「純粋な正弦波」電源のマーケティングスピンはどの程度ですか？

最近、電源メーカーが純粋な正弦波出力を備えているとPSU（発電機またはバッテリーインバーターなど）を宣伝する傾向に気付きました。

また、デバイス/モーターホームなどが純粋な正弦波出力を備えた電源以外のものに接続されている場合、保証が無効になると言っている人もいます。

そのような電源が存在する前に、世界は何をしたのだろうか。

これには科学がありますか？確かに、優れた自動電圧調整器（AVR）または旧式のコイル調整器を備えた標準的なガソリンジェネレーターは、出力を安定させてLCDテレビやコンピューターなどの敏感な電子機器を動作させるのに十分でしょうか？

歴史的に、インバーター（DC電力を取得し、ACに変換して電力線をシミュレートする電子回路）は、生成する波形がかなりひどいものでした。

初期のインバーターは、方形波よりも少しだけ良くなりました。これは、デバイスが処理するように設計されていない周波数で大きな電力が含まれていたことを意味します。壁のコンセントに差し込むことを目的とするほとんどのデバイスは、当然のことながら正弦波の形をしています。特定の電圧である正弦波のピークに依存するものもあれば、RMSに依存するものもあります。正弦波の場合、ピークはRMSの 2倍。一方、方形波の場合、ピークとRMSは同じです。これにより、生成する電圧方形波を決定する際に問題が生じます。RMSで電力線を一致させると、電球、トースター、およびその他の「ダム」デバイスがほぼ機能します。ただし、ラインを全波整流する電子デバイスでは、電圧が大幅に低下します。方形波電圧を上げると、RMSを使用するデバイスをオーバードライブして損傷する可能性があります。$\sqrt{2}$

方形波の余分な高調波も、それ自体で問題を引き起こす可能性があります。60 Hzなどの電力線周波数用に設計された変圧器は、より高い周波数をうまく処理できない可能性があります。または、これらの周波数は、より多くの電力を利用せずに余分な電流と加熱を引き起こす可能性があります。また、急激な遷移は、電源電圧から最大勾配を期待している電子機器に過負荷をかける可能性があります。たとえば、電圧が無限に急速に変化した場合、ACラインを横切る単純なコンデンサだけで理論的には無限の電流が流れます。

インバータの次のステップは「修正正弦波」で、これには方形波に余分なグランド「ステップ」がありました。ここでのポイントは、これにより、完全な方形波に比べて高調波の電力が減少することです。ただし、方形波に伴う問題の多くは依然として存在しますが、一般的には軽減されます。

電力線周波数を何度も効率的に切り替えることができる最新の電子機器は、正弦波にかなり近い出力電圧を生成できます。つまり、高調波成分がほとんどありません。これにより、電力線自体が理想的には正弦波であるため、方形波と修正された正弦波出力の問題がなくなります。正弦波出力を備えたインバータを製造するのはまだ少し高価ですが、余分なコストはそれほど多くなく、着実に低くなっています。現在、正弦波出力インバータが一般的です。

グリッドタイインバーターと呼ばれる、電力線を逆方向に駆動するためのインバーターはすべて正弦波出力であることに注意してください。これは、特に逆方向に電力を供給する場合に、電力線でできることをカバーする多くの規制によるものです。

「変更された正弦波」出力を持つインバータは、一部のデバイスに追加のストレスをかける可能性があります。

（図は50Hzの波形を示し、60Hzの場合、サイクルは16 ミリ秒ではなく20ミリ秒。$2\over 3$

警告は、従来の（非インバータタイプ）発電機などの非電子電源に適用することを意図しているとは思いません。

上の図の青色の波形は、（マーケティング用語では）「修正された正弦波」（マークされている）と呼ばれ、最も安価なインバーターが生成するものです。RMS値とピーク値が正弦波と同じであるという望ましい（または不可欠な）特性があるため、CFLのスイッチング電源のようなピークに敏感なデバイスは、あたかも正弦であるかのように同じ電圧を認識しますまた、白熱電球やヒーターなどのRMSに敏感なデバイスは、正弦波であるかのように同じ電圧を認識します。

欠点は、電圧の変化率に敏感なもの（コンデンサー、確かに、そしておそらく他のもの）が正弦波よりもはるかに高いdv / dtを見るということです。それは追加のストレスを引き起こす可能性があります。

私の（限られた）経験では、実際の損傷を引き起こすよりも、インバータをディレーティングする要件として現れる可能性が高くなります（負荷要件よりもはるかに大きなワット数のインバータを使用する必要があるか、シャットダウンする可能性があります）積み荷。

通常、ガソリンジェネレーターはかなり良い正弦波形を生成します。オフにできるのは周波数と振幅だけです。

さらに懸念されるのは、方形波とステップサインUPSの設計です。いくつかの古い（およびいくつかの新しい）力率補正フロントエンドは、これらの波形を追跡できず、適切に動作しません。元の設計では設計されていない電流が流れる可能性のある多くの高調波成分が含まれているため、非PFC設計でも問題になる可能性があります。

現在、ほとんどの高品質メーカーはこれらのタイプの波形でテストを行っていますが、正弦波のみを指定しているメーカーもあります。

古いAPC BackUPS Pro 650ユニットの出力に約30秒間接続したときのWattsUP Pro ESメーターの添付画像を参照してください。

私はバッテリーを交換し、ソフトウェアによって報告されたバッテリーのランタイムが私が得るものと一致しているかどうかを把握しようとしていました。負荷は約20〜25ワットでした。メーターは179ボルトRMS（ここでは公称電圧は230V）を示していたので、なぜだろうと思っていました。それから煙が出て、すぐにすべてを抜いた。

メーターはまだ機能しており、10オームのSMD抵抗器はまだ10オームを読み取りますが、4つの抵抗器のプラスチックが溶けており、いくつかの閉じた穴（おそらく貫通穴部品が製品の1つのリビジョン）。

私は2つの間違いを犯し、その過程で2つのことを学びました。

1. 名前に「Pro」が含まれるAPCモデルは、真の正弦波出力を持つユニットであると誤って思い出しました。どうやらそうではなかったようです（後でマニュアルを見つけて確認しました）。
2. メーターは真のRMSではありません。詳細については、APCによるこのノートをお読みください。これを以前に読んでいた場合、おそらく179V RMSの読み取り値が表示されたときにメーターを切断しました。これは、メルトダウンが予想されるからではなく、メーターが電圧と電流を正しく測定していないことを理解しているからです（つまり、しようとしていたことには役に立たないでしょう）。

「壊滅的な失敗」の例を求めるコメントに応えて、この回答を書きました。ところで、ユニットはまだイーサネットスイッチ、メディアプレーヤー、32インチLED TVに電力を供給しています。

歴史的および一般的に、高価な電子機器に安価な発電機を使用することは悪い考えです。これは、安価な発電機の電圧調整が不十分だからです。スパークとは別に、それは実際には波形の形状に関するものではありませんでした。

高電圧は高価な電子機器を破壊し、低電圧は冷蔵庫を破壊し、急速な電圧変化は高価な電子機器にランダムな結果をもたらします。

しかし、現代の電子機器は、多くの場合、古い電子機器よりもこの問題に対する感度がはるかに低くなります。プラグパックが70〜250VのAC入力を受け入れることができる場合、110〜135に上昇する供給電圧に悩まされることはありません。

安価な発電機を使用する代わりに、適切に調整されたAC電源を使用することもできます。現代の用語では、適切に調整されたPSUは純粋な正弦波出力を持ち、純粋な正弦波出力を持たないPSUは非常に古く、非常に安価で厄介なため、適切に調整されません。

昔は、中期的には電気機器や電子機器を典型的な不十分な規制の発電機から吊り下げて破壊するという期待から始めました。また、電球はあまり長持ちしません。しかし、少なくともそれらは安価に交換できました。

ところで、それらの大きな石炭や原子力発電所は、それを行うために注意深く巻かれているため、純粋な正弦波を出力します。あまり注意しなければ、波形も歪んでしまいます。歪んだ波形は気にしませんが、電力会社は変電所を失います。

また、「純粋な正弦波」以外は「ノイズ」または「不要な高調波」または「ストレス」または不特定の「損傷」を引き起こすと言われています。あなたのように、私は純粋な正弦波の主張されている利点について懐疑的です。

これまでのところ唯一の例外を除いて（との問題「CRドロッパー」技術）、私がこれまで見てきたすべてのデバイスは、同じようにも、いくつかのケースでは、より良い、単純な方形波インバータ純粋な正弦波インバーターと比べて実行されます。

ローカルスコープの電源をo'scopeで見ると、実際の波形は完璧なサインからはほど遠いです。そのため、これまで見た実際の壁のコンセントに差し込むと、ほぼ完璧な正弦波以外では動作しないとされるこれらの仮想デバイスは動作しません。