功率转换的系统和方法
【技术领域】
[0001] 本文所公开的主题涉及功率转换器。
【背景技术】
[0002] 功率转换器可用来创建可变频率，其用来使用所生成AC信号驱动各种电气装置 (例如AC电动机）。一些被驱动电气装置使用来自低压、中压或高压的高质量（例如高分 辨率）输出波形。AC信号的分辨率可通过功率转换器能够产生的级数来确定。例如，功率 转换器可产生具有H个或W上可用功率级（例如低、中、高）的AC信号。每个另外的功率 级添加更大分辨率，但是另外的功率级也增加功率转换器的复杂度。
【发明内容】
[0003] 下面概述其范围与最初要求保护的本发明相称的某些实施例。该些实施例不是意 在限制要求保护的本发明的范围，该些实施例而是仅预计提供本发明的可能形式的概述。 实际上，本发明可包含可与下面提出的实施例相似或不同的多种形式。
[0004] 在第一实施例中，一种用于转换具有多个电流通道的功率的系统包括第一通道， 其配置成传导电流供功率转换。第一通道包括开关的第一组开关。第一组开关的至少一个 配置成当电流经过其余通道来传导时阻塞经过第一通道的电流。此外，第一组开关的一个 或多个其余开关配置成通过在阻塞期间将第一组开关的至少一个禪合到中间电压，来降低 第一组开关的至少一个上的电压应力。该系统还包括第二通道，其配置成传导电流供功率 转换。第二通道包括第二组开关。第二组开关的至少一个配置成当电流经过其余通道来传 导时阻塞经过第二通道的电流，W及第二组开关的一个或多个其余开关配置成通过在阻塞 期间将第二组开关的至少一个禪合到中间电压，来降低第二组开关的至少一个上的电压应 力。
[0005] 在第二实施例中，一种用于转换功率的系统包括多个通道，其中每个包括多个二 极管开关对。二极管开关对的第一子集配置成在多个通道的相应通道的传导状态期间传导 电流。二极管开关对的第二子集配置成在阻塞状态期间阻塞经过相应通道的电流。此外， 二极管开关对的至少一个开关配置成在通道的阻塞状态期间将二极管开关对的第二子集 禪合到多个输入电压的中间电压。
[0006] 在第H实施例中，一种用于转换功率的方法包括使用开关、二极管或者其组合、经 过功率转换单元中的多个电流通路的第一电流通路来传导负载电流。该方法还包括使用开 关的一个或多个、二极管的一个或多个或者其组合来阻塞功率转换单元中的多个电流通路 的一个或多个另外的电流通路。此外，该方法包括通过将一个或多个开关的每个的与阻塞 端相对的一端连接到中间电压结点，通过使用一个或多个电压应力降低开关W降低被一个 或多个阻塞开关或二极管阻塞的电压，来降低一个或多个开关上的潜在电压应力。
[0007] 技术方案1 ;一种具有多个电流通道、用于转换功率的系统，包括： 第一通道，配置成传导电流供功率转换，其中，所述第一通道包括第一多个开关，其中 所述第一多个开关的至少一个配置成当电流经过所述多个电流通道的其余通道来传导时 阻塞经过所述第一通道的电流，并且所述第一多个开关的一个或多个其余开关配置成通过 在阻塞期间将所述第一多个开关的所述至少一个禪合到中间电压，来降低所述第一多个开 关的所述至少一个上的电压应力；W及 第二通道，配置成传导电流供功率转换，其中，所述第二通道包括第二多个开关，其中 所述第二多个开关的至少一个配置成当电流经过所述多个电流通道的其余通道来传导时 阻塞经过所述第二通道的电流，并且所述第二多个开关的一个或多个其余开关配置成通过 在阻塞期间将所述第二多个开关的所述至少一个禪合到中间电压，来降低所述第二多个开 关的所述至少一个上的电压应力。
[0008] 技术方案2;如技术方案1所述的系统，其中，所述第一通道包括第一多个二极管， 其中所述第一多个二极管的各二极管与所述第一多个开关的相应开关并联连接，W及所述 第二通道包括第二多个二极管，其中所述第二多个二极管的各二极管与所述第二多个开关 的相应开关并联连接。
[0009] 技术方案3 ;如技术方案1所述的系统，其中，所述多个通道包括配置成传导电流 供功率转换的第H通道，其中所述第H通道包括第H多个开关，所述第H多个开关的至少 一个配置成当电流经过所述多个电流通道的其余通道来传导时阻塞经过所述第H通道的 电流，并且所述第H多个开关的一个或多个其余开关配置成通过在阻塞期间将所述第H多 个开关的至少一个禪合到中间电压，来降低所述第H多个开关的所述至少一个上的电压应 力。
[0010] 技术方案4 ;如技术方案1所述的系统，其中，所述第一和第二多个开关包括绝缘 栅双极晶体管（IGBT)。
[0011] 技术方案5 ;如技术方案1所述的系统，其中，所述第一和第二多个开关包括集成 口极换向晶间管（IGCT)。
[0012] 技术方案6 ;如技术方案1所述的系统，其中，所述第一和第二多个开关包括口极 关断晶间管（GT0)。
[0013] 技术方案7;-种用于转换功率的系统，包括： 各包括多个二极管-开关对的多个通道，其中所述二极管-开关对的第一子集配置成 在所述多个通道的相应通道的传导状态期间来传导电流，所述二极管-开关对的第二子集 配置成在阻塞状态期间阻塞经过所述相应通道的电流，W及所述多个二极管-开关对的至 少一个开关配置成在所述通道的阻塞状态期间将二极管-开关对的所述第二子集禪合到 多个输入电压的中间电压。
[0014] 技术方案8 ;如技术方案7所述的系统，其中，当所述多个通道的任何通道处于传 导状态时，所述多个通道的其余通道的每个处于阻塞状态。
[0015] 技术方案9 ;如技术方案7所述的系统，其中，所述多个二极管-开关对的所述二 极管包括绝缘栅双极晶体管（IGBT)、集成口极换向晶间管（IGCT)、口极关断晶间管（GT0) 或者其组合。
[0016] 技术方案10 ;如技术方案7所述的系统，其中，所述多个通道配置成提供具有四个 可用功率级的输出AC信号。
[0017] 技术方案11;如技术方案10所述的系统，其中，所述多个通道包括： 第一通道，包括： 第一二极管-开关对，其中包括各并联禪合到第一输入电压结点和第一中间结点的第 一二极管和第一开关； 第二二极管-开关对，其中包括各并联禪合到第二输入电压结点和所述第一中间结点 的第二二极管和第二开关；W及 第H二极管-开关对，其中包括各并联禪合到所述第一中间结点和输出结点的第H二 极管和第H开关；W及 第二通道，包括： 第四二极管-开关对，其中包括各并联禪合到第H输入电压结点和第二中间结点的第 四二极管和第四开关； 第五二极管-开关对，其中包括各并联禪合到第四输入电压结点和所述第二中间结点 的第五二极管和第五开关；W及 第六二极管-开关对，其中包括各并联禪合到所述第二中间结点和所述输出结点的第 六二极管和第六开关。
[0018] 技术方案12 ;如技术方案7所述的系统，其中，所述多个通道包括两个堆叠四级配 置，其中各四级配置被配置成提供具有四个可用功率级的输出AC信号。
[0019] 技术方案13 ;如技术方案7所述的系统，其中，所述多个通道配置成提供具有五级 粒度、六级粒度或走级粒度的输出AC信号。
[0020] 技术方案14 ;如技术方案13所述的系统，其中，所述多个通道包括配置成产生具 有五级粒度的AC信号的H个通道，其中所述H个通道包括： 第一通道，包括： 第一二极管-开关对，其中包括各并联禪合到第一输入电压结点和第一中间结点的第 一二极管和第一开关； 第二二极管-开关对，其中包括各并联禪合到第二输入电压结点和所述第一中间结点 的第二二极管和第二开关；W及 第H二极管-开关对，其中包括各并联禪合到所述第一中间结点和输出结点的第H二 极管和第H开关；W及 第二通道，包括： 第四二极管-开关对，其中包括各并联禪合到第H输入电压结点和第二中间结点的第 四二极管和第四开关； 第五二极管-开关对，其中包括各并联禪合到第四输入电压结点和所述第二中间结点 的第五二极管和第五开关；W及 第六二极管-开关对，其中包括各并联禪合到所述第二中间结点和所述输出结点的第 六二极管和第六开关；W及 第H通道，包括串联禪合在第五输入电压结点与输出结点之间的第走和第八二极 管-开关对，其中所述第走二极管-开关对W第八二极管-开关对的相反方向来偏压。
[0021] 技术方案15 ;如技术方案13所述的系统，其中，所述多个通道包括配置成产生具 有六级粒度的AC信号的两个通道，其中所述两个通道包括： 第一通道，包括： 第一二极管-开关对，其中包括各并联禪合到第一输入电压结点和第一中间结点的第 一二极管和第一开关； 第二二极管-开关对，其中包括各并联禪合到第二输入电压结点的第二二极管和第二 开关； 第H二极管-开关对，包括各并联禪合到所述第二二极管-开关对和所述第一中间结 点的第H二极管和第H开关，其中所述第二和第H二极管-开关对W相反方向来偏压；W 及 第四二极管-开关对，其中包括各并联禪合到第H输入电压结点和所述第一中间结点 的第四二极管和第四开关；W及 第五二极管-开关对，其中包括各并联禪合到所述第一中间结点和输出结点的第五二 极管和第五开关；W及 第二通道，包括： 第六二极管-开关对，其中包括各并联禪合到第四输入电压结点和第二中间结点的第 六二极管和第六开关； 第走二极管-开关对，其中包括各并联禪合到第五输入电压结点的第走二极管和第走 开关； 第八二极管-开关对，包括各并联禪合到所述第走二极管-开关对和所述第二中间结 点的第八二极管和第八开关，其中所述第走和第八二极管-开关对W相反方向来偏压；W 及 第九二极管-开关对，其中包括各并联禪合到第六输入电压结点和所述第二中间结点 的第九二极管和第九开关；W及 第十二极管-开关对，其中包括各并联禪合到所述第