时，子模块210可以基于子模块210的配置和操作表示为等效模型。
[0168]图9显示了子模块210的等效模型。并且参照图9，子模块210可以图示为包括开关和电容器的充电和放电单元。
[0169]这样，可以得出的结果是子模块210等同于具有输出电压Vsm的充电和放电单元。
[0170]接下来，参照图10至13，将描述子模块210的操作。
[0171]图10至13的子模块210的开关部件217包括多个开关Tl和T2，且每个开关连接至二极管Dl和D2中的每一个。此外，子模块210的存储部件219包括电容器。
[0172]参照图10和11，其描述了子模块210的充电和放电操作。
[0173]图10和11图示了子模块210的电容器电压Vsm的形成。
[0174]图10和11图示了开关部件217的开关Tl导通且开关T2关断的状态。因此，子模块210可以根据每个开关操作形成电容器电压。
[0175]具体来说，参照图10，引入子模块210中的电流通过二极管Dl被传递至电容器并因此形成了电容器电压。接着，形成的电容器电压可以对电容器充电。
[0176]此外，子模块210可执行将所充的电放出的放电操作。
[0177]具体来说，参照图11，电容器中存储的电力，即充入子模块210的电力，通过开关Tl放电。因此，子模块210可将存储的电放出。
[0178]参照图12和13，将描述子模块210的旁路操作。
[0179]图12和13图示了子模块210的零电压的形成。
[0180]图12和13图示了开关部件217的开关Tl关断且开关T2导通的状态。因此，电流不流入子模块210的电容器并且子模块210可以形成零电压。
[0181]具体来说，参照图12，引入到子模块210的电流通过开关T2输出，且子模块210可以形成零电压。
[0182]此外，参照图13，引入到子模块210的电流通过二极管D2输出，且子模块210可以形成零电压。
[0183]这样，由于子模块210可以形成零电压，可以执行旁路操作，从而电流不流入子模块210而是将子模块旁路。
[0184]图14-16是根据实施例的确定模块化多级转换器的开关顺序的操作示图。
[0185]参照图14，当多个子模块210包括子模块1，子模块2，子模块3，子模块4，子模块5，子模块6以及子模块7时，中央控制单元250按顺序从子模块I开始分配地址。
[0186]S卩，地址I被分配给子模块I，地址2被分配给子模块2，地址3被分配给子模块3，地址4被分配给子模块4，地址5被分配给子模块5，地址6被分配给子模块6，地址7被分配给子模块7。
[0187]此外，中央控制单元250从地址I开始按顺序依次确定开关顺序。这里，对开关顺序的确定是基于对每个子模块所充电的电压以及目标电压。
[0188]参照图15，当目标电压为60，且对子模块1-7充电的电压均大约为20时，中央控制单元250确定子模块的开关顺序来满足目标电压。
[0189]这里，由于对每个子模块充电的电压均大约为20，只需从前面开始的三个子模块执行放电操作就足以满足目标电压。
[0190]这样，根据地址顺序，中央控制单元250只允许子模块1，子模块2和子模块3执行放电操作，并且允许剩余的子模块执行旁路操作或充电操作。
[0191]这里，当以上所述的开关状态已确定，中央控制单元250记住执行放电操作的子模块中具有最末地址的子模块。
[0192]此外，参照图16，当确定接下来的开关状态时，开关顺序的确定是从所记住的子模块的地址的下一个地址开始。
[0193]S卩，由于放电操作已经执行到子模块3，下一次开关时的放电操作将从子模块4开始执行。
[0194]这样，当目标电压为40时，只允许所记住的子模块之后接下来的两个子模块执行放电操作。
[0195]这样，中央控制单元250只允许子模块4和子模块5执行放电操作，并且允许剩余的子模块执行旁路操作或充电操作。此外，如上所述，中央控制单元250记住执行放电操作的子模块中被分配了最末地址的子模块5的信息，并且运用所记住的信息来确定之后的开关状态。
[0196]根据实施例，子模块的开关顺序是根据所分配的地址确定的，这样，判定子模块的操作状态所需的时间缩短了。
[0197]此外，根据实施例，多个子模块根据地址顺序导通/关断，以此维持所述多个子模块的开关频率平衡。因此，预先避免了只有特定子模块连续导通/关断的情况，并且也避免了特定子模块使用寿命缩短的情况。
[0198]图17和18是显示根据实施例的模块化多级转换器的开关顺序的确定方法的步骤流程图。
[0199]首先，参照图17，中央控制单元250根据子模块的布置顺序来分配地址(操作S100)。即:最低地址被分配给最前面的模块，且最高地址被分配给位于最后面的子模块。
[0200]下一步，中央控制单元250确定所述多个子模块的目标电压和充电电压(SllO)。
[0201]下一步，基于目标电压和充电电压，所述中央控制单元250从具有最低地址的子模块开始依次确定开关顺序(操作S120)。
[0202]S卩，放电操作从具有最低地址的子模块开始执行，这样，可以根据充电电压输出目标电压(操作S130)。
[0203]下一步，对应于所述目标电压的输出电压通过顺序的放电操作产生(操作S130)。
[0204]这里，中央控制单元250记住执行放电操作的子模块中被分配了最末地址的子模块的信息，并且之后，运用所记住的信息确定子模块的开关状态。
[0205]S卩，参照图18，中央控制单元250确定子模块的目标电压和充电电压(操作S200)ο
[0206]下一步，中央控制单元250从上次执行放电操作的子模块中确定具有最末地址的子模块(操作S210)。
[0207]下一步，中央控制单元250从具有所确定的子模块之后的下一个地址的子模块开始，确定开关顺序，以便输出目标电压(操作S220)。
[0208]例如，上次放电操作已执行至具有地址3的子模块，那本次放电操作从具有地址4的子模块开始执行。
[0209]下一步，由于根据已确定的开关顺序执行子模块的放电操作，产生了相对于目标电压的输出电压(操作S230)。
[0210]根据实施例，所述多个子模块的开关顺序是根据所分配的地址来确定的，这样，确定子模块的操作状态所需的时间缩短了。
[0211]此外，根据实施例，多个子模块根据地址顺序导通/关断，以此维持所述多个子模块的开关频率平衡。因此，预先避免了只有特定子模块连续导通/关断的情况，并且也避免了特定子模块使用寿命缩短的情况。
[0212]此外，尽管上文列出且描述了优选的实施例，但说明书不仅限于上述的具体实施例。在本公开的精神的范围内，本领域技术人员对本公开所作出的所有改进都是可以的。此夕卜，这样的改进不应该理解为独立于本发明构思的精神和范围。
[0213]尽管，有关实施例的描述参考了多个解释性实施例。应该理解的是，许多其他改进和实施例是本领域技术人员可以想到的，且落在本公开的精神和范围内。更具体来说，对本公开、权利要求和附图范围的各部件和/或主题组合构造的构造，各种变型和改进都是可以的。除了对各部件和/或构造的变型和改进外，对本领域技术人员来说，替代使用也是显而易见的。
【主权项】
1.一种模块化多级转换器，所述转换器包括: 多个子模块，其包括开关元件；以及 中央控制单元，其为所述多个子模块中的每一个分配地址以便将所述多个子模块中的每一个区分开，根据所分配的地址确定多个子模块的开关操作状态，并发出与所确定的开关操作状态对应的开关信号， 其中，所述中央控制单元根据所分配的地址顺序，确定所述多个子模块的开关顺序。2.根据权利要求1所述的模块化多级转换器，其中，根据所述多个子模块的布置顺序，中央控制单元从前面开始依次分配地址。3.根据权利要求1所述的模块化多级转换器，其中，所述开关操作状态包括:充电操作状态，放电操作状态和旁路操作状态，并且，基于所述多个子模块的目标电压和充电电压，所述中央控制单元允许从具有最低地址的子模块开始依次执行放电操作。4.根据权利要求3所述的模块化多级转换器， 其中，执行放电操作的子模块的充电电压之和对应于目标电压，并且 其中，所述中央控制单元确定来自具有最低地址的子模块的充电电压并确定每个子模块的开关操作状态，以产生对应于目标电压的输出电压。5.根据权利要求3所述的模块化多级转换器，其中，当已确定了运行于放电操作状态的子模块，所述中央控制单元从运行于放电操作状态的子模块中将具有最末地址的子模块的信息存储起来。6.根据权利要求4所述的模块化多级转换器，其中 所述中央控制单元确定具有最末地址并且在之前时间点已执行了放电操作的子模块，并且允许从具有所确定的子模块地址的下个地址的子模块开始依次执行放电操作。
【专利摘要】本发明提供一种模块化多级转换器(MMC)，包括：多个子模块,其包括开关元件；和中央控制单元，其为所述多个子模块中的每一个分配地址以便将所述多个子模块中的每一个区分开，根据所分配的地址确定多个子模块的开关操作状态，并发出与所确定的开关操作状态对应的开关信号。所述中央控制单元根据所分配的地址顺序，确定所述多个子模块的开关顺序。
【IPC分类】H02J3/36, H02M5/458
【公开号】CN105099219
【申请号】CN201510242693
【发明人】宋雄侠, 金荣佑
【申请人】Ls产电株式会社
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年5月13日
【公告号】EP2945273A1, US20150333654