一个示例中在操作上与控制器122关联的 存储器中存储的计算机可执行指令的形式来体现。
[0046] 在操作中，将开关控制信号124提供给NNPC开关Sl至S6以产生每个逆变器输出 相位的多电平输出电压V an并且控制对电容器Cl和C2的充电和放电，同时减小或缓和系统 2中的共模电压。图6的示例针对三相系统（例如，以上图3)，其中，控制器122进行空间 矢量调制以产生用于整流器70的三个NNPC转换器100a、IOOb和IOOc中每个NNPC转换器 的开关控制信号124、以及用于与连接至电机负载200的输出相位关联的转换器IOOr、IOOs 和IOOt中的每个转换器的开关控制信号124。在某些实现中，基于与NNPC转换器IOOr至 IOOt中的每个NNPC转换器的输出电流iQUT (例如，三相示例的IA、I# I c)以及开关电容器 电压VeJP V。2有关的一个或更多个反馈值来（例如，从图2中的表格126中）选择用于控 制逆变器80的冗余开关状态。如从图7中可知，所示过程250示出其中根据所接收的调制 指数"m"和相角Θ来确定期望输出状态（例如，电机位置和转矩）的空间矢量调制处理，并 且在控制器122中进行关于与有源整流器70的控制关联的旋转参考矢量的类似处理。在 252接收和使用调制指数和相角以识别参考矢量V Mf的位置（图6)。在图7中的252,又使 用参考矢量来识别三个周围控制矢量％、VjPV 3(例如图6,或用于合成虚拟矢量的四个周 围原始矢量），并且使用空间矢量调制处理来确定对应的"停留时间"或驻留时间时长间隔 tp 1:2和13(以及可选地确定t4)。
[0047] 在254,使用控制矢量和持续时间间隔来确定与周围矢量V1JjP V3(以及有时确 定用于虚拟矢量合成的附加矢量V4)中的一个、一些或全部关联的每个电机输出相位的冗 余输出电平（如果有的话）。例如，图2中的状态表格126指示输出电平状态^和V 3彼此 冗余（电平"2"），VJPV5也彼此冗余（电平"1"）。在256,接收每个相位的输出电流I κ、 13和I τ以及开关电容器电压VV。2的反馈。控制器122对每个电机相位的可用输出电 平状态进行评估，并且从冗余输出电平中选择利于各个相位的电容器均衡的输出电平。在 所示的示例中，通过从可用的冗余状态中选择诸如用以选择性地对电容器充电和放电的以 上图1中的VjPV e2来调节电容器电压（VJ。根据本公开内容的某些方面，与常规的NPC 功率转换器不同，在某些实施方式中目标调节快速电容器电压值小于％。/2。例如，在图1的 示例中，通过使用控制器122进行智能冗余输出电平状态选择来将电容器电压KdP V。2控 制或调节为％。/3。在其他非限制性的示例中，目标值可以是小于DC输入电压的一半的另 一值，诸如 VDe/4 或 Vdc/5。
[0048] 在图7中的260,控制器122使用为三个相位中的每个相位所选择的开关状态来生 成选通信号，从而为每个对应的NNPC转换器级100的开关设备Sl至S6生成三组开关控制 信号124。以这种方式，控制器122操作以使得经由逆变器级100r、IOOs和IOOt (图3)向 电机负载200提供合适的输出电压，并且调节这些NNPC功率级100中的每个NNPC功率级的 电容器Cl和C2两端的电压，控制器122经由控制信号124a对多电平开关整流器级100a、 100b和100c进行类似的操作。对开关电容器电压这种细致的调节又有利于操 作NNPC转换器100来以大致等间隔的输出电平提供逆变器输出电压（例如，图2中的V an)。 例如，在图2的示例中，以四个不同的电平、步长间隔为Vre/3来提供输出电压。这样，在所 示的NNPC转换器100中使用经调节的较低电容器电压电平有利于平均分布开关设备Sl至 S6可见的电压。因此，所有的开关设备Sl至S6经历相同的电压强度，并且这些设备中没有 设备需要超大尺寸。
[0049] 现在参考图3以及图8至图12,本公开内容提供具有多个NNPC功率转换器100和 /或其他形式的多电平转换器的多电平功率转换系统2,其中，图3的系统2包括耦接至AC 输入电源并且操作以在对应的AC输入端子（例如以上图1中的端子120)处接收到来的 AC电压的三个NNPC转换器100a至100c ;DC端子连接至DC总线电路90的正DC总线端子 (rail) 90a和负DC总线端子90b，由此第一组三个NNPC转换器100a至100c提供三相有源 整流器。这些整流器级的输出在DC总线电路90两端提供DC总线电压，其中，中性点"N"建 立在连结DC总线电容器的DC总线中点或中心节点处。DC总线电压Vdc被提供作为另一组 三个NNPC级IOOr至IOOt的DC输入端子（以上图1中的端子101和102)的输入，其中， 这些级100的逆变器输出提供用以驱动电动负载200的AC输出电压。图3的系统2在一 非限制性示例中可以用于通过使用总共36个开关和12个箝位部件（例如，二极管箝位开 关或有源箝位开关）的六个NNPC级100的背对背配置来提供期望的输出电压，例如2kV至 7. 2kV。
[0050] 根据本公开内容的一个或更多个方面，如以上所描述的，控制器122有利地向各 转换器100的转换器开关设备S2至S5和开关电容器电路开关设备Sl和S6提供整流器开 关控制信号和逆变器开关控制信号124,以控制对级电容器Cl和C2的充电和放电从而调节 如以上所描述的电容器电压并且促进消除或减小整流器70和逆变器80的共模电压贡献。 图8图示示出与图6的空间矢量调制图240中的可能的模块输出电平关联的共模电压的表 格262。图8的表格262中的各项对应图3的三相多电平系统2中的全部可能的开关状态， 该表格中各个值或电平的范围从〇到3,每个相位有一个对应值。在输出逆变器80的情况 下，例如，表格262中的开关矢量#12的值"210"指示将以对应于以上图2的表格126中的 两个冗余矢量V2或V3中之一的电平"2"来操作第一输出级IOOr ;而将以对应于图2中的 两个冗余矢量V4或V5中之一的电平"1"来操作第二级IOOs ;以及将以对应于图2的表格 126中的开关矢量V6的电平"0"来操作第三级100t。
[0051] 此外，如在图8的表格262中用虚线所示，某些可能的开关状态（#21至#44)具有 最小的正或负共模电压值（Vcm)。具体地，给定级C的开关状态#21至#32提供大概为作为 表格262中所示的所有可能的开关状态的最小负值的-V re/18的共模电压贡献，而开关状态 #33至#44提供最小正值+VDe/18。
[0052] 图9仅使用图8中的表格262的对应的多电平整流器级或多电平逆变器级100的 共模电压贡献在其下为最小正值（例如，+V De/18)的开关状态#33至#44来示出图3中的 三相系统2的整流器级或逆变器级100的第一类操作（A类）的空间矢量调制图270。如 从图9中可知，这包括位于定义图3的整个系统2的空间矢量调制的第一调制指数水平的 圆环274上的状态122、212和221、以及沿着与第二调制指数水平0. 7698关联的第二圆环 276的状态113、131和311、以及沿着与更大的调制指数水平关联的第三较大圆环278的六 个另外的状态023、032、203、230、302和320。此外，如从图9中可知，图9中的八类空间矢 量调制控制的开关状态#33至#44的第一子集在272定义了用虚线标识的区域。第一操作 类型（A类）定义空间矢量调制图270中具有最小正的绝对共模电压（所示的四电平转换 器示例中的V re/18)的可能的开关状态的第一子集，并且包括沿着与第二调制指数水平关 联的第二圆环276的状态113U31和311、以及沿着与第一调制指数水平和第三调制指数水 平关联的第一圆环274和第三圆环278的最小绝对共模电压状态。特别地，与没有来自可 用于操作转换器级100的第二圆环276的状态的其他方法相比，用于A类操作的该所选子 集有利于在不过度增加开关噪音的情况下控制共模电压。
[0053] 图10仅使用与最小负共模电压值（_VDe/18)关联的开关状态#21至#32来示出 空间矢量调制图280中的第二类操作（B类）。如从图10中可知，关联开关状态#21至#32 包括在定义第一调制指数水平的圆环284上的状态121、112和211、以及沿着与调制指数 0. 7698关联的第二圆环286的状态022、202和220、以及沿着对应于甚至更高的调制指数 的外部圆环288的6个状态013、031、103、130、301和310,其中，B类开关状态子集#21至 #32定义图10中用虚线示出的区域282。如从图8和图10中可知，用于B类操作的各个状 态的子集具有最小负绝对共模电压（- Vre/18)，并且包括沿着与第二调制指数水平关联的第 二圆环286的状态022、202和220、以及沿着与第一调制指数水平和第三调制指数水平关联 的第一圆环284和第三圆环288的最小绝对共模电压状态。
[0054] 应该说明的是，可以与具有任何偶数整数N个AC电平的多电平转换器100关联地 采用如下实施方式：该实施方式采用使用绝对共模电压为最小的可能的开关状态子集的A 类和/或B类操作，其中N彡4。例如，虽然本文中在四电平转换器100的上下文中对结合 图9至图12所描述的实施方式和图13至图18的实施方式进行说明和描述，但是可能存在 使用6电平转换器、8电平转换器或其中N大于等于4的其他偶数个电平转换器的其他实施 方式。
[0055] 图11提供示出来自图8中的表格262的开关状态#21至#44的空间调制图290， 该图图示使用利用对应共模电压贡献在其下为最小正值或最小负值（例如，+/-V re/18)的 可用开关状态的两个子集的A类和B类二者进行的操作。
[0056] 图12图示示出四种不同的情况的表格292,控制器122在上述四种情况下分别经 由以上图3的系统2中对应的开关控制信号124a和124b来操作整流器70和逆变器80。 第一种情况（表格292中的情况"1"）对应于其中整流器70和逆变器80的当前调制指数 (例如m,和Hi i)均小于等于预定值、诸如所示示例中的0.7698的情形。在这种情况下，控 制器122通过仅使用对应子集中的开关状态（例如，整流器70和逆变器80二者的B类操 作的开关状态#21至#32,或者整流器70和逆变器80二者的A类操作的开关状态#33至 #44)根据同一"类型"（例如，A类或B类）操作整流器70和逆变器80二者的级来促进消 除整流器70和逆变器80的共模电压贡献。以这种方式，有利于基本上或完全消除或抵消 整流器70和逆变器80的共模电压贡献。此外，应该注意的是，整流器70和逆变器80在任 何时间点都会有对应的参考矢量，并且控制器122使用已知空间矢量调制技术进行典型的 空间矢量调制以确定选自定义给定参考矢量位置的A类或B类的子集的三个绑定开关状态 处的对应驻留时间。
[0057] 如图12中进一步示出的，其中，与整流器70和逆变器80中的第一个关联的调制 指数中的一个或另一个超过预定值（例如，表格292中的情况2或情况3,在所示示例中这 些调制指数中的任一个大于〇. 7698而另一个小于等于0. 7698);控制器122以交替的方式 (例如，图8中的开关状态#21至#44)使用A类和B类子集二者来操作整流器70和逆变器 80中的第一个的转换器100,例如如图11的空间矢量调制图290中所示。在这点上，当整 流器70和逆变器80中的第一个的参考矢量在A类子集的覆盖范围内时，使用来自A类子 集的开关状态来操作上述第一个以及整流器70和逆变器80中的另一个二者。一旦其调制 指数大于〇. 7698的、整流器70和逆变器80中的第一个的参考矢量移动至替换为被B类子 集所覆盖的区域时，使用来自B类子集的开关状态来操作整流器70和逆变器80二者。应 该注意的是，此技术有利于对图3的AC-DC-AC系统2进行更高的调制指数操作，同时仍然 缓和系统2中的共模电压问题。此外，在某些实施方式中，在使用图8的可能的三相开关状 态组合的所选子集进行操作的过程中，控制器122有利地从与每个给定级100的电平"1" 和"2"关联的冗余状态中选择，以