變頻器綜合指南：類型、參數與應用

變頻器：將直流轉換為交流電力

變頻器是太陽能系統中的重要組件，將來自太陽能電池板或電池的直流電（DC）轉換為與家用電器和電網相容的交流電（AC）。這種轉換是必要的，因為大多數家用設備和電網使用交流電力。

直流與交流：基礎知識

直流電（DC）特徵為電壓和電流的穩定性，單方向流動。直流電通常用於需要穩定供電的電子設備，如電池、傳感器和馬達。

另一方面，交流電（AC）則會隨時間波動，呈現正弦波形，在圖表上可用綠色線表達。在大多數國家，交流電以50或60赫茲的頻率運行，這意味著每秒完成50或60次循環。因為它易於通過變壓器和變頻器轉換為不同電壓和功率等級，交流電成為家用電器和電網的標準。

純正弦波 vs 修正弦波

對比圖解顯示純正弦波與修正弦波輸出的不同，說明了純正弦波變頻器提供更平滑和穩定的電力，而修正弦波變頻器則有更多的階梯狀輸出

對於變頻器來說，輸出波形是一個關鍵的因素。純正弦波變頻器產生的波形光滑、週期性，接近電網提供的交流電力。這類型的變頻器適合於高靈敏電子產品和家電，包含冰箱、空調和電腦。這些設備設計為與純正弦波運作，確保最佳性能和使用壽命。

圖表c)顯示純（乾淨、準確）正弦波。純正弦波是一種由正弦函數數學描述的信號，具有平滑的週期性形狀。其圖表類似於以相同周期、振幅和相位反覆出現的波形。

然而，修正弦波變頻器產生的波形沒有那麼平滑，可能對某些家電造成影響。雖然它們可以用於像LED燈、手機充電器、電爐這類簡單設備，但不建議用於有電感負載或馬達的設備，因為這會導致不正確的操作、噪音增加以及長期的潛在損害。

圖表a)和b)顯示了修正弦波，與純正弦波不同的偏差。修正弦波是一種類似正弦波，但精度更低且峰值和零點之間過渡不均的電流。它可通過一組由不同頻率和幅值組成的矩形信號產生。

本地電網和家用電器的參數是什麼？

本地電網和家用電器多年前就被設計為與純正弦波運作，因此購買提供純正弦波的變頻器是必要的。

如果將家用電器連接到具有修正弦波的變頻器會發生什麼情況？大多數具有電感負載和馬達的家用設備（如燃氣鍋爐、冰箱、空調、泵、電腦）不能正確運作，並可能產生異常噪音，最終導致故障。

可以在修正弦波上運作的設備包括LED燈、手機充電器和電爐，這些在修正弦波下可能運作良好。

大多數家用電器皆設計以純正弦波運作，因此選擇與家中電網規格相符的變頻器至關重要。

提供純正弦波的變頻器類型

由於家用電器通常需要純正弦波，本節將只關注提供這類波形的變頻器。

變頻器分為以下幾類：

互動式脫機不間斷電源（UPS）：包括逆變器，有時帶有電網電壓穩壓器（AVR），來自電網的“輸入”電纜（AC in），負載的“輸出”插座（AC out），帶外部電池的UPS的電池輸入電纜，以及來自電網的充電器。
- 脫機與在線UPS：除了脫機UPS，還有在線UPS或雙轉換UPS。不同在於脫機UPS在電網掉電時20 ms內切換到電池運行，而在線UPS則在0 ms內切換，這對有些敏感設備至關重要。
- 小容量UPS：這類通常配有內建電池，足夠容量提供5-15分鐘的電力，允許適當關閉電腦、機器等。這類型的UPS通常具有修正弦波，因此不在此詳細討論。
自主脫網太陽能逆變器（太陽能面板UPS）：由逆變器、一個來自電網的充電器、一個PWM或MPPT太陽能充電控制器（一個或多個輸入）、電池輸入、電網輸入AC in（一個或多個）、負載輸出AC out（一個或多個）和各種通信端口組成。也有這類逆變器的在線版本，雖然技術多數為偽在線。
並網逆變器（在線）：包括逆變器、一個或多個MPPT太陽能控制器和與電網同步單位。這類逆變器不能接電池。
- 應用：
  - 能源出口至電網。
  - 當接特殊發電限制器時，大多數型號能在電網連接時為家用消費者供電。
  - 對於高關稅公司，連接發電限制器時降低電費。
  - 當電網的能力有限時增加自用電力（需要發電限制器）。
- 缺點：這種逆變器的主要缺點是電網掉電時停止運作，並且不支持電池連接。
- 微型逆變器：這是一類並網逆變器的子類，但其與一或兩個太陽能面板相連而非大型陣列。
混合逆變器（並網+脫網）：融合所有其他類型的逆變器，具備為電網發電的能力。包括逆變器、一個或多個MPPT太陽能控制器、電池輸入、與電網同步單元、電網輸入AC in（一個或多個）、負載輸出AC out（一個或多個）及各種通信端口。
- 重要：一些賣家可能錯誤標示任何具有太陽能輸入的逆變器為混合逆變器，但這並不正確。
- 應用：
  - 能源出口至電網。
  - 通過部分或全部消耗太陽能為家庭或公司節能。
- 優點：集合所有其他類型逆變器，能在電網可用和不可用的情況下運作，有些型號可以僅使用太陽能面板而不用電池運作。
- 缺點：主要缺點是這些逆變器比其他類型的更貴。