2和L3连接到电 力输入2。例如，可以通过多相绕组变压器将电力提供给输入电路LU L2和L3。三相的功 率单元12被分别标记为单元A1到单元A 3、单元B1到单元B 3以及单元C i到单元C 3。每个 功率单元12响应于来自PffM控制器30的控制信号来改变电压电平和/或频率输出，从而 产生每一相的多电平电压波形。功率单元12 -般包括功率半导体开关装置、无源元件（电 感、电容）、控制电路、处理器、接口和其他用于与控制器30通信的元件。功率单元12基于 来自控制器30的信号进行操作。
[0031] 每个功率单元12包括连接到独立的DC源的单相逆变电路，通过经由输入线LU L2、L3输入的对于每一功率单元12的AC电力的整流产生所述独立的DC源。在该示例中， 由以桥式整流器配置布置的二极管整流器13a-f实现该整流。本示例也使用了滤波电路， 其例如包括电容14,用于平滑来自整流的DC电力的电压纹波。
[0032] 每一单元12的逆变电路包括以H桥（也称为全桥）配置布置的功率半导体开关 装置15a_d。开关装置15a_d可以包括（举例而非限制地）功率晶体管，诸如绝缘栅双极晶 体管（IGBT)。开关装置15a和15b连接到单元输出线16a，而开关装置15c和15d连接到 单元输出线16b。晶体管15a-d接收由控制器30基于脉宽调制而控制的脉宽调制信号（例 如，以栅极输入信号18的形式）。控制器30通过第一开关支路17a选择晶体管15a或者 15b导通（ON)，以及通过第二开关支路17b选择晶体管15c或者15d导通，这将允许电力分 别通过线16a或16b传递给负载20。换句话说，控制器30触发的开关支路17a的开关事件 使得晶体管15a和15b中的一个处于导通状态，而另一个处于截止（OFF)状态。同样的，控 制器30触发的开关支路17b的开关事件使得晶体管15c和15d中的一个处于导通状态，而 另一个处于截止状态。在所述实施例中，各个单元12的开关支路17a和17b被简称为该特 定单元12的开关支路A和开关支路B。
[0033] 每个功率单元12可以内部构建为低压标准，虽然其包含在中压装置驱动1中。通 过举例，每个功率单元12可以具有600伏电压等级（rating)。因此，每个功率单元12可 以输出的最大电压电平大约为600VDC。根据哪些晶体管导通，每一功率单元的单元输出线 16a和16b上的输出电压可以具有任一极性或者是零。因此，每一功率单元12可以具有三 个输出状态：+600VDC、-600VDC或0VDC。由于在每一相输出线中的三个功率单元12(诸如， 到相输出线u的单元A 1、单元A2和单元A3)之间的串联连接，可以为各自的相输出线u产生 大约1800VDC的最大输出电压幅值。每一功率单元12可以独立于另外的功率单元而操作。 因此，可以每相提供至少七个电平给交流电动机20。这些线-中性点（line-neutral)电压 状态的近似值包括+/-1800VDC、+/-1200VDC、+/-600VDC以及0VDC。一般来说，每相具有η 个功率单元的级联型H桥多电平变换器能够为每相产生队个线-中性点电压状态，其中Nl = 2η+1。应该注意的是，线-线电压可以具有多于相（线-中性点）电压的电平。例如，级 联型H桥多电平变换器在线-线电压中可以具有2队-1个电平。其他拓扑可以根据所利用 的调制技术而具有不同数量的电平。
[0034] 电动机20可以包括任意类型的AC型电动机（例如，同步型、异步型、永磁型），也 可以定级为低压、中压或高压。例如，中压AC电动机（诸如用于工业处理控制的那些电动 机）可以在4. 16kV到13. SkV范围内操作。可以使用更大或更小的电压。可以连接多于一 的AC电动机20。代替电动机20或除了电动机20之外，可以使用其他负载。AC电动机20 响应于多电平变换器在三相上施加的电压，例如，用以增加、减少或保持转速或位置。
[0035] 控制器30可以包括例如具有存储器的处理器，其能够存储和执行特定的指令来 实施所述的PWM控制。控制器可以由具有内部或外部存储器的微控制器、或者由定点或浮 点数字信号处理器（DSP)、或者由可编程逻辑装置（PLD)、或者上述的任意组合来实现（例 如而非限制性的）。通过对每一相的电压参考进行脉宽调制，控制器30控制每一功率单元 12,由此控制在每一功率单元12的输出线16a和16b之间的电压输出的幅值和频率。功率 单元12中的控制电路或控制板可以接收该电压参考，并且利用合适的矢量控制和脉宽调 制生成用于功率开关装置的栅极脉冲。替代地，控制器30可以基于该电压参考输出提供给 单元12的栅极脉冲。
[0036] 在所提出的调制方法中，每一相被分配一个调制参考信号，例如，其具有正弦波 形。对于各个功率单元12的每一开关支路A、B，动态分配载波信号。由例如作为栅极输入信 号18的脉冲宽度信号引起开关事件，即，开关支路的开关装置的接通或关断，该脉宽调制 信号由控制器30基于载波信号与参考信号的比较而被触发。然而，代替如在传统相移PffM 方法中所做的每个开关支路使用单个或固定的三角或锯齿形载波，所述实施例对于多电平 变换器的每一功率单元的每一开关支路使用不同波形形状的多个载波信号并使载波信号 循环。特别地，所提出的方法规定：从多组载波信号中动态选择每一开关支路的载波信号。 特定组的每一载波信号对应于完全占据参考信号的波形范围的多个连续频带之一。例如， 对于具有有队个电平的线-中性点相输出电压的级联型H桥多电平变换器，可以在每一组 具有队-1个载波波形。给定组的载波具有相同的幅值和频率以及不同的形状。在该示例 中，可以将给定组的队-1载波布置到完全占据参考信号的波形范围的队-1个连续频带。不 同组的相应载波彼此相移（即，延迟了一时间间隔），但是在其他方面可以是相同的。
[0037] 图2A示出了关于用于图1的示例中的一个开关支路的参考信号波形的示例性载 波组布置。在该示例中，由于每相具有三个单元并且每个单元可以创建三个电平，所以在相 输出电压（线-中性点）中将总共具有七个电平。因此，载波可以布置在等间距的六个连 续频带中，其中参考信号波形40的范围41可以被划分。参考信号波形40也可以称作调制 波形。参考信号波形40的范围41可以称作参考信号的调制范围。参考信号波形40的幅 值称作参考信号波形40的调制指数m。所述参考信号波形40是周期性波形，其例如具有基 本上正弦的波形，如在图2A中所描绘的。应理解的是，在参考信号波形40的形状上没有限 制，只要波形40被限制于区间[-1 1]即可。频带1-6分别标记为42a-f，而载波被标记为 R1B1、R1B2、R1B3、R1B4、R1B5 和 R1B6。
[0038] 在所述示例中，每一载波具有可以参考图2B的一般术语描述的波形形状。每一载 波具有周期性波形W，使得所有载波的波形W具有相同的开关周期Ts。在图2B中，示出了 波形W的两个连续的开关周期。每一载波波形W包括对应于载波信号的上升沿的第一部分 R、以及对应于载波信号的下降沿的第二部分F。另外，每一载波波形W也包括至少一个平坦 部分Gl或G2,其中载波信号基本上恒定。部分Gl代表载波信号的最大值或峰值，而部分 G2代表载波信号的最小值。部分R、Gl、F和G2分别对应于时段Tl、T2、T3和T4。时段Tl 和T2在图2A中的所有载波中是相同的，其中一个载波与另一载波的区别是T2和T4的长 度。在该示例中的时段由此关联为：
[0039] Ts = T1+T2+T3+T4 = 2T1+T2+T4 (1)
[0040] 在所述实施例中，对于每一载波，时段T2和T4中的至少一个是非零的。即，对于 给定的载波，时段T2和T4可以都是非零的（如图2B所示），或者可以个别为零，但是不同 时都为零。因此，如以一般术语表述的，波形W将包括上升沿R、下降沿F和至少一个平坦部 分Gl和/或G2。这样的波形在这里称为梯形波形。所述的梯形波形与在传统PS-PffM方法 中使用的三角或锯齿波形形成对比，其中在三角或锯齿波形中，T2和T4二者对于每一载波 都是零，即，它们的波形不具有任何平坦部分。
[0041] 在图2A的示例中，频带1的载波（标记为42a)具有T2 = 0，而频带6的载波（标 记为42f)具有T4 = 0。每个所述载波具有梯形波形形状，从而具有相同的幅值和频率，同 时具有不同的形状。特别地，由时段T2和T4定义的平坦部分从频带1到6变化。该六个 频带1到6完全占据参考信号波形40的范围41。每一个频带覆盖参考信号波形40的范围 41的1/6。换句话说，频带42a-f可以如下定义：
[0042] 频带I :2/3 <参考信号波形< 1
[0043] 频带2 :1/3 <参考信号波形< 2/3
[0044] 频带3 :0<参考信号波形< 1/3
[0045] 频带4 :-1/3 <参考信号波形< 0
[0046] 频