如何选择合适的Victron 离网逆变器

逆变器是  独立能源系统中最重要、最复杂的部件之一。要选择逆变器，您不必了解其内部工作原理，但您应该了解一些基本功能、能力和限制。本文为您提供了选择合适的逆变器并明智地使用它所需的一些信息。

为什么需要逆变器

独立的电能系统不受公用电网的束缚。它们的大小各不相同，从微小的庭院灯到偏远的家庭、村庄、公园以及医疗和军事设施。它们还包括移动、便携式和紧急备份系统。它们的共同纽带是蓄电池，它以直流 (DC) 电的形式吸收和释放能量。

相比之下，公用电网为您提供交流电 (AC)。交流电是任何“插入”公用电源的标准电力形式。直流单向流动。交流电每秒变换多次方向。交流电用于电网服务是因为它更适合长距离传输。

万能逆变器

逆变器将直流电转换为交流电，并改变电压。换句话说，它是一个电源适配器。它允许基于 电池的系统 通过传统的家庭布线来运行传统的电器。有多种方法可以直接使用直流电，但对于现代生活方式而言，即使不是所有负载（负载是使用能量的设备），您也需要为绝大多数负载配备逆变器。

顺便说一句，还有另一种类型的逆变器称为电网交互。它用于将太阳能（或其他可再生能源）输送到并网家庭，并将多余的能源输送回公用电网。如果这样的系统不使用电池作为后备储能，则不独立于电网，不在本文讨论范围之内。

不是一个简单的设备

从表面上看，逆变器就像一个盒子，上面装有一两个开关，但内部却有一个动态活动的小宇宙。现代家用逆变器必须应对各种负载，从单个夜灯到启动井泵或电动工具所需的大浪涌。太阳能或风能系统的电池电压变化可能高达 35%（随着充电状态和活动的变化）。

通过所有这些，逆变器必须在狭窄的限制范围内调节其输出质量，同时将功率损耗降至最低。这不是一项简单的任务。此外，一些逆变器提供电池备用充电，甚至可以将多余的电力输送到电网中。

 

定义您的需求

要选择逆变器，您应该首先确定您的需求。然后，您需要了解可用的逆变器。逆变器制造商在其规格表（通常称为“规格表”）上印有您需要了解的所有信息。以下是您应该考虑的因素列表。

应用环境

逆变器用在什么地方？逆变器可用于建筑物（包括家庭）、休闲车、船和便携式应用。它会以某种方式连接到公用电网吗？各种应用的电气约定和安全标准各不相同，所以不要即兴发挥。

电气标准

直流输入电压必须符合电气系统和电池组的电压。12 伏不再是家庭能源系统的主导标准，除了非常小、简单的系统。24 和 48 伏是现在的通用标准。更高电压的系统承载的电流更少，这使得系统布线更便宜、更容易。

逆变器的交流输出必须符合该地区的常规功率，以便运行当地可用的电器。北美交流公用事业服务的标准是 115 和 230 伏特，频率为 60 赫兹（每秒循环数）。在欧洲、南美洲和大多数其他地方，电压为 220 伏特、50 赫兹。

安全认证

逆变器应通过独立的测试实验室认证，如UL、ETL、CSA等，并盖上相应的印章。这是您的保证，它是安全的，符合制造商的规格，并且会在电气检查中获得批准。各种应用环境（建筑物、车辆、船舶等）有不同的设计和评级标准。这些也因国家而异。

电源容量

逆变器可以处理多少负载？其功率输出以瓦特为单位（瓦特 = 安培 x 伏特）。额定功率分为三个级别 - 连续额定值、限时额定值和浪涌额定值。连续意味着逆变器可以无限期处理的功率量。当逆变器的额定功率为一定瓦数时，该数字通常指的是其连续额定功率。

限时评级是指它可以在规定的时间段（通常为 10 或 20 分钟）内处理的更高瓦数。逆变器规格应根据环境温度（周围大气的温度）定义这些额定值。当逆变器过热时，它会关闭。这将在炎热的气氛中更快地发生。第三级额定功率，浪涌容量，对其启动电机的能力至关重要，将在下面讨论。

一些逆变器设计为以模块化方式互连或扩展，以增加其容量。最常见的方案是“堆叠”两个逆变器。一根电缆连接两个逆变器以同步它们，使它们作为一个单元运行。

电能质量：正弦波与“修正正弦波”

一些逆变器产生比其他逆变器“更清洁”的电力。简单地说，“正弦波”是干净的；其他任何东西都是脏的。正弦波具有自然平滑的几何形状，就像摆动的钟摆轨迹。它是交流电源的理想形式。公用电网在其发电机中产生正弦波电力，并（通常）以相对无失真的方式将其提供给客户。与大多数电网连接相比，正弦波逆变器可以提供更清洁、更稳定的电力。

“正弦波”有多干净？制造商可能会使用术语“纯”或“真实”来暗示低失真度。这些事实包含在逆变器的规格中。低于 6% 的总谐波失真 (THD) 应该可以满足正常的家庭要求。如果您有异常关键的电子设备，例如在录音室中，则寻找低于 3% 的值。

其他规格也很重要。RMS 电压调节使您的灯保持稳定。它应该是正负 5% 或更少。峰值电压 (Vp) 调节需要在正负 10% 或以下。

“修正的正弦波”逆变器更便宜，但它会产生失真的方波，类似于钟摆被锤子来回敲打的轨道。事实上，它根本不是正弦波。误导性术语“修正正弦波”是广告人发明的。工程师们更喜欢称其为“修正方波”。

“修改后的正弦波”对许多电气负载有不利影响。它将电机和变压器的能效降低 10% 到 20%。浪费的能量会导致异常发热，从而降低电机、变压器和其他设备（包括某些电器和计算机）的可靠性和寿命。起伏不定的波形混淆了一些数字定时设备。

大约 5% 的家用电器根本无法使用修正的正弦波电源工作。几乎所有音频设备的扬声器都会发出嗡嗡声。一些荧光灯、吊扇和变压器也会发出恼人的嗡嗡声。一些微波炉发出嗡嗡声或产生较少的热量。电视和电脑经常在屏幕上显示滚动线条。电涌保护器可能会过热，不应使用。

修改后的正弦波逆变器在 1980 年代被接受，但从那时起，真正的正弦波逆变器变得更高效、更实惠。有些人通过使用修正波逆变器来运行他们较大的电动工具或其他偶尔的重负载，并使用小型正弦波逆变器来运行他们更小、更频繁和更敏感的负载来妥协。可再生能源系统中改进的波逆变器已经开始淡出历史。

效率

在不损失一部分能量的情况下转换能量是不可能的（就像摩擦一样）。功率以热量的形式损失。效率是输出功率与输入功率之比，以百分比表示。如果效率为 90%，则逆变器中会损失 10% 的功率。逆变器的效率随负载而变化。通常，它最高约为逆变器容量的三分之二。这被称为“峰值效率”。逆变器本身需要一些功率才能运行，因此在运行非常小的负载时，大型逆变器的效率会很低。

在一个典型的家庭中，一天中有很多时间电力负荷非常低。在这些条件下，逆变器的效率可能约为 50% 或更低。逆变器制造商发布的效率与负载图表讲述了完整的故事。这被称为“效率曲线”。仔细阅读这些曲线。一些制造商通过在 100 瓦左右而不是零开始曲线来作弊！

由于效率随负载而变化，因此不要假设峰值效率为 93% 的逆变器优于峰值效率为 85% 的逆变器。如果 85% 效率的单元在低功率水平下效率更高，那么它在典型的一天中可能会浪费更少的能源。

内部保护

逆变器的敏感元件必须得到很好的保护，以防止附近闪电和静电产生的浪涌，以及在过载情况下从电机反弹回来的浪涌。它还必须防止过载。过载可能是由设备故障、接线故障或一次运行的负载过多引起的。

逆变器必须包括多个传感电路，以便在无法正常为负载提供服务时自行关闭。如果由于电池充电状态低或电源电路中的其他弱点导致直流电源电压过低，它也需要关闭。这可以保护电池免受过放电损坏，并保护逆变器和负载。这些保护措施都是经过认证可用于建筑物的逆变器的标准配置。

为供水泵供电

在偏远地区，水井或压力泵通常对逆变器的要求最高。它值得特别考虑。大多数泵在启动期间会消耗非常高的电流浪涌。逆变器必须有足够的浪涌容量来处理它，同时运行任何其他可能打开的负载。足够大的逆变器尺寸非常重要，尤其是要处理启动浪涌。如果您希望它在不导致灯光变暗或闪烁的情况下启动泵，请进一步加大它的尺寸。请向您的供应商寻求帮助，因为逆变器制造商没有提供足够的数据来确定与泵相关的尺寸。

在北美，大多数泵（尤其是潜水器）的运行电压为 230 伏，而较小的电器和灯则使用 115 伏。要从 115 伏逆变器获得 230 伏电压，可以使用“堆叠”的两个逆变器（如果它们是为此设计的）或使用变压器来提升电压。

如果您还没有安装泵，如果您不需要超过 1/2 HP，您可以获得 115 伏泵。水泵承包商通常会提供比资源节约型家庭所需功率更高的泵。您可以要求使用较小的泵，或者用较小的泵替换现有的泵可能是可行的（并且经济）。您还可以考虑使用越来越多的高效直流泵之一来消除逆变器的负载。

电池充电功能

备用电池充电对于大多数可再生能源系统来说都是必不可少的，因为自然能源供应可能会出现不足的情况。一些逆变器有一个内置电池充电器，只要从交流发电机或公用电网供电（如果电池尚未充电），就会为电池组充电。这也意味着逆变器可以成为满足并网电力需求的完整应急备用系统（只需添加电池）。

不必在逆变器中内置备用电池充电器。在某些情况下，单独的充电器优于内置于逆变器中的充电器。在低开关频率逆变器的情况下尤其如此，它往往需要超大发电机才能产生全额定充电电流。

与电池充电系统相关的规范包括最大充电速率（安培）和交流输入功率要求。最好的充电器具有两级或三级充电控制、适应不同电池类型（富液式或密封式）、温度补偿和其他改进。

在确定发电机大小时以满足逆变器/充电器的要求时要小心。一些逆变器要求发电机尺寸过大（因为功率因数低，这超出了本文的范围）。请务必就此获得有经验的建议，否则您可能会对结果感到失望。

感性负载和浪涌容量

一些负载会延迟吸收交流波的能量（如用橡胶带拖车）。这些被称为感性负载。电机是感性最严重的负载。它们存在于井泵、洗衣机、冰箱、电动工具等中。电视和微波炉也是感性负载。就像马达一样，它们在启动时会产生一股能量。

如果逆变器不能有效地为感性负载供电，它可能会简单地关闭而不是启动设备。如果逆变器的浪涌容量很小，它的输出电压会在浪涌期间下降。这会导致屋内的灯光变暗，有时还会导致计算机崩溃。

电池和逆变器电缆的任何弱点都会进一步限制其启动电机的能力。尺寸过小、状况不佳或连接腐蚀的电池组可能是电源链中的薄弱环节。逆变器电缆和电池互连电缆必须很大，我的意思是真的很大，也许有大拇指那么大！通过这些电缆的直流电流尖峰在电机启动的瞬间高达数百安培。确定电缆尺寸时请遵循逆变器的说明手册，否则您会自欺欺人。在电池连接处涂上保护涂层以减少腐蚀。

闲置功率

空闲功率是逆变器打开时的消耗，但没有负载运行。这是“浪费”的电力，因此如果您希望逆变器在负载非常小的情况下运行数小时（如在大多数住宅情况下），您希望它尽可能低。家用逆变器的典型空闲功率范围为 15 瓦到 50 瓦。逆变器的规格表可能以安培为单位描述逆变器的“空闲电流”。要获得瓦特，只需将安培乘以系统的直流电压即可。

低开关频率与高开关频率

有两种构建逆变器的方法。在不深入理论的情况下，我会简单地说重量、成本、浪涌容量、闲置功率和噪音方面存在差异。

低开关频率逆变器又大又重（通常每千瓦重约 20 磅（10 千克）），而且价格更高。它具有启动大型电机所需的高浪涌容量（连续容量的四到八倍）。当心低开关频率逆变器发出的嗡嗡声。如果你在生活空间附近安装一个，你可能会对噪音不满意。

高开关频率逆变器更小更轻（通常每千瓦约 5 磅（2.5 千克）），而且更便宜。它具有较小的浪涌容量，通常约为连续容量的两倍。它产生很少或没有可听见的噪音。怠速功率一般较高。如果逆变器对于电机启动来说尺寸过大，它的空载功率会更高，并且可能会过高。大多数拥有井泵或其他大于 1 HP 的电机的家庭会发现低开关频率逆变器更经济。

两种类型的逆变器都有其优点。有些人通过拆分负载并使用两个逆变器来“分而治之”。这增加了冗余度。如果一个失败了，另一个可以作为备份。

自动开/关

逆变器空转可能是小型电力系统的重要负载。大多数为家用电力系统制造的逆变器都具有自动负载感应功能。逆变器大约每秒（或多或少）发出一个短暂的功率脉冲。当您打开交流负载时，它会感应到电流消耗并自行打开。制造商对此功能有不同的名称，包括“负载需求”、“睡眠模式”、“节能器”、“自动启动”和“待机”。

自动开/关会使生活变得尴尬，因为微小的负载可能不会触发逆变器打开或保持打开状态。例如，洗衣机可能会在循环之间暂停，只有定时器在运行。定时器耗电量不到 10 瓦。逆变器的开启“阈值”可能是 10 或 15 瓦。逆变器会关闭并且不会重新打开，直到它看到来自其他设备的额外负载。运行洗衣机时，您可能需要开着灯。

有些人不能适应这样的情况。因此，具有自动开关机功能的逆变器也具有常开设置。有了它，您可以运行低功率夜灯、时钟、传真机、应答机和其他小负载，而不会失去连续性。在那种情况下，优秀的系统设计人员会将逆变器的空闲功率添加到负载计算中（一天 24 小时）。电力系统的成本会更高，但会满足现代生活的期望。

幻象负载和空转负载

高科技消费者（我们中的大多数美国人）受困于只要插上电源就能耗电的小工具。他们中的一些人用电什么都不做。一个例子是带遥控器的电视。它的电眼系统白天和黑夜都在监视您打开屏幕的信号。每个带有外部壁式插头变压器的设备即使在设备关闭时也会耗电。这些小恶魔被称为“幻影负载”，因为它们的功率消耗是意想不到的、看不见的，而且很容易被遗忘。

类似的问题是“空载”。这些设备必须始终开启才能在需要时运行。其中包括烟雾探测器、警报系统、运动探测器灯、传真机和答录机。中央供暖系统的恒温器电路中有一个变压器，该变压器始终保持开启状态。无绳（可充电）设备即使在电池充满电后也会消耗电力。如有疑问，请触摸设备。如果它是温暖的，则表明浪费了能量。您有多少幻像负载或空转负载？

有几种方法可以应对幻像负载和空载负载：

 

• 您也许可以避开它们（在小木屋或简单的生活环境中）。
• 您可以最大限度地减少它们的使用，并在不需要时使用外部开关（例如带开关的插件板或插座）断开它们。
• 您可以通过修改某些设备以完全关闭（例如，中央供暖恒温器电路）来解决它们。
• 您可以使用一些直流电器。
• 您可以为足够大的电源系统支付额外费用，以处理额外的负载和逆变器的空闲电流。

 

如果您打算避免所有幻像负载和空转负载，请务必谨慎和诚实。您不能总是预测未来的需求或人类行为。

质量支付

一个好的逆变器是一种工业质量的设备，被证明是可靠的，安全认证，并且可以持续数十年。便宜的逆变器可能很快就会被扔进垃圾堆，甚至可能引发火灾。将您的逆变器视为基础组件。买一个好的，以便将来扩展您的需求。

您最终的选择

选择逆变器并不是一件难事。定义它的使用位置。定义您将为什么类型的负载（设备）供电。确定逆变器需要处理的最大功率。电源的质量很重要吗？尺寸和重量重要吗？逆变器选型表将帮助您确定最适合您的逆变器类型。

您的下一步是了解市场上有哪些逆变器。研究广告和目录，或询问您最喜欢的经销商。最好听取专业建议，并从训练有素且经验丰富的经销商/安装人员处购买您的设备。我们希望本文能帮助您做出正确的选择。