“纯正弦波”电源市场营销在多大程度上旋转？

最近，我注意到电源制造商吹捧其PSU（发电机或电池逆变器等）具有纯正弦波输出的趋势。

我还看到有人说，如果将设备/汽车房等连接到具有纯正弦波输出的电源以外的任何其他设备，则保修将失效。

我想知道世界在出现这种动力之前做了什么。

这背后有科学吗？带有良好的自动电压调节器（AVR）或老式的线圈调节器的标准汽油发电机肯定足以稳定输出以运行诸如LCD电视或计算机之类的敏感电子设备吗？

从历史上看，逆变器（获取直流电并将其转换为交流电以模拟电源线的电子电路）在产生的波形中非常糟糕。

早期的逆变器产生的效果不及方波。这意味着它们在设备未设计的频率上包含了相当大的功率。大多数打算插入墙壁电源的设备都采用正弦电压形式。有些可能依赖于特定电压的正弦波峰值，而另一些依赖于RMS。对于正弦波，峰值位于RMS的 2倍，而方波的峰值和RMS相同。这在决定产生什么电压方波方面存在问题。如果以RMS匹配电源线，则灯泡，烤面包机和其他“哑巴”设备将在很大程度上起作用。但是，对线路进行全波整流的电子设备将看到更低的电压。如果提高方波电压，则可能会过载并损坏使用RMS的设备。$\sqrt{2}$

方波中多余的谐波也会自行引起问题。为电力线频率（例如60 Hz）设计的变压器可能无法很好地应对较高的频率。否则这些频率可能会导致额外的电流和发热，而无法利用它们获得更多功率。陡峭的过渡也会使电子设备过载，而电子设备期望从电源电压获得最大斜率。例如，理论上，如果电压无限快速地变化，那么跨AC线路的一个简单电容器就将传导无限大的电流。

逆变器的下一步是“修正正弦波”，它在方波中具有额外的接地“阶跃”。这里的要点是，相对于完整的方波，这降低了谐波中的功率。但是，尽管通常可以解决，方波的许多问题仍然存在。

可以在许多次电源线频率上有效切换的现代电子产品可以产生非常接近正弦的输出电压，这意味着它的谐波含量很小。这消除了方波和修正的正弦输出的问题，因为电源线本身在理想情况下是正弦。生产具有正弦波输出的逆变器仍然要贵一些，但是额外的成本不再那么多，而且越来越低。今天，正弦波输出逆变器很常见。

请注意，用于向后驱动电源线的逆变器（称为并网逆变器）都是正弦波输出。这是由于许多法规覆盖了您对电源线的操作，尤其是在向后馈电时。

具有“修正正弦波”输出的逆变器会给某些设备带来额外的压力。

（该图显示了50Hz波形，对于60Hz，周期为16 毫秒而不是20毫秒。$2\over 3$

我不认为警告适用于非电子电源，例如常规（非逆变器类型）发电机。

上图中的蓝色波形是所谓的“正弦波”（在市场上称为“正弦波”），是最便宜的逆变器产生的波形。RMS值和峰值与正弦波相同，这具有理想的（甚至必不可少的）特性，因此像CFL的开关电源之类的峰值敏感设备会看到与正弦波相同的电压RMS敏感设备（例如白炽灯泡或加热器）所看到的电压与正弦波相同。

不利的一面是，对电压变化率敏感的事物（肯定是电容器，也许还有其他电容器）的dv / dt比正弦波高得多。这可能导致额外的压力。

以我的经验（有限的经验），它很可能表现为降低逆变器额定值的要求（现在您可能必须使用额定功率比负载要求高得多的逆变器，否则它将关闭），而不是造成实际损坏。负载。

汽油发电机通常会产生非常好的正弦波形，只是频率和幅度可能会关闭。

更值得关注的是方波和步进正弦波UPS设计。一些旧的（甚至是新的）功率因数校正器前端无法跟踪这些波形，因此无法正常运行。它们包含大量的谐波成分，这些谐波成分可能导致电流流过原始设计中未设计的电流，因此即使是非PFC设计也可能会遇到问题。

今天，大多数质量制造商都在测试这些类型的波形，但有些制造商可能仍仅指定正弦波。

连接到旧的APC BackUPS Pro 650设备的输出约30秒钟时，请参阅我的WattsUP Pro ES仪表的图片。

我已经更换了电池，并试图确定该软件报告的电池运行时间是否与我所得到的一致。负载约为20-25瓦。仪表读数为179伏RMS（这里的标称电压为230V），我想知道为什么。然后冒烟了，我立即拔下所有插头。

仪表仍可正常工作，10欧姆SMD电阻器的读数仍为10欧姆，但是​​四个电阻器上的塑料和一些封闭的孔融化了（可能包括了这些孔，因为在产品的一个修订版）。

在此过程中，我犯了两个错误并学到了两件事：

1. 我错误地记得名称中带有“ Pro”的APC型号是具有真正正弦波输出的单位。显然不是这样（我后来通过查找手册对此进行了验证）。
2. 仪表不是真有效值。有关详细信息，请阅读APC的本说明。如果我早先读过这篇文章，则可能会在看到179V RMS读数时断开电表的连接。这不是因为我预计会发生故障，而是因为我了解电表无法正确测量电压和电流（即，对于我尝试做的事情是没有用的）。

我写这个答案是为了回应评论“灾难性失败”的例子。顺便说一句，该装置仍为以太网交换机，媒体播放器和32英寸LED电视供电。

在历史上和一般情况下，将便宜的发电机组用于昂贵的电子设备是个坏主意。这是因为廉价的发电机组的电压调节差。除了产生火花外，这与波形的形状无关。

高电压会破坏您昂贵的电子设备，低电压会破坏您的冰箱，而快速的电压变化会给您带来昂贵的电子设备随机结果。

但是，现代电子设备通常比旧电子设备对这个问题的敏感度低得多：如果您的插头包可以接受70至250V交流输入，则电源电压将从110升高至135不会受到困扰。

使用廉价发电机组的替代方法是使用经过适当调节的交流电源。用现代术语来说，任何经过适当调节的PSU都将具有纯正弦波输出，而任何没有纯正弦波输出的PSU都将变得古老，廉价，讨厌，以至于无法进行适当的调节。

在过去，您开始期望在中期，将其挂在典型的不良监管发电机上会破坏电气或电子设备。另外，您的灯泡不会持续很长时间。但是至少它们是便宜的。

顺便说一下，那些大型煤炭或核电站会输出纯正弦波，因为它们经过精心缠绕才能做到这一点。如果不那么小心，它们也会产生失真的波形。失真的波形不会打扰您，但是供电公司会变电站变松。

我还听到人们说，除“纯正弦波”外，任何其他东西都将引起“噪声”或“有害的谐波”或“应力”或未指定的“损坏”。像您一样，我对所谓的纯正弦波的好处表示怀疑。

只有一个例外，到目前为止（在有问题的“CR滴管”技术），每迄今为止我见过的设备将运行一样好，并在某些情况下，用一个简单的方波逆变器比用纯正弦波逆变器。

当我用示波器观察本地电源时，实际波形与理想的正弦波相去甚远。因此，这些假想设备在插入我见过的任何真实壁装电源插座时，除正弦波接近正弦外均无法正常工作。