高可靠無開關損耗型非隔離逆變器及其開關控制時序

《高可靠無開關損耗型非隔離逆變器及其開關控制時序》是東南大學於2014年8月7日申請的發明專利，該專利申請號為2014103877049，公布號為CN104242716A，公布日為2014年12月24日，發明人是肖華鋒。

《高可靠無開關損耗型非隔離逆變器及其開關控制時序》所述逆變器包括直流電容支路、高頻主開關單元、諧振網路和低頻續流單元。該發明通過加入兩組由全控開關、諧振電容和諧振電感組成的諧振網路以及輔助續流箝位二極體構成實現所有功率器件無開關損耗運行的輔助支路，配合開關控制時序，可以實現第一功率開關管S₁、第二功率開關管S₂、第三功率開關管S₃和第四功率開關管S₄的零電流開通和零電流關斷條件、實現輔助續流功率二極體D_a1的零電壓開通和零電流關斷，以及消除低頻續流單元二極體D₅和D₆的反向恢復問題，從而可以實現非隔離併網逆變器的高頻化、小型化。

2021年6月24日，《高可靠無開關損耗型非隔離逆變器及其開關控制時序》獲得第二十二屆中國專利優秀獎。

（概述圖為《高可靠無開關損耗型非隔離逆變器及其開關控制時序》摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：高可靠無開關損耗型非隔離逆變器及其開關控制時序
• 申請人：東南大學
• 發明人：肖華鋒
• 申請號：2014103877049
• 申請日：2014年8月7日
• 公布號：CN104242716A
• 公布日：2014年12月24日
• 地址：江蘇省南京市四牌樓2號
• 代理機構：南京蘇高專利商標事務所（普通合夥）
• 代理人：柏尚春
• Int. Cl.：H02M7/537、H02M7/00
• 類別：發明專利

專利背景

非隔離型光伏併網逆變器電路結構簡單、變換效率高在業界得到大量套用。圖1是一種典型的硬開關工作方式的逆變器電路，這種結構均工作在硬開關方式，僅能運行在較低的開關頻率（10~20千赫茲）下才能達到理想的效率，而且還需要比較大的濾波電感和濾波電容，這樣既增加了併網逆變器的體積重量，又增加了成本。

限制非隔離併網逆變器變換效率進一步提高的最主要因素是開關器件的損耗，包括導通損耗和開關損耗兩部分。其中，導通損耗由電路拓撲結構和器件發展水平決定；開關損耗可以通過採用軟開關技術來減小甚至消除。

若能基於擁有最小導通損耗的電路拓撲實現功率器件的無開關損耗運行必能達到最有競爭力的效率。若能進一步減小或消除其開關損耗，必將受到工業界的歡迎。

發明內容

專利目的

《高可靠無開關損耗型非隔離逆變器及其開關控制時序》目的是構建一種無開關損耗型非隔離逆變器及其相應的開關控制時序，以解決2014年8月前已有技術的問題。

技術方案

一種高可靠無開關損耗型非隔離逆變器，包括直流電容支路、高頻主開關單元、諧振網路和低頻續流單元；直流電容支路由直流電容C_dc組成；

高頻主開關單元由第一功率開關管S₁和第一功率二極體D₁的並聯組合、第二功率開關管S₂和第二功率二極體D₂的並聯組合、第三功率開關管S₃和第三功率二極體D₃的並聯組合和第四功率開關管S₄和第四功率二極體D₄的並聯組合構成；

諧振網路由第一輔助功率開關管S_1a和第一輔助功率二極體D_1a的並聯組合、第二輔助功率開關管S_2a和第二輔助功率二極體D_2a的並聯組合、第三輔助功率開關管S_3a和第三輔助功率二極體D_3a的並聯組合、第四輔助功率開關管S_4a和第四輔助功率二極體D_4a的並聯組合、第一輔助諧振電容C_1a、第一輔助諧振電感L_1a、第二輔助功率開關管S_2a和第二輔助功率二極體D_2a的並聯組合和第一輔助續流功率二極體D_a1構成；

低頻續流單元4由第五功率開關管S₅和第五功率二極體D₅的並聯組合、第六功率開關管S₆和第六功率二極體D₆的並聯組合組成；

所述第一功率開關管S₁、第二功率開關管S₂、第三功率開關管S₃、第四功率開關管S₄、第五功率開關管S₅、第六功率開關管S₆、第一輔助功率開關管S_1a、第二輔助功率開關管S_2a、第三輔助功率開關管S_3a、第四輔助功率開關管S_4a為全控型器件；

所述直流電容C_dc的正端分別連線太陽能電池正輸出端、第一功率開關管S₁和第三功率開關管S₃的集電極、第一功率二極體D₁和第三功率二極體D₃的陰極以及第一輔助諧振電容C_1a的第一端；直流電容C_dc的負端分別連線太陽能電池負輸出端、第二功率開關管S₂和第四功率開關管S₄的發射極、第二功率二極體D₂和第四功率二極體D₄的陽極以及第二輔助諧振電容C_2a的第一端；

所述第一功率開關管S₁的發射極分別與第一功率二極體D₁的陽極、第一輔助功率開關管S_1a的源極、第一輔助功率二極體D_1a的陽極、第二功率開關管S₂的集電極、第二功率二極體D₂的陰極、第二輔助功率開關管S_2a的漏極、第二輔助功率二極體D_2a的陰極、第六功率開關管S₆的發射極和第六功率二極體D₆的陽極相連線，以及連線第一進網濾波電感L₁的一端；第三功率開關管S₃的發射極分別與第三功率二極體D₃的陽極、第三輔助功率開關管S_3a的源極、第三輔助功率二極體D_3a的陽極、第四功率開關管S₄的集電極、第四功率二極體D₄的陰極、第四輔助功率開關管S_4a的漏極、第四輔助功率二極體D_4a的陰極、第五功率開關管S₅的發射極和第五功率二極體D₅的陽極相連線，以及連線第二進網濾波電感L₂的一端；

所述第五功率開關管S₅的集電極和第五功率二極體D₅的陰極、第六功率開關管S₆的集電極和第六功率二極體D₆的陰極相連線；

所述第一輔助功率開關管S_1a的漏極分別與第一輔助功率二極體D_1a的陰極、第三輔助功率開關管S_3a的漏極、第三輔助功率二極體D_3a的陰極和第一輔助諧振電感L_1a的第一端相連線；第二輔助功率開關管S_2a的源極分別與第二輔助功率二極體D_2a的陽極、第四輔助功率開關管S_4a的源極、第四輔助功率二極體D_4a的陽極和第二輔助諧振電感L_2a的第一端相連線；

所述第一輔助諧振電容C_1a的第二端與第一輔助諧振電感L_1a的第二端、第一輔助續流功率二極體D_a1的陰極相連線；第二輔助諧振電容C_2a的第二端與第二輔助諧振電感L_2a的第二端、第一輔助續流功率二極體D_a1的陽極相連線；

所述第一功率開關管S₁的發射極分別連線第二功率開關管S₂的集電極、第一功率二極體D₁的陽極和第二功率二極體D₂的陰極，以及連線第一進網濾波電感L₁的一端。

一種基於上述高可靠無開關損耗型非隔離逆變器的開關控制時序，具體過程如下：

第一功率開關管S₁和第四功率開關管S₄具有相同的驅動時序，並按單極性SPWM方式高頻動作，在進網電流正半周一直工作，在負半周停止工作；

第二功率開關管S₂和第三功率開關管S₃具有相同的驅動時序，並按單極性SPWM方式高頻動作，在進網電流負半周一直工作，在正半周停止工作；

第五功率開關管S₅在進網電流正半周一直導通，第六功率開關管S₆在進網電流負半周一直導通，而且第五功率開關管S₅與第六功率開關管S₆的驅動信號互補，並加入死區時間；

第一輔助功率開關管S_1a和第四輔助功率開關管S_4a具有相同的驅動時序並按與第一功率開關管S₁和第四功率開關管S₄準互補的方式高頻動作，在進網電流正半周一直工作，在負半周停止工作，而且第一輔助開關S_1a的導通開始階段與第一功率開關管S₁的導通末尾階段有交疊區、第四輔助開關S_4a的導通末尾階段與第四功率開關管S₄的導通開始階段有交疊區；第二輔助功率開關管S_2a和第三輔助功率開關管S_3a具有相同的驅動時序並按與第二功率開關管S₂和第三功率開關管S₃準互補的方式高頻動作，在進網電流負半周一直工作，在正半周停止工作，而且第二輔助開關S_2a的導通開始階段與第二功率開關管S₂的導通末尾階段有交疊區、第三輔助開關S_3a的導通末尾階段與第三功率開關管S₃的導通開始階段有交疊區。

改善效果

《高可靠無開關損耗型非隔離逆變器及其開關控制時序》通過加入兩組由全控開關、諧振電容和諧振電感組成的諧振網路以及輔助續流箝位二極體構成實現所有功率器件無開關損耗運行的輔助支路，配合上述開關控制時序，可以實現第一功率開關管S₁、第二功率開關管S₂、第三功率開關管S₃和第四功率開關管S₄的零電流開通和零電流關斷條件、實現第一輔助功率開關管S_1a、第二輔助功率開關管S_2a、第三輔助功率開關管S_3a和第四輔助功率開關管S_4a的零電流開通和零電流關斷條件、實現輔助續流功率二極體D_a1的零電壓開通和零電流關斷，以及消除低頻續流單元二極體D₅和D₆的反向恢復問題，從而可以實現非隔離併網逆變器的高頻化、小型化。

附圖說明

圖1是2014年8月前已有技術中的一種非隔離光伏併網逆變電路的電路示意圖，為硬開關工作方式。

圖2是《高可靠無開關損耗型非隔離逆變器及其開關控制時序》實施例一提供的主電路示意圖，採用IGBT和MOSFET組合的電路圖。

圖3是該發明實施例一提供的驅動信號時序。

圖4（a）至圖4（i）是該發明實施例一在進網電流正半周時高頻開關周期刻度的等效工作模態圖，其中，圖4（a）為模態1的示意圖；圖4（b）為模態2的示意圖；圖4（c）為模態3的示意圖；圖4（d）為模態4的示意圖；圖4（e）為模態5的示意圖；圖4（f）為模態6的示意圖；圖4（g）為模態7的示意圖；圖4（h）為模態8的示意圖；圖4（i）為模態9的示意圖。

圖5是該發明實施例一中諧振網路工作波形圖。

圖6（a）至圖6（e）是該發明實施例一中主要功率器件的工作波形圖，其中，圖6（a）主開關S1的工作波形；圖6（b）輔助開關S1a和S3a的工作波形；圖6（c）輔助續流二極體Da1的工作波形；圖6（d）低頻開關S5在電網頻率刻度的工作波形；圖6（e）低頻開關S5在開關頻率刻度的工作波形。

圖7是該發明實施例二提供的主電路示意圖。

圖8是該發明實施例三提供的主電路示意圖。

附圖的主要符號及標號名稱：C_dc1、C_dc2——直流電容；S₁~S₆、S_1a~S_6a——功率開關管及驅動信號；D₁~D₆、D_1a~D_6a——功率二極體；D_a1、D_a2——輔助續流箝位功率二極體；Grid，u_g——電網電壓；U_pv——太陽能電池板輸出電壓；L₁、L₂——進網濾波電感；C₁——進網濾波電容；i_g——進網電流。

技術領域

《高可靠無開關損耗型非隔離逆變器及其開關控制時序》屬於高效併網逆變器拓撲技術領域，涉及一種非隔離光伏併網逆變器的軟開關技術。

權利要求

1.一種高可靠無開關損耗型非隔離逆變器，其特徵在於：包括直流電容支路（1）、高頻主開關單元（2）、諧振網路（3）和低頻續流單元（4）；

直流電容支路（1）由直流電容（C_dc）組成；

高頻主開關單元（2）由第一功率開關管（S₁）和第一功率二極體（D₁）的並聯組合、第二功率開關管（S₂）和第二功率二極體（D₂）的並聯組合、第三功率開關管（S₃）和第三功率二極體（D₃）的並聯組合和第四功率開關管（S₄）和第四功率二極體（D₄）的並聯組合構成；

諧振網路（3）由第一輔助功率開關管（S_1a）和第一輔助功率二極體（D_1a）的並聯組合、第二輔助功率開關管（S_2a）和第二輔助功率二極體（D_2a）的並聯組合、第三輔助功率開關管（S_3a）和第三輔助功率二極體（D_3a）的並聯組合、第四輔助功率開關管（S_4a）和第四輔助功率二極體（D_4a）的並聯組合、第一輔助諧振電容（C_1a）、第一輔助諧振電感（L_1a）、第二輔助諧振電容（C_2a）、第二輔助諧振電感（L_2a）和第一輔助續流功率二極體（D_a1）構成；

低頻續流單元（4）由第五功率開關管（S₅）和第五功率二極體（D₅）的並聯組合、第六功率開關管（S₆）和第六功率二極體（D₆）的並聯組合組成；

所述第一功率開關管（S₁）、第二功率開關管（S₂）、第三功率開關管（S₃）、第四功率開關管（S₄）、第五功率開關管（S₅）、第六功率開關管（S₆）、第一輔助功率開關管（S_1a）、第二輔助功率開關管（S_2a）、第三輔助功率開關管（S_3a）、第四輔助功率開關管（S_4a）為全控型器件；

所述直流電容（C_dc）的正端分別連線太陽能電池正輸出端、第一功率開關管（S₁）和第三功率開關管（S₃）的集電極、第一功率二極體（D₁）和第三功率二極體（D₃）的陰極以及第一輔助諧振電容（C_1a）的第一端；直流電容（C_dc）的負端分別連線太陽能電池負輸出端、第二功率開關管（S₂）和第四功率開關管（S₄）的發射極、第二功率二極體（D₂）和第四功率二極體（D₄）的陽極以及第二輔助諧振電容（C_2a）的第一端；

所述第一功率開關管（S₁）的發射極分別與第一功率二極體（D₁）的陽極、第一輔助功率開關管（S_1a）的源極、第一輔助功率二極體（D_1a）的陽極、第二功率開關管（S₂）的集電極、第二功率二極體（D₂）的陰極、第二輔助功率開關管（S_2a）的漏極、第二輔助功率二極體（D_2a）的陰極、第六功率開關管（S₆）的發射極和第六功率二極體（D₆）的陽極相連線，以及連線第一進網濾波電感（L₁）的一端；第三功率開關管（S₃）的發射極分別與第三功率二極體（D₃）的陽極、第三輔助功率開關管（S_3a）的源極、第三輔助功率二極體（D_3a）的陽極、第四功率開關管（S₄）的集電極、第四功率二極體（D₄）的陰極、第四輔助功率開關管（S_4a）的漏極、第四輔助功率二極體（D_4a）的陰極、第五功率開關管（S₅）的發射極和第五功率二極體（D₅）的陽極相連線，以及連線第二進網濾波電感（L₂）的一端；

所述第五功率開關管（S₅）的集電極和第五功率二極體（D₅）的陰極、第六功率開關管（S₆）的集電極和第六功率二極體（D₆）的陰極相連線；

所述第一輔助功率開關管（S_1a）的漏極分別與第一輔助功率二極體（D_1a）的陰極、第三輔助功率開關管（S_3a）的漏極、第三輔助功率二極體（D_3a）的陰極和第一輔助諧振電感（L_1a）的第一端相連線；第二輔助功率開關管（S_2a）的源極分別與第二輔助功率二極體（D_2a）的陽極、第四輔助功率開關管（S_4a）的源極、第四輔助功率二極體（D_4a）的陽極和第二輔助諧振電感（L_2a）的第一端相連線；

所述第一輔助諧振電容（C_1a）的第二端與第一輔助諧振電感（L_1a）的第二端、第一輔助續流功率二極體（D_a1）的陰極相連線；第二輔助諧振電容（C_2a）的第二端與第二輔助諧振電感（L_2a）的第二端、第一輔助續流功率二極體（D_a1）的陽極相連線。

2.一種基於權利要求1所述高可靠無開關損耗型非隔離逆變器的開關控制時序，其特徵在於：具體過程如下：

在正半周，第一功率開關管（S₁）和第四功率開關管（S₄）具有相同的驅動時序，並按單極性SPWM方式高頻動作；在負半周，將第一功率開關管（S₁）和第四功率開關管（S₄）一直關斷；

在負半周，第二功率開關管（S₂）和第三功率開關管（S₃）具有相同的驅動時序，並按單極性SPWM方式高頻動作；在正半周，將第二功率開關管（S₂）和第三功率開關管（S₃）一直關斷；

第五功率開關管（S₅）在進網電流正半周一直導通，第六功率開關管（S₆）在進網電流負半周一直導通，而且第五功率開關管（S₅）與第六功率開關管（S₆）的驅動信號互補，並加入死區時間；

第一輔助功率開關管（S_1a）和第四輔助功率開關管（S_4a）具有相同的驅動時序並按與第一功率開關管（S₁）和第四功率開關管（S₄）準互補的方式高頻動作，在進網電流正半周一直工作，在負半周停止工作，而且第一輔助開關（S_1a）的導通開始階段與第一功率開關管（S₁）的導通末尾階段有交疊區、第四輔助開關（S_4a）的導通末尾階段與第四功率開關管（S₄）的導通開始階段有交疊區；第二輔助功率開關管（S_2a）和第三輔助功率開關管（S_3a）具有相同的驅動時序並按與第二功率開關管（S₂）和第三功率開關管（S₃）準互補的方式高頻動作，在進網電流負半周一直工作，在正半周停止工作，而且第二輔助開關（S_2a）的導通開始階段與第二功率開關管（S₂）的導通末尾階段有交疊區、第三輔助開關（S_3a）的導通末尾階段與第三功率開關管（S₃）的導通開始階段有交疊區。

實施方式

如圖2所示，無開關損耗型非隔離逆變器相比圖1所示硬開關電路多了幾組諧振網路，幫助實現功率器件開通關斷過程的軟化，以消除或者減弱硬開關產生的開關損耗和電磁干擾等問題，《高可靠無開關損耗型非隔離逆變器及其開關控制時序》實施例提供的無開關損耗型全橋非隔離逆變器均實現了功率器件的軟開關。

實施例一

圖2描述了該發明實施例一的主電路的構成方式，由直流電容C_dc組成基本單元1；由第一功率開關管S₁和第一功率二極體D₁並聯組合、第二功率開關管S₂和第二功率二極體D₂並聯組合、第三功率開關管S₃和第三功率二極體D₃並聯組合和第四功率開關管S₄和第四功率二極體D₄並聯組合組成基本單元2；由第一輔助功率開關管S_1a和第一輔助功率二極體D_1a並聯組合、第二輔助功率開關管S_2a和第二輔助功率二極體D_2a並聯組合、第三輔助功率開關管S_3a和第三輔助功率二極體D_3a並聯組合、第四輔助功率開關管S_4a和第四輔助功率二極體D_4a並聯組合、第一輔助諧振電容C_1a、第一輔助諧振電感L_1a、第二輔助功率開關管S_2a和第二輔助功率二極體D_2a並聯組合和第一輔助續流功率二極體D_a1組成基本單元3；由第五功率開關管S₅和第五功率二極體D₅並聯組合、第六功率開關管S₆和第六功率二極體D₆並聯組合組成基本單元4。

圖3是該發明實施例一的驅動信號時序，第一功率開關管S₁和第四功率開關管S₄具有相同的驅動時序並按單極性SPWM方式高頻動作，在進網電流正半周一直工作，在負半周停止工作；第二功率開關管S₂和第三功率開關管S₃具有相同的驅動時序並按單極性SPWM方式高頻動作，在進網電流負半周一直工作，在正半周停止工作；第五功率開關管S₅在進網電流正半周一直導通，第六功率開關管S₆在進網電流負半周一直導通，而且第五功率開關管S₅與第六功率開關管S₆的驅動信號互補，並加入死區時間；第一輔助功率開關管S_1a和第四輔助功率開關管S_4a具有相同的驅動時序並按與第一功率開關管S₁和第四功率開關管S₄準互補的方式高頻動作，在進網電流正半周一直工作，在負半周停止工作，而且第一輔助開關S_1a的導通開始階段與第一功率開關管S₁的導通末尾階段有交疊區、第四輔助開關S_4a的導通末尾階段與第四功率開關管S₄的導通開始階段有交疊區；第二輔助功率開關管S_2a和第三輔助功率開關管S_3a具有相同的驅動時序並按與第二功率開關管S₂和第三功率開關管S₃準互補的方式高頻動作，在進網電流負半周一直工作，在正半周停止工作，而且第二輔助開關S_2a的導通開始階段與第二功率開關管S₂的導通末尾階段有交疊區、第三輔助開關S_3a的導通末尾階段與第三功率開關管S₃的導通開始階段有交疊區。

圖4（a）-（i）是該發明實施例一在進網電流正半周時開關周期刻度的等效工作模態圖。該實施例一的一個具體實例如下：電池板電壓U_pv＝400伏、電網電壓U_grid＝220伏（有效值）、電網頻率f_grid＝50赫茲、額定功率P_N＝1千瓦；直流母線電容C_dc1＝C_dc2＝470微法；濾波電感L₁＝L₂＝0.5毫亨；濾波電容C₁＝6微法；電池板對地寄生電容C_pv1＝C_pv2＝0.15微法；開關頻率f＝50千赫茲、諧振參數L_r＝23微亨、C_r＝39.5納法。

從實施結果可以看出，在圖2所示電路結構配合圖3所示驅動時序的情況下，可以實現第一功率開關管S₁、第二功率開關管S₂、第三功率開關管S₃和第四功率開關管S₄的零電流開通和零電流關斷、實現第一輔助功率開關管S_1a、第二輔助功率開關管S_2a、第三輔助功率開關管S_3a和第四輔助功率開關管S_4a的零電流開通和零電流關斷、實現輔助續流功率二極體D_a1的零電壓開通和零電流關斷，以及消除低頻續流單元二極體D₅和D₆的反向恢復問題。

實施例二

圖7描述了該發明實施例二的主電路的構成方式，由直流電容C_dc組成基本單元71；由第一功率開關管S₁和第一功率二極體D₁並聯組合、第二功率開關管S₂和第二功率二極體D₂並聯組合、第三功率開關管S₃和第三功率二極體D₃並聯組合和第四功率開關管S₄和第四功率二極體D₄並聯組合組成基本單元72；由第一輔助功率開關管S_1a和第一輔助功率二極體D_1a並聯組合、第二輔助功率開關管S_2a和第二輔助功率二極體D_2a並聯組合、第三輔助功率開關管S_3a和第三輔助功率二極體D_3a並聯組合、第四輔助功率開關管S_4a和第四輔助功率二極體D_4a並聯組合、第一輔助諧振電容C_1a、第一輔助諧振電感L_1a、第二輔助功率開關管S_2a和第二輔助功率二極體D_2a並聯組合和第一輔助續流功率二極體D_a1組成基本單元73。

該發明實施例二的驅動信號時序，第一功率開關管S₁和第四功率開關管S₄具有相同的驅動時序並按單極性SPWM方式高頻動作，在進網電流正半周一直工作，在負半周停止工作；第二功率開關管S₂和第三功率開關管S₃具有相同的驅動時序並按單極性SPWM方式高頻動作，在進網電流負半周一直工作，在正半周停止工作；第一輔助功率開關管S_1a和第四輔助功率開關管S_4a具有相同的驅動時序並按與第一功率開關管S₁和第四功率開關管S₄準互補的方式

高頻動作，在進網電流正半周一直工作，在負半周停止工作，而且第一輔助開關S_1a的導通開始階段與第一功率開關管S₁的導通末尾階段有交疊區、第四輔助開關S_4a的導通末尾階段與第四功率開關管S₄的導通開始階段有交疊區；第二輔助功率開關管S_2a和第三輔助功率開關管S_3a具有相同的驅動時序並按與第二功率開關管S₂和第三功率開關管S₃準互補的方式高頻動作，在進網電流負半周一直工作，在正半周停止工作，而且第二輔助開關S_2a的導通開始階段與第二功率開關管S₂的導通末尾階段有交疊區、第三輔助開關S_3a的導通末尾階段與第三功率開關管S₃的導通開始階段有交疊區。

在圖7所示電路結構配合圖3所示驅動時序的情況下，可以實現第一功率開關管S₁、第二功率開關管S₂、第三功率開關管S₃和第四功率開關管S₄的零電流開通和零電流關斷、實現第一輔助功率開關管S_1a、第二輔助功率開關管S_2a、第三輔助功率開關管S_3a和第四輔助功率開關管S_4a的零電流開通和零電流關斷、實現輔助續流功率二極體D_a1的零電壓開通和零電流關斷。

實施例三

圖8描述了該發明實施例三的主電路的構成方式，由第一直流電容C_dc1和第二直流電容C_dc2組成基本單元81；由第一功率開關管S₁和第一功率二極體D₁並聯組合、第二功率開關管S₂和第二功率二極體D₂並聯組合、第三功率開關管S₃和第三功率二極體D₃並聯組合和第四功率開關管S₄和第四功率二極體D₄並聯組合組成基本單元82；由第一輔助功率開關管S_1a和第一輔助功率二極體D_1a並聯組合、第二輔助功率開關管S_2a和第二輔助功率二極體D_2a並聯組合、第三輔助功率開關管S_3a和第三輔助功率二極體D_3a並聯組合、第四輔助功率開關管S_4a和第四輔助功率二極體D_4a並聯組合、第一輔助諧振電容C_1a、第一輔助諧振電感L_1a、第二輔助功率開關管S_2a和第二輔助功率二極體D_2a並聯組合和第一輔助續流功率二極體D_a1、第二輔助續流功率二極體D_a2組成基本單元83。由第五功率開關管S₅和第五功率二極體D₅並聯組合、第六功率開關管S₆和第六功率二極體D₆並聯組合組成基本單元84。

該發明實施例三的驅動信號時序，第一功率開關管S₁和第四功率開關管S₄具有相同的驅動時序並按單極性SPWM方式高頻動作，在進網電流正半周一直工作，在負半周停止工作；第二功率開關管S₂和第三功率開關管S₃具有相同的驅動時序並按單極性SPWM方式高頻動作，在進網電流負半周一直工作，在正半周停止工作；第五功率開關管S₅在進網電流正半周一直導通，第六功率開關管S₆在進網電流負半周一直導通，而且第五功率開關管S₅與第六功率開關管S₆的驅動信號互補，並加入死區時間；第一輔助功率開關管S_1a和第四輔助功率開關管S_4a具有相同的驅動時序並按與第一功率開關管S₁和第四功率開關管S₄準互補的方式高頻動作，在進網電流正半周一直工作，在負半周停止工作，而且第一輔助開關S_1a的導通開始階段與第一功率開關管S₁的導通末尾階段有交疊區、第四輔助開關S_4a的導通末尾階段與第四功率開關管S₄的導通開始階段有交疊區；第二輔助功率開關管S_2a和第三輔助功率開關管S_3a具有相同的驅動時序並按與第二功率開關管S₂和第三功率開關管S₃準互補的方式高頻動作，在進網電流負半周一直工作，在正半周停止工作，而且第二輔助開關S_2a的導通開始階段與第二功率開關管S₂的導通末尾階段有交疊區、第三輔助開關S_3a的導通末尾階段與第三功率開關管S₃的導通開始階段有交疊區。

在圖8所示電路結構配合圖3所示驅動時序的情況下，可以實現第一功率開關管S₁、第二功率開關管S₂、第三功率開關管S₃和第四功率開關管S₄的零電流開通和零電流關斷、實現第一輔助功率開關管S_1a、第二輔助功率開關管S_2a、第三輔助功率開關管S_3a和第四輔助功率開關管S_4a的零電流開通和零電流關斷、實現第一輔助續流功率二極體D_a1、第二輔助續流功率二極體D_a2的零電壓開通和零電流關斷，以及消除低頻續流單元二極體D₅和D₆的反向恢復問題，並保證逆變器在功率傳輸、諧振階段和續流階段時共模電壓恆處於二分之一的電池電壓。

專利榮譽

2021年6月24日，《高可靠無開關損耗型非隔離逆變器及其開關控制時序》獲得第二十二屆中國專利優秀獎。