 軟開關技術：通過諧振電路（如LLC諧振）降低開關損耗，提高效率。

3. 反饋與控制

• 閉環控制：實時監測輸出電壓/電流，調整PWM信號，確保波形穩定。

• 鎖相環（PLL）：同步輸出頻率與市電，支持并網運行。

三、典型電路結構

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，可能導致電機噪音
效率	90%~95%	80%~85%
成本	較高	較低
應用場景	醫療、精密設備、可再生能源	簡單照明、低要求設備

五、應用案例

1. 醫療設備

• 呼吸機、CT掃描儀等需純凈電源，純正弦波逆變器確保設備穩定運行。

2. 太陽能發電

• 太陽能電池板輸出直流電，通過逆變器轉換為正弦波并網。

3. 家用電器

• 驅動空調、冰箱等感性負載，避免噪音和過熱。

六、總結

• 核心原理：PWM調制 + 高頻逆變 + 濾波，實現直流到正弦波交流的轉換。

• 技術優勢：波形質量高、諧波低、兼容性強，是高端應用的首選。

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

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