改良方波和正弦波的方法介绍

接下来您在挑选逆变器时要考虑的因素是它的输出波形。这一章的前一部分已经介绍过，电池型逆变器有两种形式：改良方波型（也经常被叫做改良正弦波型）和正弦波型。并网型逆变器都是正弦波型，这样才可以匹配电网的电能形式。

改良方波型电能是对电网电能形式的一种粗糙近似。但是对于大多数应用，比如冰箱、洗碗机以及电动工具，它都是较好的电能形式。它同时适用于大部分的电气设备，包括电视机、电灯、立体声设备、电脑以及喷墨式打印机。尽管所有的这些器件可以工作在这种质量较差的电能形式下，它们的效率都会降低，发热更严重且做功减少（电灯或者水泵等），这是给定的输入造成的。

然而，当改良方波给敏感的电子电路，比如微处理器控制的前开门滚筒式洗衣机、带有电子表的装置、各式各样无线工具的充电器、复印机和激光打印机供电时，问题就出现了。这些设备必须工作在正弦波电能下。没有正弦波电能，那就糟了。比如，Dan购买的第一台逆变器是改良方波形的，他发现他的Frigidaire Gallery节能型前开门滚筒式洗衣机不能在这种电能形式下工作。控制这台洗衣机的微控制器——微控制器还控制其他类似的机型（除了Staber洗衣机），不能在这种质量差的电能形式下工作。自从Dan将逆变器换成了正弦波型的之后，就再也没有遇到过这种问题。

某些激光打印机在改良方波下的工作性能也不好，一些电池工具的充电器、吊扇和调光器也是如此。

更糟糕的是，一些电子设备，比如电视机和立体声音响，只要工作在改良方波电能下，就会发出让人讨厌的高频嗡嗡声。改良方波型电能还有可能导致电视机显示屏上出现讨厌的条纹，并且损坏敏感的电子设备。

工作在改良方波型电能下，微波炉烹饪时间会更长。在改良方波下，仪器和设备的发热会更严重，使用寿命也会减少。电脑和其他的数字化设备工作时会出现更多错误和突然故障，数字钟也不能按照它们的设定工作，电机有时候不能在额定转速下工作。那么为什么制造商还要生产改良方波型逆变器呢？

最重要的原因是成本。改良方波型逆变器要比正弦波型逆变器便宜得多，每台将会为您省下30%～50%的费用。

维持改良方波型逆变器生产的另一个原因是它们非常皮实。它们几乎不需要什么保养就可以工作许多年（它们耐用的性能有可能和简单的结构相关：它们比正弦波逆变器在电子设备上要简单得多）。

改良方波型逆变器有两种：高频开关型和低频开关型。相比而言，高频开关型要便宜些。比如，一个典型的2000W高频开关型逆变器的价钱比低频型要便宜20%～50%。高频型的重量也更轻，因此也更容易安装。一台高频型逆变器的重量大概是13lb，而低频型的重量有50lb。

低频开关型改良方波逆变器和高频开关型逆变器相比，费用更高，也更重，但是这些投资是值得的。一个原因是它们通常有更高的抗电涌能力。这意味着它们可以传送更大的能量涌动，这对于起动某些特定的电气设备比如井泵、电动工具、洗碗机、洗衣机和冰箱是非常有必要的。起动时间越短，需要的浪涌越大。

尽管市场上有一些可靠的改良方波型逆变器，我们还是推荐您为离网型系统购买一台正弦波电池型逆变器。在现代家庭中有许多电子装置，而正弦波型逆变器的输出供这些装置使用是再合适不过的。SMA、Xantrex和OutBack生产的正弦波型逆变器的质量都很不错，而且价钱合理。

光伏阵列电压、串联规模以及选择正确的逆变器

从20世纪70年代到90年代中期，大部分系统都是12V、24V或48V的离网型系统，这也是光伏系统的主流形式。为了满足市场的需要，制造商生产额定电压为12V的组件，安装人员以此来组装系统，比如在12V的系统中，安装人员会将一个或者多个12V的组件并联，这样就可以产生能够给12V蓄电池组充电的电压。在48V的系统中，安装人员会将4个12V的组件串接，然后再将一条或多条串接线（一条串接线指的是将几个组件串联在一起所构成的一组模块）并联以产生48V的电压（串联组件提高电压，并联组件提高电流）。(www.xing528.com)

然后，12V、24V、48V的直流电就流向12V、24V或48V的充电控制器，将电能输送给经过恰当连接的蓄电池组。与之匹配的逆变器可以从12V、24V或48V的蓄电池组获取电能，将低压直流电转换成120V或240V的交流电，供给家里使用。

目前，基于12V增量的系统已经大规模地退出了市场。一个原因是大多数现代的光伏系统都是无电池的并网型系统。由于没有了电池，系统中的逆变器接收的来自光伏阵列的电压可以设计得更高。实际上，大部分并网型逆变器工作时的输入电压在150～550V，最大的可以高达600V（国家电气规范禁止家用的光伏阵列连线电压高于600V）。

更高的电压减少了电能从阵列到逆变器之间的传输损失。由于电压的提高可以减小电流，高压系统使得用户可以采用小容量的输电线，这也可以减少安装费用。更高的电压还可以减小逆变器中各个部件的规模，减小它们的体积、重量以及费用。

为了配合更高输入电压的逆变器，制造商们现在生产更高电压的光伏组件——16V、24V以及36V。组件串联在一起产生高压直流电，以配合现在的高压逆变器。

为了帮助安装人员计算他们可以将多少个组件串在一起，几乎所有的逆变器制造商都提供了在线计算服务。安装人员只需简单地输入安装地点的温度条件以及所选组件的型号，就可以得到串联规模的计算结果。在线计算器可以针对厂家的每一款逆变器提供最大、最小以及最理想的串联支路的组件个数。

计算阵列规模时考虑温度因素是很重要的，因为输出会随着温度变化。比如，低温可以提高阵列的输出。如果阵列规模没有经过仔细地计算，输入电能的电压可能会超过逆变器和充电控制器的额定值（如果这是一个离网型系统）。高电压会损害设备（这种情况最有可能发生在寒冷晴朗的早晨，这时候的电压是最高的）。

与之相反的是，高温将减少光伏阵列的输出。如果光伏阵列的输出电压降低到直接并网型逆变器的额定输入电压以下，光伏系统将会停运直到阵列温度下降，电压回升。这样当然会降低系统的效率。

多亏了含有最大功率点追踪功能的充电控制器的出现，许多现代的离网型系统可以将光伏阵列的输出电压设计得更高。MPPT充电控制器可以优化阵列的输出并且接收来自光伏阵列的更高的电压，但是它同时含有降压变压器，可以把输入阵列的高压降低到和蓄电池组相匹配的电压。这类系统的开路电压通常设计成150V左右，可以给12V、24V或48V的蓄电池组充电（开路电压是组件没有输出电流时的电压，通常在早晨可以测到，这时候没有足够光照，不会产生流经充电控制器的有效电流）。

光伏阵列的工作电压受周围环境温度的影响，同时也受串联组件数量的影响，我们刚才已经说过。阵列温度受到安装方式的影响。您将会在第8章了解到，某些阵列安装方式比其他类型更容易让空气在模块之间循环流动，有的安装方式将光伏组件阵列放置在离炎热的屋顶表面很近的地方，光伏组件也就要承受更高的温度。阵列温度越高，它的输出就下降得越多。于是，在计算串联规模的时候，安装人员需要约定好安装的类型。

设计人员还需考虑组件性能的缓慢恶化，组件的输出会随着时间逐渐减少（进入光伏电池的潮气会腐蚀内部的电气连接，导致组件输出的下降。组件性能的恶化还有可能是光伏电池表面乙烯薄膜醋酸涂层的缓慢变质造成的，在第3章中已经讨论过）。因此，不要将系统设计成持续运行在逆变器输入电压的下限值是非常重要的。当组件的输出随着时间逐渐下降时，您的系统在高温天气下的输出也就损失得更多。

可靠的高频型逆变器

尽管常规的低频开关型（基于变压器工作的）逆变器有许多优点，市场中还是有一些可靠的高频型逆变器。比如，Statpower和Exeltec两家公司就生产可靠的轻型高频开关逆变器。您还可以找到一些质量不错的亚洲生产的逆变器，这些逆变器在北美市场的反响很好，比如Samlex公司生产的逆变器。