CN111865132B - 一种单相逆变器和逆变拓扑电路及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种单相逆变器和逆变拓扑电路及其控制方法。在该逆变拓扑电路中，输入电容支路、H桥拓扑和两个输出电感依次连接后，利用阻断支路中各个反馈支路与相应二极管之间的电气连接，可以实现直流转交流的功能；而在该逆变拓扑电路处于续流阶段时，阻断支路中的第五开关管导通，在H桥拓扑中两相桥臂的中点之间形成电流方向相反的两条通路，作为该逆变拓扑电路的续流路径，从而切断高频漏电流与H桥拓扑之间的路径，实现对高频漏电流的抑制；即该逆变拓扑电路增加一个开关管即可实现对高频漏电流的抑制，所以相对于现有技术而言，该逆变拓扑电路的驱动和控制相对简单，兼顾了高频漏电流的抑制，以及驱动、控制简化。

Description

一种单相逆变器和逆变拓扑电路及其控制方法

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种单相逆变器和逆变拓扑电路及其控制方法。

背景技术

在光伏发电***中，光伏逆变器用于将通过光伏发电产生的直流电转换为交流电，其在运行过程中往往会产生较大的自身损耗，为了降低光伏逆变器的运行损耗，光伏逆变器通常采用无变压器逆变拓扑以及单极性调整方式。

传统的光伏逆变器通常采用桥式逆变拓扑，比如H桥逆变拓扑，其在单极性调制过程中，通常会产生较大的高频漏电流。为了降低高频漏电流对逆变器的影响，现有技术一般在桥式逆变拓扑中的交流并网点增设额外的阻断开关，如图1中所示的S5和S6，以切断高频漏电流的路径。

但是，上述增设额外的阻断开关的方案，使得光伏逆变器需要S1-S6共6个开关来实现，导致本身的控制和驱动复杂化；因此，如何兼顾高频漏电流的抑制，以及驱动、控制的简化，是目前亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种单相逆变器和逆变拓扑电路及其控制方法，以在抑制高频漏电流的前提下，实现简化逆变器控制的目的。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

本申请第一方面提供一种逆变拓扑电路，包括：依次连接的输入电容支路、H桥拓扑、阻断支路以及两个输出电感支路；

所述阻断支路包括：第五开关管、四个二极管和至少一个反馈支路；

其中两个二极管相对串联于所述H桥拓扑中两相桥臂的中点之间，且相对串联中点与所述第五开关管的第一端相连；

另外两个二极管相背串联于所述H桥拓扑中两相桥臂的中点之间，且相背串联中点与所述第五开关管的第二端相连；

所述相对串联中点通过相应的所述反馈支路与所述H桥拓扑的直流侧正极相连，和/或，所述H桥拓扑的直流侧负极通过相应的所述反馈支路与所述相背串联中点相连。

可选的，所述H桥拓扑中的至少一个上桥臂开关管为不带反向并联二极管的开关管，所述H桥拓扑中的下桥臂开关管均为带反向并联二极管的开关管；

所述反馈支路的个数为1个，所述反馈支路包括第五二极管；

所述相对串联中点与所述第五二极管的阳极相连，所述第五二极管的阴极与所述H桥拓扑的直流侧正极相连。

可选的，所述H桥拓扑中的上桥臂开关管均为带反向并联二极管的开关管，所述H桥拓扑中的至少一个下桥臂开关管为不带反向并联二极管的开关管；

所述反馈支路的个数为1个，所述反馈支路包括第六二极管；

所述H桥拓扑的直流侧负极与所述第六二极管的阳极相连，所述第六二极管的阴极与所述相背串联中点相连。

可选的，所述H桥拓扑中的至少一个开关管为不带反向并联二极管的开关管；

所述反馈支路的个数为2个，一个所述反馈支路包括第五二极管，一个所述反馈支路包括第六二极管；

所述相对串联中点与所述第五二极管的阳极相连，所述第五二极管的阴极与所述H桥拓扑的直流侧正极相连；

所述H桥拓扑的直流侧负极与所述第六二极管的阳极相连，所述第六二极管的阴极与所述相背串联中点相连。

可选的，所述四个二极管分别为：第一二极管、第二二极管、第三二极管以及第四二极管；

所述第一二极管的阴极和第三二极管的阴极相连，连接点与所述第五开关管的第一端相连；

所述第二二极管的阳极和第四二极管的阳极相连，连接点与所述第五开关管的第二端相连；

所述第一二极管的阳极和所述第二二极管的阴极，均与所述H桥拓扑中一相桥臂中点及对应输出电感支路的第一端相连；

所述第三二极管的阳极和所述第四二极管的阴极，均与所述H桥拓扑中另一相桥臂中点及对应输出电感支路的第一端相连。

可选的，所述第五开关管为：不带反向并联二极管的开关管。

可选的，所述四个二极管、所述第五开关管以及所述H桥拓扑中至少一个开关管，封装于同一集成模块中。

可选的，所述二极管为：单个二极管芯片，或者，多个二极管芯片的同向串并联结构。

本申请第二方面提供一种单相逆变器，包括：控制器、检测模块、五个驱动电路以及本申请第一方面任一所述的逆变拓扑电路；其中：

所述逆变拓扑电路的直流侧与所述单相逆变器的直流侧相连，所述逆变拓扑电路的交流侧与所述单相逆变器的交流侧相连；

所述控制器分别通过对应的所述驱动电路与所述逆变拓扑电路中对应的开关管控制端相连；

所述控制器还接收所述检测模块输出的检测信号。

可选的，还包括：DCDC变换器；其中：

所述DCDC变换器连接于所述单相逆变器的直流侧与所述逆变拓扑电路的直流侧之间。

可选的，所述DCDC变换器为Boost变换器。

本申请第三方面提供一种逆变拓扑电路的控制方法，应用于本申请第二方面任一所述的单相逆变器中的控制器；所述逆变拓扑电路的控制方法，包括：

控制所述逆变拓扑电路在第一状态和第三状态之间切换；或者，

控制所述逆变拓扑电路在第二状态和第三状态之间切换；

所述第一状态为：所述逆变拓扑电路内H桥拓扑的第一相桥臂的上桥臂以及第二相桥臂的下桥臂中的开关管均导通，其他开关管均关断；

所述第二状态为：所述H桥拓扑的第一相桥臂的下桥臂以及第二相桥臂的上桥臂中的开关管均导通，所述逆变拓扑电路内其他开关管均关断；

所述第三状态为：所述逆变拓扑电路的第五开关管导通，所述逆变拓扑电路内其他开关管均关断。

可选的，控制所述逆变拓扑电路在第一状态和第三状态之间切换时，以及，控制所述逆变拓扑电路在第二状态和第三状态之间切换时，还包括：

控制所述逆变拓扑电路在两种状态之间切换时，先***一个预设时间段的第四状态；

所述第四状态为：所述逆变拓扑电路的全部开关管均关断。

由上述技术方案可知，本发明提供了一种逆变拓扑电路。在该逆变拓扑电路中，输入电容支路、H桥拓扑和两个输出电感依次连接后，利用阻断支路中各个反馈支路与相应二极管之间的电气连接，可以实现直流转交流的功能；而其阻断支路由一个第五开关管、四个二极管和至少一个反馈支路组成，在该逆变拓扑电路处于续流阶段时，阻断支路中的第五开关管导通，在H桥拓扑中两相桥臂的中点之间形成电流方向相反的两条通路，作为该逆变拓扑电路的续流路径，从而切断高频漏电流与H桥拓扑之间的路径，实现对高频漏电流的抑制；即该逆变拓扑电路增加一个开关管即可实现对高频漏电流的抑制，所以相对于现有技术而言，该逆变拓扑电路的驱动和控制相对简单，兼顾了高频漏电流的抑制，以及驱动、控制简化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术中逆变拓扑电路的结构示意图；

图2a、图2b和图2c为本申请实施例提供的逆变拓扑电路的三种结构示意图；

图3a和图3b为图2a所示的逆变拓扑电路输出正电平时自身的两种电流路径示意图；

图3c和图3d为图2a所示的逆变拓扑电路输出负电平时自身的两种电流路径示意图；

图3e和图3f为图2a所示的逆变拓扑电路输出零电平时自身的两种电流路径示意图；

图4a和图4b为图2b所示的逆变拓扑电路输出正电平时自身的两种电流路径示意图；

图4c和图4d为图2b所示的逆变拓扑电路输出负电平时自身的两种电流路径示意图；

图4e和图4f为图2b所示的逆变拓扑电路输出零电平时自身的两种电流路径示意图；

图5a和图5b为图2c所示的逆变拓扑电路输出正电平时自身的两种电流路径示意图；

图5c和图5d为图2c所示的逆变拓扑电路输出负电平时自身的两种电流路径示意图；

图5e和图5f为图2c所示的逆变拓扑电路输出零电平时自身的两种电流路径示意图；

图6为现有技术中H6拓扑的结构示意图；

图7和图8为本申请实施例提供的逆变拓扑电路的单相逆变器的两种结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在现有技术中，可以抑制高频漏电流的逆变拓扑电路的具体结构如图1所示，具体包括：H桥拓扑(包括开关管S1-S4)、输入电容C、两个输出电感L以及两个带反向并联二极管的开关管S5和S6。

其中，H桥拓扑直流侧的两极分别作为逆变拓扑电路直流侧的两极，并且该两极之间连接有输入电容C；H桥拓扑中两相桥臂的中点分别通过对应的输出电感L引出，并且两个电感L的另一侧分别作为逆变拓扑电路交流侧的两端；作为阻断开关的两个开关管分别为第五开关管S5和第六开关管S6，第五开关管S5的第一端与第六开关管S6的第一端相连，第五开关管S5的第二端与H桥拓扑中一相桥臂的中点相连，第六开关管S6的第二端与H桥拓扑中另一相桥臂的中点相连。

另外，H桥拓扑的具体结构如图1中所示，包括：四个开关管；并且，四个开关管均为带反向并联二极管的开关管；其中，第一开关管S1和第二开关管S2同向串联连接，组成H桥拓扑的一相桥臂，两者的连接点作为此相桥臂的中点，串联的第一端与H桥拓扑的直流侧正极相连，串联的第二端与H桥拓扑的直流侧负极相连。第三开关管S3和第四开关管S4的连接方式与上述连接方式相同，可以参考上述连接方式，此处不再一一赘述。

上述逆变拓扑电路可以抑制高频漏电流，但是其共需要六个开关管，驱动和控制较为复杂；为了实现兼顾高频漏电流的抑制，以及驱动、控制简化的目的，本申请提供一种逆变拓扑电路，其具体结构如图2a、图2b或者图2c所示，包括：输入电容支路01、H桥拓扑02、阻断支路03以及两个输出电感支路。

其中，H桥拓扑02直流侧的两极分别作为逆变拓扑电路直流侧的两极，在两极之间，设置有输入电容支路01；H桥拓扑02中第一相桥臂的中点通过第一输出电感支路04引出，第一输出电感支路04的另一端作为该逆变拓扑电路交流侧的一端，H桥拓扑02中第二相桥臂的中点通过第二输出电感支路05引出，第二输出电感支路05的另一端作为该逆变拓扑电路交流侧的另一端；该逆变拓扑电路的交流侧连接电网或者负载。

具体而言，阻断支路03的具体结构如图2a、图2b或者图2c所示，包括：第五开关管S5、四个二极管以及至少一个反馈支路06。

其中，两个二极管相对串联于H桥拓扑02中两相桥臂的中点之间，且相对串联中点与第五开关管S5的第一端相连，即如图2a、图2b或者图2c所示，第一二极管D1的阴极和第三二极管D3的阴极相连，连接点与第五开关管S5的第一端相连；第一二极管D1的阳极与H桥拓扑02中第一相桥臂的中点以及第一输出电感支路04相连，第三二极管D3的阳极与H桥第二桥臂的中点以及第二输出电感支路05相连。

另外两个二极管相背串联于H桥拓扑02中两相桥臂的中点之间，且相背串联中点与第五开关管S5的第二端相连，即如图2a、图2b或者图2c所示，第二二极管D2的阳极与第四二极管D4的阳极相连，连接点与第五开关管S5的第二端相连；第二二极管D2的阴极与H桥拓扑02中第一相桥臂的中点以及第一输出电感支路04相连，第四二极管D4的阴极与H桥拓扑02中第二相桥臂的中点以及第二输出电感支路05相连。

需要说明的是，第一二极管D1和第三二极管D3组成第一二极管支路，并且，第二二极管D2和第四二极管D4组成第二二极管支路；在两个二极管支路中，第一二极管支路可以设置于第二二极管支路的左侧，也可以设置于第二二极管支路的右侧，两者在实际应用中的拓扑结构以及工作原理相同，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本申请的保护范围内。

在该逆变拓扑电路中，H桥拓扑02由四个开关管组成，分别为：第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4，并且该H桥拓扑02的具体结构与上述相同，可参见上述说明，此处不再一一赘述。其中，H桥拓扑02中的各个开关管可以为不带反向并联二极管的开关管，也可以为带反向并联二极管的开关管，当H桥拓扑02中开关管的类型不同时，反馈支路06的数量和设置方式均不同，因此，下面针对三种基本情况进行说明。

第一种情况具体为：

若第一开关管S1和第三开关管S3中的至少一个为不带反向并联二极管的开关管，第二开关管S2和第四开关管S4为带反向并联二极管的开关管，以及，反馈支路06的数量为1，则反馈支路06设置于相对串联中点与H桥拓扑02的直流侧正极之间，即相对串联中点通过相应的反馈支路06与H桥拓扑02的直流侧正极相连，此时，反馈支路06包括第五二极管D5。

如图2a所示的逆变拓扑电路，若第一开关管S1和第三开关管S3均为不带反向并联二极管的开关管，第一二极管D1的阴极与第三二极管D3的阴极的连接点，与第五二极管D5的阳极相连，第五二极管D5的阴极与H桥拓扑02的直流侧正极相连。

具体而言，图2a所示的该逆变拓扑电路的工作过程如下所示：

当控制H桥拓扑02中的第一开关管S1和第四开关管S4导通时，若该逆变拓扑电路的电流路径，如图3a所示，具体为：从该逆变拓扑电路直流侧的正极流出，经过第一开关管S1、第一输出电感支路04、外接器件、第二输出电感支路05以及第四开关管S4，流回该逆变拓扑电路直流侧的负极，则该逆变拓扑电路输出正电平、有功电流；若该逆变拓扑电路的电流路径，如图3b所示，具体为：从该逆变拓扑电路直流侧的负极流出，经过第四开关管S4的反向并联二极管、第二输出电感支路05、外接器件、第一输出电感支路04、第一二极管D1以及第五二极管D5，流回该逆变拓扑电路直流侧的正极，则该逆变拓扑电路输出正电平、无功电流。

当控制H桥拓扑02中的第二开关管S2和第三开关管S3导通时，若该逆变拓扑电路的电流路径，如图3c所示，具体为：该逆变拓扑电路直流侧的正极流出，经过第三开关管S3、第二输出电感支路05、外接器件、第一输出电感支路04以及第二开关管S2，流回该逆变拓扑电路直流侧的负极，则该逆变拓扑电路输出负电平、有功电流；若该逆变拓扑电路的电流路径，如图3d所示，具体为：从该逆变拓扑电路直流侧的负极流出，经过第二开关管S2的反向并联二极管、第一输出电感支路04、外接器件、第二输出电感支路05、第三二极管D3以及第五二极管D5，流回该逆变拓扑电路直流侧的正极，则逆变拓扑电路输出负电平、无功电流。

当控制第五开关管S5导通时，该逆变拓扑电路输出零电平，即该逆变拓扑电路处于续流阶段；若输出电流的方向与图3a所示的电流方向相同时，则该逆变拓扑电路的电流路径，如图3e所示，具体为：流经第一输出电感支路04、外接器件、第二输出电感支路05、第三二极管D3、第五开关管S5以及第二二极管D2；若输出电流的方向与图3c所示的电流方向相同，则该逆变拓扑电路的电流路径，如图3f所示，具体为：流经第二输出电感支路05、外接器件、第一输出电感支路04、第一二极管D1、第五开关管S5、第四二极管D4。

第二种情况具体为：

若第一开关管S1和第三开关管S3为带反向并联二极管的开关管，第二开关管S2和第四开关管S4中的至少一个为不带反向并联二极管的开关管，以及，反馈支路06的数量为1，则反馈支路06设置于H桥拓扑02的直流侧负极与相背串联中点之间，即H桥拓扑02的直流侧负极通过相应的反馈支路06与相背串联中点相连，此时，反馈支路06包括第六二极管D6。

如图2b所示，第二开关管S2和第四开关管S4中均为不带反向并联二极管的开关管，H桥拓扑02的直流侧负极与第六二极管D6的阳极相连，第六二极管D6的阴极与第二二极管D2的阳极以及第四二极管D4的阳极均相连。

具体而言，图2b所示的该逆变拓扑电路的工作过程如下所示：

当控制H桥拓扑02中的第一开关管S1和第四开关管S4导通时，若该逆变拓扑电路的电流路径，如图4a所示，具体为：从该逆变拓扑电路直流侧的正极流出，经过第一开关管S1、第一输出电感支路04、外接器件、第二输出电感支路05以及第四开关管S4，流回该逆变拓扑电路直流侧的负极，则该逆变拓扑电路输出正电平、有功电流；若该逆变拓扑电路的电流路径，如图4b所示，具体为：从该逆变拓扑电路直流侧的负极流出，经过第五二极管D5、第四二极管D4、第二输出电感支路05、外接器件、第一输出电感支路04以及第一开关管S1的反向并联二极管，流回该逆变拓扑电路直流侧的正极，则该逆变拓扑电路输出正电平、无功电流。

当控制H桥拓扑02中的第二开关管S2和第三开关管S3导通时，若该逆变拓扑电路的电流路径，如图4c所示，具体为：该逆变拓扑电路直流侧的正极流出，经过第三开关管S3、第二输出电感支路05、外接器件、第一输出电感支路04以及第二开关管S2，流回该逆变拓扑电路直流侧的负极，则该逆变拓扑电路输出负电平、有功电流；若该逆变拓扑电路的电流路径，如图4d所示，具体为：从该逆变拓扑电路直流侧的负极流出，经过第五二极管D5、第二二极管D2、第一输出电感支路04、外接器件、第二输出电感支路05以及第三开关管S3的反向并联二极管，流回该逆变拓扑电路直流侧的正极，则该逆变拓扑电路输出负电平、无功电流。

当控制第五开关管S5导通时，该逆变拓扑电路输出零电平，即该逆变拓扑电路处于续流阶段，若输出电流的方向与图4a所示的电流方向相同时，该逆变拓扑电路的电流路径，如图4e所示，具体为：流经第一输出电感支路04、外接器件、第二输出电感支路05、第三二极管D3、第五开关管S5以及第二二极管D2；若输出电流的方向与图4c所示的电流方向相同，则该逆变拓扑电路的电流路径，如图4f所示，具体为：流经第二输出电感支路05、外接器件、第一输出电感支路04、第一二极管D1、第五开关管S5、第四二极管D4。

第三种情况具体为：

若第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3以及第四开关管S4中的至少一个为不带反向并联二极管的开关管，且反馈数量为2，则一个反馈支路06设置于相对串联中点与H桥拓扑02的直流侧正极之间，另一个反馈支路06设置于H桥拓扑02的直流侧负极与相背串联中点之间，即相对串联中点通过相应的反馈支路06与H桥拓扑02的直流侧正极相连，H桥拓扑02的直流侧负极通过相应的反馈支路06与相背串联中点相连，此时，一个反馈支路06包括第五二极管D5，一个反馈支路06包括第六二极管D6。

如图2c所示，若第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3以及第四开关管S4均为不带反向并联二极管的开关管，第一二极管D1的阴极与第三二极管D3的阴极的连接点，与第五二极管D5的阳极相连，第五二极管D5的阴极与H桥拓扑02的直流侧正极相连；H桥拓扑02的直流侧负极与第六二极管D6的阳极相连，第六二极管D6的阴极与第二二极管D2的阳极以及第四二极管D4的阳极均相连。

具体而言，图2c所示的该逆变拓扑电路的工作过程如下所示：

当控制H桥拓扑02中的第一开关管S1和第四开关管S4导通时，若该逆变拓扑电路的电流路径，如图5a所示，具体为：从该逆变拓扑电路直流侧的正极流出，经过第一开关管S1、第一输出电感支路04、外接器件、第二输出电感支路05以及第四开关管S4，流回该逆变拓扑电路直流侧的负极，则该逆变拓扑电路输出正电平、功电流；若该逆变拓扑电路的电流路径，如图5b所示，具体为：从该逆变拓扑电路直流侧的负极流出，经过第六二极管D6、第四二极管D4、第二输出电感支路05、外接器件、第一输出电感支路04、第一二极管D1以及第五二极管D5，流回该逆变拓扑电路直流侧的正极，则该逆变拓扑电路输出正电平、无功电流。

当控制H桥拓扑02中的第二开关管S2和第三开关管S3导通时，若该逆变拓扑电路的电流路径，如图5c所示，具体为：该逆变拓扑电路直流侧的正极流出，经过第三开关管S3、第二输出电感支路05、外接器件、第一输出电感支路04以及第二开关管S2，流回该逆变拓扑电路直流侧的负极，则该逆变拓扑电路输出负电平、有功电流；若该逆变拓扑电路的电流路径，如图5d所示，具体为：从该逆变拓扑电路直流侧的负极流出，经过第六二极管D6、第二二极管D2、第一输出电感支路04、外接器件、第二输出电感支路05、第三二极管D3以及第五二极管D5，流回该逆变拓扑电路直流侧的正极，则该逆变拓扑电路输出负电平、无功电流。

当控制第五开关管S5导通时，该逆变拓扑电路输出零电平，即该逆变拓扑电路处于续流阶段；若输出电流的方向与图5a所示的电流方向相同，则该逆变拓扑电路的电流路径，如图5e所示，具体为：流经第一输出电感支路04、外接器件、第二输出电感支路05、第三二极管D3、第五开关管S5以及第二二极管D2；若输出电流的方向与图5c所示的电流方向相同，则该逆变拓扑电路的电流路径，如图5f所示，具体为：流经第二输出电感支路05、外接器件、第一输出电感支路04、第一二极管D1、第五开关管S5、第四二极管D4。

需要说明的是，上述三种情况均是，在合理选择H桥拓扑02中的各个开关管的类型以及反馈支路06数量的基础上的情况，上述情况下，通过反馈支路06，能够减少二极管的数量；在实际应用中，包括但不限于上述三种情况，比如，H桥拓扑02内的各个开关管也可以均为带反并联二极管的开关管，此处不做具体限定，可视实际情况进行选择，均在本申请的保护范围内。

由上述说明可知，在本申请提供的逆变拓扑电路的正常工作过程中，可以将直流电转变为正电平、零电平以及负电平交替变换的交流电，并通过该逆变拓扑电路的交流侧两端输出。

需要说明的是，当该逆变拓扑电路的交流侧两端输出正电平或者负电平时，该逆变拓扑电路处于功率传输阶段；当该逆变拓扑电路的交流侧两端输出零电平时，该逆变拓扑电路处于续流阶段。

在该逆变拓扑电路处于功率传输阶段时，H桥拓扑02中两相桥臂中点之间的电压等于该逆变拓扑电路直流侧正负极之间的电压。比如，图2a所示的逆变拓扑电路的交流侧两端输出正电平时，从图3a和图3b中可知，无论输出电流是有功电流还是无功电流，H桥拓扑02中两相桥臂的中点，分别与该逆变拓扑电路直流侧的正极以及负极连通，从而H桥拓扑02中两相桥臂的中点之间的电压等于该逆变拓扑电路直流侧正负极之间的电压，即H桥拓扑02中两相桥臂的中点之间的共模电压等于该逆变拓扑电路直流侧正负极之间电压的一半。

而在该逆变拓扑电路处于续流阶段时，阻断支路03中的第五开关管S5导通，在H桥拓扑02中两相桥臂的中点之间形成电流方向相反的两条通路，作为该逆变拓扑电路的续流路径，而这两条路径均未与该逆变拓扑电路直流侧的任一极形成通路，即该逆变拓扑电路的交流侧与自身直流侧之间电气隔离，也即切断了高频漏电流的路径，从而H桥拓扑02中两相桥臂中点之间的电压未发生变化，与该逆变拓扑电路的前一阶段相同，进而当该逆变拓扑电路处于续流阶段时，H桥拓扑02中两相桥臂中点之间的电压等于该逆变拓扑电路处于功率传输阶段时的电压，即此时H桥拓扑02中两相桥臂的中点之间的共模电压等于该逆变拓扑电路直流侧正负极之间电压的一半。因此，在该逆变拓扑电路的整个工作过程中，H桥拓扑02中两相桥臂中点之间的共模电压保持不变，所以该逆变拓扑电路中的高频漏电流得到有效抑制。

另外，在该逆变拓扑电路中，阻断支路03包括一个开关管，而H桥由四个开关管组成，即该逆变拓扑电路中需要五个开关管组成，与现有技术相比，该逆变拓扑电路增加一个开关管即可实现对高频漏电流的抑制，所以该逆变拓扑电路的驱动和控制相对简单。综上所述，该逆变拓扑电路实现了兼顾高频漏电流的抑制，以及驱动、控制简化得目的。

在现有技术中，还存在一种H6拓扑，其具体结构如图6所示，每个桥臂包括3个开关管，两个桥臂之间通过二极管相互跨接，其余结构与图1所示的H桥逆变拓扑电路相同，此处不再赘述。在其正常工作过程中，当导通第一开关管S1、第二开关管S2以及第六开关管S6时，输出正电平，并且，第二开关管S2和第二二极管D2提供续流路径，即零电平路径；但导通第四开关管S4、第五开关管S5以及第三开关管S3时，输出负电平，并且，第五开关管S5和第一二极管D1提供续流路径，即零电平路径；从而该H6拓扑可以确保自身桥臂并网点Va和Vb处的共模电压的平均值等于自身直流侧两极之间电压的一半，进而可以抑制高频漏电流。

不过，由图6可知，该H6拓扑需要六个开关管和8个开关管，所以本申请提供的逆变拓扑电路与之相比，可以利用更少的开关管实现对高平漏电流的抑制，因此，本申请提供的逆变拓扑电路的驱动和控制更加简单，并且成本和所占体积更少，***的集成度和功率密度更大。

可选的，该逆变拓扑电路中的全部开关管可以均为IGBT(Insulated GateBipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)，并且对于开关管而言，若其采用IGBT来实现，则其集电极为第一端，其发射极为第二端；若其采用MOS管来实现，则其源极为第一端，其漏极为第二端；仅为两种示例说明，在实际应用中，包括但不限于上述实现方式，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本申请的保护范围内。

可选的，在该逆变拓扑电路中，输入电容支路01为多个电容C的串并联结构，两个输出电感支路也为多个电感L的串并联结构，可视具体情况确定输入电容支路01中电容C的数量和输出电感支路中电感L的数量，并且，也可视具体情况确定输入电容支路01和输出电感支路的具体结构，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。

需要说明的是，优选阻断支路03中的四个二极管为单个二极管芯片，但也排除阻断支路03中的四个二极管管为多个二极管芯片的同向串并联结构的可能，可视情况而定，均在本申请的保护范围内。

在实际应用中，优选的，还可以将该逆变拓扑电路中的第五开关管S5、四个二极管以及H桥拓扑02中的至少一个开关管封装于同一集成模块中，从而可以进一步降低该逆变拓扑电路的体积，并且还能提高该逆变拓扑电路的集成度和***功率密度。

需要说明的是，集成模块中优选第五开关管S5为不带反向并联二极管的开关管，这样可以节省一个二极管，进一步降低逆变拓扑电路的成本和体积，但也排除第五开关管S5为带反向并联二极管的开关管的可能，可视情况而定，均在本申请的保护范围内。

本申请另一实施例提供一种单相逆变器，如图7(图中仅以检测模块200检测逆变拓扑电路的直流侧电压为例进行展示)所示，其具体包括：控制器100、检测模块200、五个驱动电路300以及上述实施例提供的逆变拓扑电路400。

其中，逆变拓扑电路400的直流侧与单相逆变器的直流侧相连，逆变拓扑电路400的交流侧与单相逆变器的交流侧相连；控制器100分别通过对应的驱动电路300与逆变拓扑电路中对应的开关管控制端相连，并按照预设的控制策略，通过对应的驱动电路300来控制逆变拓扑电路400中相应开关管的导通和关断；另外，控制器100还接收检测模块输出的检测信号，以检测逆变拓扑电路400的直流侧电压、直流侧电流、交流侧电压和交流侧电流中的至少一个。

可选的，如图8所示，单相逆变器还包括：DCDC变换器500，而DCDC变换器500连接于单相逆变器的直流侧与逆变拓扑电路400的直流侧之间；其中，优选DCDC变换器为Boost变换器，这样可以拓宽该逆变拓扑电路直流侧正负极之间的输入电压范围；在实际应用中，也不排除DCDC变换器为Buck变换器的可能，可视情况而定，均在本申请的保护范围内。

需要说明的是，该单相逆变器的直流侧可以与光伏组串相连，也可以与其他类型的直流电源相连，比如蓄电池组，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本申请的保护范围内；而单相逆变器的交流侧可以与交流电网相连，也可以与交流负载相连，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本申请的保护范围内。

本申请另一实施例提供一种逆变拓扑电路的控制方法，应用于上述实施例提供的单相逆变器中的控制器，其具体包括以下步骤：

控制逆变拓扑电路在第一状态和第三状态之间切换；或者，

控制逆变拓扑电路在第二状态和第三状态之间切换；

第一状态为：逆变拓扑电路内H桥拓扑的第一相桥臂的上桥臂以及第二相桥臂的下桥臂中的开关管均导通，其他开关管均关断；

第二状态为：H桥拓扑的第一相桥臂的下桥臂以及第二相桥臂的上桥臂中的开关管均导通，逆变拓扑电路内其他开关管均关断；

第三状态为：逆变拓扑电路的第五开关管导通，逆变拓扑电路内其他开关管均关断。

需要说明的是，在两种状态切换时，为防止直通，需要加入一个死区状态，即在控制逆变拓扑电路在第一状态和第三状态之间切换时，以及，控制逆变拓扑电路在第二状态和第三状态之间切换时，还包括：控制逆变拓扑电路在两种状态之间切换时，先***一个预设时间段的第四状态。

第四状态为：逆变拓扑电路的全部开关管均关断。该第四状态的维持时间短暂，即该预设时间段的时长，短于第一状态、第二状态以及第三状态的维持时长；具体时长视其应用环境而定即可，均在本申请的保护范围内。

另外，需要说明的是，本实施例提供的逆变拓扑电路的控制方法使得对逆变拓扑电路中开关管的控制过程较为简单，从而也使得对逆变拓扑电路中开关管控制的准确性和稳定性提高，降低无效控制的可能性。

本发明中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (13)

1.一种逆变拓扑电路，其特征在于，包括：依次连接的输入电容支路、H桥拓扑、阻断支路以及两个输出电感支路；

所述阻断支路包括：第五开关管、四个二极管和至少一个反馈支路；

其中两个二极管相对串联于所述H桥拓扑中两相桥臂的中点之间，且相对串联中点与所述第五开关管的第一端相连；

另外两个二极管相背串联于所述H桥拓扑中两相桥臂的中点之间，且相背串联中点与所述第五开关管的第二端相连；

所述相对串联中点通过相应的所述反馈支路与所述H桥拓扑的直流侧正极相连，和/或，所述H桥拓扑的直流侧负极通过相应的所述反馈支路与所述相背串联中点相连；其中，所述反馈支路为所述逆变拓扑电路输出的无功电流提供电流路径。

2.根据权利要求1所述的逆变拓扑电路，其特征在于，所述H桥拓扑中的至少一个上桥臂开关管为不带反向并联二极管的开关管，所述H桥拓扑中的下桥臂开关管均为带反向并联二极管的开关管；

所述反馈支路的个数为1个，所述反馈支路包括第五二极管；

所述相对串联中点与所述第五二极管的阳极相连，所述第五二极管的阴极与所述H桥拓扑的直流侧正极相连。

3.根据权利要求1所述的逆变拓扑电路，其特征在于，所述H桥拓扑中的上桥臂开关管均为带反向并联二极管的开关管，所述H桥拓扑中的至少一个下桥臂开关管为不带反向并联二极管的开关管；

所述反馈支路的个数为1个，所述反馈支路包括第六二极管；

所述H桥拓扑的直流侧负极与所述第六二极管的阳极相连，所述第六二极管的阴极与所述相背串联中点相连。

4.根据权利要求1所述的逆变拓扑电路，其特征在于，所述H桥拓扑中的至少一个开关管为不带反向并联二极管的开关管；

所述反馈支路的个数为2个，一个所述反馈支路包括第五二极管，一个所述反馈支路包括第六二极管；

所述相对串联中点与所述第五二极管的阳极相连，所述第五二极管的阴极与所述H桥拓扑的直流侧正极相连；

所述H桥拓扑的直流侧负极与所述第六二极管的阳极相连，所述第六二极管的阴极与所述相背串联中点相连。

5.根据权利要求1-4任一所述的逆变拓扑电路，其特征在于，所述四个二极管分别为：第一二极管、第二二极管、第三二极管以及第四二极管；

所述第一二极管的阴极和第三二极管的阴极相连，连接点与所述第五开关管的第一端相连；

所述第二二极管的阳极和第四二极管的阳极相连，连接点与所述第五开关管的第二端相连；

所述第一二极管的阳极和所述第二二极管的阴极，均与所述H桥拓扑中一相桥臂中点及对应输出电感支路的第一端相连；

所述第三二极管的阳极和所述第四二极管的阴极，均与所述H桥拓扑中另一相桥臂中点及对应输出电感支路的第一端相连。

6.根据权利要求1-4任一所述的逆变拓扑电路，其特征在于，所述第五开关管为：不带反向并联二极管的开关管。

7.根据权利要求1-4任一所述的逆变拓扑电路，其特征在于，所述四个二极管、所述第五开关管以及所述H桥拓扑中至少一个开关管，封装于同一集成模块中。

8.根据权利要求1-4任一所述的逆变拓扑电路，其特征在于，所述二极管为：单个二极管芯片，或者，多个二极管芯片的同向串并联结构。

9.一种单相逆变器，其特征在于，包括：控制器、检测模块、五个驱动电路以及权利要求1-8任一所述的逆变拓扑电路；其中：

所述逆变拓扑电路的直流侧与所述单相逆变器的直流侧相连，所述逆变拓扑电路的交流侧与所述单相逆变器的交流侧相连；

所述控制器分别通过对应的所述驱动电路与所述逆变拓扑电路中对应的开关管控制端相连；

所述控制器还接收所述检测模块输出的检测信号。

10.根据权利要求9所述的单相逆变器，其特征在于，还包括：DCDC变换器；其中：

所述DCDC变换器连接于所述单相逆变器的直流侧与所述逆变拓扑电路的直流侧之间。

11.根据权利要求10所述的单相逆变器，其特征在于，所述DCDC变换器为Boost变换器。

12.一种逆变拓扑电路的控制方法，其特征在于，应用于权利要求9-11任一所述的单相逆变器中的控制器；所述逆变拓扑电路的控制方法，包括：

控制所述逆变拓扑电路在第一状态和第三状态之间切换；或者，

控制所述逆变拓扑电路在第二状态和第三状态之间切换；

所述第一状态为：所述逆变拓扑电路内H桥拓扑的第一相桥臂的上桥臂以及第二相桥臂的下桥臂中的开关管均导通，所述逆变拓扑电路内其他开关管均关断；

所述第二状态为：所述H桥拓扑的第一相桥臂的下桥臂以及第二相桥臂的上桥臂中的开关管均导通，所述逆变拓扑电路内其他开关管均关断；

所述第三状态为：所述逆变拓扑电路的第五开关管导通，其他开关管均关断。

13.根据权利要求12所述的逆变拓扑电路的控制方法，其特征在于，控制所述逆变拓扑电路在第一状态和第三状态之间切换时，以及，控制所述逆变拓扑电路在第二状态和第三状态之间切换时，还包括：

控制所述逆变拓扑电路在两种状态之间切换时，先***一个预设时间段的第四状态；

所述第四状态为：所述逆变拓扑电路的全部开关管均关断。