纯正弦波逆变器通过直流电（DC）→高频交流电（高频AC）→正弦波交流电（50/60Hz AC）的转换过程，输出与市电波形高度一致的正弦波。其核心是PWM调制技术和滤波电路的协同工作。

一、核心工作原理

1. 直流输入与高频逆变

• 直流源：来自电池（如锂电池、铅酸电池）或太阳能电池板。

• 逆变过程：

• 直流电通过高频开关器件（如MOSFET、IGBT），以高频（如20kHz~100kHz）脉冲形式切换，生成高频方波交流电。

• 类比：类似快速开关水龙头，水流被切成高频脉冲。

2. PWM调制（正弦脉宽调制）

• 目标：将高频方波转换为正弦波近似波形。

• 方法：

• 通过三角波载波与正弦波参考信号比较，生成占空比随正弦波变化的PWM信号。

• 开关器件根据PWM信号调整导通时间，使输出电压平均值接近正弦波。

• 类比：用不同宽度的矩形块拼凑出正弦曲线。

3. 滤波与输出

• 滤波电路：

• LC滤波器：由电感（L）和电容（C）组成，滤除高频谐波，保留低频正弦波。

• 多级滤波：部分高端产品采用二级或三级滤波，进一步降低THD（总谐波失真）。

• 输出：得到频率为50Hz或60Hz、电压为110V/220V的正弦波交流电。

二、关键技术细节

1. PWM调制方式

• 单极性调制：仅在一个半周期内切换，谐波含量低，但开关损耗较高。

• 双极性调制：全周期切换，效率高，但谐波控制更复杂。

• 空间矢量调制（SVM）：通过矢量合成优化开关状态，提高波形质量。

2. 开关频率与效率

• 高频开关：提高开关频率（如50kHz）可减小滤波器体积，但增加开关损耗。

• 软开关技术：通过谐振电路（如LLC谐振）降低开关损耗，提高效率。

3. 反馈与控制

• 闭环控制：实时监测输出电压/电流，调整PWM信号，确保波形稳定。

• 锁相环（PLL）：同步输出频率与市电，支持并网运行。

三、典型电路结构

四、纯正弦波 vs. 修正波/方波逆变器

特性	纯正弦波逆变器	修正波/方波逆变器
波形质量	接近市电正弦波，THD<3%	阶梯状或方波，THD>20%
谐波影响	几乎无谐波，对负载无干扰	谐波丰富，可能导致电机噪音
效率	90%~95%	80%~85%
成本	较高	较低
应用场景	医疗、精密设备、可再生能源	简单照明、低要求设备

五、应用案例

1. 医疗设备

• 呼吸机、CT扫描仪等需纯净电源，纯正弦波逆变器确保设备稳定运行。

2. 太阳能发电

• 太阳能电池板输出直流电，通过逆变器转换为正弦波并网。

3. 家用电器

• 驱动空调、冰箱等感性负载，避免噪音和过热。

六、总结

• 核心原理：PWM调制 + 高频逆变 + 滤波，实现直流到正弦波交流的转换。

• 技术优势：波形质量高、谐波低、兼容性强，是高端应用的首选。

• 选择建议：根据负载需求选择功率和THD指标，优先选择知名品牌（如Victron、OutBack）。

通过精密的电路设计和控制算法，纯正弦波逆变器可输出与市电无异的交流电，满足对电源质量要求极高的场景需求。