功率转换的系统和方法
【技术领域】
[0001] 本文中所公开的主题涉及功率转换器。
【背景技术】
[0002] 功率转换器可W用于使用所生成的AC信号来创建用于驱动各种电气装置(例如， AC电动机）的变频。一些受驱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W由功率转换器能够产生的级数确定。例如，功率转换 器可W产生具有H个或更多个可用功率级(例如，低、中、高)的AC信号。每个附加的功率级 都增加更大的分辨率，但附加的功率级也可能增大功率转换器的复杂性。
【发明内容】
[0003] 在下文中概述范围与原始要求保护的发明相称的某些实施例。该些实施例不旨在 限制所要求保护的发明的范围，而是该些实施例仅旨在提供本发明的可能的形式的简短的 概要。实际上，本发明可W包含可W与下文中所阐明的实施例类似或不同的形式的种种形 式。
[0004] 在第一实施例中，用于转换功率的系统包括在第一干线与第二干线之间串联禪 合的多个电源。系统还包括在第一干线与输出节点之间禪合的第一跨接电抗器电感器 (spanningreactorin化ctor)。第一跨接电抗器电感器经由第一干线而被约束为第一电 压级。而且，系统还包括在第二干线与输出节点之间禪合的第二跨接电抗器电感器。第二 跨接电抗器电感器经由第二干线而被约束为第二电压级，并且，第一和第二跨接电抗器电 感器利用环流来生成第H电压级。
[0005] 在第二实施例中，用于转换功率的系统包括输出节点和在输出节点与第一电压干 线之间禪合的第一跨接电抗器电感器。第一跨接电抗器电感器具有被约束为第一干线的电 压级的电压级。系统还包括在输出节点与第二电压干线之间禪合的第二跨接电抗器电感 器。第二跨接电抗器电感器具有被约束为第二电压干线的电压级的电压级。第一和第二跨 接电抗器电感器分配第一和第二电压干线的电压级，W生成输出节点处的输出电压。系统 还包括一个或更多个模块化信号生成单元。每个模块化生成单元包括具有第一阳极和第一 阴极的第一电源W及具有第二阳极和第二阴极的第二电源。第二阳极禪合至第一阴极。模 块化信号生成单元还包括位于第一电源和第二电源的第一侧的第一通道。此外，第一通道 配置成控制第一干线的电压级，并且，包括与第一电源并联的第一开关二极管对和与第二 电源并联的第二开关二极管对。模块化信号生成单元还包括位于第一电源和第二电源的与 第一通道相反的一侧的第二通道。第二通道配置成控制第二干线的电压级，并且，包括与第 一电源并联的第H开关二极管对和与第二电源并联的第四开关二极管对。
[0006] 在第H实施例中，用于转换功率的方法包括生成大约等于一个或更多个电源电压 级的倍数的多个功率级。方法还包括经由跨接电抗器电感器来生成多个功率级的级之间的 一个或更多个中间功率级。而且，方法包括使用所生成的多个功率级和一个或更多个中间 级来生成输出信号。
[0007] 技术方案1 ;一种用于转换功率的系统，包括： 多个电源，串联禪合于第一干线与第二干线之间； 第一跨接电抗器电感器，禪合于所述第一干线与输出节点之间，其中，所述第一跨接电 抗器电感器经由所述第一干线而被约束为第一电压级；W及 第二跨接电抗器电感器，禪合于所述第二干线与所述输出节点之间，其中，所述第二跨 接电抗器电感器经由所述第二干线而被约束为第二电压级，其中，所述第一和第二跨接电 抗器电感器利用环流来生成第H电压级。
[0008] 技术方案2 ;如技术方案1所述的系统，包括： 第一部分，包括： 第一多个开关二极管对，配置成将所述第一干线禪合至所述第一电压级；和 第一多个互连二极管，各自将所述第一多个开关二极管对的一个或更多个禪合至所述 多个电源的相应的电源；W及 第二部分，包括： 第二多个开关二极管对，配置成将所述第二干线禪合至所述第二电压级；和 第一多个互连二极管，各自将所述第一多个开关二极管对的一个或更多个禪合至所述 多个电源的相应的电源，其中，所述第一部分和所述第二部分关于所述多个电源而大体上 对称。
[0009] 技术方案3;如技术方案1所述的系统，其中，所述第一电压级包括由所述多个电 源的每个提供的电源电压的第一倍数，并且，所述第二电压级包括所述电源电压的第二倍 数。
[0010] 技术方案4 ;如技术方案3所述的系统，其中，所述第一电压级不同于所述第二电 压级，其中，所述第H电压级处于所述电源电压的倍数之间。
[0011] 技术方案5 ;如技术方案4所述的系统，其中，所述第H电压级包括所述电源电压 的非整数倍数。
[0012] 技术方案6 ;如技术方案1所述的系统，其中，所述第H电压级是所述第一电压和 所述第二电压的平均值。
[0013] 技术方案7 ;如技术方案1所述的系统，其中，所述第一和第二多个开关二极管对 包括绝缘栅双极型晶体管（IGBT)、集成口极换流晶间管（IGCTXn极关断型晶间管（GT0) 或它们的组合作为每个开关二极管对的开关。
[0014] 技术方案8;-种用于转换功率的系统，包括： 输出节点； 第一跨接电抗器电感器，禪合于所述输出节点与第一电压干线之间，其中，所述第一跨 接电抗器的电压级被约束为所述第一电压干线的电压级； 第二跨接电抗器电感器，禪合于所述输出节点与第二电压干线之间，其中，所述第二 跨接电抗器的电压级被约束为所述第二电压干线的电压级，其中，所述第一和第二跨接电 抗器电感器分配所述第一和第二电压干线的所述电压级，W生成所述输出节点处的输出电 压； 一个或更多个模块化信号生成单元，各自包括： 第一电源，具有第一阳极和第一阴极； 第二电源，具有第二阳极和第二阴极，其中，所述第一阴极禪合至所述第二阳极； 第一通道，位于所述第一和第二电源的第一侧，其中，所述第一通道配置成控制所述第 一干线的所述电压级，并且，所述第一通道包括： 第一开关二极管对，与所述第一电源并联； 第二开关二极管对，与所述第二电源并联；和 第二通道，位于所述第一和第二电源的与所述第一通道相反的一侧，其中，所述第二通 道配置成控制所述第二干线的所述电压级，并且，所述第二通道包括： 第H开关二极管对，与所述第一电源并联； 第四开关二极管对，与所述第二电源并联。
[0015] 技术方案9 ;如技术方案8所述的系统，其中，所述第一和第二电源各自包括电容 器、化学电池或它们的组合。
[0016] 技术方案10;如技术方案8所述的系统，其中，所述第一和第二电源各自包括DC 链路电容器，其中，所述一个或更多个模块化信号生成单元配置成针对每个期望的输出电 压而提供一个或更多个配置，其中，针对每个期望的输出电压的所述一个或更多个配置通 过改变所述DC链路电容器的哪些放电或充电而允许电容器在所述DC链路电容器之间平 衡。
[0017] 技术方案11 ;如技术方案8所述的系统，其中，所述第一和第二跨接电抗器电感器 配置成基于用于生成输出信号的多个源来生成具有多个可用级的分辨率的所述输出信号。 [001引技术方案12 ;如技术方案8所述的系统，其中，系统包括两个模块化生成单元，并 且，通过使所述第一干线的所述电压级大约等于所述第二干线的所述电压级来生成五级的 分辨率。
[001引技术方案13 ;如技术方案8所述的系统，其中，系统包括两个模块化生成单元，该 模块化生成单元配置成通过使所述第一干线的所述电压级W由所述第一电源供给的电压 而不同于所述第二干线的所述电压级来生成九级的分辨率。
[0020] 技术方案14 ;如技术方案8所述的系统，包括： 第一互连二极管，在所述第一跨接电抗器电感器与所述第一干线之间连接，并且，沿所 述第一干线的方向偏置；和 第二互连二极管，在所述第一跨接电抗器电感器与所述第二干线之间连接，并且，沿所 述第二跨接电抗器电感器的方向偏置，其中，所述一个或更多个模块化信号生成单元各自 包括： 第H互连二极管，在所述第一电源的所述阳极与所述第一开关二极管对之间连接； 第四互连二极管，在所述第二电源的所述阳极与第二开关二极管对之间连接； 第五互连二极管，在所述第一电源的所述阴极与所述第H开关二极管对之间连接；W及 第六互连二极管，在所述第二电源的所述阴极与第四开关二极管对之间连接。
[0021] 技术方案15 ;如技术方案14所述的系统，其中，所述第一、第二、第H和第四开关 二极管对的每个包括二极管，其中，所述第一、第二、第H、第四、第五和第六互连二极管的 每个的额定电压大于所述二极管的额定电压。
[0022] 技术方案16 ;如技术方案15所述的系统，其中，所述第一、第二、第H、第四、第五 和第六互连二极管的每个的所述额定电压关于每个相应的互连二极管与所述第一干线之 间的多个构件而改变。
[0023] 技术方案17;如技术方案8所述的系统，其中，所述第一、第二、第H和第四开关二 极管对的每个包括绝缘栅双极型晶体管（IGBT)、集成口极换流晶间管（IGCTXn极关断型 晶间管（GT0)或它们的组合作为每个开关二极管对的开关。
[0024] 技术方案18 ;-种用于转换功率的方法，包括： 生成大约等于一个或更多个电源电压级的倍数的多个功率级； 经由跨接电抗器电感器来生成所述多个功率级的级之间的一个或更多个中间功率级； W及 使用所述生成的多个功率级和所述一个或更多个中间级来生成输出信号。
[0025] 技术方案19 ;如技术方案18所述的方法，其中，生成所述一个或更多个中间功率 级包括使用