关单元320和324的第一串504中多个开关单元的完全可控半导体开关的开关来支持相应的电压。应注意的是，负操作状态指的是AC相电压Va为负。类似地，如果AC相电压Va为正，那么它将被称为正操作状态并且如果AC相电压V a大约为零，那么它将被称为零操作状态。
[0024]图5 (b)是处于第二或负操作状态的桥臂的图解表示528。为了便于理解，图5(b)参考图5 (a)来解释。在第二状态中，可控半导体开关32和34被激活并且正导通，而可控半导体开关SJP S 3被停用并且不导通。在这种操作状态中，电压源516将需要支持跨结点508和520的电压(例如\= V de_Va)，并且电压源518将需要支持跨结点510和524的电压(例如 vn= vdc+vnid)。
[0025]类似地，图5 (c)是处于第三或零操作状态的桥臂的图解表示532。为了便于理解，图5 (c)参考图5 (a)来解释。此外，在第三状态中，可控半导体开关&和53被激活并且正导通，而可控半导体开关SjP S4被停用并且不导通。在这种操作状态中，电压源516将需要支持跨结点508和520的电压(例如\= V dc-Va),并且电压源518将需要支持跨结点510和520的电压(例如Vn= Va + Vdc)0虽然图5 (a)-图5 (c)相对于单一桥臂提出了三个操作状态，但是这三个操作状态可同时被用于两相功率变换器、三相功率变换器等中的多个桥臂。
[0026]如图5 (a)-图5 (c)中所描绘的，在任何时刻，第二串504的电压源516 (即图2的第一部分320)和电压源518 (即图2的第二部分324)的每一个在操作上耦合在第一母线508和第三母线524之间、第三母线524和第二母线510之间或者母线520和第一母线508或第二母线510之间。因此，电压源516和518的每一个可不得不承受大约Vd。的数值的最大电压。因此，电压源516和518中合起来总的开关单元的所希望数量与常规模块化多级变换器相比可以更少。
[0027]参考图6，描绘了根据本公开多方面的三相多级变换器的示范性实施例的图解表示600。在目前预期的配置中，三相多级变换器600包含三个桥臂626、628、630。每个桥臂可包含相应的第一和第二串602、604。
[0028]此外，第一串602包含在操作上经由第三连接结点618互相耦合的第一支路606和第二支路608。而且，第一支路606可包含在操作上经由第一连接结点614和第一电感器615親合到第一可控半导体开关622的第一部分610。类似地，第二支路608可包含在操作上经由第二连接结点616和第二电感器617耦合到第二可控半导体开关624的第二部分612。第二串604的一端也可在操作上耦合到相应第一串602的第一连接结点614，并且第二串604的另一端可在操作上耦合到相同第一串602的第二连接结点616。特别地是，第一串602的第一部分610的一端可在操作上经由第一连接结点614而耦合到第二串602。另夕卜，第一串602的第二部分612的一端可在操作上经由第二连接结点616而耦合到第二串604。
[0029]第二串604的第三可控半导体开关632可在操作上经由第四母线而耦合到第二串604的第四可控半导体开关634。如本文所使用的术语“第四母线”可以是交流(AC)相。特别地是，三个桥臂626、628、630的每一个可与至少一个AC相相关联。在非限制示例中，三相AC系统可包含AC相-A 636、AC相-B 638和AC相-C 640。另外，DC端子可通过第一母线620和第二母线642的组合来形成。AC相，AC相-A 636，AC相-B 638和AC相-C 640经组合可形成AC端子。此外，第一母线620是正DC母线，然而第二母线642是负DC母线。功率变换器600的功率通量可以从DC端子到AC端子，反之亦然。
[0030]另外，在一个实施例中，第三连接结点618可以是第一串602的中间点。此外，在一个示例中，三个第一串602的每一个的第三连接结点618可在操作上互相耦合以形成浮动点。在另一个实施例中，三个第一串602的每一个的第三连接结点618可在操作上耦合到第三母线644。第三母线644是中间母线，其可以浮动或被接地或是高阻抗接地母线。然而，在另一个实施例中，对于机械驱动中的应用，三个第一串602的每一个的第三连接结点618可在操作上耦合到中性母线。而且，三个桥臂626、628、630可在操作上耦合在第一母线620和第二母线642之间。
[0031]此外，功率变换器600可在操作上耦合到诸如图1中控制器108的控制器。如先前提到的，第一串602可包含多个诸如半桥或全桥变换器的开关单元和可控半导体开关，而第二串604可包含多个可控半导体开关。控制器可配置成控制第一串602的多个开关单元和第一串602以及第二串604的可控半导体开关的开关。在一个示例中，第一串602中开关单元的开关可基于调制技术。调制技术可包含脉宽调制技术、空间矢量调制等。而且，控制器可配置成帮助相对于第二母线642产生跨第一母线620的直流电压。控制器也可配置成在线循环期间平衡和调节存储在第一串602中的能量。因此，控制器可配置成确保第一串602在一个线循环期间的平均功率为零。如本文所使用的术语“线循环”可以是AC电压循环。在一个实施例中，控制器可以布置在远程位置。
[0032]参考图7，描绘了根据本公开多方面的诸如图2中桥臂300的变换器桥臂从负操作状态转变到零操作状态的图解表示700。为了便于理解，图7将相对于图5 (a)-5 (c)和图6来描述。图7示出三个状态，负操作状态702、瞬时状态704和零操作状态706。在负操作状态702中，如更早讨论的，可控半导体开关S1和S3被激活并且可控半导体开关S2和S4被停用，然而在零操作状态706中，可控半导体开关S2和S3被激活并且可控半导体开关S1和S4被停用。因此，为了从正操作状态702转变到零操作状态706，在负操作状态702期间被激活的第一可控半导体S1被停用，如瞬时状态704中所示。这导致通过S1的电流被减少到零并维持在零。因此，可控半导体S1能够被完全断开，即使是使用诸如晶闸管的部分可控装置。其后，在负操作状态702期间被停用的可控半导体S2被停用，如在零操作状态704中所示。此外，应注意的是，为了将可控半导体S1停用或断开，两相之间(即两个桥臂之间)的正循环的电流可被利用并且因此不需要来自相同桥臂的负电压。
[0033]参考图8，描绘了根据本公开多方面的诸如图2中桥臂300的变换器桥臂从零操作状态转变成正操作状态的图解表示800。为了便于理解，图8将相对于图5 (a)-5 (c)和图6来描述。图8示出三个状态，零操作状态802、瞬时状态804和负操作状态806。在零操作状态802中，如更早讨论的，可控半导体开关S2和S3被激活并且可控半导体开关S1和S4被停用，然而在负操作状态806中，可控半导体开关S2和S4被激活并且可控半导体开关S1和S3被停用。因此，为了从零操作状态802转变到正操作状态806，在零操作状态802期间被激活的第一可控半导体S3被停用，如瞬时状态804中所示。然后，通过可控半导体开关S3的电流被减少并维持在零。因此，可控半导体S3能够被完全断开，即使是使用诸如晶闸管的部分可控装置。其后，在零操作状态802期间被停用的可控半导体S4被停用，如在正操作状态804中所示。此外，应注意的是，为了将可控半导体S3停用或断开，两相之间(即两个桥臂之间)的正循环的电流可被利用并且因此不需要来自相同桥臂的负电压。
[0034]上文所描述的功率变换的方法和功率变换器的各种实施例帮助开发多级功率变换器，由此允许高功率/电压/电流输出的产生。此外，由于在与常规模块化功率变换器相比较时，示范性功率变换器利用大约一半数量的开关单元，所以可提供更低成本的系统。在功率变换器中使用诸如晶闸管的部分可控半导体开关也提供较少花费的系统。此外，晶闸管的使用提供具有实质上更低损耗的功率变换器。另外，示范性功率变换器可规避DC链路中对于附加电容器的需要。功率变换器的各种实施例可在太阳、风力或其他可再生发电装置中找到应用。功率