[发明专利]多电平转换器电路和方法

说明书

一种功率转换系统，其包含第一转换器，所述第一转换器配置成将输入电压转换成多个离散电压。第二转换器，所述第二转换器配置成将所述多个离散电压转换成多个调制电压。所述多个调制电压中的每个调制电压包括分别等于所述多个离散电压中的两个离散电压的两个电压电平。选择单元，所述选择单元配置成跨一对输出端子交替地输出所述多个调制电压中的每个调制电压。

背景技术

转换器可以用于将直流(DC)电压转换成另一DC电压和/或交流(AC)电压。转换器构造通常可以使用功率晶体管和二极管。功率晶体管和二极管可以作为电子开关操作。某些转换器设计可能使用“硬”开关，这可能引起开关损耗，而对于开关频率的高值，可能导致能量转换效率降低。硬开关可以通过在电流换向时间载流开关上的总换向电压降来表征。在硬开关的情况下，电压在下降之前会在电流继续流动时增加到换向电压的值，这可能会在开关中引起高功率损耗峰值。因此，需要开发转换器拓扑和能实现“软”开关的开关方法，这可以降低总开关损耗。

为了尝试提高转换器效率并降低成本，高功率转换器可以利用被称为多电平逆变的技术。多电平转换器设计可以减少在开关过程中电压和电流同时出现高值并因此出现高功率耗散值。另外，多电平转换器拓扑可以提供多个输出电压值，这可以减小相关联的输出滤波器的大小。需要开发转换器拓扑和有效的开关方法以改进转换器的成本和/或效率。

发明内容

以下发明内容简要描述了某些特征，并不意图是广泛的概述，且不旨在识别关键或决定性要素。

描述了用于多电平转换器的系统、设备和方法，所述多电平转换器可配置成将其输入处的直流(DC)电压转换成其输出处的交流(AC)电压。第一转换器可以适于转换输入电压以在所述第一转换器的相应第一输出端子上提供多个第一离散输出电压。第二转换器可以适于将所述第一离散输出电压中的至少一个转换成两个离散电压状态。对于所述第一离散输出电压中的每一个，可以在所述第二转换器的多个第二输出端子上提供所述两个离散电压状态。选择单元可以适于响应于所述多电平转换器的感测到的电参数和/或参考信号而在选自所述第二输出端子的输出端子上提供输出电压。

在下面的具体实施方式中更详细地描述这些和其它特征和优点。

附图说明

相对应以下描述、权利要求和附图，将更好地理解本公开的这些和其它特征、方面和优点。本公开通过实例的方式示出，并且不受附图的限制。

图1A示出根据本公开的说明性方面的功率系统的框图。

图1B、1C、1D、1E示出根据本公开的说明性方面的转换器的图。

图1F示出根据本公开的说明性方面的可以包含在转换器中的开关网络的局部视图。

图1G示出根据本公开的说明性方面的多路复用器的细节。

图1H示出根据本公开的说明性方面的转换器的细节的框图。

图1I示出根据本公开的说明性方面的控制器及其与之配合的元件的细节的框图。

图1J示出根据本公开的说明性方面的单输入多电平输出(SIMLO)转换器、多输入多输出(MIMO)转换器和选择器单元的细节的框图。

图2A示出根据本公开的说明性方面的用于操作转换器的方法的流程图。

图2B示出的图形波形示出根据本公开的说明性方面操作转换器。

图2C示出根据本公开的说明性方面的转换器的框图。

图2D示出根据本公开的说明性方面的可以包含为图2C转换器的一部分的旋转开关的进一步细节。

图3A示出根据本公开的说明性方面的另一SIMLO转换器、MIMO转换器和选择器单元的细节图。