CN115296556A - 逆变器及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种逆变器及其控制方法，该逆变器包括逆变电路、续流桥臂、两个电感和控制器，续流桥臂包括第一续流开关管和第二续流开关管。逆变电路包括第一开关管和第二开关管。在控制第一开关管和第二开关管从导通状态切换至关断状态后，第一续流开关管的反向并联二极管、两个电感、交流电网与第二续流开关管构成第一续流回路，控制器控制第一续流开关管导通。在第一续流开关管导通第一预设时长后，第二续流开关管的反向并联二极管、两个电感、交流电网与第一续流开关管构成第二续流回路，控制第一续流开关管关断。在第一续流开关管关断后，控制第一开关管和第二开关管导通。采用本申请，可降低逆变器中开关管的开关损耗。

Description

逆变器及其控制方法
技术领域
本申请涉及电源技术领域，尤其涉及一种逆变器及其控制方法。
背景技术
传统的光伏并网逆变器都是采用变压器来进行电隔离的，以此保障人身安全。但是，变压器的使用也大大降低了光伏系统的效率。对此，近年来人们提出了多种无变压器光伏逆变器拓扑，这其中包括Heric拓扑，该拓扑是在H桥的桥臂的输出端之间加上两个反向的开关管进行续流。
在Heric拓扑中，高频管(即H桥臂中的开关管)和续流管(即两个反向的开关管)均工作在硬开关状态，即开关管在导通过程中，开关管电压下降与开关管电流上升有一个交叠区产生开通损耗；开关管关断过程中，开关管电压上升与开关管下降有一个交叠区产生关断损失。因此上述Heric拓扑的开关损耗大，从而会影响Heric拓扑结构的逆变器(简称Heric逆变器)的效率。因此，如何降低Heric逆变器中开关管的开关损耗尤为重要。
发明内容
本申请提供了一种逆变器及其控制方法，可降低逆变器中的开关管的开关损耗，适用性强。
第一方面，本申请提供了一种逆变器，该逆变器的输入端和输出端分别用于连接光伏组串和交流电网。逆变器包括逆变电路、续流桥臂、两个电感和控制器，其中：逆变电路的两个输出端分别连接续流桥臂的两端。续流桥臂的两端分别通过两个电感导电连接到逆变器的两个输出端。续流桥臂包括串联的第一续流开关管和第二续流开关管、以及第一续流开关管的反向并联二极管和第二续流开关管的反向并联二极管，且第一续流开关管的反向并联二极管的导通方向和第二续流开关管的反向并联二极管的导通方向相反。逆变电路包括第一开关管和第二开关管。在控制第一开关管和第二开关管从导通状态切换至关断状态后，第一续流开关管的反向并联二极管、两个电感、交流电网与第二续流开关管构成第一续流回路，可以得到第一续流开关管的电压为零，则控制器控制第一续流开关管导通，以实现第一续流开关管的零电压导通。在第一续流开关管导通第一预设时长后，第二续流开关管的反向并联二极管、两个电感、交流电网与第一续流开关管构成第二续流回路，则控制第一续流开关管关断。在第一续流开关管关断后，光伏组串、交流电网、两个电感、第一开关管的反向并联二极管和第二开关管的反向并联二极管构成第三续流回路，可以得到第一开关管的电压和第二开关管的电压均为零，则控制第一开关管和第二开关管导通，以实现第一开关管和第二开关管的零电压导通。从而降低逆变器中开关管的开关损耗，进而提高逆变器的效率。
结合第一方面，在第一种可能的实施方式中，逆变电路还包括第一开关管的反向并联二极管和第二开关管的反向并联二极管。在第一续流开关管关断第二预设时长后，由于电感电流方向不能突变，光伏组串、交流电网、两个电感、第一开关管的反向并联二极管和第二开关管的反向并联二极管构成第三续流回路，且第三续流回路中流经两个电感的电流方向与第一续流回路中流经两个电感的电流方向相同，说明第一开关管的电压和第二开关管的电压均为零，则控制器控制第一开关管和第二开关管导通，以实现第一开关管和第二开关管的零电压导通，从而降低第一开关管和第二开关管的开关损耗，进而提高第一开关管和第二开关管的开关频率和效率。
结合第一方面或者第一种可能的实施方式，在第二种可能的实施方式中，控制器在控制第一开关管和第二开关管从导通状态切换至关断状态经过第三预设时长后，第一续流开关管的反向并联二极管、两个电感、交流电网与第二续流开关管构成第一续流回路，说明第一续流开关管的电压为零，则控制第一续流开关管导通，以实现第一续流开关管的零电压导通，从而降低第一续流开关管的开关损耗，进而提高第一续流开关管的开关频率和效率。
结合第一方面至第二种可能的实施方式中的任一种，在第三种可能的实施方式中，第一续流开关管导通第一预设时长内第一续流开关管的反向并联二极管、两个电感、交流电网与第二续流开关管构成第一续流回路。
结合第一方面第一种可能的实施方式至第三种可能的实施方式，在第四种可能的实施方式中，控制器还在交流电网的电流大于0的情况下，控制第一开关管和第二开关管导通或者关断，并控制第二续流开关管导通。可以理解的，在交流电网工作在正半周的情况下，控制器通过控制第二续流开关管处于导通状态，以及对第一续流开关管的谐振控制，可实现第一续流开关管、第一开关管和第二开关管的零电压导通，从而降低第一续流开关管、第一开关管和第二开关管的开关损耗，进而提高第一续流开关管、第一开关管和第二开关管的开关频率和效率。
结合第一方面第一种可能的实施方式至第四种可能的实施方式中的任一种，在第五种可能的实施方式中，控制器还在控制第三开关管和第四开关管从导通状态切换关断状态后，第二续流开关管的反向并联二极管、两个电感、交流电网与第一续流开关管构成第二续流回路，可以得到第二续流开关管的电压为零，控制第二续流开关管导通，以实现第二续流开关管的零电压导通。在第二续流开关管导通第四预设时长后，第一续流开关管的反向并联二极管、两个电感、交流电网与第二续流开关管构成第一续流回路，控制第二续流开关管关断。在第二续流开关管关断后，光伏组串、交流电网、两个电感、第三开关管的反向并联二极管和第四开关管的反向并联二极管构成第四续流回路，可以得到第三开关管的电压和第四开关管的电压均为零，控制第三开关管和第四开关管导通，以实现第三开关管和第四开关管的零电压导通。进而，可进一步降低逆变器中开关管的开关损耗。
结合第一方面第五种可能的实施方式，在第六种可能的实施方式中，逆变电路还包括第三开关管的反向并联二极管和第四开关管的反向并联二极管。控制器在第二续流开关管关断第五预设时长后，光伏组串、交流电网、两个电感、第三开关管的反向并联二极管和第四开关管的反向并联二极管构成第四续流回路，且第四续流回路中流经两个电感的电流方向与第一续流回路中流经两个电感的电流方向相同，说明第三开关管的电压和第四开关管的电压均为零，则控制第三开关管和第四开关管导通，以实现第三开关管和第四开关管的零电压导通，从而降低第三开关管和第四开关管的开关损耗，进而提高第三开关管和第四开关管的开关频率和效率。
结合第一方面第五种可能的实施方式或者第六种可能的实施方式，在第七种可能的实施方式中，控制器在控制第三开关管和第四开关管从导通状态切换关断状态经过第六预设时长后，第二续流开关管的反向并联二极管、两个电感、交流电网与第一续流开关管构成第二续流回路，说明第二续流开关管的电压为零，则控制第二续流开关管导通，从而降低第二续流开关管的开关损耗，进而提高第二续流开关管的开关频率和效率。
结合第一方面第五种可能的实施方式至第七种可能的实施方式中的任一种，在第八种可能的实施方式中，第二续流开关管导通第四预设时长内第二续流开关管的反向并联二极管、两个电感、交流电网与第一续流开关管构成第二续流回路。
结合第一方面第五种可能的实施方式至第八种可能的实施方式中的任一种，在第九种可能的实施方式中，逆变器还在交流电网的电流小于0的情况下，控制第三开关管和第四开关管导通或者关断，并控制第一续流开关管导通。可以理解的，在交流电网工作在负半周的情况下，控制器通过控制第一续流开关管处于导通状态，以及对第二续流开关管的谐振控制，可实现第二续流开关管、第三开关管和第四开关管的零电压导通，从而降低第二续流开关管、第三开关管和第四开关管的开关损耗，进而提高第二续流开关管、第三开关管和第四开关管的开关频率和效率。
第二方面，本申请提供了一种逆变器的控制方法，逆变器的输入端和输出端分别连接光伏组串和交流电网，逆变器包括逆变电路、续流桥臂和两个电感。其中：逆变电路的两个输出端分别连接续流桥臂的两端。续流桥臂的两端分别通过两个电感导电连接到逆变器的两个输出端。续流桥臂包括串联的第一续流开关管和第二续流二极管、以及第一续流开关管的反向并联二极管和第二续流开关管的反向并联二极管，且第一续流开关管的反向并联二极管的导通方向与第二续流开关管的反向并联二极管的导通方向相反。逆变电路包括第一开关管和第二开关管。该方法包括：在控制第一开关管和第二开关管从导通状态切换关断状态后，逆变器控制第一续流开关管导通，在第一开关管和第二开关管从导通状态切换至关断状态后，第一续流开关管的反向并联二极管、两个电感、交流电网与第二续流开关管构成第一续流回路；在第一续流开关管导通第一预设时长后，控制第一续流开关管关断，在第一续流开关管导通第一预设时长后且第一续流开关管关断之前，第二续流开关管的反向并联二极管、两个电感、交流电网与第一续流开关管构成第二续流回路；在第一续流开关管关断后，控制第一开关管和第二开关管导通。
结合第二方面，在第一种可能的实施方式中，逆变电路还包括第一开关管的反向并联二极管和第二开关管的反向并联二极管。在第一续流开关管关断第二预设时长后，逆变器控制第一开关管和第二开关管导通，在第一续流开关管关断第二预设时长后光伏组串、交流电网、两个电感、第一开关管的反向并联二极管和第二开关管的反向并联二极管构成第三续流回路，且第三续流回路中流经两个电感的电流方向与第一续流回路中流经两个电感的电流方向相同。
结合第二方面或者第一种可能的实施方式，在第二种可能的实施方式中，在控制第一开关管和第二开关管从导通状态切换至关断状态经过第三预设时长后，逆变器控制第一续流开关管导通，在第一开关管和第二开关管从导通状态切换至关断状态经过第三预设时长后，第一续流开关管的反向并联二极管、两个电感、交流电网与第二续流开关管构成第一续流回路。
结合第二方面至第二种可能的实施方式中的任一种，在第三种可能的实施方式中，第一续流开关管导通第一预设时长内第一续流开关管的反向并联二极管、两个电感、交流电网与第二续流开关管构成第一续流回路。
结合第二方面至第三种可能的实施方式中的任一种，在第四种可能的实施方式中，在交流电网的电流大于0的情况下，逆变器控制第一开关管和第二开关管导通或者关断，并控制第二续流开关管导通。
结合第二方面第一种可能的实施方式至第四种可能的实施方式中的任一种，在第五种可能的实施方式中，逆变电路还包括第三开关管和第四开关管。在控制第三开关管和第四开关管从导通状态切换关断状态后，逆变器控制第二续流开关管导通，在第三开关管和第四开关管从导通状态切换至关断状态后，第二续流开关管的反向并联二极管、两个电感、交流电网与第一续流开关管构成第二续流回路。在第二续流开关管导通第四预设时长后，控制第二续流开关管关断，在第二续流开关管导通第四预设时长后且第二续流开关管关断之前，第一续流开关管的反向并联二极管、两个电感、交流电网与第二续流开关管构成第一续流回路。在第二续流开关管关断后，控制第三开关管和第四开关管导通。
结合第二方面第五种可能的实施方式，在第六种可能的实施方式中，逆变电路还包括第三开关管的反向并联二极管和第四开关管的反向并联二极管。在第二续流开关管关断第五预设时长后，逆变器控制第三开关管和第四开关管导通，在第二续流开关管关断第五预设时长后光伏组串、交流电网、两个电感、第三开关管的反向并联二极管和第四开关管的反向并联二极管构成第四续流回路，且第四续流回路中流经两个电感的电流方向与第一续流回路中流经两个电感的电流方向相同。
结合第二方面第五种可能的实施方式或者第六种可能的实施方式，在第七种可能的实施方式中，在控制第三开关管和第四开关管从导通状态切换关断状态经过第六预设时长后，逆变器控制第二续流开关管导通，在第三开关管和第四开关管从导通状态切换至关断状态经过第六预设时长后，第二续流开关管的反向并联二极管、两个电感、交流电网与第一续流开关管构成第二续流回路。
结合第二方面第五种可能的实施方式至第七种可能的实施方式中的任一种，在第八种可能的实施方式中，第二续流开关管导通第四预设时长内第二续流开关管的反向并联二极管、两个电感、交流电网与第一续流开关管构成第二续流回路。
结合第二方面第五种可能的实施方式至第八种可能的实施方式，在第九种可能的实施方式中，在交流电网的电流小于0的情况下，逆变器控制第三开关管和第四开关管导通或者关断，并控制第一续流开关管导通。
应理解的是，本申请上述多个方面的实现和有益效果可互相参考。
附图说明
图1是本申请提供的逆变器的应用场景示意图；
图2是本申请提供的逆变器的一结构示意图；
图3是本申请提供的逆变器的一控制时序图；
图4a-图4c是本申请提供的逆变器的续流回路的一示意图；
图5是本申请提供的逆变器的另一控制时序图；
图6是本申请提供的逆变器的续流回路的另一示意图；
图7是本申请提供的逆变器的另一结构示意图；
图8a-图8b是本申请提供的逆变器的续流回路的又一示意图；
图9是本申请提供的逆变器的控制方法的一流程示意图。
具体实施方式
本申请提供的逆变器可适用于不同的应用场景，比如，光伏供电场景、储能供电场景、不间断电源(Uninterrupted Power Supply，UPS)供电场景等。下面以光伏供电场景为例进行说明。
参见图1，图1是本申请提供的逆变器的应用场景示意图。在光伏供电场景下，本申请提供的逆变器可以为图1所示的Heric逆变器，该Heric逆变器的输入端通过DC/DC变换器连接光伏组串，输出端连接交流电网或者家用设备。该Heric逆变器包括逆变电路和续流桥臂，续流桥臂连接在逆变电路的两个输出端之间。在DC/DC变换器和Heric逆变器共同构成的光伏供电系统开始运行后，DC/DC变换器将其输入端相连的光伏组串产生的直流电进行直流变换后输出至Heric逆变器。Heric逆变器可通过对续流桥臂中的续流开关管的谐振控制，实现对逆变电路中的开关管的零电压导通，进而通过对逆变电路的控制将其输入端输入的直流变换后的直流电逆变为交流电，进而实现对交流电网或者交流负载(如家用设备)等多种类型的用电设备进行供电。可以理解的，Heric逆变器可通过对续流开关管的谐振控制实现对逆变电路中的开关管的零电压导通，从而降低开关损耗，进而提高开关频率和效率，以及Heric逆变器的效率，适用性强。上述只是对本申请提供的逆变器的应用场景进行示例，而非穷举，本申请不对应用场景进行限制。
下面结合图2至图8b对本申请提供的逆变器的工作原理进行示例说明。
参见图2，图2是本申请提供的逆变器的一结构示意图。如图2所示，逆变器11的输入端用于接收光伏组串10输出的电能，输出端连接交流电网12。逆变器11包括逆变电路111、续流桥臂112、两个电感(即电感L1和电感L2)和控制器113。逆变电路111的第一输入端和第二输入端分别连接逆变器11的第一输入端和第二输入端，逆变电路111的第一输出端和第二输出端分别连接续流桥臂112的两端，续流桥臂112的两端分别通过电感L1和L2导电连接到逆变器11的第一输出端和第二输出端。其中，逆变电路111包括第一开关管S11及其反向并联二极管D3、第二开关管S22及其反向并联二极管D6、第三开关管S21及其反向并联二极管D5和第四开关管S12及其反向并联二极管D4。续流桥臂112包括第一续流开关管T1及其反向并联二极管D1，第二续流开关管T2及其反向并联二极管D2。在本申请实施例中，第一开关管S11、第二开关管S22、第三开关管S21、第四开关管S12、第一续流开关管T1和第二续流开关管T2可以是金属氧化物半导体场效应晶体管(metaloxide semiconductor FieldEffect Transistor，MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate BipolarTransistor，IGBT)或者氮化镓(Gallium Nitride，GaN)晶体管中的任意一种。
需要说明的是，逆变电路111的输入端可以直接连接逆变器11的输入端，此时，逆变器11的输入端与光伏组串10之间还连接有DC/DC变换器，该DC/DC变换器用于对光伏组串10输出的直流电进行直流变换，并实现对光伏组串10的最大功率点跟踪(MaximumPowerPoint Tracking，MPPT)，以保证光伏组串10的高效率发电。可选的，逆变器11还包括DC/DC电路，逆变电路111的输入端可以通过DC/DC电路连接逆变器11的输入端，此时，逆变器11的输入端可以直接连接光伏组串10，这里DC/DC电路的作用与上述DC/DC变换器的作用一致，此处不再赘述。逆变器11的结构多样，灵活性高。
在本申请实施例中，以MOSFET为例对第一开关管S11、第二开关管S22、第三开关管S21和第四开关管S12，以及以IGBT为例对第一续流开关管T1和第二续流开关管T2进行说明。第一开关管S11的漏极与第三开关管S21的漏极相连构成逆变电路111的第一输入端，第一开关管S11的源极与第四开关管S12的漏极相连，且连接处构成逆变电路111的第一输出端，第三开关管S21的源极与第二开关管S22的漏极相连，且连接处构成逆变电路111的第二输出端，第四开关管S12的源极与第二开关管S22的源极相连构成逆变电路111的第二输入端。第一续流开关管T1的集电极连接逆变电路111的第一输出端，第一续流开关管T1的发射极连接第二续流开关管T2的发射极，第二续流开关管T2的集电极连接逆变电路111的第二输出端，且第一续流开关管T1的反向并联二极管D1的导通方向与第二续流开关管T2的反向并联二极管D2的导通方向相反，具体如图2所示，第一续流开关管T1的反向并联二极管D1的阳极连接第二续流开关管T2的反向并联二极管D2的阳极。逆变电路111的第一输出端和第一续流开关管T1的集电极通过电感L1连接逆变器11的第一输出端，逆变电路111的第二输出端和第二续流开关管T2的集电极通过电感L2连接逆变器11的第二输出端。
在一可选实施方式中，逆变器11在开始运行后，控制器113在控制第一开关管S11和第二开关管S22从导通状态切换至关断状态后，第一续流开关管T1的反向并联二极管D1、电感L1、交流电网12、电感L2与第二续流开关管T2构成第一续流回路，可以得到第一续流开关管T1的电压为零，控制器113控制第一续流开关管T1导通，从而保证第一续流开关管T1在其电压为零的情况下导通，实现零电压导通。在第一续流开关管T1导通第一预设时长后，第二续流开关管T2的反向并联二极管D2、电感L2、交流电网12、电感L1与第一续流开关管T1构成第二续流回路，说明相对于第一续流回路中电感L1和L2上的电流方向，第二续流回路中电感L1和L2上的电流方向发生了反转，则控制器113控制第一续流开关管T1关断。在第一续流开关管T1关断后，第一开关管S11的反向并联二极管D3、光伏组串10、第二开关管S22的反向并联二极管D6、电感L2、交流电网12和电感L1构成第三续流回路，则控制器113控制第一开关管S11和第二开关管S22导通，从而保证第一开关管S11和第二开关管S22均在各自电压为零的情况下导通，实现零电压导通。进而降低第一续流开关管T1、第一开关管S11和第二开关管S22的开关损耗。
具体的，逆变器11开始工作后，控制器113在检测到交流电网12工作在正半周的情况下，也即交流电网12的电流大于0的情况下，在控制第一开关管S11和第二开关管S22从导通状态切换至关断状态经过第三预设时长后，第一续流开关管T1的反向并联二极管D1、电感L1、交流电网12、电感L2与第二续流开关管T2构成第一续流回路，从而可以得到第一续流开关管T1的电压为零，则控制器113控制第一续流开关管T1导通，以实现第一续流开关管T1的零电压导通。在第一续流开关管T1导通第一预设时长后，第二续流开关管T2的反向并联二极管D2、电感L2、交流电网12、电感L1与第一续流开关管T1构成第二续流回路，可以得到电感L1和L2上的电流流向发生了反转，则控制器113控制第一续流开关管T1关断。在第一续流开关管T1关断第二预设时长后，第一开关管S11的反向并联二极管D3、光伏组串10、第二开关管S22的反向并联二极管D6、电感L2、交流电网12和电感L1构成第三续流回路，可以得到第一开关管S11的电压和第二开关管S22的电压均为零，则控制器113控制第一开关管S11和第二开关管S22导通，从而实现第一开关管S11和第二开关管S22的零电压导通。进而降低第一续流开关管T1、第一开关管S11和第二开关管S22的开关损耗。
为了方便理解，请参见图3，图3是本申请提供的逆变器的一控制时序图。如图3所示，在t0时刻，控制器113检测到交流电网12输出的交流电流从负值上升至0时，向第一开关管S11的栅极G_S11、第二开关管S22的栅极G_S11和第二续流开关管T2的栅极G_T2输出高电平，以控制第一开关管S11、第二开关管S22和第二续流开关管T2导通。
在t0至t1时间段，由于第一开关管S11和第二开关管S22处于导通状态，由光伏组串10、第一开关管S11、电感L1、交流电网12、电感L2和第二开关管S22构成且电流方向为从光伏组串10流向交流电网12的充电回路向电感L1和L2充电，使得电感L1的电流iL1和电感L2的电流iL2均开始从0上升至Im。
在t1时刻，控制器113向第一开关管S11的栅极G_S11和第二开关管S22的栅极G_S11输出低电平，以控制第一开关管S11和第二开关管S22关断。
在t1至t2时间段，也即第一开关管S11和第二开关管S22关断后的第三预设时长Δt1内，第一开关管S11的结电容C1充电，第二开关管S22的结电容C2充电，第三开关管S21的结电容C3放电，第四开关管S12的结电容C4放电；结电容C1、C2、C3、C4跟电感L1、L2发生谐振，第一续流开关管T1的电压(即T1的集电极与发射极之间的电压)从正负母线电压(即光伏组串10的电压)开始下降。对应的，在该时间段内，电感L1的电流iL1和电感L2的电流iL2均从Im开始短暂上升后下降；第一开关管S11的电压(即S11的漏极与源极之间的电压Vds_S11)从零开始上升至正母线电压(即逆变器11的第一输入端电压)，第二开关管S22的电压(即S11的漏极与源极之间的电压Vds_S11)从零开始上升至负母线电压(即逆变器11的第二输入端电压)。
在t2时刻，第一续流开关管T1的电压下降至0，与此同时，由于电感上的电流方向不能突变且第二续流开关管T2处于导通状态，在t2时刻，电感L1、交流电网12、电感L2、第二续流开关管T2和第一续流开关管T1的反向并联二极管D1构成如图4a所示的第一续流回路。由于在t2时刻第一续流开关管T1的电压为0，此时控制器113向第一续流开关管T1的栅极G_T1输出高电平，以实现第一续流开关管T1的零电压导通，从而降低第一续流开关管T1的开关损耗。
在t2至t3时间段，也即第一续流开关管T1导通的第一预设时长Δt2内，电感L1的电流iL1和电感L2的电流iL2均通过第一续流回路继续下降。
在t3时刻，电感L1的电流iL1和电感L2的电流iL2均下降至0。
在t3至t4时间段，由于第一续流开关管T1仍处于导通状态，电感L1的电流iL1和电感L2的电流iL2均从0变成负值，也即在该时间段内，相对于t2至t3时间段内的电感L1和L2的电流方向而言，电感L1的电流iL1的方向和电感L2的电流iL2的方向均反向流动，具体来讲，电感L1、第一续流开关管T1、第二续流开关管T2的反向并联二极管D2、电感L2和交流电网12构成如图4b所示的第二续流回路，且第二续流回路中电感L1和L2上的电流方向与第一续流回路中电感L1和L2上的电流方向相反。
在t4时刻，电感L1的电流iL1和电感L2的电流iL2均达到负值ir。控制器113向第一续流开关管T1的栅极G_T1输出低电平，以控制第一续流开关管T1关断。
在t4至t5时间段，也即第一续流开关管T1关断后的第二预设时长Δt3内，第一开关管S11的结电容C1放电，第二开关管S22的结电容C2放电，第三开关管S21的结电容C3充电，第四开关管S12的结电容C4充电；结电容C1、C2、C3、C4跟电感L1、L2发生谐振，第一开关管S11的电压Vds_S11从正母线电压开始下降，第二开关管S22的电压Vds_S22从负母线电压开始下降。
在t5时刻，第一开关管S11的电压Vds_S11和第二开关管S22的电压Vds_S22均下降至0，与此同时，由于电感上的电流方向不能突变，在t5时刻，电感L1、第一开关管S11的反向并联二极管D3、光伏组串10、第二开关管S22的反向并联二极管D6、电感L2和交流电网12构成如图4c所示的第三续流回路，且第三续流回路中流经电感L1和L2的电流方向与第一续流回路中流经电感L1和L2的电流方向相同。由于在t5时刻第一开关管S11的电压和第二开关管S22的电压均为0，此时控制器113向第一开关管S11的栅极G_S11和第二开关管S22的栅极G_S22输出高电平，以实现第一开关管S11和第二开关管S22的零电压导通，从而降低第一开关管S11和第二开关管S22的开关损耗。
可以理解的，在交流电网12工作在正半周时，逆变器11可通过对第一续流开关管T1的谐振控制，实现对第一续流开关管T1、第一开关管S11和第二开关管S22的零电压导通，从而降低第一续流开关管T1、第一开关管S11和第二开关管S22的开关损耗，进而提高第一续流开关管T1、第一开关管S11和第二开关管S22的开关频率和效率。
在另一可选实施方式中，逆变器11在开始运行后，控制器113在控制第三开关管S21和第四开关管S12从导通状态切换至关断状态后，第二续流开关管T2的反向并联二极管D2、电感L2、交流电网12、电感L1与第一续流开关管T1构成第二续流回路，可以得到第二续流开关管T2的电压为零，控制器113控制第二续流开关管T2导通，从而保证第二续流开关管T2在其电压为零的情况下导通，实现零电压导通。在第二续流开关管T2导通第四预设时长后，第一续流开关管T1的反向并联二极管D1、电感L1、交流电网12、电感L2与第二续流开关管T2构成第一续流回路，说明相对于第二续流回路中电感L1和L2上的电流方向，第一续流回路中电感L1和L2上的电流方向发生了反转，则控制器113控制第二续流开关管T2关断。在第二续流开关管T2关断后，第三开关管S21的反向并联二极管D5、光伏组串10、第四开关管S12的反向并联二极管D4、电感L1、交流电网12和电感L2构成第四续流回路，则控制器113控制第三开关管S21和第四开关管S12导通，从而保证第三开关管S21和第四开关管S12均在各自电压为零的情况下导通，实现零电压导通。进而降低第二续流开关管T2、第三开关管S21和第四开关管S12的开关损耗。
具体的，逆变器11开始工作后，控制器113在检测到交流电网12工作在负半周的情况下，也即交流电网12的电流小于0的情况下，在控制第三开关管S21和第四开关管S12从导通状态切换至关断状态经过第六预设时长后，第二续流开关管T2的反向并联二极管D2、电感L2、交流电网12、电感L1与第一续流开关管T1构成第二续流回路，从而可以得到第二续流开关管T2的电压为零，则控制器113控制第二续流开关管T2导通，以实现第二续流开关管T2的零电压导通。在第二续流开关管T2导通第四预设时长后，第一续流开关管T1的反向并联二极管D1、电感L1、交流电网12、电感L2与第二续流开关管T2构成第一续流回路，可以得到电感L1和L2上的电流流向发生了反转，则控制器113控制第二续流开关管T2关断。在第二续流开关管T2关断第五预设时长后，第三开关管S21的反向并联二极管D5、光伏组串10、第四开关管S12的反向并联二极管D4、电感L1、交流电网12和电感L2构成第四续流回路，可以得到第三开关管S21和第四开关管S12的电压均为零，则控制器113控制第三开关管S21和第四开关管S12导通，从而实现第三开关管S21和第四开关管S12的零电压导通。进而降低第二续流开关管T2、第三开关管S21和第四开关管S12的开关损耗。
为了方便理解，请参见图5，图5是本申请提供的逆变器的另一控制时序图。如图5所示，在t0时刻，控制器113检测到交流电网12输出的交流电流从正值下降至0时，向第三开关管S21的栅极G_S21、第四开关管S12的栅极G_S12和第一续流开关管T1的栅极G_T1输出高电平，以控制第三开关管S21、第四开关管S12和第一续流开关管T1导通。
在t0至t1时间段，由于第三开关管S21、第四开关管S12处于导通状态，由光伏组串10、第三开关管S21、电感L2、交流电网12、电感L1和第四开关管S12构成且电流方向为从交流电网12流向光伏组串10的充电回路向电感L1和L2充电，使得电感L1的电流iL1和电感L2的电流iL2均开始从0反向上升至Im。
在t1时刻，控制器113向第三开关管S21的栅极G_S21和第四开关管S12的栅极G_S12输出低电平，以控制第三开关管S21和第四开关管S12关断。
在t1至t2时间段，也即第三开关管S21和第四开关管S12关断后的第六预设时长Δt4内，第三开关管S21的结电容C3充电，第四开关管S12的结电容C4充电，第一开关管S11的结电容C1放电，第二开关管S22的结电容C2放电；结电容C1、C2、C3、C4跟电感L1、L2发生谐振，第二续流开关管T2的电压(即T2的集电极与发射极之间的电压)从正负母线电压开始下降。对应的，在该时间段内，电感L1的电流iL1和电感L2的电流iL2均从-Im开始短暂下降后上升；第三开关管S21的电压(即S21的漏极与源极之间的电压Vds_S21)从零开始上升至正母线电压，第四开关管S12的电压(即S12的漏极与源极之间的电压Vds_S12)从零开始上升至负母线电压。
在t2时刻，第二续流开关管T2的电压下降至0，与此同时，由于电感上的电流方向不能突变且第一续流开关管T1处于导通状态，在t2时刻，电感L1、第一续流开关管T1、第二续流开关管T2的反向并联二极管D2、电感L2和交流电网12构成如图4b所示的第二续流回路。由于在t2时刻第二续流开关管T2的电压为0，此时控制器113向第二续流开关管T2的栅极G_T2输出高电平，以实现第二续流开关管T2的零电压导通，从而降低第二续流开关管T2的开关损耗。
在t2至t3时间段，也即第二续流开关管T2导通的第四预设时长Δt5内，电感L1的电流iL1和电感L2的电流iL2均通过第二续流回路继续上升。
在t3时刻，电感L1的电流iL1和电感L2的电流iL2均上升至0。
在t3至t4时间段，由于第二续流开关管T2仍处于导通状态，电感L1的电流iL1和电感L2的电流iL2均从0变成正值，也即在该时间段内，相对于t2至t3时间段内的电感L1和L2的电流方向而言，电感L1的电流iL1的方向和电感L2的电流iL2的方向均反向流动，具体来讲，电感L1、交流电网12、电感L2、第二续流开关管T2和第一续流开关管T1的反向并联二极管D1构成如图4a所示的第一续流回路，且第一续流回路中电感L1和L2上的电流方向与第二续流回路中电感L1和L2上的电流方向相反。
在t4时刻，电感L1的电流iL1和电感L2的电流iL2均达到正值ir。控制器113向第二续流开关管T2的栅极G_T2输出低电平，以控制第二续流开关管T2关断。
在t4至t5时间段，也即第二续流开关管T2关断后的第五预设时长Δt6内，第三开关管S21的结电容C3放电，第四开关管S12的结电容C4放电，第一开关管S11的结电容C1充电，第二开关管S22的结电容C2充电；结电容C1、C2、C3、C4跟电感L1、L2发生谐振，第三开关管S21的电压Vds_S21从正母线电压开始下降，第四开关管S12的电压Vds_S12从负母线电压开始下降。
在t5时刻，第三开关管S21的电压Vds_S21和第四开关管S12的电压Vds_S12均下降至0，与此同时，由于电感上的电流方向不能突变，在t5时刻，电感L1、交流电网12、电感L2、第三开关管S21的反向并联二极管D5、光伏组串10和第四开关管S12的反向并联二极管D4构成如图6所示的第四续流回路，且第四续流回路中流经电感L1和L2的电流方向与第一续流回路中流经电感L1和L2的电流方向相同。由于在t5时刻第三开关管S21的电压和第四开关管S12的电压均为0，此时控制器113向第三开关管S21的栅极G_S21和第四开关管S12的栅极G_S12输出高电平，以实现第三开关管S21和第四开关管S12的零电压导通，从而降低第三开关管S21和第四开关管S12的开关损耗。
可以理解的，在交流电网12工作在负半周时，逆变器11可通过对第二续流开关管T2的谐振控制，实现对第二续流开关管T2、第三开关管S21和第四开关管S12的零电压导通，从而降低第二续流开关管T2、第三开关管S21和第四开关管S12的开关损耗，进而提高第二续流开关管T2、第三开关管S21和第四开关管S12的开关频率和效率。
在本申请实施例中，逆变器11可以通过对续流桥臂112中的续流开关管的谐振控制，实现对所有开关管(即续流开关管和逆变电路111中的开关管)的零电压导通，从而降低逆变器11中的开关损耗，进而提高开关频率和效率，以及逆变器11的效率。此外，由于上述开关管和续流开关管均可实现零电压导通，因此，还可降低电磁干扰(ElectromagneticInterference，EMI)。另外，逆变器11基于自身已有的续流开关管即可实现所有开关管的零电压导通，无需增加额外的电路元件，可有效降低逆变器11的成本，适用性强。
参见图7，图7是本申请提供的逆变器的另一结构示意图。如图7所示，续流桥臂112包括第一续流开关管T1及其反向并联二极管D1，第二续流开关管T2及其反向并联二极管D2。在本申请实施例中，第一续流开关管T1和第二续流开关管T2可以是金属氧化物半导体场效应晶体管(metaloxide semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)或者氮化镓(GalliumNitride，GaN)晶体管中的任意一种。在本申请实施例中，以IGBT为例对第一续流开关管T1和第二续流开关管T2进行说明。第二续流开关管T2的发射极连接逆变电路111的第一输出端，第二续流开关管T2的集电极连接第一续流开关管T1的集电极，第一续流开关管T1的发射极连接逆变电路111的第二输出端，且第一续流开关管T1的反向并联二极管D1的导通方向与第二续流开关管T2的反向并联二极管D2的导通方向相反，具体如图7所示，第一续流开关管T1的反向并联二极管D1的阴极连接第二续流开关管T2的反向并联二极管D2的阴极。这里，逆变器11中包括的其他部分，以及各部分之间的具体连接关系请参见图2所示实施例中对应部分的描述。
在一可选实施方式中，逆变器11在开始运行后，控制器113在控制第一开关管S11和第二开关管S22从导通状态切换至关断状态后，第一续流开关管T1的反向并联二极管D1、第二续流开关管T2、电感L1、交流电网12和电感L2构成第一续流回路，可以得到第一续流开关管T1的电压为零，控制器113控制第一续流开关管T1导通，从而保证第一续流开关管T1在其电压为零的情况下导通，实现零电压导通。在第一续流开关管T1导通第一预设时长后，第二续流开关管T2的反向并联二极管D2、第一续流开关管T1、电感L2、交流电网12和电感L1构成第二续流回路，说明相对于第一续流回路中电感L1和L2上的电流方向，第二续流回路中电感L1和L2上的电流方向发生了反转，则控制器113控制第一续流开关管T1关断。在第一续流开关管T1关断后，第一开关管S11的反向并联二极管D3、光伏组串10、第二开关管S22的反向并联二极管D6、电感L2、交流电网12和电感L1构成第三续流回路，则控制器113控制第一开关管S11和第二开关管S22导通，从而保证第一开关管S11和第二开关管S22均在各自电压为零的情况下导通，实现零电压导通。进而降低第一续流开关管T1、第一开关管S11和第二开关管S22的开关损耗。
具体的，逆变器11开始工作后，控制器113在检测到交流电网12工作在正半周的情况下，也即交流电网12的电流大于0的情况下，在控制第一开关管S11和第二开关管S22从导通状态切换至关断状态经过第三预设时长后，第一续流开关管T1的反向并联二极管D1、第二续流开关管T2、电感L1、交流电网12和电感L2构成如图8a所示的第一续流回路，从而可以得到第一续流开关管T1的电压为零，则控制器113控制第一续流开关管T1导通，以实现第一续流开关管T1的零电压导通。在第一续流开关管T1导通第一预设时长后，第二续流开关管T2的反向并联二极管D2、第一续流开关管T1、电感L2、交流电网12和电感L1构成如图8b所示的第二续流回路，可以得到电感L1和L2上的电流流向发生了反转，则控制器113控制第一续流开关管T1关断。在第一续流开关管T1关断第二预设时长后，第一开关管S11的反向并联二极管D3、光伏组串10、第二开关管S22的反向并联二极管D6、电感L2、交流电网12和电感L1构成如图4c所示的第三续流回路，可以得到第一开关管S11的电压和第二开关管S22的电压均为零，则控制器113控制第一开关管S11和第二开关管S22导通，从而实现第一开关管S11和第二开关管S22的零电压导通。进而降低第一续流开关管T1、第一开关管S11和第二开关管S22的开关损耗。
具体实现中，本申请提供的控制器113所执行的更多操作可参见图2所示的逆变器11中的控制器113所执行的实现方式，在此不再赘述。
可以理解的，在交流电网12工作在正半周时，逆变器11可通过对第一续流开关管T1的谐振控制，实现对第一续流开关管T1、第一开关管S11和第二开关管S22的零电压导通，从而降低第一续流开关管T1、第一开关管S11和第二开关管S22的开关损耗，进而提高第一续流开关管T1、第一开关管S11和第二开关管S22的开关频率和效率。
在另一可选实施方式中，逆变器11在开始运行后，控制器113在控制第三开关管S21和第四开关管S12从导通状态切换至关断状态后，第二续流开关管T2的反向并联二极管D2、第一续流开关管T1、电感L2、交流电网12和电感L1构成第二续流回路，可以得到第二续流开关管T2的电压为零，控制器113控制第二续流开关管T2导通，从而保证第二续流开关管T2在其电压为零的情况下导通，实现零电压导通。在第二续流开关管T2导通第四预设时长后，第一续流开关管T1的反向并联二极管D1、第二续流开关管T2、电感L1、交流电网12和电感L2构成第一续流回路，说明相对于第二续流回路中电感L1和L2上的电流方向，第一续流回路中电感L1和L2上的电流方向发生了反转，则控制器113控制第二续流开关管T2关断。在第二续流开关管T2关断后，第三开关管S21的反向并联二极管D5、光伏组串10、第四开关管S12的反向并联二极管D4、电感L1、交流电网12和电感L2构成第四续流回路，则控制器113控制第三开关管S21和第四开关管S12导通，从而保证第三开关管S21和第四开关管S12均在各自电压为零的情况下导通，实现零电压导通。进而降低第二续流开关管T2、第三开关管S21和第四开关管S12的开关损耗。
具体的，逆变器11开始工作后，控制器113在检测到交流电网12工作在负半周的情况下，也即交流电网12的电流小于0的情况下，在控制第三开关管S21和第四开关管S12从导通状态切换至关断状态经过第六预设时长后，第二续流开关管T2的反向并联二极管D2、第一续流开关管T1、电感L2、交流电网12和电感L1构成如图8b所示的第二续流回路，从而可以得到第二续流开关管T2的电压为零，则控制器113控制第二续流开关管T2导通，以实现第二续流开关管T2的零电压导通。在第二续流开关管T2导通第四预设时长后，第一续流开关管T1的反向并联二极管D1、第二续流开关管T2、电感L1、交流电网12和电感L2构成如图8a所示的第一续流回路，可以得到电感L1和L2上的电流流向发生了反转，则控制器113控制第二续流开关管T2关断。在第二续流开关管T2关断第五预设时长后，第三开关管S21的反向并联二极管D5、光伏组串10、第四开关管S12的反向并联二极管D4、电感L1、交流电网12和电感L2构成如图6所示的第四续流回路，可以得到第三开关管S21和第四开关管S12的电压均为零，则控制器113控制第三开关管S21和第四开关管S12导通，从而实现第三开关管S21和第四开关管S12的零电压导通。进而降低第二续流开关管T2、第三开关管S21和第四开关管S12的开关损耗。
具体实现中，本申请提供的控制器113所执行的更多操作可参见图2所示的逆变器11中的控制器113所执行的实现方式，在此不再赘述。
可以理解的，在交流电网12工作在负半周时，逆变器11可通过对第二续流开关管T2的谐振控制，实现对第二续流开关管T2、第三开关管S21和第四开关管S12的零电压导通，从而降低第二续流开关管T2、第三开关管S21和第四开关管S12的开关损耗，进而提高第二续流开关管T2、第三开关管S21和第四开关管S12的开关频率和效率。
在本申请实施例中，逆变器11可以通过对续流桥臂112中的续流开关管的谐振控制，实现对所有开关管的零电压导通，从而降低逆变器11中的开关损耗，进而提高开关频率和效率，以及逆变器11的效率。此外，由于上述开关管和续流开关管均可实现零电压导通，因此，还可降低EMI。另外，逆变器11基于自身已有的续流开关管即可实现所有开关管的零电压导通，无需增加额外的电路元件，可有效降低逆变器11的成本，适用性强。
参见图9，图9是本申请提供的逆变器的控制方法的一流程示意图。本申请实施例提供的逆变器的控制方法适用于图2和图7所示的逆变器11。逆变器的控制方法可包括步骤：
S101，在控制第一开关管和第二开关管从导通状态切换关断状态后，控制第一续流开关管导通。
在一可选实施方式中，逆变器在控制第一开关管和第二开关管从导通状态切换至关断状态后，第一续流开关管的反向并联二极管、两个电感、交流电网与第二续流开关管构成第一续流回路，可以得到第一续流开关管的电压为零，则控制第一续流开关管导通，以实现第一续流开关管的零电压导通。
S102，在第一续流开关管导通第一预设时长后，控制第一续流开关管关断。
在一可选实施方式中，在第一续流开关管导通第一预设时长后，第二续流开关管的反向并联二极管、两个电感、交流电网与第一续流开关管构成第二续流回路，且第二续流回路中流经两个电感上的电流方向与第一续流回路中流经两个电感的电流流向相反，说明电感上的电流方向发生了反转，则控制第一续流开关管关断。
S103，在第一续流开关管关断后，控制第一开关管和第二开关管导通。
在一可选实施方式中，在第一续流开关管关断后，光伏组串、交流电网、两个电感、第一开关管的反向并联二极管和第二开关管的反向并联二极管构成第三续流回路，且第三续流回路中流经两个电感的电流方向与第一续流回路中流经两个电感的电流方向相同，说明第一开关管的电压和第二开关管的电压均为零，则控制第一开关管和第二开关管导通，以实现第一开关管和第二开关管的零电压导通。
具体实现中，本申请提供的逆变器的控制方法中控制器所执行的更多操作可参见图2和图7所示的逆变器11所执行的实现方式，在此不再赘述。
本申请实施例中，逆变器可以通过对续流桥臂中的续流开关管的谐振控制，实现对所有开关管的零电压导通，从而降低逆变器中的开关损耗，进而提高开关频率和效率，以及逆变器的效率。此外，由于上述开关管和续流开关管均可实现零电压导通，因此，还可降低EMI。另外，逆变器基于自身已有的续流开关管即可实现所有开关管的零电压导通，无需增加额外的电路元件，可有效降低逆变器的成本，适用性强。
以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (20)

1.一种逆变器，其特征在于，所述逆变器的输入端和输出端分别用于连接光伏组串和交流电网，所述逆变器包括逆变电路、续流桥臂、两个电感和控制器，其中：
所述逆变电路的两个输出端分别连接所述续流桥臂的两端；所述续流桥臂的两端分别通过所述两个电感导电连接到所述逆变器的两个输出端；所述续流桥臂包括串联的第一续流开关管和第二续流开关管、以及所述第一续流开关管的反向并联二极管和所述第二续流开关管的反向并联二极管，且所述第一续流开关管的反向并联二极管的导通方向和所述第二续流开关管的反向并联二极管的导通方向相反；所述逆变电路包括第一开关管和第二开关管；
所述控制器，用于在控制所述第一开关管和所述第二开关管从导通状态切换至关断状态后，控制所述第一续流开关管导通，在所述第一开关管和所述第二开关管从导通状态切换至关断状态后，所述第一续流开关管的反向并联二极管、所述两个电感、所述交流电网与所述第二续流开关管构成第一续流回路；在所述第一续流开关管导通第一预设时长后，控制所述第一续流开关管关断，在所述第一续流开关管导通所述第一预设时长后且所述第一续流开关管关断之前，所述第二续流开关管的反向并联二极管、所述两个电感、所述交流电网与所述第一续流开关管构成第二续流回路；在所述第一续流开关管关断后，控制所述第一开关管和所述第二开关管导通。
2.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于，所述逆变电路还包括所述第一开关管的反向并联二极管和所述第二开关管的反向并联二极管；
所述控制器用于在所述第一续流开关管关断第二预设时长后，控制所述第一开关管和所述第二开关管导通，在所述第一续流开关管关断所述第二预设时长后所述光伏组串、所述交流电网、所述两个电感、所述第一开关管的反向并联二极管和所述第二开关管的反向并联二极管构成第三续流回路，且所述第三续流回路中流经所述两个电感的电流方向与所述第一续流回路中流经所述两个电感的电流方向相同。
3.根据权利要求1或2所述的逆变器，其特征在于，所述控制器用于在控制所述第一开关管和所述第二开关管从导通状态切换至关断状态经过第三预设时长后，控制所述第一续流开关管导通，在所述第一开关管和所述第二开关管从导通状态切换至关断状态经过所述第三预设时长后，所述第一续流开关管的反向并联二极管、所述两个电感、所述交流电网与所述第二续流开关管构成所述第一续流回路。
4.根据权利要求1-3任一项所述的逆变器，其特征在于，所述第一续流开关管导通所述第一预设时长内所述第一续流开关管的反向并联二极管、所述两个电感、所述交流电网与所述第二续流开关管构成所述第一续流回路。
5.根据权利要求1-4任一项所述的逆变器，其特征在于，所述控制器还用于在所述交流电网的电流大于0的情况下，控制所述第一开关管和所述第二开关管导通或者关断，并控制所述第二续流开关管导通。
6.根据权利要求2-5任一项所述的逆变器，其特征在于，所述逆变电路还包括第三开关管和第四开关管；
所述控制器还用于在控制所述第三开关管和所述第四开关管从导通状态切换关断状态后，控制所述第二续流开关管导通，在所述第三开关管和所述第四开关管从导通状态切换至关断状态后，所述第二续流开关管的反向并联二极管、所述两个电感、所述交流电网与所述第一续流开关管构成所述第二续流回路；在所述第二续流开关管导通第四预设时长后，控制所述第二续流开关管关断，在所述第二续流开关管导通所述第四预设时长后且所述第二续流开关管关断之前，所述第一续流开关管的反向并联二极管、所述两个电感、所述交流电网与所述第二续流开关管构成所述第一续流回路；在所述第二续流开关管关断后，控制所述第三开关管和所述第四开关管导通。
7.根据权利要求6所述的逆变器，其特征在于，所述逆变电路还包括所述第三开关管的反向并联二极管和所述第四开关管的反向并联二极管；
所述控制器用于在所述第二续流开关管关断第五预设时长后，控制所述第三开关管和所述第四开关管导通，在所述第二续流开关管关断所述第五预设时长后所述光伏组串、所述交流电网、所述两个电感、所述第三开关管的反向并联二极管和所述第四开关管的反向并联二极管构成第四续流回路，且所述第四续流回路中流经所述两个电感的电流方向与所述第一续流回路中流经所述两个电感的电流方向相同。
8.根据权利要求6或7所述的逆变器，其特征在于，所述控制器用于在控制所述第三开关管和所述第四开关管从导通状态切换关断状态经过第六预设时长后，控制所述第二续流开关管导通，在所述第三开关管和所述第四开关管从导通状态切换至关断状态经过所述第六预设时长后，所述第二续流开关管的反向并联二极管、所述两个电感、所述交流电网与所述第一续流开关管构成所述第二续流回路。
9.根据权利要求6-8任一项所述的逆变器，其特征在于，所述第二续流开关管导通所述第四预设时长内所述第二续流开关管的反向并联二极管、所述两个电感、所述交流电网与所述第一续流开关管构成所述第二续流回路。
10.根据权利要求6-9任一项所述的逆变器，其特征在于，所述逆变器还用于在所述交流电网的电流小于0的情况下，控制所述第三开关管和所述第四开关管导通或者关断，并控制所述第一续流开关管导通。
11.一种逆变器的控制方法，其特征在于，所述逆变器的输入端和输出端分别用于连接光伏组串和交流电网，所述逆变器包括逆变电路、续流桥臂和两个电感，其中：所述逆变电路的两个输出端分别连接所述续流桥臂的两端；所述续流桥臂的两端分别通过所述两个电感导电连接到所述逆变器的两个输出端；所述续流桥臂包括串联的第一续流开关管和第二续流二极管、以及所述第一续流开关管的反向并联二极管和所述第二续流开关管的反向并联二极管，且所述第一续流开关管的反向并联二极管的导通方向与所述第二续流开关管的反向并联二极管的导通方向相反；所述逆变电路包括第一开关管和第二开关管；所述方法包括：
在控制所述第一开关管和所述第二开关管从导通状态切换关断状态后，控制所述第一续流开关管导通，在所述第一开关管和所述第二开关管从导通状态切换至关断状态后，所述第一续流开关管的反向并联二极管、所述两个电感、所述交流电网与所述第二续流开关管构成第一续流回路；
在所述第一续流开关管导通第一预设时长后，控制所述第一续流开关管关断，在所述第一续流开关管导通所述第一预设时长后且所述第一续流开关管关断之前，所述第二续流开关管的反向并联二极管、所述两个电感、所述交流电网与所述第一续流开关管构成第二续流回路；
在所述第一续流开关管关断后，控制所述第一开关管和所述第二开关管导通。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述逆变电路还包括所述第一开关管的反向并联二极管和所述第二开关管的反向并联二极管；
所述在所述第一续流开关管关断后，控制所述第一开关管和所述第二开关管导通，包括：
在所述第一续流开关管关断第二预设时长后，控制所述第一开关管和所述第二开关管导通，在所述第一续流开关管关断所述第二预设时长后所述光伏组串、所述交流电网、所述两个电感、所述第一开关管的反向并联二极管和所述第二开关管的反向并联二极管构成第三续流回路，且所述第三续流回路中流经所述两个电感的电流方向与所述第一续流回路中流经所述两个电感的电流方向相同。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述在控制所述第一开关管和所述第二开关管从导通状态切换关断状态后，控制所述第一续流开关管导通，包括：
在控制所述第一开关管和所述第二开关管从导通状态切换至关断状态经过第三预设时长后，控制所述第一续流开关管导通，在所述第一开关管和所述第二开关管从导通状态切换至关断状态经过所述第三预设时长后，所述第一续流开关管的反向并联二极管、所述两个电感、所述交流电网与所述第二续流开关管构成所述第一续流回路。
14.根据权利要求11-13任一项所述的方法，其特征在于，所述第一续流开关管导通所述第一预设时长内所述第一续流开关管的反向并联二极管、所述两个电感、所述交流电网与所述第二续流开关管构成所述第一续流回路。
15.根据权利要求11-14任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述交流电网的电流大于0的情况下，控制所述第一开关管和所述第二开关管导通或者关断，并控制所述第二续流开关管导通。
16.根据权利要求12-15任一项所述的方法，其特征在于，所述逆变电路还包括第三开关管和第四开关管；
所述方法还包括：
在控制所述第三开关管和所述第四开关管从导通状态切换关断状态后，控制所述第二续流开关管导通，在所述第三开关管和所述第四开关管从导通状态切换至关断状态后，所述第二续流开关管的反向并联二极管、所述两个电感、所述交流电网与所述第一续流开关管构成所述第二续流回路；
在所述第二续流开关管导通第四预设时长后，控制所述第二续流开关管关断，在所述第二续流开关管导通所述第四预设时长后且所述第二续流开关管关断之前，所述第一续流开关管的反向并联二极管、所述两个电感、所述交流电网与所述第二续流开关管构成所述第一续流回路；
在所述第二续流开关管关断后，控制所述第三开关管和所述第四开关管导通。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述逆变电路还包括所述第三开关管的反向并联二极管和所述第四开关管的反向并联二极管；
所述在所述第二续流开关管关断后，控制所述第三开关管和所述第四开关管导通，包括：
在所述第二续流开关管关断第五预设时长后，控制所述第三开关管和所述第四开关管导通，在所述第二续流开关管关断所述第五预设时长后所述光伏组串、所述交流电网、所述两个电感、所述第三开关管的反向并联二极管和所述第四开关管的反向并联二极管构成第四续流回路，且所述第四续流回路中流经所述两个电感的电流方向与所述第一续流回路中流经所述两个电感的电流方向相同。
18.根据权利要求16或17所述的方法，其特征在于，所述在控制所述第三开关管和所述第四开关管从导通状态切换关断状态后，控制所述第二续流开关管导通，包括：
在控制所述第三开关管和所述第四开关管从导通状态切换关断状态经过第六预设时长后，控制所述第二续流开关管导通，在所述第三开关管和所述第四开关管从导通状态切换至关断状态经过所述第六预设时长后，所述第二续流开关管的反向并联二极管、所述两个电感、所述交流电网与所述第一续流开关管构成所述第二续流回路。
19.根据权利要求16-18任一项所述的方法，其特征在于，所述第二续流开关管导通所述第四预设时长内所述第二续流开关管的反向并联二极管、所述两个电感、所述交流电网与所述第一续流开关管构成所述第二续流回路。
20.根据权利要求16-19任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述交流电网的电流小于0的情况下，控制所述第三开关管和所述第四开关管导通或者关断，并控制所述第一续流开关管导通。
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Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102361408A (zh) * 2011-10-20 2012-02-22 东南大学 一种非隔离光伏并网逆变器及其开关控制时序
CN104377982A (zh) * 2014-11-25 2015-02-25 东南大学 一种零电压开关Heric型非隔离光伏并网逆变器
JP2015077061A (ja) * 2013-10-11 2015-04-20 オムロン株式会社 インバータ装置、パワーコンディショナ、発電システム及び、インバータ装置の制御方法
CN107960144A (zh) * 2016-03-11 2018-04-24 欧姆龙株式会社 逆变器装置
TWI650928B (zh) * 2017-07-27 2019-02-11 日商歐姆龍股份有限公司 電力轉換裝置及電力轉換裝置的控制方法
CN212969479U (zh) * 2020-09-29 2021-04-13 阳光电源（上海）有限公司 一种Heric逆变电路和Heric逆变器
US20210218328A1 (en) * 2020-01-09 2021-07-15 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor device
CN113228494A (zh) * 2019-01-22 2021-08-06 住友电气工业株式会社 电力转换装置及其控制方法
US20220085756A1 (en) * 2019-05-31 2022-03-17 Huawei Digital Power Technologies Co., Ltd. Inverter circuit, inverter, and photovoltaic power system
CN114465512A (zh) * 2020-11-05 2022-05-10 瑞萨电子株式会社 半导体装置和逆变器装置

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102361408A (zh) * 2011-10-20 2012-02-22 东南大学 一种非隔离光伏并网逆变器及其开关控制时序
JP2015077061A (ja) * 2013-10-11 2015-04-20 オムロン株式会社 インバータ装置、パワーコンディショナ、発電システム及び、インバータ装置の制御方法
CN104377982A (zh) * 2014-11-25 2015-02-25 东南大学 一种零电压开关Heric型非隔离光伏并网逆变器
CN107960144A (zh) * 2016-03-11 2018-04-24 欧姆龙株式会社 逆变器装置
TWI650928B (zh) * 2017-07-27 2019-02-11 日商歐姆龍股份有限公司 電力轉換裝置及電力轉換裝置的控制方法
CN113228494A (zh) * 2019-01-22 2021-08-06 住友电气工业株式会社 电力转换装置及其控制方法
US20220085756A1 (en) * 2019-05-31 2022-03-17 Huawei Digital Power Technologies Co., Ltd. Inverter circuit, inverter, and photovoltaic power system
US20210218328A1 (en) * 2020-01-09 2021-07-15 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor device
CN212969479U (zh) * 2020-09-29 2021-04-13 阳光电源（上海）有限公司 一种Heric逆变电路和Heric逆变器
CN114465512A (zh) * 2020-11-05 2022-05-10 瑞萨电子株式会社 半导体装置和逆变器装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张春龙;: "非隔离型单相光伏并网逆变器的功率损耗研究", 电测与仪表, no. 20, 25 October 2015 (2015-10-25), pages 125 - 128 *

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