BR112013000702B1

BR112013000702B1 - Conversor de fonte de tensão elétrica e sistema conversor de fonte de tensão elétrica

Info

Publication number: BR112013000702B1
Application number: BR112013000702-8A
Authority: BR
Inventors: Eryong Guan; Niko Railo; Aiping Wu
Original assignee: Abb Technology Ltd
Priority date: 2010-12-13
Filing date: 2010-12-13
Publication date: 2021-06-01
Also published as: EP2652867A1; CN103250338A; CN103250338B; JP5745051B2; US20130176014A1; BR112013000702A2; WO2012079213A1; EP2652867B1; EP2652867A4; US9042142B2; JP2013533729A; RU2523332C1

Abstract

conversor de tensão elétrica com múltiplos níveis. a presente invenção refere-se a um conversor de fonte de tensão elétrica (4) e um sistema conversor de fonte de tensão elétrica. o conversor de fonte de tensão elétrica (4) compreende: um conversor de fonte de tensão elétrica com múltiplos níveis (40) sendo adaptado para emitir uma primeira tensão elétrica com vários níveis em um dentre dois primeiros terminais de saída (a, b) através de vários dos primeiros caminhos de condução, um primeiro depósito de energia (41), e um primeiro elemento de comutação (42), sendo disposto para ser diretamente conectar os primeiros terminais de saída (a, b), e sendo adaptado para ligar/desligar o primeiro depósito de energia (41) do primeiro caminho de condução de modo a combinar um nível da tensão elétrica do primeiro depósito de energia (41) com o nível da primeira tensão elétrica como uma segunda saída de tensão elétrica em um segundo terminal de saída (c). por possuir a topologia como descrita acima, a classe de tensão elétrica de cada um dos semicondutores de potência pode ser mantida inferior com o número de semicondutores de potência inalterado, e a tensão repetitiva de pico quando desligado de cada semicondutor de potência é reduzida, desse modo reduzindo o custo e aumentando a confiabilidade.

Description

Campo Técnico

[0001] A presente invenção refere-se ao campo de conversor defonte de tensão elétrica, e mais particularmente, a um conversor de fonte de tensão elétrica (VSC) com múltiplos níveis.

Técnica Antecedente

[0002] Atualmente, o conversor de fonte de tensão elétrica commúltiplos níveis é amplamente utilizado, o qual pode de forma equivalente diminuir a frequência de comutação e melhorar a qualidade da forma de onda de saída.

[0003] A figura 1 ilustra uma topologia de acordo com umconversor de tensão elétrica com múltiplos níveis convencional, onde uma célula de mecanismo de distribuição 1 inclui um primeiro depósito de energia 100 e um segundo depósito de energia 101 conectados em série com os semicondutores de potência para comutação, por exemplo, cinco níveis de tensão elétrica. Um primeiro, segundo, terceiro e quatro semicondutores de potência 110, 111, 112, 113 são conectados em série, um quinto e sexto semicondutores de potência 114, 115 são conectados em série. O primeiro e o quartosemicondutores de potência 110, 114 são respectivamente conectados com o primeiro e segundo depósitos de energia 100, 101, e o ponto de junção A entre o primeiro e o segundo depósitos de energia 100, 101, o ponto de junção B entre o quinto e o sexto semicondutores de potência 114, 115, e o ponto de junção C entre o segundo e o terceiro semicondutores de potência 111, 112 são conectados uns com osoutros. A célula de mecanismo de distribuição adicionalmente inclui um sétimo, oitavo, nono e décimo semicondutores de potência 116, 117, 118, 119 que são conectados em série, um décimo primeiro e décimo segundo semicondutores de potência 120, 121 que sãoconectados em série. O sétimo e o décimo semicondutores de potência 116, 110 são respectivamente conectados com o primeiro e o segundo depósitos de energia 100, 101, e o ponto de junção A entre o primeiro e o segundo depósitos de energia 100, 101, o ponto dejunção D entre o décimo primeiro e o décimo segundo semicondutores de potência 120, 121 são conectados um com o outro. O ponto de junção entre o oitavo e o nono semicondutores de potência 117, 118 é disposto para terminal de saída para emitir a tensão elétrica com múltiplos níveis, por exemplo, uma tensão elétrica com cinco níveis como apresentado no lado direito da figura 1. Cada um dentre o primeiro, segundo, terceiro, quarto, sétimo, oitavo, nono e décimo semicondutores de potência 110, 111, 112, 113, 116, 117, 118, 119 é uma chave semicondutora de potência unidirecional com um semicondutor de transporte de corrente unidirecional não controlado ligado em paralelo inverso, tal como IGCT ou IGBT, etc., e cada um dentre o quinto, sexto, décimo primeiro e décimo segundo semicondutor de potência é um semicondutor de potência de direção de transporte de corrente unidirecional não controlado, tal como um diodo de potência.

[0004] A figura 2 ilustra uma topologia de acordo com outroconversor de tensão elétrica com múltiplos níveis convencional. Como apresentado na figura 2, uma célula de mecanismo de distribuição 2 utiliza pontes H em cascata. A primeira ponte H da célula de mecanismo de distribuição 2 inclui um primeiro depósito de energia 200, um primeiro e segundo semicondutores de potência 210, 211 conectados em série. Além disso, o primeiro depósito de energia 200, o primeiro semicondutor de potência 210 e o terceiro semicondutor de potência 212 estão conectados uns com os outros no ponto de junção A, o primeiro depósito de energia 200, o segundo semicondutor de potência 211 e o quatro semicondutor de potência 213 estão conectados uns com outros no ponto de junção B. A segunda ponte da célula de mecanismo de distribuição 2 possui uma topologia similar à primeira ponte H, a qual inclui um segundo depósito de energia 201, um quinto, sexto, sétimo e oitavo semicondutores de potência 214, 215, 216, 217. O ponto de junção entre o primeiro e o segundo semicondutores de potência 210, 2111 e o ponto de junção entre o quinto e o sexto semicondutores de potência 214, 215 são conectados um com o outro. A tensão elétrica é emitida entre o ponto de junção entre o terceiro e o quarto semicondutores de potência e o ponto de junção entre o sétimo e o oitavo semicondutores de potência. A forma de onda da tensão elétrica de saída é apresentada no lado direito da figura 2. Cada um dentre o primeiro, segundo, terceiro, quarto, quinto, sexto, sétimo, e oitavo semicondutores de potência é uma chave semicondutora de potência unidirecional acionável com um semicondutor de transporte de corrente unidirecional não controlado ligado em paralelo inverso.

[0005] A figura 2 ilustra uma topologia de acordo com outroconversor de tensão elétrica com múltiplos níveis convencional. Como apresentado na figura 3, onde uma célula de mecanismo de distribuição 3 inclui um primeiro depósito de energia 300 e um segundo depósito de energia 301 conectados em série com os semicondutores de potência para comutação, por exemplo, cinco níveis de tensão elétrica. Um primeiro, segundo, terceiro e quarto semicondutores de potência 410, 411, 412, 413 são conectados em série, um quinto e sexto semicondutores de potência 414, 415 são conectados em série. O primeiro e o quarto semicondutores de potência 410, 413 são respectivamente conectados com o primeiro e o segundo depósitos de energia 400, 401, e o ponto de junção A entre o primeiro e o segundo depósitos de energia 400, 401, o ponto de junção B entre o quinto e o sexto semicondutores de potência 414, 415 são conectados um com o outro. A célula de mecanismo de distribuição adicionalmente inclui um terceiro depósito de energia 402, um sétimo e oitavo semicondutores de potência 416, 417 conectados em série, e um nono e décimo semicondutores de potência 418, 419 conectados em série. Uma extremidade do terceiro depósito de energia 402, o sétimo e o nono semicondutores de potência 416, 418 são conectados uns com os outros, e a outra extremidade do terceiro depósito de energia 402, o oitavo e o décimo semicondutores de potência 417, 419 são conectados uns com os outros. Adicionalmente, o ponto de junção entre o segundo e terceiro semicondutores de potência 411, 412 é conectado com o ponto de junção entre o nono e o décimo semicondutores de potência 418, 419. A tensão elétrica é emitida no ponto de junção entre o sétimo e o oitavo semicondutores de potência 416, 417. Cada um dentre o primeiro, segundo, terceiro, quarto, sétimo, oitavo, nono e décimo semicondutores de potência é uma chave semicondutora de potência unidirecional acionável com um semicondutor de potência de transporte de corrente unidirecional não controlado ligado em paralelo inverso, e cada um dentre o quinto e o sexto semicondutores de potência é um semicondutor de potência de direção de transporte de corrente unidirecional não controlado. Sua forma de onda de saída é apresentada no lado direito da figura 3.

[0006] A partir da análise do conversor de tensão elétrica commúltiplos níveis de acordo com cada uma das figuras 1, 2 e 3, tal topologia convencional possui pelo menos deficiências pelo fato de que: ela requer um número relativamente grande de semicondutores de potência, o que aumenta o custo do conversor de tensão elétrica com múltiplos níveis, mas diminui a confiabilidade. Em adição, a tensão repetitiva de pico quando desligado de cada um dos semicondutores de potência de acordo com as figuras 1 até 3 é descrita como VDMR=(1,8~2,2)Vdc.

[0007] Outro conversor de tensão elétrica com múltiplos níveisconvencional é revelado pela patente US 7.639.515. Um mecanismo de distribuição possui um primeiro depósito de energia e um segundo depósito de energia conectados em série, uma primeira, segunda, terceira e quarta chaves semicondutoras de potência conectadas em série. O primeiro e quatro semicondutores de potência são respectivamente conectados com o primeiro depósito de energia e com o segundo depósito de energia. Um terceiro depósito de energia é conectado com a junção entre o primeiro e o segundo semicondutores de potência e a junção entre o terceiro e o quarto semicondutores. Adicionalmente, ele inclui um elemento de comutação conectado diretamente com o ponto de junção entre o segundo e o terceiro semicondutores de potência e diretamente com o ponto de junção entre o primeiro depósito de energia e o segundo depósito de energia. Uma estimativa de magnitude de sua entrada é necessária em números racionais com Vdc como: Vout = 2xVdc/1,414/1,1. A US 7.639.515 possui pelo menos deficiências pelo fato de que: 1. Devido distribuição inferior entre Vout e Vdc, ela requer uma classe de tensão elétrica mais elevada dos semicondutores de potência, do capacitor de potência e de todos os componentes do conversor relacionados com a ligação CC. Classe de tensão elétrica mais elevada do semicondutor de potência, do capacitor de potência e de todos os componentes relacionados leva à maior custo do conversor de tensão elétrica. 2. Ela requer um número relativamente grande de semicondutores de potência, o que também aumenta o custo do conversor de tensão elétrica com múltiplos níveis, mas diminui a confiabilidade.

Breve Sumário da Invenção

[0008] Portanto, um objetivo da invenção é proporcionar umconversor de fonte de tensão elétrica e um sistema conversor de fonte de tensão elétrica integrando o mesmo.

[0009] De acordo com uma concretização da invenção, umconversor de fonte de tensão elétrica compreende: um conversor de fonte de tensão elétrica com múltiplos níveis, sendo adaptado para emitir vários níveis de uma primeira tensão elétrica em um dentre dois primeiros terminais de saída através de vários primeiros caminhos de condução; um primeiro depósito de energia; e um primeiro elemento de comutação, sendo disposto para ser diretamente conectado com o primeiro terminal de saída, e sendo adaptado para ligar/ desligar o primeiro depósito de energia do primeiro caminho de condução de modo a combinar um nível de tensão elétrica do primeiro depósito de energia com o nível da primeira tensão elétrica como uma segunda saída de tensão elétrica em um segundo terminal de saída. Por possuir a topologia como descrita acima, a classe de tensão elétrica de cada um dos semicondutores de potência pode ser mantida inferior com o número de semicondutores de potência inalterado. Além disso, VDRM é diminuída se comparado com a topologia convencional. Isto produz a redução do custo e o aumento da confiabilidade.

[00010] De acordo com outra concretização da invenção, um sistema conversor de fonte de tensão elétrica compreende: um conversor de fonte de tensão elétrica, sendo adaptado para emitir vários níveis da segunda tensão elétrica em um dentre dois segundos terminais de saída em vários primeiros caminhos de condução; um quarto depósito de energia; e um segundo elemento de comutação, sendo disposto para ser diretamente conectado com o segundo terminal de saída, e sendo adaptado para ligar/ desligar o quarto depósito de energia do primeiro caminho de condução de modo a combinar um nível da tensão elétrica do quatro depósito de energia com o nível da segunda tensão elétrica como uma terceira saída de tensão elétrica em um terceiro terminal de saída. Por possuir a topologia como descrita acima, a classe de tensão elétrica de cada um dos semicondutores de potência pode ser mantida inferior com o número de semicondutores de potência inalterado em relação ao número de níveis de tensão elétrica de saída. Em adição, desde que a adição do elemento de comutação adicional (tal como o segundo elemento de comutação e o quarto depósito de energia) do próximo estágio não depende da topologia do conversor do estágio anterior, o número de níveis da tensão de saída pode ser aumentado com a incorporação de mais elementos de comutação para o próximo estágio sem modificação correspondente do estágio anterior. Isto produz a redução do custo e o aumento da confiabilidade.

Breve Descrição dos Desenhos

[00011] O assunto da invenção será explicado em mais detalhes no texto seguinte com referência às concretizações ilustrativas preferidas que são ilustradas nos desenhos, nos quais:A figura 1 ilustra uma topologia de acordo com um conversor de tensão elétrica com múltiplos níveis convencional;A figura 2 ilustra uma topologia de acordo com outroconversor de tensão elétrica com múltiplos níveis convencional;A figura 3 ilustra uma topologia de acordo com outroconversor de tensão elétrica com múltiplos níveis convencional;A figura 4 ilustra uma topologia de acordo com umaconcretização da presente invenção;A figura 5 ilustra uma topologia alternativa da concretização da figura 4;As figuras 5A até 5H ilustram estados de comutação da topologia para a concretização da figura 5;A figura 6 ilustra uma topologia de acordo com outra concretização da presente invenção;A figura 7 ilustra uma topologia de carga para a concretização da presente invenção de acordo com a figura 4; eA figura 8 ilustra uma topologia de acordo com outra concretização da presente invenção.Os símbolos de referência utilizados nos desenhos, e seus significados, são listados em forma resumida na lista de símbolos de referência. Em princípio, partes idênticas recebem os mesmos símbolos de referência nas figuras.

Concretizações Preferidas da Invenção

[00012] A figura 4 ilustra uma topologia de acordo com uma concretização da presente invenção. Como apresentado na figura 4, um conversor de fonte de tensão elétrica 4 compreende um conversor de fonte de tensão elétrica com múltiplos níveis 40, um primeiro depósito de energia 41, e um primeiro elemento de comutação 42. O conversor de fonte de tensão elétrica com múltiplos níveis 40 pode emitir vários níveis da primeira tensão elétrica. A primeira tensão elétrica é disposta para ser emitida em um dentre dois primeiros terminais de saída A e B através de vários primeiros caminhos de condução P1. De acordo com cada estado de comutação do conversor de fonte de tensão elétrica com múltiplos níveis, um dos primeiros caminhos de condução P1 é selecionado com a ligação de alguns dos semicondutores de potência utilizados no mesmo, os quais serão descritos em detalhes posteriormente. O primeiro depósito de energia 41 pode armazenar energia elétrica, tal como um capacitor de potência. O primeiro elemento de comutação 42 é diretamente conectado com os primeiros terminais de saída A e B, e ele pode ligar / desligar o primeiro depósito de energia 41 do primeiro caminho de condução P1 de modo a combinar o nível da tensão elétrica do primeiro depósito de energia com o nível da primeira tensão elétrica como uma segunda saída de tensão elétrica em um segundo terminal de saída C. Por exemplo, se o nível de tensão elétrica do primeiro depósito de energia for Vdc, e o nível de tensão elétrica da primeira tensão elétrica for Vdc, 0 ou -Vdc, então a segunda saída de tensão elétrica é 2Vdc, Vdc, 0, ou -Vdc, ou -2Vdc, a qual é uma saída de cinco níveis.

[00013] O conversor de fonte de tensão elétrica com múltiplosníveis 40 compreende um segundo depósito de energia 400, um terceiro depósito de energia 401. O segundo depósito de energia 400 e o terceiro depósito de energia 401 são conectados em série no ponto de junção D. Eles podem ser capacitores de potência e manter tensões elétrica com o mesmo ou diferente nível. Por exemplo, o nível de tensão elétrica através de ambos os depósitos de energia pode ser Vdc. O conversor de fonte de tensão elétrica com múltiplos níveis 40 também inclui um primeiro, um segundo, um terceiro e um quarto semicondutores de potência 402, 403, 404, 405, os quais sãoconectados em série. O primeiro semicondutor de potência 402 é conectado com o segundo depósito de energia 400 em um ponto oposto ao ponto de junção D, e o quarto semicondutor de potência 405 é conectado com o terceiro depósito de energia 401 em um ponto oposto ao ponto de junção D. O ponto de junção D entre o segundo e o terceiro depósitos de energia 400, 401 é conectado com o ponto de junção E entre o segundo e o terceiro semicondutores de potência 403, 404. O conversor de fonte de tensão elétrica com múltiplos níveis 40 também compreende um quinto semicondutor de potência 406 e um sexto semicondutor de potência 407. O quinto semicondutor de potência 406 é conectado entre o ponto de junção F entre o primeiro e o segundo semicondutores de potência 402, 403 e um dos primeiros terminais de saída A e em série com o primeiro semicondutor de potência, e o sexto semicondutor de potência 407 é conectado entre o ponto de junção G entre o terceiro e o quarto semicondutores de potência 404, 405 e o outro dentre os primeiros terminais de saída B e em série com o quatro semicondutor de potência.

[00014] Cada um dentre o primeiro, o segundo, o terceiro, o quarto, o quinto e o sexto semicondutores de potência é uma chave semicondutora de potência unidirecional acionável com um semicondutor de transporte de corrente unidirecional não controlado ligado em paralelo inverso, tal como IGCT ou IGBT, etc..

[00015] Baseado no estado de comutação de cada um dos semicondutores de potência, o primeiro caminho de condução P1 pode levar através:1. Do primeiro ponto de junção entre o segundo depósito de energia 400 e o primeiro semicondutor de potência 402, da ativação do primeiro semicondutor de potência 402, da ativação do quinto semicondutor de potência 406, e do primeiro terminal de saída A; o primeiro nível de tensão elétrica no primeiro terminal de saída A é o nível de tensão elétrica do segundo depósito de energia 400, por exemplo, Vdc;2. Do ponto de junção entre o segundo depósito de energia 400 e o primeiro semicondutor de potência 402, do primeiro semicondutor de potência ligado em paralelo inverso 402, do quinto semicondutor de potência ligado em paralelo inverso 406 e do primeiro terminal de saída A; o primeiro nível de tensão elétrica no primeiro terminal de saída A é o nível de tensão elétrica do segundo depósito de energia 400, por exemplo, Vdc;3. Do ponto de junção D entre o segundo e o terceiro depósitos de energia 400, 401, do segundo semicondutor de potência ligado em paralelo inverso 403, da ativação do quinto semicondutor de potência 406, e do primeiro terminal de saída A; o primeiro nível de tensão elétrica no primeiro terminal de saída A é o nível de tensão elétrica no ponto de junção D (NP), por exemplo, 0;4. Do ponto de junção D entre o segundo e o terceiro depósitos de energia 400, 401, do terceiro semicondutor de potência ligado em paralelo inverso 404, da ativação do sexto semicondutor de potência 407, e do primeiro terminal de saída B; o nível de tensão elétrica no primeiro terminal de saída B é o nível de tensão elétrica no ponto de junção D (NP), por exemplo, 0;5. Do ponto de junção entre o terceiro depósito de energia 401 e o quarto semicondutor de potência 405, da ativação do quarto semicondutor de potência 405, da ativação do sexto semicondutor de potência 407, e do primeiro terminal de saída B. o primeiro nível de tensão elétrica no primeiro terminal de saída B é o nível de tensão elétrica do segundo depósito de energia 400, por exemplo, -Vdc; ou6. Do ponto de junção entre o terceiro depósito de energia 401 e o quarto semicondutor de potência 405, do quarto semicondutor de potência ligado em paralelo inverso 405, do sexto semicondutor de potência ligado em paralelo inverso 407, e do primeiro terminal de saída B; o primeiro nível de tensão elétrica no primeiro terminal de saída B é o nível de tensão elétrica do segundo depósito de energia 400, por exemplo, -Vdc.

[00016] Por possuir tal configuração e estados de comutação, o conversor de fonte de tensão elétrica com múltiplos níveis 40 pode emitir tensões elétricas com três níveis independente da configuração e dos estados de comutação do conversor colocado em cascata com o mesmo. Além disso, o número de semicondutores de potência é inferior. Adicionalmente, tensão repetitiva de pico quando desligado de cada um dos semicondutores de potência é reduzida.

[00017] A figura 5 ilustra uma topologia alternativa para a concretização da figura 4. A diferença entre as mesmas é que o segundo e o terceiro semicondutores de potência 403, 404 sãosubstituídos pelos semicondutores de potência de direção de transporte de corrente unidirecionais não controlados, tais como o dito de potência. O segundo semicondutor de potência 403 é conectado com o primeiro semicondutor de potência 402 ligado em série inversa, e o terceiro semicondutor de potência 404 é conectado com o quarto semicondutor de potência 405 em série inversa.

[00018] Por possuir tal substituição, o custo do conversor de fonte de tensão elétrica é reduzido sem perda de estados válidos.

[00019] Como apresentado nas figuras 4 e 5, o primeiro elemento de comutação 42 compreende um sétimo e oitavo semicondutor 420, 421 conectados em série no ponto de junção C. Em adição, o sétimo semicondutor de potência 420 está conectado com o quinto semicondutor de potência 4096 no ponto de junção A em série inversa, e o oitavo semicondutor de potência 421 está conectado com o sexto semicondutor de potência 407 no ponto de junção B em série inversa. Portanto, o primeiro depósito de energia 41 está conectado com o primeiro elemento de comutação em paralelo entre os dois primeiros terminais de saída A e B. Qualquer um dentre o sétimo e o oitavo é uma chave semicondutora de potência unidirecional acionável com um semicondutor de transporte de corrente unidirecional não controlado ligado em paralelo inverso.

[00020] Por possuir a configuração do elemento de comutação, o primeiro caminho de condução pode adicionalmente levar através:1. do primeiro depósito de energia 41, da ativação do oitavo semicondutor de potência 421 e do segundo terminal de saída C;2. da ativação do sétimo semicondutor de potência 420 e do segundo terminal de saída C;3. da ativação do oitavo semicondutor de potência 421 e do segundo terminal de saída C;4. do primeiro depósito de energia 41, da ativação do sétimo semicondutor de potência 420 e do segundo terminal de saída C;

[00021] O segundo terminal de saída C é para a saída da segunda tensão elétrica, a qual é julgada como a saída do conversor de fonte de tensão elétrica.

[00022] As figuras 5A até 5H ilustram os primeiros caminhos de condução em cada um dos estados válidos de acordo com as concretizações da figura 5. A seta em cada uma das figuras indica o caminho de condução P1. Por conveniência de leitura, o primeiro, quarto, quinto, sexto, sétimo e oitavo semicondutores de potência são referenciados como V1, V2, V3, V4, V5 e V6, o segundo e terceiro semicondutores de potência são referenciados como D1, D2. Atensão elétrica é a saída do segundo terminal de saída C, e para o propósito de especificação, o nível de tensão elétrica de cada um dentre o primeiro, segundo e terceiro depósitos de energia 41, 400, 401 é Vdc com a polaridade da tensão elétrica indicada nas figuras. A fileira de "tensão elétrica" apresenta a tensão elétrica através de cada um dos semicondutores de potência sob cada um dos estados de comutação.

[00023] O estado de comutação de cada um dos semicondutores de potência de acordo com a figura 5A é descrito como na tabela I.

[00024] Sob o estado de comutação da tabela I, o primeiro caminho de condução P1 é bidirecional. Como apresentado na figura 5A, o primeiro caminho de condução P1 leva através do ponto de junção entre o segundo depósito de energia e o primeiro semicondutor de potência V1, do primeiro semicondutor de potência de comutação / roda livre V1, do quinto semicondutor de potência de comutação / roda livre V3, e do primeiro terminal de saída A; o primeiro nível de tensão elétrica no primeiro terminal de saída A é Vdc. Adicionalmente, a partir do primeiro terminal de saída A, o primeiro caminho de condução P1 leva através do primeiro depósito de energia 41, do oitavo semicondutor de potência de comutação / roda livre V6 e do segundo terminal de saída C. Com respeito ao ponto NP, a saída de tensão elétrica no segundo terminal de saída C é 2Vdc.

[00025] O estado de comutação de cada um dos semicondutores de potência de acordo com a figura 5B é descrito como na tabela II.

[00026] Sob o estado de comutação da tabela II, o primeiro caminho de condução P1 é unidirecional. Como apresentado na figura 5B, o primeiro caminho de condução P1 leva através do ponto de junção entre o segundo depósito de energia e o primeiro semicondutor de potência V1, do primeiro semicondutor de potência de comutação V1, do quinto semicondutor de potência de comutação V3, e do primeiro terminal de saída A; o primeiro nível de tensão elétrica no primeiro terminal de saída A é Vdc. Adicionalmente, a partir do primeiro terminal de saída A, o primeiro caminho de condução P1 leva através do sétimo semicondutor de potência de comutação V5 e do segundo terminal de saída C. Com respeito ao ponto NP, a saída de tensão elétrica no segundo terminal de saída C é Vdc.

[00027] O estado de comutação de cada um dos semicondutores de potência de acordo com a figura 5C é descrito como na tabela III.

[00028] Sob o estado de comutação da tabela III, o primeiro caminho de condução P1 é unidirecional. Como apresentado na figura 5B, o primeiro caminho de condução leva através do ponto de junção D entre o segundo e terceiro depósitos de energia, do segundo semicondutor de potência de roda livre, do quinto semicondutor de potência de comutação V3, e do primeiro terminal de saída A; o primeiro nível de tensão elétrica no primeiro terminal de saída A é 0. Adicionalmente, a partir do primeiro terminal de saída A, o primeiro caminho de condução P1 leva através do primeiro depósito de energia 41, da ativação do oitavo semicondutor de potência V6 e do segundo terminal de saída C. Com respeito ao ponto NP, a saída de tensão elétrica no segundo terminal de saída C é Vdc.

[00029] O estado de comutação de cada um dos semicondutores de potência de acordo com a figura 5D é descrito como na tabela IV.

[00030] Sob o estado d e comutação da tabela V, o primeirocaminho de condução P1 é unidirecional. Como apresentado na figura 5D, o primeiro caminho de condução leva através do ponto de junção D entre o segundo e terceiro depósitos de energia, do segundo semicondutor de potência de comutação D1, do quinto semicondutor de potência de comutação V3, e do primeiro terminal de saída A. Adicionalmente, a partir do primeiro terminal de saída A, o primeiro caminho de condução P1 leva através do sétimo semicondutor de potência de comutação V5 e do segundo terminal de saída C. Com respeito ao ponto NP, a saída de tensão elétrica no segundo terminal de saída C é 0.

[00031] O estado de comutação de cada um dos semicondutores de potência de acordo com a figura 5E é descrito como na tabela V.

[00032] Sob o estado de comutação da tabela V, o primeiro caminho de condução P1 é unidirecional. Como apresentado na figura 5E, o primeiro caminho de condução P1 leva através do ponto de junção D entre o segundo e terceiro depósitos de energia, do terceiro semicondutor de potência de roda livre D2, do sexto semicondutor de potência de comutação V4, e do primeiro terminal de saída B; o primeiro nível de tensão elétrica no primeiro terminal de saída B é o nível de tensão elétrica no ponto de junção D (NP), por exemplo, 0. Adicionalmente, a partir do primeiro terminal de saída B, o primeiro caminho de condução P1 leva através do oitavo semicondutor de potência de roda livre V6 e do segundo terminal de saída C. Com respeito ao ponto NP, a saída de tensão elétrica no segundo terminal de saída C é 0.

[00033] O estado de comutação de cada um dos semicondutores de potência de acordo com a figura 5F é descrito como na tabela VI

[00034] Sob o estado de comutação da tabela VI, o primeiro caminho de condução P1 é unidirecional. Como apresentado na figura 5F, o primeiro caminho de condução P1 leva através do ponto de junção D entre o segundo e terceiro depósitos de energia, do terceiro semicondutor de potência de roda livre D2, do sexto semicondutor de potência de comutação V4, e do primeiro terminal de saída B; o primeiro nível de tensão elétrica no primeiro terminal de saída B é o nível de tensão elétrica no ponto de junção D (NP), por exemplo, 0. Adicionalmente, a partir do primeiro terminal de saída B, o primeiro caminho de condução P1 leva através do primeiro depósito de energia 41, do sétimo semicondutor de potência de comutação V5 e do segundo terminal de saída C. Com respeito ao ponto NP, a saída de tensão elétrica no segundo terminal de saída C é -Vdc.

[00035] O estado de comutação de cada um dos semicondutores de potência de acordo com a figura 5G é descrito como na tabela VII.

[00036] Sob o estado de comutação da tabela VII, o primeiro caminho de condução P1 é bidirecional. Como apresentado na figura 5G, o primeiro caminho de condução P1 leva através do ponto de junção entre o terceiro depósito de energia 401 e o quarto semicondutor de potência V2, do quarto semicondutor de potência de comutação / roda livre V2, do sexto semicondutor de potência de comutação / roda livre V4, e do primeiro terminal de saída B; o primeiro nível de tensão elétrica no primeiro terminal de saída V é o nível de tensão elétrica no ponto de junção D (NP), por exemplo, 0. Adicionalmente, a partir do primeiro terminal de saída B, o primeiro caminho de condução P1 leva através do oitavo semicondutor de potência de roda livre / de comutação V6 e do segundo terminal de saída C. Com respeito ao ponto NP, a saída de tensão elétrica no segundo terminal de saída C é -Vdc.

[00037] O estado de comutação de cada um dos semicondutores de potência de acordo com a figura 5H é descrito como na tabela VIII. Tabela VIII

[00038] Sob o estado de comutação da tabela VIII, o primeiro caminho de condução P1 é bidirecional. Como apresentado na figura 5H, o primeiro caminho de condução P1 leva através do ponto de junção entre o terceiro depósito de energia 401 e o quarto semicondutor de potência V2, do quarto semicondutor de potência de comutação / de roda livre V2, do sexto semicondutor de potência de comutação / de roda livre V4, do primeiro depósito de energia, do sétimo semicondutor de potência de comutação e do segundo terminal de saída B; o primeiro nível de tensão elétrica no primeiro terminal de saída B é o nível de tensão elétrica no ponto de junção D (NP), por exemplo, -Vdc. Adicionalmente, a partir do primeiro terminal de saída B, o primeiro caminho de condução P1 leva através do sétimo semicondutor de potência de roda livre / de comutação V5 e do segundo terminal de saída C. Com respeito ao ponto NP, a saída de tensão elétrica no segundo terminal de saída C é -2Vdc.

[00039] Por possuir a topologia como descrita acima, a classe de tensão elétrica de cada um dos semicondutores de potência pode ser mantida inferior com o número de semicondutores de potência inalterado. Além disso, VDRM é diminuído se comparado com a topologia convencional. Isto produz a redução do custo e o aumento da confiabilidade.

[00040] Se comparada com a topologia de acordo com a figura 5, a topologia de acordo com a figura 4 é adaptada para possuir alguns estados de comutação redundantes como dito abaixo:a. o primeiro caminho de condução P1 leva através do ponto de junção D entre o segundo e terceiro depósitos de energia, do segundo semicondutor de potência de comutação, do quinto semicondutor de potência de roda livre V3, e do primeiro terminal de saída A; o primeiro nível de tensão elétrica no primeiro terminal de saída A é 0. Adicionalmente, a partir do primeiro terminal de saída A, o primeiro caminho de condução P1 leva através do primeiro depósito de energia 41, do oitavo semicondutor de potência de roda livre V6 e do segundo terminal de saída C. Com respeito ao ponto NP, a saída de tensão elétrica no segundo terminal de saída C é Vdc;b. o primeiro caminho de condução P1 leva através do ponto de junção D entre o segundo e terceiro depósitos de energia, do segundo semicondutor de potência de comutação D1, do quinto semicondutor de potência de roda livre V3, e do primeiro terminal de saída A. Adicionalmente, a partir do primeiro terminal de saída A, o primeiro caminho de condução P1 leva através do sétimo semicondutor de potência de roda livre V5 e do segundo terminal de saída C. Com respeito ao ponto NP, a saída de tensão elétrica no segundo terminal de saída C é 0;c. o primeiro caminho de condução P1 leva através do ponto de junção D entre o segundo e terceiro depósitos de energia, do terceiro semicondutor de potência de comutação D2, do sexto semicondutor de potência de Roda livre V4, e do primeiro terminal de saída B; o primeiro nível de tensão elétrica no primeiro terminal de saída B é o nível de tensão elétrica no ponto de junção D (NP), por exemplo, 0. Adicionalmente, a partir do primeiro terminal de saída B, o primeiro caminho de condução P1 leva através do oitavo semicondutor de potência de comutação V6 e do segundo terminal de saída C. Com respeito ao ponto NP, a saída de tensão elétrica no segundo terminal de saída C é 0; oud. o primeiro caminho de condução P1 leva através do ponto de junção D entre o segundo e terceiro depósitos de energia, do terceiro semicondutor de potência de comutação D2, do sexto semicondutor de potência de Roda livre V4, e do primeiro terminal de saída B; o primeiro nível de tensão elétrica no primeiro terminal de saída B é o nível de tensão elétrica no ponto de junção D (NP), por exemplo, 0. Adicionalmente, a partir do primeiro terminal de saída B, o primeiro caminho de condução P1 leva através do primeiro depósito de energia 41, do sétimo semicondutor de potência de roda livre V5 e do segundo terminal de saída C. Com respeito ao ponto NP, a saída de tensão elétrica no segundo terminal de saída C é -Vdc.e. estes estados de comutação redundantes são úteis para aumentar a confiabilidade do conversor de fonte de tensão elétrica.

[00041] A figura 6 ilustra uma topologia de acordo com outra concretização da presente invenção. A topologia difere desta da figura 4 no elemento de comutação e no primeiro depósito de energia. Particularmente, como apresentado na figura 6, o elemento de comutação 42 compreende um sétimo e oitavo semicondutores de potência 422, 423 conectados em série em um primeiro ponto de junção, um nono e décimo semicondutores de potência 424, 425 conectados em série em um segundo ponto de junção B, e um décimo primeiro e décimo segundo semicondutores de potência 420, 421 conectados em série inversa em um terceiro ponto de junção. Além disso, o décimo primeiro semicondutor de potência 420 é conectado tanto com o primeiro ponto de junção como com um dos primeiros terminais de saída A e o décimo segundo semicondutor de potência 421 é conectado tanto com o segundo ponto de junção como com o outro dos primeiros terminais de saída B. Adicionalmente, o primeiro depósito de energia 41, o sétimo e oitavo semicondutores de potência 422, 423, e o nono e décimo semicondutores de potência 424, 425 são dispostos para serem conectados em paralelo. Cada um dentre o sétimo, oitavo, nono e décimo primeiro semicondutores de potência é uma chave semicondutora de potência unidirecional acionável com um semicondutor de transporte de corrente semicondutor de potência unidirecional não controlado ligado em paralelo inverso, tal como IGCT ou IGBT, etc.. Cada um dentre o décimo e o décimo segundo semicondutores de potência é uma chave semicondutora de potência bidirecional acionável.

[00042] Os estados de comutação da topologia de acordo com a figura 6 são apresentados na tabela IX. Por conveniência de leitura, o primeiro, quarto, quinto, sexto, sétimo, oitavo, nono, décimo, décimo primeiro e décimo segundo semicondutores de potência são referenciados como V1, V6, V2, V7, V3, V4, V8, V9, V5, V10, o segundo e terceiro semicondutores de potência são referenciados como D1, D2. A tensão elétrica de saída é a saída no segundo terminal de saída C, e para propósito de especificação, o nível de tensão elétrica em cada um dentre o primeiro, segundo e terceiro depósitos de energia 41, 400, 401 é Vdc com a polaridade da tensão elétrica indicada nas figuras. A fileira de "tensão elétrica" apresenta a tensão elétrica através de cada um dos semicondutores de potência sob cada um dos estados de comutação.

[00043] Sob o estado de comutação de S1, o primeiro caminho de condução P1 é bidirecional. Como apresentado na figura 6, o primeiro caminho de condução P1 leva através do ponto de junção entre o segundo depósito de energia e o primeiro semicondutor de potência V1, do primeiro semicondutor de potência de comutação / de roda livre V1, do quinto semicondutor de potência de comutação / de roda livre V2, e do primeiro terminal de saída A. O nível de tensão elétrica no primeiro terminal de saída A é Vdc. Adicionalmente, a partir do primeiro terminal de saída A, o primeiro caminho de condução P1 leva através do oitavo semicondutor de potência de comutação / de roda livre V4, do primeiro depósito de energia, do nono e décimo segundo semicondutores de potência V8, V10 e do segundo terminal de saída. Com respeito ao ponto NP, a saída de tensão elétrica no segundo terminal de saída C é 2Vdc.

[00044] Sob o estado de comutação de S2, o primeiro caminho de condução P1 é bidirecional. Como apresentado na figura 6, o primeiro caminho de condução P1 leva através do ponto de junção entre o segundo depósito de energia e o primeiro semicondutor de potência V1, do primeiro semicondutor de potência de comutação / de roda livre V1, do quinto semicondutor de potência de comutação / de roda livre V2, e do primeiro terminal de saída A. O nível de tensão elétrica no primeiro terminal de saída A é Vdc. Adicionalmente, a partir do primeiro terminal de saída A, o primeiro caminho de condução P1 leva através do décimo primeiro semicondutor de potência de comutação / de roda livre V5, e do segundo terminal de saída C. Com respeito ao ponto NP, a saída de tensão elétrica no segundo terminal de saída C é Vdc.

[00045] Sob o estado de comutação de S3, o primeiro caminho decondução P1 é unidirecional. Como apresentado na figura 6, o primeiro caminho de condução P1 leva através do ponto de junção D entre o segundo e terceiro depósitos de energia, do segundo semicondutor de potência de roda livre D1, do quinto semicondutor de potência de comutação V2, e do primeiro terminal de saída A; o primeiro nível de tensão elétrica no primeiro terminal de saída A é 0. Adicionalmente, a partir do primeiro terminal de saída A, o primeiro caminho de condução P1 leva através do sétimo semicondutor de potência de comutação V4, do primeiro depósito de energia, do décimo e décimo segundo semicondutores de potência de comutação / de roda livre V8, V10 e do segundo terminal de saída. Com respeito ao ponto NP, a saída de tensão elétrica no segundo terminal de saída C é Vdc.

[00046] Sob o estado de comutação de S4, o primeiro caminho decondução P1 é unidirecional. Como apresentado na figura 6, o primeiro caminho de condução P1 leva através do ponto de junção D entre o segundo e terceiro depósitos de energia, do segundo semicondutor de potência de roda livre D1, do quinto semicondutor de potência de comutação V2, e do primeiro terminal de saída A; o primeiro nível de tensão elétrica no primeiro terminal de saída A é 0. Adicionalmente, a partir do primeiro terminal de saída A, o primeiro caminho de condução P1 leva através do décimo primeiro semicondutor de potência de comutação / de roda livre V5 e do segundo terminal de saída C, e do segundo terminal de saída. Com respeito ao ponto NP, a saída de tensão elétrica no segundo terminal de saída C é 0.

[00047] Sob o estado de comutação de S5, o primeiro caminho de condução P1 é bidirecional. Como apresentado na figura 6, o primeiro caminho de condução P1 leva através do ponto de junção entre o segundo depósito de energia e o primeiro semicondutor de potência V1, do primeiro semicondutor de potência de comutação / de roda livre V1, do quinto semicondutor de potência de comutação / de roda livre V2, e do primeiro terminal de saída A. O nível de tensão elétrica no primeiro terminal de saída A é Vdc. Adicionalmente, a partir do primeiro terminal de saída A, o primeiro caminho de condução P1 leva através do sétimo semicondutor de potência de comutação / de roda livre V3, do primeiro depósito de energia, do décimo e décimo segundo semicondutores de potência de comutação / de roda livre V9, V10 e do segundo terminal de saída C. Com respeito ao ponto NP, a saída de tensão elétrica no segundo terminal de saída C é 0.

[00048] Sob o estado de comutação de S6, o primeiro caminho de condução P1 é bidirecional. Como apresentado na figura 6, o primeiro caminho de condução P1 leva através do ponto de junção entre o terceiro depósito de energia e o quarto semicondutor de potência V6, do sexto semicondutor de potência de comutação / de roda livre V7, do primeiro depósito de energia, do sétimo semicondutor de potência de comutação V2, e do segundo terminal de saída B; o primeiro nível de tensão elétrica no primeiro terminal de saída B é o nível de tensão elétrica no ponto de junção D (NP), por exemplo, -Vdc. Adicionalmente, a partir do primeiro terminal de saída B, do sétimo, décimo primeiro, décimo semicondutores de potência de comutação / de roda livre V3, V9, V5 e do segundo terminal de saída C. Com respeito ao ponto NP, a saída de tensão elétrica no segundo terminal de saída C é 0.

[00049] Sob o estado de comutação de S7, o primeiro caminho de condução P1 é unidirecional. Como apresentado na figura 6, o primeiro caminho de condução P1 leva através do ponto de junção D entre o segundo e terceiro depósitos de energia, do terceiro semicondutor de potência de roda livre D2, do sexto semicondutor de potência de comutação V7, e do primeiro terminal de saída B; o primeiro nível de tensão elétrica no primeiro terminal de saída B é o nível de tensão elétrica no ponto de junção D (NP), por exemplo, 0. Adicionalmente, a partir do primeiro terminal de saída B, o primeiro caminho de condução P1 leva através do décimo segundo semicondutor de potência de comutação / de roda livre V10 e do segundo terminal de saída C. Com respeito ao ponto NP, a saída de tensão elétrica no segundo terminal de saída C é 0.

[00050] Sob o estado de comutação de S8, o primeiro caminho de condução P1 é unidirecional. Como apresentado na figura 6, o primeiro caminho de condução P1 leva através do ponto de junção D entre o segundo e terceiro depósitos de energia, do terceiro semicondutor de potência de roda livre D2, do sexto semicondutor de potência de comutação V7, e do primeiro terminal de saída B; o primeiro nível de tensão elétrica no primeiro terminal de saída B é o nível de tensão elétrica no ponto de junção D (NP), por exemplo, 0. Adicionalmente, a partir do primeiro terminal de saída B, o primeiro caminho de condução P1 leva através do nono semicondutor de potência de comutação / de roda livre V8, do primeiro depósito de energia, do oitavo e décimo primeiro semicondutores de potência de comutação / de roda livre V4, V5 e do segundo terminal de saída C. Com respeito ao ponto NP, a saída de tensão elétrica no segundo terminal de saída C é -Vdc.

[00051] Sob o estado de comutação de S9, o primeiro caminho de condução P1 é bidirecional. Como apresentado na figura 6, o primeiro caminho de condução P1 leva através do ponto de junção entre o terceiro depósito de energia e o quarto semicondutor de potência V6, do quarto semicondutor de potência de comutação / de roda livre V6, do sexto semicondutor de potência de comutação / de roda livre V7, do primeiro depósito de energia, do sétimo semicondutor de potência de comutação e do segundo terminal de saída B; o primeiro nível de tensão elétrica no primeiro terminal de saída B é o nível de tensão elétrica no ponto de junção D (NP), por exemplo, -Vdc. Adicionalmente, a partir do primeiro terminal de saída B, o primeiro caminho de condução P1 leva através do décimo segundo semicondutor de potência de comutação / de roda livre V10 e do segundo terminal de saída C. Com respeito ao ponto NP, a saída de tensão elétrica no segundo terminal de saída C é -Vdc.

[00052] Sob o estado de comutação de S10, o primeiro caminho decondução P1 é bidirecional. Como apresentado na figura 6, o primeiro caminho de condução P1 leva através do ponto de junção entre o terceiro depósito de energia e o quarto semicondutor de potência V6, do quarto semicondutor de potência de comutação / de roda livre V6, do sexto semicondutor de potência de comutação / de roda livre V7, do primeiro depósito de energia, do sétimo semicondutor de potência de comutação e do segundo terminal de saída B; o primeiro nível de tensão elétrica no primeiro terminal de saída B é o nível de tensão elétrica no ponto de junção D (NP), por exemplo, -Vdc. Adicionalmente, a partir do primeiro terminal de saída B, o primeiro caminho de condução P1 leva através do nono semicondutor de potência de comutação / de roda livre V8, do primeiro depósito de energia, do oitavo e décimo primeiro semicondutores de potência de comutação / de roda livre V4, V5 e do segundo terminal de saída C. Com respeito ao ponto NP, a saída de tensão elétrica no segundo terminal de saída C é -2Vdc.

[00053] Por possuir a topologia da figura 6 e seus estados de comutação, a classe de tensão elétrica de cada um dos semicondutores de potência pode ser mantida inferior. Isto produz a redução do custo e o aumento da confiabilidade. Além disso, devido ao fluxo de corrente bidirecional para / a partir do primeiro depósito de energia durante a operação, a tensão elétrica do primeiro depósito de energia pode ser mantida autoequilibrada.

[00054] A figura 7 ilustra uma topologia de carregamento para a concretização da presente invenção de acordo com a figura 4. É claro para os versados na técnica que a topologia de carregamento também poderia ser utilizada para a concretização de acordo com a figura 5. Como apresentado na figura 7, um transformador de carga 44 está conectado entre o ponto de junção D entre o segundo e terceiro depósitos de energia 400, 401 e o segundo terminal de saída C. O caminho de carregamento pode levar através do oitavo semicondutor de potência de roda livre 421, do primeiro depósito de energia 41, do quinto semicondutor de potência de roda livre 406, do primeiro semicondutor de potência de roda livre 402, e do segundo depósito de energia 400; ou do terceiro depósito de energia 401, do quarto semicondutor de potência de roda livre 405, do sexto semicondutor de potência de roda livre 407, do primeiro depósito de energia 41, e do sétimo semicondutor de potência de roda livre 420.

[00055] A figura 8 ilustra uma topologia de acordo com outra concretização da presente invenção. Como apresentado na figura 8, um conversor de fonte de tensão elétrica de acordo com cada uma das concretizações anteriores, incluindo, mas não limitado às figuras 4 até 6, pode gerar vários níveis da segunda tensão elétrica em um dos dois segundos terminais de saída em vários dos primeiros caminhos de condução P1. Um quarto depósito de energia 45 armazena uma energia elétrica, por exemplo, um capacitor de potência com um nível de tensão elétrica Vdc. Um segundo elemento de comutação 46 é diretamente conectado com o segundo terminal de saída, e pode ligar / desligar o quarto depósito de energia 45 do primeiro caminho de condução P1 de modo a combinar um nível da tensão elétrica do quarto depósito de energia 45 com o nível da segunda tensão elétrica como uma terceira saída de tensão elétrica em um terceiro terminal de saída. Um depósito de energia adicional e um elemento de comutação adicional podem ser integrados diretamente com o terminal de saída do estágio anterior de modo a emitir níveis de tensão elétrica como 3Vdc, 4Vdc, ..., e n+1 Vdc. Por possuir a topologia como descrita acima, a classe de tensão elétrica de cada um dos semicondutores de potência pode ser mantida inferior com o número de semicondutores de potência inalterado em relação ao número de níveis de tensão elétrica de saída. Em adição, desde que a adição do elemento de comutação adicional do próximo estágio não depende da topologia do conversor do estágio anterior, o número de níveis de tensão elétrica de saída pode ser elevado com a incorporação de mais elementos de comutação para o próximo estágio sem modificação correspondente do estágio anterior. Isto produz a redução do custo e o aumento da confiabilidade.

[00056] Apesar de a presente invenção ter sido descrita baseada em algumas concretizações preferidas, os versados na técnica devem apreciar que estas concretizações não devem de qualquer modo limitar o escopo da presente invenção. Sem afastamento do espírito e do conceito da presente invenção, quaisquer variações e modificações junto às concretizações devem estar dentro da concepção dos versados na técnica e, portanto, estarem dentro do escopo da presente invenção.

Claims

1. Conversor de fonte de tensão elétrica (4), compreendendo um conversor de fonte de tensão elétrica com múltiplos níveis (40), sendo adaptado para emitir vários níveis de uma primeira tensão elétrica em um dentre dois primeiros terminais de saída (A, B) através de vários primeiros caminhos de condução (P1);um primeiro depósito de energia (41); eum primeiro elemento de comutação (42), sendo disposto para ser diretamente conectado com o primeiro terminal de saída (A, B), e sendo adaptado para ligar/ desligar o primeiro depósito de energia (41) do primeiro caminho de condução (P1) de modo a combinar um nível de tensão elétrica do primeiro depósito de energia (41) com o nível da primeira tensão elétrica como uma segunda saída de tensão elétrica em um segundo terminal de saída,o conversor de fonte de tensão elétrica com múltiplos níveis (40) compreende,um segundo depósito de energia (400);um terceiro depósito de energia (401), sendo disposto para ser conectado com o segundo depósito de energia (400) em série; o conversor de fonte de tensão elétrica com múltiplos níveis (40) sendocaracterizado pelo dato de que compreende,um primeiro, um segundo, um terceiro e um quarto semicondutor de potência (402 - 405), sendo dispostos para serem conectados em série, onde o primeiro semicondutor de potência (402) é disposto para ser conectado com o segundo depósito de energia (400), o quatro semicondutor de potência (405) é disposto para ser conectado com o terceiro depósito de energia (401), o ponto de junção entre o segundo e o terceiro depósitos de energia (400, 401) é conectado com o ponto de junção entre o segundo e o terceiro semicondutores de potência (403, 404); um quinto semicondutor de potência (406), sendo disposto para ser conectado entre o ponto de junção entre o primeiro e segundo semicondutores de potência (402, 403) e um dos primeiros terminais de saída (A, B) e em série com o primeiro semicondutor de potência (402);um sexto semicondutor de potência (407), sendo disposto para ser conectado entre o ponto de junção entre o terceiro e quarto semicondutores de potência (404, 405) e o outro dos primeirosterminais de saída (A, B) e em série com o quarto semicondutor de potência (405);cada um dentre o primeiro, segundo, terceiro, quarto, quinto e sexto semicondutores de potência (402 - 407) é uma chavesemicondutora de potência unidirecional acionável com um semicondutor de transporte de corrente unidirecional não controlado ligado em paralelo inverso; ouum primeiro e um segundo semicondutor de potência (402, 403), sendo dispostos para serem conectados em série inversa;um terceiro e um quarto semicondutor de potência (404, 405) sendo dispostos para serem conectados em série inversa, onde o segundo e o terceiro semicondutores de potência (403, 404) são conectados em série, o primeiro semicondutor de potência (402) é disposto para ser conectado com o segundo depósito de energia (400), o quarto semicondutor de potência (405) é disposto para ser conectado com o terceiro depósito de energia (401), o ponto de junção entre o segundo e o terceiro depósitos de energia (400, 401) éconectado com o ponto de junção entre o segundo e o terceiro semicondutores de potência (403, 404);um quinto semicondutor de potência (406), sendo disposto para ser conectados entre o primeiro semicondutor de potência (402) e um dos primeiros terminais de saída (A, B) e em série com o primeiro semicondutor de potência (405);um sexto semicondutor de potência (407), sendo disposto para ser conectado entre o quarto semicondutor de potência (405) e o outros dos primeiros terminais de saída (A, B) e em série com o quarto semicondutor de potência (405);cada um dentre o primeiro, quarto, quinto e sexto semicondutores de potência (402, 405, 406, 407) é uma chave semicondutora de potência unidirecional acionável com um semicondutor de transporte de corrente unidirecional não controlado ligado em paralelo inverso, e qualquer um dentre o segundo e o terceiro semicondutores de potência (403, 404) é um semicondutor de direção de transporte de corrente unidirecional não controlado, sendo queo primeiro elemento de comutação (42) compreende um sétimo e oitavo semicondutores conectados em série (420, 421),qualquer um dentre o sétimo e oitavo é uma chave semicondutora de potência unidirecional acionável com um semicondutor de potência unidirecional não controlado ligado em paralelo inverso; eo primeiro depósito de energia (41) é disposto para ser conectado com o primeiro elemento de comutação (42) em paralelo entre os dois primeiros terminais de saída (A, B); eo sétimo e o oitavo semicondutores (420, 421) são ligados novamente ao quinto semicondutor de potência (406) e ao oitavo semicondutor de potência (421) nos dois primeiros terminais de saída (A, B) do conversor de fonte de tensão multinível (40) em série inversa.

2. Conversor de fonte de tensão elétrica (4), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro caminho de condução (P1) é adaptado para levar através,do ponto de junção entre o segundo depósito de energia (400) e o primeiro semicondutor de potência (402), do primeiro semicondutor de potência de comutação / de roda livre (V1), do quinto semicondutor de potência de comutação / de roda livre (V2), e do primeiro terminal de saída;do ponto de junção entre o segundo e terceiro depósitos de energia (400, 401), do segundo semicondutor de potência de roda livre, do quinto semicondutor de potência de comutação, e do primeiro terminal de saída (A, B);do ponto de junção entre o segundo e terceiro depósitos de energia (400, 401), do terceiro semicondutor de potência de roda livre, do sexto semicondutor de potência de comutação, e do primeiro terminal de saída; oudo ponto de junção entre o terceiro depósito de energia (401) e o quarto semicondutor de potência, do quarto semicondutor de potência de comutação / de roda livre (V6), do sexto semicondutor de potência de comutação / de roda livre (407), e do primeiro terminal de saída.

3. Conversor de fonte de tensão elétrica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro caminho de condução (P1) é adaptado para adicionalmente levar através,do primeiro depósito de energia (41), do oitavo semicondutor de potência de comutação, e do segundo terminal de saída (C);do sétimo semicondutor de potência de comutação / de roda livre (V5) e do segundo terminal de saída (C);do oitavo semicondutor de potência de comutação / de roda livre (V4) e do segundo terminal de saída (C); oudo primeiro depósito de energia (41), do sétimo semicondutor de potência de comutação e do segundo terminal de saída (C); e o segundo terminal de saída (C) sendo disposto na junção entre o sétimo e o oitavo semicondutores, e sendo adaptado para emitir a segunda tensão elétrica.

4. Conversor de fonte de tensão elétrica (4), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro elemento de comutação compreende,um sétimo e oitavo semicondutores de potência, sendo dispostos para serem conectados em série em um primeiro ponto de junção;um nono e décimo semicondutores de potência, sendo dispostos para serem conectados em série em um segundo ponto de junção;um décimo primeiro e décimo segundo semicondutores de potência, sendo dispostos para serem conectados em série inversa em um terceiro ponto de junção; eo décimo primeiro semicondutor de potência é disposto para ser conectado tanto com o primeiro ponto de junção como com um dos primeiros terminais de saída (A, B) e o décimo segundo semicondutor de potência é disposto para ser conectado tanto com o segundo ponto de junção como com o outro dos primeiros terminais de saída (A, B); eo primeiro depósito de energia (41), o sétimo e oitavo semicondutores de potência, e o nono e décimo semicondutores de potência são dispostos para serem conectados em paralelo;cada um dentre o sétimo, oitavo, nono, décimo, décimo primeiro e décimo segundo semicondutores de potência é uma chave semicondutora de potência unidirecional não controlada ligado em paralelo inverso.

5. Conversor de fonte de tensão elétrica (4), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende o primeiro caminho de condução (P1) é adaptado para adicionalmente levar através,do oitavo semicondutor de potência de comutação / de roda livre, do primeiro depósito de energia (41), do nono e décimo segundo semicondutores de potência de comutação / de roda livre, e do segundo terminal de saída (C);do décimo primeiro semicondutor de potência de comutação / de roda livre e do segundo terminal de saída (C);do sétimo semicondutor de potência de comutação / de roda livre, do primeiro depósito de energia (41), do décimo e décimo segundo semicondutores de potência de comutação / de roda livre, e do segundo terminal de saída (C);do sétimo, décimo primeiro, décimo semicondutores de potência de comutação / de roda livre, e do segundo terminal de saída (C);do décimo segundo semicondutor de potência de comutação / de roda livre e do segundo terminal de saída (C); oudo novo semicondutor de potência de comutação / de roda livre, do primeiro depósito de energia, do oitavo e décimo primeiro semicondutores de potência de comutação / de roda livre, e do segundo terminal de saída (C); eo segundo terminal de saída (C) sendo disposto na junção entre os dois nonos semicondutores de potência, e sendo adaptado para emitir a segunda tensão elétrica.

6. Conversor de fonte de tensão elétrica (4), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende um transformador de carga, sendo disposto para ser conectado entre o ponto de junção entre o segundo e terceiro depósitos de energia (400, 401) e o segundo terminal de saída (C).

7. Conversor de fonte de tensão elétrica (4), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro elemento de comutação (42) compreende um sétimo e oitavo semicondutores conectados em série, qualquer um dentre o sétimo e oitavo é uma chave semicondutora de potência unidirecional acionável com um semicondutor de transporte de corrente unidirecional não controlado ligado em paralelo inverso; eo primeiro depósito de energia (41) é disposto para ser conectado com o primeiro elemento de comutação (42) em paralelo entre os dois primeiros terminais de saída (A, B);adicionalmente compreendendo:um transformador de carga, sendo disposto para ser conectado entre o ponto de junção entre o segundo e terceiro depósitos de energia (400, 401) e o segundo terminal de saída (C).

8. Conversor de fonte de tensão elétrica (4), de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o caminho de carga é adaptado para levar através,do oitavo semicondutor de potência de roda livre, do primeiro depósito de energia (41), do quinto semicondutor de potência de roda livre (V2), do primeiro semicondutor de potência de roda livre (V1), e do segundo depósito de energia (400); oudo terceiro depósito de energia (401), do quarto semicondutor de potência de roda livre (V6), do sexto semicondutor de potência de roda livre, do primeiro depósito de energia (41), e do sétimo semicondutor de potência de roda livre.

9. Sistema conversor de fonte de tensão elétrica, compreendendo um conversor de fonte de tensão elétrica (4), como definido em qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que é adaptado para emitir vários níveis da segunda tensão elétrica em um dos dois segundos terminais de saída em vários dos primeiros caminhos de condução (PI); um quarto depósito de energia; e um segundo elemento de comutação, sendo disposto para ser diretamente conectado com o segundo terminal de saída (C), e sendo adaptado para ligar/desligar o quarto depósito de energia do primeiro caminho de condução (PI) de modo a combinar um nível da tensão elétrica do quarto depósito de energia com o nível da segunda tensão elétrica como uma terceira saída de tensão elétrica em um terceiro terminal de saída.