CN101277055B - 开关单元及利用其切换多个电压水平的变换器电路 - Google Patents

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Abstract

本分明涉及开关单元和利用其切换多个电压水平的变换器电路，开关单元有包括第一、第二、第三、第四、第五和第六可控双向功率半导体开关的开关组，第一与第二可控双向功率半导体开关反串联，第三与第四可控双向功率半导体开关反串联，电容器与第一和第二可控双向功率半导体开关的连接点及与第三和第四可控双向功率半导体开关的连接点连接，第五与第四可控双向功率半导体开关连接且与第一和第二可控双向功率半导体开关的连接点连接，第六与第二可控双向功率半导体开关连接且与第三和第四可控双向功率半导体开关的连接点连接。设有第一和与之串联的第二电容性蓄能器，第一与第三可控双向功率半导体开关在第一和第二电容性蓄能器的连接点处相互连接。

Description

开关单元及利用其切换多个电压水平的变换器电路
技术领域
本发明涉及变换器电路领域，尤其是涉及开关单元以及用于切换多个电压水平的变换器电路。
背景技术
如今，变换器电路被应用于广泛的功率电子应用中。在此对这种变换器电路的要求一方面是在以常见方式连接在变换器电路上的交流电压网的相处产生尽可能少的谐波，另一方面是利用尽可能少量的电子元件传输尽可能大的功率。在DE 692 05 413 T2中说明了一种用于切换多个开关电压水平的适当的变换器电路。其中说明了具有开关组的开关单元，其中所述开关组具有第一和第二可控双向功率半导体开关和电容器。第一和第二可控双向功率半导体开关分别由具有以绝缘方式布置的控制电极的双极晶体管(IGBT-绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolartransistor))和与该双极晶体管反并联连接的二极管构成。
根据DE 692 05 413 T2所述的用于切换多个开关电压水平的变换器电路的开关单元的问题在于，在工作期间在开关单元中所存储的电能很高。因为电能被存储在开关单元的电容器中，所以电容器和功率半导体开关必须针对该电能、即针对耐压强度(阻断电压)和/或电容来设计。但这决定了具有大结构尺寸的电容器，所述电容器相应地比较昂贵。此外由于在结构尺寸方面大的电容器，开关单元并从而还有变换器电路需要大量空间，使得无法实现如对于很多应用、例如对于牵引应用所要求的空间节省的结构。另外需要昂贵的且复杂的功率半导体开关，所述功率半导体开关具有高耐压强度。此外使用在结构尺寸方面大的电容器造成高的安装和维护耗费。另外根据DE 69205 413 T2所述的用于切换多个开关电压水平的变换器电路由于仅仅使用具有以绝缘方式布置的控制电极的双极晶体管作为可控功率半导体开关而对高电压、特别是对过电压敏感，并且此外具有很大的功功率损耗。
发明内容
因此本发明的任务在于，说明一种开关单元，所述开关元件可以以在其工作期间存储尽可能少的电能并且节省空间的方式来实现。此外，本发明的任务是，说明一种用于切换多个电压水平的变换器电路，所述变换器电路同样可以以在其工作期间存储尽可能少的电能并节省空间的方式来实现，在最大程度上对高电压和故障状态不敏感，并且具有少的有功功率损耗。
这些任务通过本发明得以解决。同时，在本申请中也给出了本发明的有利改进方案。
本发明的开关单元包括开关组，其中开关组具有第一和第二可控双向功率半导体开关和电容器。根据本发明，开关组还具有第三、第四、第五和第六可控双向功率半导体开关，其中第一可控双向功率半导体开关反串联地与第二可控双向功率半导体开关连接，第三可控双向功率半导体开关反串联地与第四可控双向功率半导体开关连接。此外电容器与第一可控双向功率半导体开关和第二可控双向功率半导体开关的连接点以及与第三可控双向功率半导体开关和第四可控双向功率半导体开关的连接点连接。此外第五可控双向功率半导体开关与第一可控双向功率半导体开关和第二可控双向功率半导体开关的连接点以及与第四可控双向功率半导体开关连接，其中第六可控双向功率半导体开关与第三可控双向功率半导体开关和第四可控双向功率半导体开关的连接点以及与第二可控双向功率半导体开关连接。此外设有第一电容性蓄能器和与该第一电容性蓄能器串联连接的第二电容性蓄能器，其中第一可控双向功率半导体开关与第三可控双向功率半导体开关在第一电容性蓄能器和第二电容性蓄能器的连接点处相互连接。通过可控双向功率半导体开关、电容器、两个电容性蓄能器及其前述的相互和彼此的连接，可以有利地使开关单元的所存储的电能保持少，其中各个可控双向功率半导体开关的耐压强度或阻断电压有利地必须只对应于电容器的施加在该电容器上的最大电压，并且因此各个可控双向功率半导体开关在其阻断电压方面必须只依照该电压来设计。由于开关单元的所存储的电能总共少，所以该开关单元可以保持得小，因为开关单元的电容器必须仅针对要存储的所述小电能、即针对其耐压强度和/或其电容来设计。由于电容器的由此产生的结构尺寸小，开关单元需要很小的空间。此外由于小的结构尺寸还可以保持安装和维护耗费小。
用于切换多个电压水平的本发明变换器电路(Umrichterschaltung)包括本发明开关单元并且还包括相开关单元，其中相开关单元具有第一、第二、第三、第四、第五和第六可控双向功率半导体开关，且相开关单元的第一可控双向功率半导体开关串联地与相开关单元的第二可控双向功率半导体开关连接，相开关单元的第三可控双向功率半导体开关串联地与相开关单元的第四可控双向功率半导体开关连接，相开关单元的第五可控双向功率半导体开关与相开关单元的第一可控双向功率半导体开关和第二可控双向功率半导体开关的连接点连接。此外相开关单元的第六可控双向功率半导体开关与相开关单元的第三可控双向功率半导体开关和第四可控双向功率半导体开关的连接点连接。此外，相开关单元的第一可控双向功率半导体开关与开关单元的第一电容性蓄能器连接，其中相开关单元的第二可控双向功率半导体开关与开关单元的第六可控双向功率半导体开关和第二可控双向功率半导体开关的连接点连接。另外相开关单元的第四可控双向功率半导体开关与开关单元的第二电容性蓄能器连接，其中相开关单元的第三可控双向功率半导体开关与开关单元的第五可控双向功率半导体开关和第四可控双向功率半导体开关的连接点连接。通过相开关单元的可控双向功率半导体开关和本发明的开关单元，可以有利地使由此实现的变换器电路的所存储的电能保持得少。由于变换器电路的所存储的电能总共少，所以该变换器电路可以保持得小，并由此需要很小的空间。由此变换器电路特别适用于很多应用，例如牵引应用。另外，该变换器电路通过开关单元和相开关单元利用与通常的变换器电路相比较少数量的元件也足以达到开关电压水平。此外该变换器电路通过开关单元和相开关单元是非常耐压的，并因此对高电压和故障状态不敏感，且具有总共较小的有功功率损耗。
本发明的这些和其它任务、优点和特征可结合附图从本发明的优选实施形式的详细说明得到。
附图说明
图1示出本发明开关单元的第一实施形式；
图2示出本发明开关单元的第二实施形式；
图3示出本发明变换器电路的第一实施形式；
图4示出本发明变换器电路的第二实施形式；和
图5示出本发明变换器电路的第三实施形式。
在图中所使用的附图标记及其含义在附图标记表中集中列出。在图中相同的部分原则上标有相同的附图标记。所述实施形式仅用于举例地说明发明主题，并不具有限制作用。
具体实施方式
在图1中示出了本发明开关单元的第一实施形式。其中开关单元具有开关组1，其中开关组1具有第一和第二可控双向功率半导体开关2、3和电容器25。根据本发明，开关组1还具有第三、第四、第五和第六可控双向功率半导体开关4、5、6、7，其中第一可控双向功率半导体开关2反串联地与第二可控双向功率半导体开关3连接，第三可控双向功率半导体开关4反串联地与第四可控双向功率半导体开关5连接。此外开关组的电容器25与第一可控双向功率半导体开关2和第二可控双向功率半导体开关3的连接点以及与第三可控双向功率半导体开关4和第四可控双向功率半导体开关5的连接点连接。此外第五可控双向功率半导体开关6与第一可控双向功率半导体开关2和第二可控双向功率半导体开关3的连接点以及与第四可控双向功率半导体开关5连接，其中第六可控双向功率半导体开关7与第三可控双向功率半导体开关4和第四可控双向功率半导体开关5的连接点以及与第二可控双向功率半导体开关3连接。此外设有第一电容性蓄能器和与该第一电容性蓄能器串联连接的第二电容性蓄能器8、9，其中第一可控双向功率半导体开关2与第三可控双向功率半导体开关4在第一电容性蓄能器8和第二电容性蓄能器9的连接点处相互连接。通过可控双向功率半导体开关2、3、4、5、6、7、电容器25、两个电容性蓄能器8、9及其前述的相互和彼此的连接，可以有利地使开关单元的所存储的电能保持得少，其中各个可控双向功率半导体开关2、3、4、5、6、7的耐压强度或阻断电压必须只对应于电容器25的施加在该电容器25上的最大电压，并且因此各个可控双向功率半导体开关2、3、4、5、6、7在阻断电压方面必须只依照该电压来设计。由于开关单元的所存储的电能总共少，所以该开关单元可以保持得小，因为开关单元的电容器25必须只针对要存储的所述小电能、即针对其耐压强度和/或其电容来设计。由于电容器25的由此产生的结构尺寸较小，开关单元需要很小的空间。此外由于小的结构尺寸还可以保持安装和维护耗费小。
在图2中示出本发明开关单元的第二实施形式，其中设有n个其它开关组1.1、...、1.n，所述开关组分别具有第一、第二、第三和第四可控双向功率半导体开关20、21、22、23和电容器24，其中n≥1。在n个其它开关组1.1、...、1.n中的每一个的情况下，电容器24与第一可控双向功率半导体开关20以及与第二可控双向功率半导体开关21连接，其中第三可控双向功率半导体开关22与电容器24和第一可控双向功率半导体开关20的连接点以及与第二可控双向功率半导体开关21连接。此外第四可控双向功率半导体开关23与电容器24和第二可控双向功率半导体开关21的连接点以及与第一可控双向功率半导体开关20连接。因为根据图2，n个其它开关组1.1、...、1.n中的每一个都是四极，所以n个其它开关组1.1、...、1.n中的每一个都以链接的方式与分别相邻的其它开关组1.1、...、1.n连接，其中开关组1与第一其它开关组1.1连接。为了将开关组1与第一其它开关组1.1连接，开关组1的第六可控双向功率半导体开关7和第二可控双向功率半导体开关3的连接点与第一其它开关组1.1的电容器24和第一可控双向功率半导体开关20的连接点连接。此外开关组1的第五可控双向功率半导体开关6和第四可控双向功率半导体开关5的连接点与第一其它开关组1.1的电容器24和第二可控双向功率半导体开关21的连接点连接。通过n个其它开关组1.1、...、1.n，除了本发明开关单元的已经提及的优点外，还可以根据对其它开关组1.1、...、1.n的数量n的选择，在无需大的电路耗费的情况下并且以少量组件实现附加的、即多个开关电压水平。
开关组1的第一、第二、第三、第四、第五和第六可控双向功率半导体开关2、3、4、5、6、7优选地分别具有至少两个可控双向开关元件，其中所述可控双向开关元件串联连接。因此可以有利地提高在相应的可控双向功率半导体开关2、3、4、5、6、7上的要切换的电压。此外其它开关组1.1、...、1.n中的每一个的第一、第二、第三和第四可控双向功率半导体开关20、21、22、23也可以分别具有至少两个可控双向开关元件，其中于是所述可控双向开关元件串联连接。于是同样可以有利地提高在相应的可控双向功率半导体开关20、21、22、23上的要切换的电压。因此关于图1和图2的实施形式，对于开关单元1的每个可控双向功率半导体开关2、3、4、5、6、7、20、21、22、23可设想任意数量的可控双向开关元件。
在图3中示出了具有根据图1的本发明开关单元1的本发明变换器电路的第一实施形式。此外在根据图3的变换器电路中设有相开关单元10，其中相开关单元10具有第一、第二、第三、第四、第五和第六可控双向功率半导体开关11、12、13、14、15、16，且相开关单元10的第一可控双向功率半导体开关11串联地与相开关单元10的第二可控双向功率半导体开关12连接，相开关单元10的第三可控双向功率半导体开关13串联地与相开关单元10的第四可控双向功率半导体开关14连接，相开关单元10的第五可控双向功率半导体开关15与相开关单元10的第一可控双向功率半导体开关11和第二可控双向功率半导体开关12的连接点连接。此外相开关单元10的第六可控双向功率半导体开关16与相开关单元10的第三可控双向功率半导体开关13和第四可控双向功率半导体开关14的连接点连接。另外根据图3的相开关单元10的第一可控双向功率半导体开关11与开关单元1的第一电容性蓄能器8连接，其中相开关单元10的第二可控双向功率半导体开关12与开关单元1的第六可控双向功率半导体开关7和第二可控双向功率半导体开关3的连接点连接。另外相开关单元10的第四可控双向功率半导体开关14与开关单元1的第二电容性蓄能器9连接，其中相开关单元10的第三可控双向功率半导体开关13与开关单元1的第五可控双向功率半导体开关6和第四可控双向功率半导体开关5的连接点连接。通过根据图3的前述变换器电路，利用很少的组件数量有利地能实现多达五个开关电压水平。
在根据图3的本发明变换器电路的前述第一实施形式的未示出的替代变型方案中，设有根据图2的本发明开关单元1。在这种情况下还设有相开关单元10，其中该相开关单元10具有第一、第二、第三、第四、第五和第六可控双向功率半导体开关11、12、13、14、15、16，且相开关单元10的第一可控双向功率半导体开关11串联地与相开关单元10的第二可控双向功率半导体开关12连接，相开关单元10的第三可控双向功率半导体开关13串联地与相开关单元10的第四可控双向功率半导体开关14连接，相开关单元10的第五可控双向功率半导体开关15与相开关单元10的第一和第二可控双向功率半导体开关11、12的连接点连接。此外相开关单元10的第六可控双向功率半导体开关16与相开关单元10的第三和第四可控双向功率半导体开关13、14的连接点连接，其中相开关单元10的第一可控双向功率半导体开关11与开关单元1的第一电容性蓄能器8连接，且相开关单元10的第二可控双向功率半导体开关12与第n个其它开关组1.n的第四可控双向功率半导体开关23和第一可控双向功率半导体开关20的连接点连接。另外相开关单元10的第四可控双向功率半导体开关14与开关单元1的第二电容性蓄能器9连接，其中相开关单元10的第三可控双向功率半导体开关13与第n个其它开关组1，n的第三可控双向功率半导体开关22和第二可控双向功率半导体开关21的连接点连接。因此通过前述变换器电路，多个开关电压水平是可能的，多个开关电压水平特别是取决于其它开关组1.1、...、1.n的数量n。
通过相开关单元10的可控双向功率半导体开关11、12、13、14、15、16和本发明开关单元1的可控双向功率半导体开关2、3、4、5、6、7、20、21、22、23，可以有利地使由此实现的变换器电路的所存储的电能保持得少。由于变换器电路的所存储的电能总共少，所以该变换器电路可以保持得小，由此需要很小的空间。由此变换器电路特别适用于很多应用、例如牵引应用。此外该变换器电路通过开关单元1和相开关单元10利用与通常的变换器电路相比较少数量的元件足以实现开关电压水平。此外该变换器电路通过开关单元1和相开关单元10是非常耐压的，并因此对高电压和故障状态不敏感，且具有总共小的有功功率损耗。
优选地，相开关单元10的第五和第六可控双向功率半导体开关15、16相互连接，并因此形成特别是如图3示范性示出的相R用的相端子。
在对根据图3的变换器电路的进一步改进中，但也可以结合变换器电路的前述未示出的替代变型方案，在图4中示出了本发明变换器电路的第二实施形式。其中相开关单元10具有第七和第八可控双向功率半导体开关17、18和电容器19，其中相开关单元10的电容器19与相开关单元10的第五和第六可控双向功率半导体开关15、16连接。另外根据图4的相开关单元10的第七可控双向功率半导体开关17与相开关单元10的电容器19和相开关单元10的第五可控双向功率半导体开关15的连接点连接，且相开关单元10的第八可控双向功率半导体开关18与相开关单元10的电容器19和相开关单元10的第六可控双向功率半导体开关16的连接点连接，其中相开关单元10的第七和第八可控双向功率半导体开关17、18相互连接。通过根据图4的前述变换器电路，利用很少的组件数量有利地能实现多达十一个开关电压水平。
根据图1和图2的开关单元1的相应的可控双向功率半导体开关2、3、4、5、6、7、20、21、22、23和根据图3、图4和图5的相开关单元10的相应的可控双向功率半导体开关15、16、17、18优选地由具有以绝缘方式布置的控制电极的双极晶体管(IGBT-绝缘栅双极晶体管)和与之反并联连接的二极管构成。另外根据图3、图4和图5的相开关单元10的相应的可控双向功率半导体开关11、12、13、14优选地由具有换流控制电极的集成晶闸管(IGCT)和与之反并联连接的二极管构成，以便尤其能够切换升高的电压。但作为替代方案也可以设想，相开关单元10的相应的可控双向功率半导体开关11、12、13、14同样由具有以绝缘方式布置的控制电极的双极晶体管(IGBT-绝缘栅双极晶体管)和与之反并联连接的二极管构成。通常，相开关单元10的第一、第二、第三和第四可控双向功率半导体开关11、12、13、14优选地分别具有至少两个可控双向开关元件，其中所述可控双向开关元件串联连接。因此可以有利地提高在相开关单元10的相应的可控双向功率半导体开关11、12、13、14上的要切换的电压。如前所述，相应的开关元件由具有以绝缘方式布置的控制电极的双极晶体管(IGBT-绝缘栅双极晶体管)和与之反并联连接的二极管构成，或者由具有换流控制电极的集成晶闸管(IGCT)和与之反并联连接的二极管构成。
在对根据图4的变换器电路的进一步改进中，在图5中示出了本发明变换器电路的第三实施形式。根据图5的变换器电路有利地适用于连接在多个相R、S、T上，其中仅仅示例性地示出仅用于连接在三个相R、S、T上的根据图5的变换器电路，但通常可以连接任意多个相。为此通常为每个相R、S、T都设有相开关单元10，如在图5中示例性示出的。此外每个相开关单元10的第一可控双向功率半导体开关11与开关单元1的第一电容性蓄能器8连接，其中每个相开关单元10的第二可控双向功率半导体开关12与开关单元1的第六可控双向功率半导体开关7和第二可控双向功率半导体开关3的连接点连接。另外每个相开关单元10的第四可控双向功率半导体开关14与开关单元1的第二电容性蓄能器9连接，其中每个相开关单元10的第三可控双向功率半导体开关13与开关单元1的第五可控双向功率半导体开关6和第四可控双向功率半导体开关5的连接点连接。
在对上述详细说明的未示出的变换器电路的进一步改进中，可以设想，为了连接在多个、即通常任意多个相R、S、T上，首先再次为每个相R、S、T设有相开关单元10。与根据图5的变换器电路的实施形式不同，于是每个相开关单元10的第一可控双向功率半导体开关11与开关单元1的第一电容性蓄能器8连接，其中每个相开关单元10的第二可控双向功率半导体开关12与第n个其它开关单元1.n的第四可控双向功率半导体开关23和第一可控双向功率半导体开关20的连接点连接。另外每个相开关单元10的第四可控双向功率半导体开关14与开关单元1的第二电容性蓄能器9连接，其中每个相开关单元10的第三可控双向功率半导体开关13与第n个其它开关单元1.n的第三可控双向功率半导体开关22和第二可控双向功率半导体开关21的连接点连接。
附图标记列表
1            开关组
1.1...1.n    n个其它开关组
2            开关组的第一可控双向功率半导体开关
3            开关组的第二可控双向功率半导体开关
4            开关组的第三可控双向功率半导体开关
5            开关组的第四可控双向功率半导体开关
6            开关组的第五可控双向功率半导体开关
7            开关组的第六可控双向功率半导体开关
8            第一电容性蓄能器
9            第二电容性蓄能器
10           相开关单元
11           相开关单元的第一可控双向功率半导体开关
12           相开关单元的第二可控双向功率半导体开关
13           相开关单元的第三可控双向功率半导体开关
14           相开关单元的第四可控双向功率半导体开关
15           相开关单元的第五可控双向功率半导体开关
16           相开关单元的第六可控双向功率半导体开关
17           相开关单元的第七可控双向功率半导体开关
18           相开关单元的第八可控双向功率半导体开关
19           相开关单元的电容器
20           n个其它开关组的第一可控双向功率半导体开关
21           n个其它开关组的第二可控双向功率半导体开关
22           n个其它开关组的第三可控双向功率半导体开关
23           n个其它开关组的第四可控双向功率半导体开关
24           n个其它开关组的电容器
25           开关组的电容器

Claims (12)

1.具有开关组(1)的开关单元，其中所述开关组(1)具有第一和第二可控双向功率半导体开关(2、3)和电容器(25)，其特征在于，
所述开关组(1)具有第三、第四、第五和第六可控双向功率半导体开关(4、5、6、7)，且第一可控双向功率半导体开关(2)反串联地与第二可控双向功率半导体开关(3)连接，第三可控双向功率半导体开关(4)反串联地与第四可控双向功率半导体开关(5)连接，所述电容器(25)的两端分别与第一可控双向功率半导体开关(2)和第二可控双向功率半导体开关(3)的连接点以及与第三可控双向功率半导体开关(4)和第四可控双向功率半导体开关(5)的连接点连接，第五可控双向功率半导体开关(6)与第一可控双向功率半导体开关(2)和第二可控双向功率半导体开关(3)的连接点以及与第四可控双向功率半导体开关(5)连接，第六可控双向功率半导体开关(7)与第三可控双向功率半导体开关(4)和第四可控双向功率半导体开关(5)的连接点以及与第二可控双向功率半导体开关(3)连接，
设有第一电容性蓄能器和与所述第一电容性蓄能器串联连接的第二电容性蓄能器(8、9)，和
第一可控双向功率半导体开关(2)与第三可控双向功率半导体开关(4)在第一电容性蓄能器(8)和第二电容性蓄能器(9)的连接点处相互连接。
2.如权利要求1所述的开关单元，其特征在于，设有n个其它开关组(1.1、...、1.n)，所述n个其它开关组分别具有第一、第二、第三和第四可控双向功率半导体开关(20、21、22、23)和电容器(24)，其中n≥1，并且在n个其它开关组(1.1、...、1.n)中的每一个的情况下，电容器(24)的两端分别与第一可控双向功率半导体开关(20)和第二可控双向功率半导体开关(21)连接，第三可控双向功率半导体开关(22)与电容器(24)和第一可控双向功率半导体开关(20)的连接点以及与第二可控双向功率半导体开关(21)连接，第四可控双向功率半导体开关(23)与电容器(24)和第二可控双向功率半导体开关(21)的连接点以及与第一可控双向功率半导体开关(20)连接，
n个其它开关组(1.1、...、1.n)中的每一个以链接的方式与分别相邻的其它开关组(1.1、...、1.n)连接，和
开关组(1)与所述n个其它开关组(1.1、...、1.n)中的第一其它开关组(1.1)连接。
3.如权利要求2所述的开关单元，其特征在于，开关组(1)的第六可控双向功率半导体开关(7)和第二可控双向功率半导体开关(3)的连接点与第一其它开关组(1.1)的电容器(24)和第一可控双向功率半导体开关(20)的连接点连接，和
开关组(1)的第五可控双向功率半导体开关(6)和第四可控双向功率半导体开关(5)的连接点与第一其它开关组(1.1)的电容器(24)和第二可控双向功率半导体开关(21)的连接点连接。
4.如权利要求1至3中任一项所述的开关单元，其特征在于，开关组(1)的第一、第二、第三、第四、第五和第六可控双向功率半导体开关(2、3、4、5、6、7)分别具有至少两个可控双向开关元件，其中所述可控双向开关元件串联连接。
5.如权利要求2至3中任一项所述的开关单元，其特征在于，n个其它开关组(1.1、...、1.n)中的每一个的第一、第二、第三和第四可控双向功率半导体开关(20、21、22、23)分别具有至少两个可控双向开关元件，其中所述可控双向开关元件串联连接。
6.用于切换多个电压水平的变换器电路，其特征在于，设有根据权利要求1的开关单元(1)和相开关单元(10)，其中所述相开关单元(10)具有第一、第二、第三、第四、第五和第六可控双向功率半导体开关(11、12、13、14、15、16)，且所述相开关单元(10)的第一可控双向功率半导体开关(11)串联地与所述相开关单元(10)的第二可控双向功率半导体开关(12)连接，所述相开关单元(10)的第三可控双向功率半导体开关(13)串联地与所述相开关单元(10)的第四可控双向功率半导体开关(14)连接，所述相开关单元(10)的第五可控双向功率半导体开关(15)与所述相开关单元(10)的第一可控双向功率半导体开关(11)和第二可控双向功率半导体开关(12)的连接点连接，所述相开关单元(10)的第六可控双向功率半导体开关(16)与所述相开关单元(10)的第三可控双向功率半导体开关(13)和第四可控双向功率半导体开关(14)的连接点连接，
所述相开关单元(10)的第一可控双向功率半导体开关(11)与所述开关单元(1)的第一电容性蓄能器(8)连接，
所述相开关单元(10)的第二可控双向功率半导体开关(12)与所述开关单元(1)的第六可控双向功率半导体开关(7)和第二可控双向功率半导体开关(3)的连接点连接，
所述相开关单元(10)的第四可控双向功率半导体开关(14)与所述开关单元(1)的第二电容性蓄能器(9)连接，和
所述相开关单元(10)的第三可控双向功率半导体开关(13)与所述开关单元(1)的第五可控双向功率半导体开关(6)和第四可控双向功率半导体开关(5)的连接点连接。
7.用于切换多个电压水平的变换器电路，其特征在于，设有根据权利要求2的开关单元(1)和相开关单元(10)，其中所述相开关单元(10)具有第一、第二、第三、第四、第五和第六可控双向功率半导体开关(11、12、13、14、15、16)，且所述相开关单元(10)的第一可控双向功率半导体开关(11)串联地与所述相开关单元(10)的第二可控双向功率半导体开关(12)连接，所述相开关单元(10)的第三可控双向功率半导体开关(13)串联地与所述相开关单元(10)的第四可控双向功率半导体开关(14)连接，所述相开关单元(10)的第五可控双向功率半导体开关(15)与所述相开关单元(10)的第一和第二可控双向功率半导体开关(11、12)的连接点连接，所述相开关单元(10)的第六可控双向功率半导体开关(16)与所述相开关单元(10)的第三和第四可控双向功率半导体开关(13、14)的连接点连接，
所述相开关单元(10)的第一可控双向功率半导体开关(11)与所述开关单元(1)的第一电容性蓄能器(8)连接，
所述相开关单元(10)的第二可控双向功率半导体开关(12)与第n个其它开关单元(1.n)的第四可控双向功率半导体开关(23)和第一可控双向功率半导体开关(20)的连接点连接，
所述相开关单元(10)的第四可控双向功率半导体开关(14)与所述开关单元(1)的第二电容性蓄能器(9)连接，和
所述相开关单元(10)的第三可控双向功率半导体开关(13)与第n个其它开关单元(1.n)的第三可控双向功率半导体开关(22)和第二可控双向功率半导体开关(21)的连接点连接。
8.如权利要求6或7所述的变换器电路，其特征在于，所述相开关单元(10)的第五和第六可控双向功率半导体开关(15、16)相互连接。
9.如权利要求6或7所述的变换器电路，其特征在于，所述相开关单元(10)具有第七和第八可控双向功率半导体开关(17、18)和电容器(19)，
所述相开关单元(10)的电容器(19)的两端分别与所述相开关单元(10)的第五和第六可控双向功率半导体开关(15、16)连接，
所述相开关单元(10)的第七可控双向功率半导体开关(17)与所述相开关单元(10)的电容器(19)和所述相开关单元(10)的第五可控双向功率半导体开关(15)的连接点连接，且所述相开关单元(10)的第八可控双向功率半导体开关(18)与所述相开关单元(10)的电容器(19)和所述相开关单元(10)的第六可控双向功率半导体开关(16)的连接点连接，和
所述相开关单元(10)的第七和第八可控双向功率半导体开关(17、18)相互连接。
10.如权利要求6所述的变换器电路，其特征在于，为每一相(R、S、T)都设有所述相开关单元(10)，
每个相开关单元(10)的第一可控双向功率半导体开关(11)与所述开关单元(1)的第一电容性蓄能器(8)连接，和
每个相开关单元(10)的第二可控双向功率半导体开关(12)与所述开关单元(1)的第六可控双向功率半导体开关(7)和第二可控双向功率半导体开关(3)的连接点连接，
每个相开关单元(10)的第四可控双向功率半导体开关(14)与所述开关单元(1)的第二电容性蓄能器(9)连接，和
每个相开关单元(10)的第三可控双向功率半导体开关(13)与所述开关单元(1)的第五可控双向功率半导体开关(6)和第四可控双向功率半导体开关(5)的连接点连接。
11.如权利要求7所述的变换器电路，其特征在于，为每一相(R、S、T)都设有所述相开关单元(10)，
每个相开关单元(10)的第一可控双向功率半导体开关(11)与所述开关单元(1)的第一电容性蓄能器(8)连接，和
每个相开关单元(10)的第二可控双向功率半导体开关(12)与第n个其它开关单元(1.n)的第四可控双向功率半导体开关(23)和第一可控双向功率半导体开关(20)的连接点连接，
每个相开关单元(10)的第四可控双向功率半导体开关(14)与所述开关单元(1)的第二电容性蓄能器(9)连接，和
每个相开关单元(10)的第三可控双向功率半导体开关(13)与第n个其它开关单元(1.n)的第三可控双向功率半导体开关(22)和第二可控双向功率半导体开关(21)的连接点连接。
12.如权利要求6至7中任一项所述的变换器电路，其特征在于，所述相开关单元(10)的第一、第二、第三和第四可控双向功率半导体开关(11、12、13、14)分别具有至少两个可控双向开关元件，其中所述可控双向开关元件串联连接。
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