CN104811076A - 逆变器及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭露一种逆变器及其控制方法。逆变器包括第一、第二桥臂与第一、第二、第三、第四、第五、第六二极管。第一桥臂电性耦接直流源，第二桥臂并联第一桥臂。第一桥臂包括第一、第二、第三、第四、第五开关；第二桥臂包括第六、第七、第八、第九、第十开关。第一二极管与串接的第一、第二开关反并联，第二二极管与串接的第四、第五开关反并联，第三二极管与串接的第六、第七开关反并联，第四二极管与串接的第九、第十开关反并联。第五二极管的阴极连接第二、第三开关之间的连接点，第五二极管的阳极连接第八、第九开关之间的连接点；第六二极管的阴极连接第七、第八开关之间的连接点，第六二极管的阳极连接第三、第四开关之间的连接点。

Description

逆变器及其控制方法
技术领域
本发明是有关于一种电路，且特别是有关于一种逆变器及其控制方法。
背景技术
逆变器（inverter）是把直流电能（电池、蓄电瓶）转变成交流电，它由逆变桥、控制电路和滤波电路组成。在光伏产业中，太阳能逆变器主要功能是将太阳能电池板输出的直流电逆变成交流电。直流电通过全桥电路，一般采用SPWM处理器经过调制、滤波、升压等，得到与负载/电网频率、额定电压等相匹配的正弦交流电供系统终端用户使用。
在实际应用中，无变压器结构的逆变器因为其高效率和低重量被广泛应用于光伏发电场合。但因为光伏面板寄生电容的缘故，当无变压器结构的逆变器输出有共模电压量时，会形成漏电流环路，影响面板寿命及使用者安全。除非采用双极性调制，否则有很大的共模电压，但是双极性调制会带来很大的电感电流纹波，使得逆变器效率减低。
为了解决上述问题，相关领域莫不费尽心思来谋求解决之道，因此，如何在控制漏电流的同时提升逆变器的效率，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前相关领域极需改进的目标。
发明内容
本发明的一方面是在提供一种逆变器及其控制方法，以提升效率。
本发明所提供的逆变器包括第一、第二桥臂与第一、第二、第三、第四、第五、第六二极管。第一桥臂电性耦接直流源，第二桥臂并联第一桥臂。第一桥臂包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关与第五开关依次串联；第二桥臂包括第六开关、第七开关、第八开关、第九开关与第十开关依次串联。第一二极管与串接的第一、第二开关反并联，第二二极管与串接的第四、第五开关反并联，第三二极管与串接的第六、第七开关反并联，第四二极管与串接的第九、第十开关反并联。第五二极管的阴极连接第二、第三开关之间的连接点，第五二极管的阳极连接第八、第九开关之间的连接点；第六二极管的阴极连接第七、第八开关之间的连接点，第六二极管的阳极连接第八、第九开关之间的连接点。
于一实施例中，第一开关与所述第二开关反向串联，第四开关与所述第五开关反向串联，第六开关与所述第七开关反向串联，第九开关与所述第十开关反向串联。
于一实施例中，第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九与第十开关皆为金属－氧化物半导体场效应管。
于一实施例中，第一、第二、第三、第四二极管为快恢复二极管或碳化硅二极管。
于一实施例中，直流源为光伏面板。
于一实施例中，第三、第四开关之间的连接点作为第一输出点，第八、第九开关之间的连接点作为第二输出点。
于一实施例中，第二、第三开关之间的连接点作为第一输出点，第七、第八开关之间的连接点作为第二输出点。
于一实施例中，第一输出点连接一第一电感器，第二输出点连接一第二电感器。
于一实施例中，第一电感器与第二电感器分别连接电磁干扰滤波器。
另一方面，本发明所提供的逆变器的控制方法包括以下步骤：同步启闭第一、第二、第九、第十开关，并控制第三或第八开关的启闭与第一、第二、第九、第十开关的启闭互补；同步启闭第四、第五、第六、第七开关；当第八开关的启闭与第一、第二、第九、第十开关的启闭互补时，控制第三开关的启闭动作与第四、第五、第六、第七开关的启闭动作互补；而当第三开关的启闭与第一、第二、第九、第十开关的启闭互补时，控制第八开关的启闭动作与第四、第五、第六、第七开关的启闭动作互补。
当第三、第四开关之间的连接点作为第一输出点，且当第八、第九开关之间的连接点作为第二输出点时，第八开关的启闭与第一、第二、第九、第十开关的启闭互补，第三开关的启闭动作与第四、第五、第六、第七开关的启闭动作互补。
于一实施例中，第一输出点连接第一电感器，第二输出点连接第二电感器，第一、二电感器分别连接电磁干扰滤波器，控制方法还包括：持续开通第三开关，第一、第二、第九、第十开关同时交替性地开通、关断，且与第八开关的开通、关断的动作互补，在第一、第二、第九、第十开关开通后，直流源给第一、第二电感器充磁，其中第一电感器的电感电流与电磁干扰滤波器的输出端的电网电压同为正值。
于一实施例中，第一输出点连接第一电感器，第二输出点连接第二电感器，控制方法还包括：持续开通第三开关，第一、第二、第九、第十开关同时交替性地开通、关断，且与第八开关的开通、关断的动作互补，在第一、第二、第九、第十开关关断后，于所述第八开关未开通时，第一、第二电感器通过第三开关与第五二极管续流；在所述第八开关开通后，无电流通过第八开关开，其中第一电感器的电感电流与逆变器的输出端的电压同为正值。
于一实施例中，第一输出点连接第一电感器，第二输出点连接第二电感器，控制方法还包括：持续开通第三开关，第一、第二、第九、第十开关同时交替性地开通、关断，且与第八开关的开通、关断的动作互补，在第八开关开通后，逆变器的输出端的电压通过第六二极管与第八开关给第一、第二电感器充磁，且第三开关开通而无电流通过第三开关，其中逆变器的输出端的电压为正值，而第一电感器的电感电流为负值。
于一实施例中，第一输出点连接第一电感器，第二输出点连接第二电感器，控制方法还包括：持续开通第三开关，第一、第二、第九、第十开关同时交替性地开通、关断，且与第八开关的开通、关断的动作互补，在第八开关关断后，于第一、第二、第九、第十开关未开通时，第一、第二电感器的电感电流通过第一二极管、第三开关与第四二极管续流，于第一、第二、第九、第十开关开通时，第一、第二、第九、第十开关同时开通，第一、第二电感器的电感电流通过第一、第二、第九、第十开关续流，其中逆变器的输出端的电压为正值，而第一电感器的电感电流为负值。
于一实施例中，第一输出点连接第一电感器，第二输出点连接第二电感器，控制方法还包括：持续开通第八开关，第四、第五、第六、第七开关同时交替性地开通、关断，且与第三开关的开通、关断的动作互补，在第四、第五、第六、第七开关开通后，直流源给第一、第二电感器充磁，其中第一电感器的电感电流与逆变器的输出端的电压同为负值。
于一实施例中，第一输出点连接第一电感器，第二输出点连接第二电感器，控制方法还包括：持续开通第八开关，第四、第五、第六、第七开关同时交替性地开通、关断，且与第三开关的开通、关断的动作互补，在第四、第五、第六、第七开关关断后，于第三开关未开通时，第一、第二电感器通过第八开关与第六二极管续流；在第三开关开通后，无电流通过第三开关，其中第一电感器的电感电流与逆变器的输出端的电压同为负值。
于一实施例中，第一输出点连接第一电感器，第二输出点连接第二电感器，控制方法还包括：持续开通第八开关，第四、第五、第六、第七开关同时交替性地开通、关断，且与第三开关的开通、关断的动作互补，在第三开关开通后，逆变器的输出端的电压通过第五二极管与第三开关给第一、第二电感器充磁，且第三开关开通而无电流通过，其中逆变器的输出端的电压为负值，而第一电感器的电感电流为正值。
于一实施例中，第一输出点连接第一电感器，第二输出点连接第二电感器，控制方法还包括：持续开通第八开关，第四、第五、第六、第七开关同时交替性地开通、关断，且与第三开关的开通、关断的动作互补，在第三开关关断后，于第四、第五、第六、第七开关未开通时，第一、第二电感器的电感电流通过第二二极管、第八开关与第三二极管续流；在第四、第五、第六、第七开关同时开通后，第一、第二电感器的电感电流通过第四、第五、第六、第七开关续流，其中逆变器的输出端的电压为负值，而第一电感器的电感电流为正值。
于一实施例中，当第二、第三开关之间的连接点作为第一输出点，且当第七、第八开关之间的连接点作为第二输出点时，第三开关的启闭与第一、第二、第九、第十开关的启闭互补，第八开关的启闭动作与第四、第五、第六、第七开关的启闭动作互补。
综上所述，本发明的技术方案与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。本发明针对光伏产业，提供了具备无功输出能力的逆变器，通过对称地选择开关，可以使得第一输出点和第二输出点电位之和恒定，无共模电压波动，使得逆变器可以适用与没有变压器隔离的光伏并网发电系统中，或是广泛地运用在各种领域（如：应用于负载）。
以下将以实施方式对上述的说明作详细的描述，并对本发明的技术方案提供更进一步的解释。
附图说明
为让本发明的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：
图1是依照本发明一实施例的一种逆变器的电路图；以及
图2是基于第1图的逆变器的电压、电流的波形图；
图3是绘示图1的逆变器于第一工作模态中的示意图；
图4是绘示图1的逆变器于第二工作模态中的示意图；
图5是绘示图1的逆变器于第三工作模态中的示意图；
图6是绘示图1的逆变器于第四工作模态中的示意图；
图7是绘示图1的逆变器于第五工作模态中的示意图；
图8是绘示图1的逆变器于第六工作模态中的示意图；
图9是绘示图1的逆变器于第七工作模态中的示意图；
图10是绘示图1的逆变器于第八工作模态中的示意图；
图11是依照本发明另一实施例的一种逆变器的电路图；以及
图12是基于图11的逆变器的电压、电流的波形图。
具体实施方式
为了使本发明的叙述更加详尽与完备，可参照所附的附图及以下所述各种实施例，附图中相同的号码代表相同或相似的组件。另一方面，众所周知的组件与步骤并未描述于实施例中，以避免对本发明造成不必要的限制。
于实施方式与权利要求书中，涉及“耦接(coupled with)”的描述，其可泛指一组件透过其它组件而间接连接至另一组件，或是一组件无须透过其它组件而直接连接至另一组件。
于实施方式与申请专利范围中，除非内文中对于冠词有所特别限定，否则“一”与“所述”可泛指单一个或多个。
图1是依照本发明一实施例的一种适用于非隔离型光伏并网发电系统的逆变器100的电路图。如图1所示，逆变器100包括第一桥臂110、第二桥臂120、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6。举例来说，直流源130为光伏面板、光伏面板的蓄电池或其它电源。
于图1中，第一桥臂110电性耦接直流源130，第二桥臂120并联第一桥臂110。第一桥臂110包括第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4与第五开关S5依次串联，其中第三、第四开关S4之间的连接点作为第一输出点a；第二桥臂120包括第六开关S6、第七开关S7、第八开关S8、第九开关S9与第十开关S10依次串联，其中第八、第九开关S9之间的连接点作为第二输出点b。第一二极管D1与串接的第一、第二开关S2反向并联，第二二极管D2与串接的第四、第五开关S5反向并联，第三二极管D3与串接的第六、第七开关S7反向并联，第四二极管D4与串接的第九、第十开关S10反向并联。第五二极管D5的阴极连接第二、第三开关S3之间的连接点，第五二极管D5的阳极连接第二桥臂120的第二输出点b；第六二极管D6的阴极连接第七、第八开关S8之间的连接点，第六二极管D6的阳极连接第一桥臂110的第一输出点a。
于使用时，直流源130提供直流电压Vdc，逆变器100控制电路可采用单极性调制，其控制方法包括：同步启闭第一开关S1、第二开关S2、第九开关S9、第十开关S10，并控制第八开关S8的启闭与第一开关S1、第二开关S2、第九开关S9、第十开关S10的启闭互补；以及同步启闭第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7，并控制第三开关S3的启闭动作与第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7的启闭动作互补。如此，通过对称地选择开关，可以使得第一输出点a和第二输出点b电位之和恒定，无共模电压波动，使得如图1所示的非隔离型逆变器可以适用于光伏发电系统中，然本发明不限于此，逆变器亦可广泛地运用在各种领域（如：应用于负载）。
于一实施例中，第一开关至第十开关S1～S10均为晶体管，如N信道的金属－氧化物半导体场效应管（MOSFET）；第一二极管至第四二极管D1～D4选取为反向恢复特性良好的快恢复二极管或碳化硅二极管。在结构上，第一开关S1与第二开关S2反向串联，第一二极管D1与串接的第一开关S1和第二开关S2反向并联；第四开关S4与第五开关S5反向串联，第二二极管D2与串接的第四开关S4和第五开关S5反向并联；第六开关S6与第七开关S7反向串联，第三二极管D3与串接的第六开关S6和第七开关S7反向并联；第九开关S9与第十开关S10反向串联，第四二极管D4与串接的第九开关和第十开关S10反向并联。
更具体的，如图1所示，第一开关S1的源极与第二开关S2的源极连接，第一二极管D1的阴极与第一开关S1的漏极相连，第一二极管D1的阳极与第二开关S2的漏极相连；第四开关S4的源极与第五开关S5的源极连接，第二二极管D2的阴极与第四开关S4的漏极相连，第二二极管D2的阳极与第五开关S5的漏极相连；第六开关S6的源极与第七开关S7的源极连接，第三二极管D3的阴极与第六开关S6的漏极相连，第三二极管D3的阳极与第七开关S7的漏极相连；第九开关S9的源极与第十开关S10的源极连接，第四二极管D4的阴极与第九开关S9的漏极相连，第四二极管D4的阳极与第十开关S10的漏极相连。
实际应用中，第一开关S1与第二开关S2的位置可以相互置换，即第一开关S1的漏极与第二开关S2的漏极连接，第一二极管D1的阴极与第一开关S1的源极相连，第一二极管D1的阳极与第二开关S2的源极相连；第三开关和第四开关、第六开关和第七开关、第九开关和第十开关的相互位置均可类似第一开关和第二开关，在此不再详述。
另外，于图1中，逆变器100的第一输出点a连接第一电感器La，第二输出点b连接第二电感器Lb，第一电感器La与第二电感器Lb分别连接电磁干扰滤波器140，电磁干扰滤波器140的输出即为逆变器的输出端，并与电网相连。电磁干扰滤波器140可以有效地控制逆变器100本身产生的电磁干扰信号，防止此信号进入电网，污染电磁环境，危害其它设备。
如图1所示为上述逆变器应用在光伏电网发电的示意图，上述非隔离型变压器的直流侧耦接光伏电池板，其交流侧经电感与电网耦接。但实际应用中，本发明的非隔离型逆变器也可应用在交流侧接负载的场合，即所述逆变器的交流侧经过电感与负载耦接，逆变器的输出端与负载相连，此时电路中也可省略电磁干扰滤波器140。但并不限于此，本领域的技术人员可以根据实际的需求将所述非隔离型逆变器应用在任何领域。
图2是图1的逆变器的电网电压vgrid（逆变器的输出端的电压）、电感电流iL与开关时序的关系图。如图2所示，第一、第二、第九、第十开关的控制信号G1、G2、G9、G10与第八开关的控制信号G8互补；第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7的控制信号G4、G5、G6、G7与第三开关的控制信号G3互补，借以使逆变器输出交流电。
实作上，控制电路可以根据如图2的控制时序来操控逆变器，在控制电路所执行的逆变器的控制方法中，有八种工作模态。关于这八种工作模态的具体实施方式，请分别参照图3～10，并详述如下：
参照图3，于第一工作模态中，持续开通第三开关S3，第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7持续关断，第一开关S1、第二开关S2、第九开关S9、第十开关S10同时交替地开通、关断，且与第八开关S8的开通、关断的动作互补，在第一开关S1、第二开关S2、第九开关S9、第十开关S10开通后，直流源130给第一电感器La、第二电感器Lb充磁，其中第一电感器La的电感电流iL与逆变器100的输出端的电压（如：电磁干扰滤波器140的输出端的电网电压vgrid）同为正值。
参照图4，于第二工作模态中，持续开通第三开关S3，第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7持续关断，第一开关S1、第二开关S2、第九开关S9、第十开关S10同时交替地开通、关断，且与第八开关S8的开通、关断的动作互补，在第一开关S1、第二开关S2、第九开关S9、第十开关S10关断后，于第八开关S8未开通时，第一电感器La、第二电感器Lb通过第三开关S3与第五二极管D5续流。在续流阶段，于死区时间过（deadtime）后，亦即在所述第八开关S8开通后，无电流通过第八开关S8，此时逆变器的工作图仍如图4所示，其中第一电感器La的电感电流iL与逆变器100的输出端的电压（如：电磁干扰滤波器140的输出端的电网电压vgrid）同为正值。
应了解到，开关式电源系统中，为避免多个开关同时开通造成不必要的电流浪涌，控制电路在一开关动作引入了“死区时间”特性。以第二工作模态为例，在第一开关S1、第二开关S2、第九开关S9、第十开关S10关断后，而第八开关S8仍没有开通，此段时间即为上述第二工作模态中的“死区时间”。
参照图5，于第三工作模态中，持续开通第三开关S3，第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7持续关断，第一开关S1、第二开关S2、第九开关S9、第十开关S10同时交替地开通、关断，且与第八开关S8的开通、关断的动作互补，在第八开关S8开通后，逆变器100的输出端的电压（如：电磁干扰滤波器140的电网电压）通过第六二极管D6与第八开关S8给第一电感器La、第二电感器Lb反向充磁，此时第三开关S3虽开通而无电流通过第三开关S3，其中逆变器100的输出端的电压（如：电磁干扰滤波器140的输出端的电网电压vgrid）为正值，而第一电感器La的电感电流iL为负值。
参照图6，于第四工作模态中，持续开通第三开关S3，第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7持续关断，第一开关S1、第二开关S2、第九开关S9、第十开关S10同时交替地开通、关断，且与第八开关S8的开通、关断的动作互补，在第八开关S8关断后，第一开关S1、第二开关S2、第九开关S9、第十开关S10仍未开通，由于第二开关S2和第十开关S10的阻断作用，第一电感器La、第二电感器Lb的电流通过第一二极管D1、第三开关S3与第四二极管D4续流。于死区时间过后，于第一、第二、第九、第十开关S10同时开通时，第一电感器La、第二电感器Lb的电感电流通过第一开关S1、第二开关S2、第九开关S9、第十开关S10续流，其中逆变器100的输出端的电压（如：电磁干扰滤波器140的输出端的电网电压vgrid）为正值，而第一电感器La的电感电流iL为负值。
值得注意的是，第四工作模态中的死区时间是指在第八开关S8关断后，第一开关S1、第二开关S2、第九开关S9、第十开关S10仍未开通的时间段。在所述死区时间内，由于第二开关S2的体二极管与第一开关S1的体二极管反向串联，第十开关S10的体二极管与第九开关S9的体二极管反向串联，所以电流无法通过第一开关S1与第九开关S9的体二极管续流，转而通过第一二极管D1与第四二极管D4续流。在实际应用中，因为MOSFET的体二极管（body diode）的反向恢复特性很差，当电流流经MOSFET的体二极管后换流时的反向恢复效应会对电路造成严重的干扰，甚至导致MOSFET失效，而上述逆变器中的电流不会流过MOSFET的体二极管，转而通过与其并联的二极管（如图1中的第一、第二、第三、第四二极管）续流，同时与MOSFET并联的二极管可以选择反向恢复特性良好的快恢复二极管或碳化硅二极管，于是避免了上述的严重干扰。因此，所述非隔离型逆变器还可具有提供无功的功效。
参照图7，于第五工作模态中，持续开通第八开关S8，第一开关S1、第二开关S2、第九开关S9、第十开关S10持续关断，第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7同时交替地开通、关断，且与第三开关S3的开通、关断的动作互补，在第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7开通后，直流源130给第一电感器La、第二电感器Lb反向充磁，其中第一电感器La的电感电流iL与逆变器100的输出端的电压（如：电磁干扰滤波器140的输出端的电网电压vgrid）同为负值。
参照图8，于第六工作模态中，持续开通第八开关S8，第一开关S1、第二开关S2、第九开关S9、第十开关S10持续关断，第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7同时交替地开通、关断，且与第三开关S3的开通、关断的动作互补，在第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7关断后，于第三开关S3未开通时，第一电感器La、第二电感器Lb通过第八开关S8与第六二极管D6续流。在续流阶段，于死区时间过后，亦即在第三开关S3开通后，无电流通过第三开关S3，其中第一电感器La的电感电流iL与逆变器100的输出端的电压（如：电磁干扰滤波器140的输出端的电网电压vgrid）同为负值。于第六工作模态中，上述的死区时间是指在第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7关断后，第三开关S3未开通的时间段。
参照图9，于第七工作模态中，持续开通第八开关S8，第一开关S1、第二开关S2、第九开关S9、第十开关S10持续关断，第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7同时交替地开通、关断，且与第三开关S3的开通、关断的动作互补，在第三开关S3开通后，逆变器100的输出端的电压（如：电磁干扰滤波器140的输出端的电网电压）通过第五二极管D5与第三开关S3给第一电感器La、第二电感器Lb充磁，此时第八开关S8虽开通却无电流通过第八开关S8，其中逆变器100的输出端的电压（如：电磁干扰滤波器140的输出端的电网电压vgrid）为负值，而第一电感器La的电感电流iL为正值。
参照图10，于第八工作模态中，持续开通第八开关S8，第一开关S1、第二开关S2、第九开关S9、第十开关S10持续关断，第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7同时交替地开通、关断，且与第三开关S3的开通、关断的动作互补，在第三开关S3关断后，于第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7尚未开通时，由于第七开关S7和第五开关S5的阻断作用，第一电感器La、第二电感器Lb的电流通过第二二极管D2、第八开关S8与第三二极管D3续流。于死区时间过后，亦即第四、第五、第六、第七开关S7同时开通，第一电感器La、第二电感器Lb的电感电流通过第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7续流，其中逆变器100的输出端的电压（如：电磁干扰滤波器140的输出端的电网电压vgrid）为负值，而第一电感器La的电感电流iL为正值。
值得注意的是，第八工作模态中的死区时间是指在第三开关S3关断后，第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7尚未开通时的时间段。在所述死区时间内，由于第五开关S5的体二极管与第四开关S4的体二极管反向串联，第七开关S7的体二极管与第六开关S6的体二极管反向串联，所以电流无法通过第四开关S4与第六开关S6的体二极管续流，转而通过第二二极管D2与第三二极管D3续流。同样避免了电流流经MOSFET体二极管后换流时的反向恢复效应对电路造成严重的干扰。因此，所述非隔离型逆变器还可具有提供无功的功效。
综合以上，在第一、第四、第五、第八工作模态下，第一输出点a和第二输出点b电压之和为Vdc；在第二、第三、第六、第七工作模态下，第一输出点a和第二输出点b在电性上处于“悬浮”状态，其电位受其它开关及电容分压箝位，适当地选择开关及保持对称性，可以使得第一输出点a和第二输出点b点电位都是Vdc/2。换言之，通过对称地选择开关，可以使得第一输出点a和第二输出点b电位之和恒定，系统中无共模电压波动，使得如图1所示的逆变器可以适用于非隔离的光伏发电系统中。另外，本发明的非隔离型逆变器在电流续流时，电流不会经过晶体管的体二极管续流，转而经过与所述晶体管并联的外接二极管续流，避免了因所述体二极管的反向恢复效应而造成严重干扰，因此上述的非隔离型逆变器不仅可以可为负载或电网提供有功功率（如第一、第二、第五、第六工作模态），而且具有提供无功功率的功效（如第三、第四、第七、第八工作模态）。
另一方面，图11是依照本发明另一实施例的一种逆变器的电路图，图1的逆变器100与图11的逆变器200的不同之处在于输出点位置的改变。如图11所示，第二开关S2、第三开关S3之间的连接点作为第一输出点a’，所述第七开关S7、第八开关S8之间的连接点作为第二输出点b’。
于使用时，直流源130提供直流电压Vdc，逆变器200控制电路可采用单极性调制，其控制方法包括：同步启闭第一开关S1、第二开关S2、第九开关S9、第十开关S10，并控制第三开关S3的启闭与第一开关S1、第二开关S2、第九开关S9、第十开关S10的启闭互补；以及同步启闭第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7，并控制第八开关S8的启闭动作与第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7的启闭动作互补。如此，通过对称地选择开关，可以使得第一输出点a’和第二输出点b’电位之和恒定，无共模电压波动。
具体而言，图12是图11的逆变器200的电网电压vgrid（逆变器的输出端的电压）、电感电流iL与开关时序的关系图。如图12所示，第一、第二、第九、第十开关的控制信号G1、G2、G9、G10与第三开关的控制信号G3互补；第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7的控制信号G4、G5、G6、G7与第八开关的控制信号G8互补，借以使逆变器输出交流电，在这种设定下本控制方法可以兼容对有功功率输出和无功功率输出的控制。
实作上，控制电路可以根据如图12的控制时序来操控逆变器200，在控制电路所执行的逆变器200的控制方法中，有八种工作模态。逆变器200八种工作模态与前述的逆变器100八种工作模态相似，不同之处在于第三开关S3和第八开关S8的启闭动作互相对调，故本实施例不再重复赘述。
综合上述实施例，本发明所提供的逆变器的控制方法涵盖以下步骤：同步启闭第一开关S1、第二开关S2、第九开关S9、第十开关S10，并控制第三开关S3或第八开关S8的启闭与第一开关S1、第二开关S2、第九开关S9、第十开关S10的启闭互补；同步启闭第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7。当第八开关S8的启闭与第一开关S1、第二开关S2、第九开关S9、第十开关S10的启闭互补时，控制第三开关S3的启闭动作与第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7的启闭动作互补；反之，当第三开关S3的启闭与第一开关S1、第二开关S2、第九开关S9、第十开关S10的启闭互补时，控制第八开关S8的启闭动作与第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7的启闭动作互补。
虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (20)

1.一种逆变器，其特征在于，包括：
第一桥臂，电性耦接直流源，所述第一桥臂包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关与第五开关依次串联；
第二桥臂，并联所述第一桥臂，所述第二桥臂包括第六开关、第七开关、第八开关、第九开关与第十开关依次串联；
第一二极管，与串接的所述第一、第二开关反向并联；
第二二极管，与串接的所述第四、第五开关反向并联；
第三二极管，与串接的所述第六、第七开关反向并联；
第四二极管，与串接的所述第九、第十开关反向并联；
第五二极管，其阴极连接所述第二、第三开关之间的连接点，而其阳极连接所述第八、第九开关之间的连接点；以及
第六二极管，其阴极连接所述第七、第八开关之间的连接点，而其阳极连接所述第三、第四开关之间的连接点。
2.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于，所述第一开关与所述第二开关反向串联，所述第四开关与所述第五开关反向串联，所述第六开关与所述第七开关反向串联，所述第九开关与所述第十开关反向串联。
3.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于，所述第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九与第十开关皆为金属－氧化物半导体场效应管。
4.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于，所述第一、第二、第三、第四二极管为快恢复二极管或碳化硅二极管。
5.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于，所述直流源为光伏面板。
6.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于，所述第三、第四开关之间的连接点作为第一输出点，所述第八、第九开关之间的连接点作为第二输出点。
7.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于，所述第二、第三开关之间的连接点作为第一输出点，所述第七、第八开关之间的连接点作为第二输出点。
8.根据权利要求5或6所述的逆变器，其特征在于，所述第一输出点连接一第一电感器，所述第二输出点连接一第二电感器。
9.根据权利要求8所述的逆变器，其特征在于，所述第一电感器与所述第二电感器分别连接电磁干扰滤波器。
10.一种控制方法，其特征在于，用于控制权利要求1所述的逆变器，所述控制方法包括：
同步启闭所述第一、第二、第九、第十开关，并控制所述第三或第八开关的启闭与所述第一、第二、第九、第十开关的启闭互补；以及
同步启闭所述第四、第五、第六、第七开关；
当所述第八开关的启闭与所述第一、第二、第九、第十开关的启闭互补时，控制所述第三开关的启闭动作与所述第四、第五、第六、第七开关的启闭动作互补；而当所述第三开关的启闭与所述第一、第二、第九、第十开关的启闭互补时，控制所述第八开关的启闭动作与所述第四、第五、第六、第七开关的启闭动作互补。
11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，当所述第三、第四开关之间的连接点作为第一输出点，且当所述第八、第九开关之间的连接点作为第二输出点时，所述第八开关的启闭与所述第一、第二、第九、第十开关的启闭互补，所述第三开关的启闭动作与所述第四、第五、第六、第七开关的启闭动作互补。
12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，所述第一输出点连接第一电感器，所述第二输出点连接第二电感器，所述控制方法还包括：
持续开通所述第三开关，所述第一、第二、第九、第十开关同时交替性地开通、关断，且与所述第八开关的开通、关断的动作互补，在所述第一、第二、第九、第十开关开通后，所述直流源给所述第一、第二电感器充磁，其中所述第一电感器的电感电流与所述逆变器的输出端的电压同为正值。
13.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，所述第一输出点连接第一电感器，所述第二输出点连接第二电感器，所述控制方法还包括：
持续开通所述第三开关，所述第一、第二、第九、第十开关同时交替性地开通、关断，且与所述第八开关的开通、关断的动作互补，在所述第一、第二、第九、第十开关关断后，于所述第八开关未开通时，所述第一、第二电感器通过所述第三开关与所述第五二极管续流；在所述第八开关开通后，无电流通过所述第八开关，其中所述第一电感器的电感电流与所述逆变器的输出端的电压同为正值。
14.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，所述第一输出点连接第一电感器，所述第二输出点连接第二电感器，所述控制方法还包括：
持续开通所述第三开关，所述第一、第二、第九、第十开关同时交替性地开通、关断，且与所述第八开关的开通、关断的动作互补，在所述第八开关开通后，所述逆变器的输出端的电压通过所述第六二极管与所述第八开关给所述第一、第二电感器充磁，且所述第三开关开通而无电流通过所述第三开关，其中所述逆变器的输出端的电压为正值，而所述第一电感器的电感电流为负值。
15.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，所述第一输出点连接第一电感器，所述第二输出点连接第二电感器，所述控制方法还包括：
持续开通所述第三开关，所述第一、第二、第九、第十开关同时交替性地开通、关断，且与所述第八开关的开通、关断的动作互补，在所述第八开关关断后，于所述第一、第二、第九、第十开关未开通时，所述第一、第二电感器的电感电流通过所述第一二极管、所述第三开关与所述第四二极管续流；于所述第一、第二、第九、第十开关开通时，所述第一、第二、第九、第十开关同时开通，所述第一、第二电感器的电感电流通过所述第一、第二、第九、第十开关续流，其中所述逆变器的输出端的电压为正值，而所述第一电感器的电感电流为负值。
16.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，所述第一输出点连接第一电感器，所述第二输出点连接第二电感器，所述控制方法还包括：
持续开通所述第八开关，所述第四、第五、第六、第七开关同时交替性地开通、关断，且与所述第三开关的开通、关断的动作互补，在所述第四、第五、第六、第七开关开通后，所述直流源给所述第一、第二电感器充磁，其中所述第一电感器的电感电流与所述逆变器的输出端的电压同为负值。
17.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，所述第一输出点连接第一电感器，所述第二输出点连接第二电感器，所述控制方法还包括：
持续开通所述第八开关，所述第四、第五、第六、第七开关同时交替性地开通、关断，且与所述第三开关的开通、关断的动作互补，在所述第四、第五、第六、第七开关关断后，于所述第三开关未开通时，所述第一、第二电感器通过所述第八开关与所述第六二极管续流；在所述第三开关开通后，无电流通过所述第三开关，其中所述第一电感器的电感电流与所述逆变器的输出端的电压同为负值。
18.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，所述第一输出点连接第一电感器，所述第二输出点连接第二电感器，所述控制方法还包括：
持续开通所述第八开关，所述第四、第五、第六、第七开关同时交替性地开通、关断，且与所述第三开关的开通、关断的动作互补，在所述第三开关开通后，所述逆变器的输出端的电压通过所述第五二极管与所述第三开关给所述第一、第二电感器充磁，且所述第八开关开通而无电流通过，其中所述逆变器的输出端的电压为负值，而所述第一电感器的电感电流为正值。
19.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，所述第一输出点连接第一电感器，所述第二输出点连接第二电感器，所述控制方法还包括：
持续开通所述第八开关，所述第四、第五、第六、第七开关同时交替性地开通、关断，且与所述第三开关的开通、关断的动作互补，在所述第三开关关断后，于所述第四、第五、第六、第七开关未开通时，所述第一、第二电感器的电感电流通过所述第二二极管、所述第八开关与所述第三二极管续流；在所述第四、第五、第六、第七开关同时开通后，所述第一、第二电感器的电感电流通过所述第四、第五、第六、第七开关续流，其中所述逆变器的输出端的电压为负值，而所述第一电感器的电感电流为正值。
20.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，当所述第二、第三开关之间的连接点作为第一输出点，且当所述第七、第八开关之间的连接点作为第二输出点时，所述第三开关的启闭与所述第一、第二、第九、第十开关的启闭互补，所述第八开关的启闭动作与所述第四、第五、第六、第七开关的启闭动作互补。
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