诸如MOSFET晶体管等的其它电子电源开关。
[0063] 定义第三开关函数F3用于控制基本开关单元21和22的基本开关。以相同的方 式控制基本开关K3u和基本开关Κ3Ι。基本开关单元21的两个基本开关K3u、K3'u总是处 于相反状态。对于基本开关单元22的基本开关K3I、K3' I同样成立。
[0064] 开关函数F3在基本开关K3u、K3I被启用并且基本开关K3' u、K3' I被禁用时等于 1，并且在基本开关K3u、K3I被禁用并且基本开关K3' u、K3' I被启用时等于0。
[0065] 电容分压桥23包括串联连接的储能设备C100、C200和C300的三个一组。在第一 基本开关单元21的末端端子M3、M4之间跨其端子安装第一储能设备C100。在第二基本开 关单元22的第一和第二末端端子M3'、M4'之间跨其端子安装第三储能设备C300。在第一 基本开关单元21和第二基本开关单元22的第二末端端子之间，在这些基本开关单元之间 安装第二储能设备C200。电容分压桥23拥有两个末端端子M3和M' 3,它们分别对于第一 基本开关单元21和第二基本开关单元22来说是公共的。
[0066] 从电容器、电池和燃料电池之中选择此具有四个电压电平的开关结构的储能设 备。电容分压桥23的存储设备具有相同的存储容量和同一个耐压。
[0067] 取决于图2的开关结构的基本开关的状态，具有四个电压电平的开关结构可以采 取八个不同状态，其导致四个不同电压电平：〇、Ve/3、2Ve/3、Ve。
[0068] 以下表将标号从1到8的这八个不同状态分组在一起。以上提及的开关函数f取 决于开关函数F1、F2和F3。
[0069]
[0070] 根据以上，将施加到电容分压桥23的端子的输入电压Ve细分为三个相等的电压 E1、E2、E3,它们各自分别跨储能设备C100、C200、C300之一的端子而施加。输出电压Vs由 以下表示：
[0071] Vs = (Fl+F2+F3)Ve/3
[0072] 在节点M和节点Μ' 3之间取电压Vs。
[0073] 在图4. 1中，已经表示了也称为选点电压Vref的选点信号的形状，所述选点信号 将具体用于确定图2中图示的具有四个电压电平的开关结构的所有基本开关的开关时刻。 此选点电压Vref用在几个比较中，如随后将见到的。其是正弦的，并且图4. 13中图示的输 出电压Vs的电压与此选点电压Vref同相。
[0074] 在图4. 2中已经表示了对选点电压Vref使用的用以实现开关函数Fl并确定浮置 电容器类型的电池20的基本开关KU ΚΓ的开关时刻的载波Carl的时序图。其是振幅位 于-1与+1之间的三角载波。
[0075] 在图4. 3中已经表示了对选点电压Vref使用的用以实现开关函数F2并确定浮置 电容器类型的电池20的基本开关K2、K2'的开关时刻的载波Car2的时序图。其是振幅位 于-1与+1之间的三角载波。两个载波Carl和Car2具有半个斩波周期的异相。斩波频率 比图2中图示的输出电压Vs的频率高得多。
[0076] 在图4. 4中已经表示了对选点电压Vref使用的用以实现开关函数F3并确定基本 开关单元21、22的基本开关K3u、K3' u、K3I、K3' I的开关时刻的载波Car3的时序图。这 是振幅为〇. 6的恒定信号。
[0077] 通过在三角载波和恒定载波与选点信号Vref之间的比较而获得基本开关的开关 时刻。例如，作为规则可以定义：选点信号一严格大于载波，基本开关的开关时刻就出现。 当然，作为规则，可以决定：选点信号一大于或等于载波，基本开关的开关时刻就出现。
[0078] 图4. 5是浮置电容器类型的电池 20的基本开关Kl的控制信号的时序图。这是周 期等于选点信号Vref的周期的锯齿状信号。只要选点电压Vref大于载波Carl，就启用基 本开关Kl。
[0079] 图4. 6是浮置电容器类型的电池 20的基本开关ΚΓ的控制信号的时序图。这是 相对于基本开关Kl的控制信号反相以在死区时间值内的锯齿状信号。
[0080] 图4. 7是浮置电容器类型的电池20的基本开关K2的控制信号的时序图。这是周 期等于选点信号Vref的周期的锯齿状信号。只要选点电压Vref大于载波Car2,就启用基 本开关K2。
[0081] 图4. 8是浮置电容器类型的电池 20的基本开关K2'的控制信号的时序图。这是 相对于基本开关K2的控制信号反相以在死区时间值内的锯齿状信号。
[0082] 图4. 9是基本开关单元21的基本开关K3u的控制信号的时序图。这是周期等于 选点信号Vref的周期的锯齿状信号。只要选点电压Vref大于载波Car3,就启用基本开关 K3u。其在选点信号Vref的每个周期仅被启用一次。
[0083] 图4. 10是基本开关单元21的基本开关K3' u的控制信号的时序图。这是相对于 基本开关K3u的控制信号反相以在死区时间值内的锯齿状信号。
[0084] 图4. 11是基本开关单元22的基本开关K3I的控制信号的时序图。这是周期等于 选点信号Vref的周期的锯齿状信号。只要选点电压Vref大于载波Car3,就启用基本开关 K3I。其在选点信号Vref的每个周期仅被启用一次。
[0085] 图4. 12是基本开关单元22的基本开关K3' I的控制信号的时序图。这是相对于 基本开关K3I的控制信号反相以在死区时间值内的锯齿状信号。
[0086] 在图4. 13中已经表示了图2的具有四个电压电平的开关结构的输出电压Vs的时 序图，并且其中四个电压电平清晰可见：〇V、2000V、4000V、6000V。
[0087] 现在感兴趣的是作为本发明的主题的示例性转换器臂B，其仅包括两级Etl、Et2 并因此包括三个具有四个电压电平的开关结构Ce 10、Ce21、Ce22，如图2中描述的那样。
[0088] 将在参考图3A的同时简洁地描述此臂。此臂配置为执行DC/AC转换。在以下描 述中，为了简化已经将储能设备称为电容器。这并非限制性的。等级为1的级Etl的单个 具有四个电压电平的开关结构CelO包括由末端基本开关T2、T2'、中间基本开关Tl、ΤΓ、以 及电容器Cl2形成的浮置电容器类型的电池、具有基本开关T3u和Τ3 ' u的第一基本开关单 元、具有基本开关T3I和T3' I的第二基本开关单元、具有电容器C9、C10、Cll的电容分压 桥。电容器C9和电容器ClO具有公共节点N7,并且电容器ClO和电容器Cl 1具有公共节点 N8〇
[0089] 在节点N6的层面（level)经由电感器Laux21链接至第一级Etl的第一基本开 关单元的第二级Et2的具有四个电压电平的第一开关结构Ce21包括由末端基本开关T5u、 T5' u、中间基本开关T4u、T4' u、以及电容器C7形成的浮置电容器类型的电池、具有基本开 关T6u和T6' u的第一基本开关单元、具有基本开关T7u和T7' u的第二基本开关单元、具 有电容器CU C2、C3的电容分压桥。电容器Cl和电容器C2具有公共节点Nl，并且电容器 C2和电容器C3具有公共节点N2。
[0090] 在节点N9的层面经由电感器Laux22链接至第一级Etl的第二基本开关单元的第 二级Et2的具有四个电压电平的第二开关结构Ce22包括由末端基本开关T5I、T5' I、中间 基本开关T4I、T4' I、以及电容器C8形成的浮置电容器类型的电池、具有基本开关T7I和 T7' I的第一基本开关单元、具有基本开关T6I和T6' I的第二基本开关单元、具有电容器 C4、C5、C6的电容分压桥。电容器C3和电容器C4具有公共节点N3,并且电容器C5和电容 器C6具有公共节点N5。
[0091] 第二级Et2的两个电容分压桥C1-C3、C4-C6串联连接。
[0092] 电压源VDC意欲连接在两个电容分压桥的末端端子之间。因此，端子E+对应于不 链接至另一电容器的电容器Cl端子，并且端子E-对应于不链接至另一电容器的电容器C6 端子。
[0093] 随后，为了简化起见，标记VDC将表示电压源以及跨此电压源的端子的电压两者。
[0094] 已经将电压VDC分为两组三个相等电压E1-E3和E4-E6,其中电压El施加到电容 器Cl的端子，电压E2施加到电容器C2的端子，电压E3施加到电容器C3的端子，电压E4 施加到电容器C4的端子，电压E5施加到电容器C5的端子，电压E6施加到电容器C6的端 子。跨电容器C7的端子的电压称为E7。跨电容器C8的端子的电压称为E8。跨电容器C12 的端子的电压称为E12。
[0095] 浮置电压Ef可以在第一级Etl的具有四个电压电平的开关结构一侧的电感器 Laux21、Laux22的端子N6、N9之间获得。此浮置电压Ef用作第一级Etl的输入电压；其被 细分为分别施加到电容器C9、C10、Cll的端子的三个相等的浮置电压E9、E10、E11。
[0096] 使得第一级Etl的具有四个电压电平的开关结构CelO的输入电压Ef与输出电压 Es有关的转换函数称为fcl。开关结构CelO的输入电压Ef对应于E9+E10+E11。在节点 N9与节点S之间获得开关结构CelO的输出电压Es。
[0097] 使得第二级Et2的具有四个电压电平的第一开关结构Ce21的输入电压VDC/2与 输出电SV n3n6有关的转换函数称为fc2。具有四个电压电平的开关结构Ce21的输入电压 VDC/2对应于E1+E2+E3。在节点N3与节点N6之间获得开关结构Ce21的输出电压VN6N3。
[0098] 使得第二级Et2的具有四个电压电平的第二开关结构Ce22的输入电压