CN104953872A - 多级转换器 - Google Patents

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Abstract

本发明题为多级转换器。提供一种功率转换器(104)。该功率转换器包括至少一个臂(300)，至少一个臂包括第一串(302)，其中第一串包括多个二极管(330)、第一连接结点(310)和第二连接结点(312)，并且第一串跨第一母线(306)和第二母线(308)在操作上耦合。此外，至少一个臂包括第二串(304)，其经由第一连接结点和第二连接结点在操作上耦合到第一串，其中第二串包括多个开关单元(334)。

Description

多级转换器
技术领域
本发明一般涉及功率转换器，以及更具体涉及多级转换器。
背景技术
在过去数十年，功率转换领域因其在电动机驱动、再生能量系统、高压直流(HVDC)系统等中的迫切优点而惊人地增长。例如，要求数百兆瓦电力的海底石油和天然气生产系统可将HVDC输电和配电系统用于输送电力。这类HVDC系统通常包括基于陆地或甲板上转换器变电站，其中执行AC-DC功率转换。多级转换器作为这类中压和高压应用的有希望功率转换技术正在兴趣。
多级转换器提供优于普通二级转换器的若干优点。例如，多级转换器的电力质量优于两级转换器。另外，多级转换器对于电网与再生能源(例如光伏(PV)、燃料电池、风力涡轮机等)之间的接口是理想的。另外，多级转换器的效率因其最小切换频率而比较高。
近来，已经设计具有模块化结构而没有变压器的多级转换器。转换器的模块化结构允许这些转换器堆叠到几乎无限级数。另外，模块化结构帮助按比例扩大到不同功率和电压级。但是，某些当前可用多级转换器、例如模块化多级转换器(MMC)通常采用大量全控半导体开关、例如绝缘栅双极晶体管(IGBT)。
发明内容
按照本公开的方面，提供一种功率转换器。功率转换器包括至少一个臂。至少一个臂包括第一串，其包括多个二极管、第一连接结点和第二连接结点，其中第一串跨第一母线和第二母线在操作上耦合。此外，至少一个臂包括第二串，其经由第一连接结点和第二连接结点在操作上耦合到第一串，其中第二串包括多个开关单元。
按照本公开的又一方面，提供一种用于功率转换的系统。该系统包括功率源、负载和第一功率转换器。第一功率转换器包括一个或多个臂，其中一个或多个臂的每个包括第一串，第一串包括多个二极管、第一连接结点、第二连接结点和第三连接结点，并且第一串跨第一母线和第二母线在操作上耦合。另外，一个或多个臂的每个包括第二串，其经由第一连接结点和第二连接结点在操作上耦合到第一串，其中第二串包括多个开关单元。此外，该系统包括配置成控制多个开关单元的开/关的控制器。
按照本公开的又一方面，提供一种用于功率转换的系统。该系统包括功率源、负载和第一功率转换器。第一功率转换器包括一个或多个臂，其中一个或多个臂的每个包括操作上耦合在第一母线与第二母线之间的第一串，第一串包括多个二极管、第一连接结点、第二连接结点和第三连接结点，并且一个或多个臂的第三连接结点在操作上相互耦合。另外，一个或多个臂的每个包括第二串，其经由第一连接结点和第二连接结点在操作上耦合到第一串，其中第二串包括多个开关单元。此外，该系统包括配置成控制多个开关单元的开/关的控制器。
技术方案1：一种功率转换器，包括：
至少一个臂，包括：
第一串，包括多个二极管、第一连接结点和第二连接结点，其中所述第一串跨第一母线和第二母线在操作上耦合；以及
第二串，经由所述第一连接结点和所述第二连接结点在操作上耦合到所述第一串，其中所述第二串包括多个开关单元。
技术方案2：如技术方案1所述的功率转换器，其中，所述多个开关单元包括多个全控半导体开关和至少一个能量储存装置。
技术方案3：如技术方案1所述的功率转换器，其中，所述多个开关单元包括半桥转换器、全桥转换器或者其组合。
技术方案4：如技术方案1所述的功率转换器，其中，所述第一母线包括正直流母线，以及所述第二母线包括负直流母线。
技术方案5：如技术方案1所述的功率转换器，其中，所述第一串包括第一支路和第二支路，并且所述第二支路经由第三连接结点在操作上耦合到所述第一支路。
技术方案6：如技术方案5所述的功率转换器，其中，所述第三连接结点在操作上耦合到第三母线。
技术方案7：如技术方案6所述的功率转换器，其中，所述第三母线包括直流母线、浮动母线、接地母线或者高阻抗接地母线。
技术方案8：如技术方案1所述的功率转换器，其中，所述第二串包括第一部分和第二部分。
技术方案9：如技术方案8所述的功率转换器，其中，所述第二串的所述第一和第二部分在操作上耦合到第四母线。
技术方案10：如技术方案9所述的功率转换器，其中，所述第四母线包括交流相。
技术方案11：如技术方案9所述的功率转换器，其中，所述控制器在正状态或负状态或者零状态来操作所述一个或多个臂的每个。
技术方案12：如技术方案9所述的功率转换器，其中，在所述正状态，所述第一部分和所述第二部分连接在所述第一母线与所述第三母线之间，在所述负状态，所述第一部分和所述第二部分连接在所述第三母线与所述第二母线之间，以及在所述零状态，所述第一部分和所述第二部分均连接到所述第三母线。
技术方案13：一种用于功率转换的系统，包括：
功率源；
负载；
第一功率转换器，包括：
一个或多个臂，其中所述一个或多个臂的每个包括：
第一串，包括多个二极管、第一连接结点、第二连接结点和第三连接结点，其中所述第一串跨第一母线和第二母线在操作上耦合；
第二串，经由所述第一连接结点和所述第二连接结点在操作上耦合到所述第一串，其中所述第二串包括多个开关单元；以及
控制器，配置成控制所述多个开关单元的开/关。
技术方案14：如技术方案13所述的系统，其中，所述功率源包括电网，以及所述负载包括电驱动或海底负载。
技术方案15：如技术方案13所述的系统，其中，所述控制器还配置成在线路周期期间调节所述第二串中储存的能量。
技术方案16：如技术方案13所述的系统，其中，所述多个开关单元包括半桥转换器、全桥转换器或者其组合。
技术方案17：如技术方案13所述的系统，其中，所述第二串包括第一部分和第二部分。
技术方案18：如技术方案17所述的功率转换器，其中，所述第二串的所述第一和第二部分在操作上耦合到交流相。
技术方案19：一种用于功率转换的系统，包括：
功率源；
负载；
第一功率转换器，包括：
一个或多个臂，其中所述一个或多个臂的每个包括：
第一串，操作上耦合在第一母线与第二母线之间，其中所述第一串包括多个二极管、第一连接结点、第二连接结点和第三连接结点，并且所述一个或多个臂的所述第三连接结点在操作上相互耦合；
第二串，经由所述第一连接结点和所述第二连接结点在操作上耦合到所述第一串，其中所述第二串包括多个开关单元；以及
控制器，配置成控制所述多个开关单元的开/关。
技术方案20：如技术方案19所述的系统，其中，所述一个或多个臂的所述第三连接结点在操作上耦合到第三母线。
附图说明
图1是用于功率转换的系统的图解表示；
图2是按照本公开的方面、供图1的系统中使用的功率转换器的一部分的一示范实施例的图解表示；
图3是按照本公开的方面、供图2的功率转换器的部分中使用的开关单元的一示范实施例的图解表示；
图4是按照本公开的方面、供图2的功率转换器的部分中使用的开关单元的另一个实施例的图解表示；电力整流器的臂的操作状态。
图5(a)-5(c)是按照本公开的方面、图2的功率转换器的臂的不同操作状态的图解表示；
图6是按照本公开的方面、供图1的系统中使用的三相功率转换器的一示范实施例的图解表示；以及
图7是供图6的系统中使用的、与一个线路周期中的三相的不同状态对应的电压波形的图解表示。
具体实施方式
除非另加说明，否则本文所使用的科技术语具有与本公开所属领域的技术人员普遍理解的相同的含意。本文所使用的术语“第一”、“第二”等并不表示任何顺序、量或重要性，而是用来区分各个元件。另外，术语“一”和“一个”并不表示数量的限制，而是表示存在引用项的至少一个。术语“或者”表示包含在内，并且表示所列项的一个、部分或全部。本文中使用“包括”、“包含”或“具有”及其变化意在包含以下列示项及其等效体以及其他项。术语“连接”和“耦合”并不是限制到物理或机械连接或耦合，而是能够包括无论是直接还是间接的电连接或耦合。此外，术语“电路”和“控制器”可包括单个组件或者多个组件，其是有源和/或无源的并且连接或者耦合在一起以提供所述功能。
如下面将详细描述，提供用于功率转换的示范系统以及用于功率转换的方法的各个实施例。通过采用以下所述的功率转换器和用于功率转换的方法，提供多级转换器。在一个示例中，功率转换器可包括模块化多级整流器。
现在来看附图，作为举例，图1中示出用于转换电力的系统100。在一个实施例中，用于转换电力的系统100可包括源102、功率转换器104和负载106。如本文所使用的术语“源”用来表示再生功率源、非再生功率源、发电机、电网等。另外，功率转换器104可以是多级转换器。在一个实施例中，源102可在操作上耦合到功率转换器104的第一端子(未示出)。功率转换器104的第二端子(未示出)在操作上耦合到负载、例如电驱动或海底负载。
另外，系统100可包括控制器108。在一个实施例中，控制器108可配置成控制功率转换器104的操作。作为举例，控制器108可配置成通过控制功率转换器104的多个半导体开关的开/关，来控制功率转换器104的操作。此外，在一个实施例中，系统100还可包括其他电路组件(未示出)，例如但不限于断路器、电感器、补偿器、电容器、整流器、电抗器、滤波器等。
现在来看图2，示出功率转换器、例如图1的功率转换器104的一部分的一示范实施例的图解表示300。具体来说，功率转换器的臂300在图2的实施例中示出。功率转换器的臂300可包括第一串302和第二串304。更具体来说，第一串302可在操作上耦合到第二串304，以形成臂300。此外，第一串302操作上可耦合在第一母线306与第二母线308之间。在一个实施例中，第一母线306可包括正DC母线，而第二母线308可包括负DC母线。第二串304可经由第一连接结点310和第二连接结点312在操作上耦合到第一串302。另外，第一串302可包括第一支路314，其经由第三连接结点318在操作上耦合到第二支路316。类似地，第二串304包括第一部分320，其经由AC相324和电感器326在操作上耦合到第二部分322。第三连接结点318可在操作上耦合到第三母线328。
此外，在图2的示例中，第三母线328可以是直流母线，以及更具体来说是中间DC母线，其相对第一母线306可处于负电位而相对第二母线308可处于正电位。在一个实施例中，中间母线可以是浮动或接地或者高阻抗接地母线。另外，第一串302可包括多个二极管330。此外，在一个示例中，第一串302的第一支路314可包括两个二极管D1和D2。类似地，第一串302的第二支路316可包括两个二极管D3和D4。应当注意，二极管又可称作不可控半导体开关。
另外，第二串304的第一部分320和第二部分322可包括多个开关单元334。开关单元334可以是多个全控半导体开关和能量储存装置的组合。全控半导体开关可包括绝缘栅双极晶体管(IGBT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、场效应晶体管(FET)、栅关断晶闸管、绝缘栅换向晶闸管(IGCT)、注入增强栅晶体管(IEGT)、碳化硅基开关、氮化镓基开关、砷化镓基开关或者其等效体。
此外，臂300可用于诸如单相电力整流器、二相电力整流器、三相电力整流器和其他等效多相电力整流器之类的电力整流器中。
现在参照图3，示出供图2的臂300中使用的开关单元、例如图2的开关单元334的一示范实施例的图解表示400。在当前考虑的配置中，开关单元400可称作半桥转换器，并且包括全控半导体开关402和404、能量储存装置406、第一连接器408以及第二连接器410。如先前所述，全控半导体开关402、404可包括IGBT、MOSFET、FET、IEGT、栅关断晶闸管、IGCT、碳化硅基开关、氮化镓基开关、砷化镓基开关或者其等效体。此外，全控半导体开关402、404的每个还可包括功率二极管412，其可以是内置的并且与全控半导体开关402和404反并联。内置功率二极管412可提供续流通路。这些功率二极管412又可称作续流二极管。
另外，在一个非限制性示例中，能量储存装置406可包括电容器。在图3的示例中，全控半导体开关402可在操作上与能量储存装置406串联耦合，以形成第一分支414。另外，另一全控半导体开关404形成第二分支416。第二分支416可在操作上与第一分支414并联耦合。另外，第一分支414和第二分支416操作上可耦合在第一连接器408与第二连接器410之间。虽然图3的示例将半桥转换器配置的开关单元400示为包括两个全控半导体开关和一个能量储存装置，但是也考虑其他数量的全控半导体开关402、404和能量储存装置406的使用。在一个实施例中，开关单元的部分或全部可设置成形成全桥转换器配置，如将在图4中描述。
此外，在一个非限制性示例中，当激活全控半导体开关402而停用全控半导体开关404时，能量储存装置406可跨第一连接器408和第二连接器410出现。因此，能量储存装置406两端的电荷作为跨第一连接器408和第二连接器410的电压而出现。备选地，当激活全控半导体开关404而停用全控半导体开关402时，第一分支414被旁路，由此提供跨第一连接器408和第二连接器410的零电压。因此，通过控制图2的第二串304上的多个开关单元334中的全控半导体开关402和404的开/关，可调节跨第二串304所形成的电压。
现在参照图4，示出图2的开关单元334的一备选实施例的图解表示450。在当前考虑的配置中，开关单元450可称作全桥转换器，并且可包括全控半导体开关452、454、464和466、能量储存装置456、第一连接器458以及第二连接器460。如先前所述，全控半导体开关452、454、464和466可包括IGBT、MOSFET、FET、IEGT、栅关断晶闸管、IGCT、碳化硅基开关、氮化镓基开关、砷化镓基开关或者其等效体。此外，全控半导体开关452、454、464和466的每个还可分别包括功率二极管468、470、472或474，其可以是内置的并且与全控半导体开关反并联。如能够看到，与图3的开关单元400相比，开关单元450包括两个附加全控半导体开关，以及开关单元450的输出跨第一连接器458和第二连接器460出现。在一个实施例中，全控半导体开关452、454、464、466控制成调节跨第一连接器458和第二连接器460的电压。与开关单元400相反，开关单元450能够跨第一连接器458和第二连接器460产生3个电压级。三个电压级是零电压级以及正和负极电压级，其中正和负极电压级表示能量储存装置456两端的电荷。
现在来看图5(a)-5(c)，示出按照本公开的方面的电力整流器的臂、例如图2的臂300的不同操作状态的图解表示500。
参照图5(a)，示出第一操作状态的臂502、例如图2的臂300的图解表示。第一操作状态又可称作正状态。臂502可包括第一串504和第二串506。另外，臂502操作上可耦合在第一母线508与第二母线510之间。如上所述，第一母线508可包括正DC母线，而第二母线510可包括负DC母线。此外，第一串504可经由第一连接结点512和第二连接结点514在操作上耦合到第二串506。
另外，第二串506的第一部分、例如图2的第一部分320以及第二串506的第二部分、例如图2的第二部分322可分别通过电压源Vp 516和Vn 518来表示。如上所述，第二串506可包括多个开关单元(未示出)。第二串506的第一部分和第二串506的第二部分可经由交流相520在操作上耦合。另外，第一串504可包括第三连接结点522，其可在操作上耦合到第三母线524。另外，在当前考虑的配置中，第一串504包括表示为D1、D2、D3和D4的四个二极管。另外，第一母线508的电压可表示为+Vdc，以及第二母线510的电压可表示为-Vdc。作为举例，第一母线508的电压+Vdc和第二母线510的电压-Vdc可相对虚拟地。另外，第三母线524的电压可表示为Vmid，以及交流相的电压可表示为Vac。在一个实施例中，第三母线524可以是地母线，因此使电压Vmid为零。
如图5(a)所示，在第一操作状态期间，二极管D1和D3经正向偏压并且导通，而二极管D2和D4经反向偏压而不导通。二极管D1的导通经由电压源Vp来提供交流相520与第一母线508之间的第一电流通路526。类似地，二极管D3的导通经由电压源Vn来提供第三母线524与交流相520之间的第二电流通路527。因此，在正状态，第二串506操作上可耦合在第一母线508与第三母线524之间。此外，在建立第一和第二电流通路526、527的同时，跨第一母线508和第三母线524的电压可取决于与第二串506中的多个开关单元、例如图2的开关单元334对应的全控半导体开关的开/关。直流Idc流经第一母线306，而AC相电流Iac流经AC相520。类似地，DC电流Iac-Idc经由第三母线328中的二极管D3流动。在一个实施例中，AC电流Iac保持为高于DC电流Idc，并且因此功率因数接近1，以及系统调制指数(Vac_peak/Vdc)小于1。
类似地，图5(b)是第二操作状态的臂的图解表示528。第二操作状态又可称作负状态。为了便于了解，参照图5(a)来说明图5(b)。在第二状态，二极管D2和D4经正向偏压并且导通，而二极管D1和D3经反向偏压而不导通。二极管D2的导通可引起提供第三母线524与交流相520之间的第三电流通路531。类似地，二极管D4的导通可引起提供第二母线510与交流相520之间的第四电流通路530。相应地，在负状态，第二串506操作上可耦合在第二母线510与第三母线524之间。如同正状态中那样，流经AC相520的AC相电流Iac通过分别流经第二母线308和第三母线328的两个DC电流Idc和Iac-Idc来支持。
类似地，图5(c)是第三操作状态的臂的图解表示532。第三操作状态又可称作零状态。为了便于了解，参照图5(a)来说明图5(c)。此外，在第三状态，二极管D2和D3可经正向偏压并且导通，而二极管D1和D4经反向偏压而不导通。二极管D2和D3的导通可引起提供第五电流通路534。随后，电流在第三电流通路534中流动。应当注意，二极管D2和D3可以不同时导通，而是二极管D2可在一个半周期导通，而二极管D3可对AC相电流Iac的另一半周期导通。另外，第二串506的两端均可经由二极管D2和D3以及第三母线524在操作上相互耦合。虽然图5(a)-5(c)表示参照单个臂的三种操作状态，但是这三种操作状态可同时用于二相电力整流器、三相电力整流器等中的多个臂。
如图5(a)-5(c)所示，在任何时刻，第二串506操作上耦合在第一母线508与第三线524之间、第三母线524与第二母线510之间，或者第二串506的两端均可在操作上耦合到第三母线524。因此，第二串506可必须耐受值Vdc的最大电压。相应地，为了功率转换器的有效控制，第二串506的第一部分和第二串506的第二部分各可必须耐受Vdc的最大电压。因此，第二串506中的开关单元的预期数量可比常规整流器要少。另外，第二串506的开关单元的额定值也可减小。相应地，第二串506的各开关单元的额定值可以仅为Vdc/N1，其中N1是第二串506的第一和第二部分的每个中的开关单元的数量。因此，各开关单元的额定值可以是2Vdc/N，其中N是第二串506中的开关单元的数量，并且N=2N1。
参照图6，示出按照本公开的方面的三相多级整流器的一示范实施例的图解表示600。在图6的示例中，功率转换器600是三相模块化多级整流器。在当前考虑的配置中，三相多级整流器600包括三个臂626、628和630。各臂可包括相应的第一和第二串602、604。
此外，第一串602包括第一支路606和第二支路608。另外，第二串604的一端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。具体来说，第二串604的第一部分610的一端可经由第一连接结点614在操作上耦合到第一串602。第一连接结点614可位于第一串602的第一分支606的两个二极管638(D1和D2)之间。另外，第二串604的第二部分612的一端可经由第二连接结点616在操作上耦合到第一串602。第二连接结点616可位于第一串602的第二支路608的两个二极管638(D3和D4)之间。
第二串604的第一部分610可经由第四母线在操作上耦合到第二串604的第二部分612。如本文所使用的术语“第四母线”可以是交流(AC)相。具体来说，三个臂626、628和630的每个可与至少一个AC相关联。在非限制性示例中，三相AC系统可包括AC相A 632、AC相B 634和AC相C 636。另外，DC端子可通过第一母线620和第二母线622的组合来形成。另外，AC相、即AC相A 632、AC相B 634和AC相C 636可组合形成AC端子。在图6的示例中，负载640可跨DC端子或者在第一母线620与第二母线622之间在操作上耦合。此外，第一母线620是正DC母线，而第二母线622是负DC母线。
另外，第一支路606可经由第三连接结点618在操作上耦合到第二支路608。在一个实施例中，第三连接结点618可以是第一串602的中点。此外，在一个示例中，三个第一串602的每个的第三连接结点618可在操作上相互耦合，以形成浮动点。在另一个实施例中，三个第一串602的每个的第三连接结点618可在操作上耦合到第三母线624。第三母线624是中间母线，其可以是浮动或接地或者高阻抗接地母线。但是，在另一个实施例中，对于机器驱动中的应用，三个第一串602的每个的第三连接结点618可在操作上耦合到中性母线。此外，三个臂626、628和630操作上可耦合在第一母线620与第二母线622之间。
此外，电力整流器600可在操作上耦合到控制器、例如图1的控制器108。如先前所述，第一串602可包括多个二极管，而第二串604可包括多个开关单元、例如半桥或全桥转换器。控制器可配置成控制第二串604中的多个开关单元的开/关。在一个示例中，第二串604中的开关单元的开/关基于调制技术。调制技术可包括脉宽调制技术、空间向量调制等。此外，控制器可配置成帮助相对第二母线622跨第一母线620的直流电压的生成。另外，控制器可配置成在线路周期期间平衡和调节第二串604中储存的能量。相应地，控制器可配置成确保一个线路周期期间的第二串604的平均功率为零。如本文所使用的术语“线路周期”可以是AC电压周期。在一个实施例中，控制器可设置在远程位置。
参照图7，示出按照本公开的方面、与一个线路周期901中的三个AC相的不同操作状态对应的电压波形的图解表示900。为了便于了解，将针对图5(a)-5(c)和图6来描述图7。在当前考虑的配置中，线路周期901可划分为六段902、904、906、908、910和912。另外，三个AC相可包括AC相A 632、AC相B 634和AC相C 636。在图7的示例中，示出与三个AC相A、B和C对应的电压波形。与三相对应的电压波形可包括与AC相A对应的第一电压波形914、与AC相B对应的第二电压波形916以及与AC相C对应的第三电压波形918。
另外，六段902、904、906、908、910和912可具有对应开关模式，以生成预期输出。在与每段对应的线路周期901的一部分期间，那个段可具有正状态的一个或两个臂以及负状态的其他臂。此外，三相AC相的线路周期901可包括六个瞬变区920、922、924、926、928和930。如本文所使用的术语“瞬变区”用来表示一个区域，在此期间，臂626、628、630中的至少一个从一种状态转变成另一种。在一个非限制性示例中，在瞬变区922，与AC相C关联的臂630的状态从正状态改变成负状态。
此外，在两个相邻段之间的转变期间，臂之一可处于正状态，而另一个臂可处于负状态，以及又一臂可处于零状态。具体来说，在段902中，与AC相A关联的臂626以及与AC相C关联的臂630可处于正状态，而与AC相B关联的臂628可处于负状态。另外，与AC相A关联的臂626以及与AC相C关联的臂630操作上可相互并联耦合在第一母线620与第三母线624之间。具体来说，与AC相A关联的第二串604以及与AC相C关联的第二串604操作上可经过对应第一串602的二极管D1和D3相互并联耦合在第一母线620与第三母线624之间。此外，与AC相B关联的臂628操作上可耦合在第三母线624与第二母线622之间。具体来说，对应于与AC相B关联的第一串602的二极管D2和D4可经过正向偏压并且开始导通。相应地，与AC相A关联的臂626以及与AC相C关联的臂630可相互在操作上并联耦合，并且还在操作上串联耦合到与AC相B关联的臂628，如参考标号932所示。
继续参照图7，段902之后接着瞬变区922。在瞬变区922，与AC相A关联的臂626继续处于正状态，以及与AC相B关联的臂628继续处于负状态。但是，与AC相C关联的臂630从正状态转变成零状态，如参考标号934所示。与AC相C关联的第一串602的二极管D2和D3可经过正向偏压并且开始导通。因此，当与AC相C关联的臂630处于零状态时，臂630的两端均可在操作上耦合到第三母线624。
在瞬变区922之前，与AC相C关联的臂630在段902中处于正状态。因此，在瞬变区922，对应于与AC相C关联的第一串602的二极管D1可经反向偏压并且停止导通，以及对应于与AC相C关联的第一串602的二极管D2可经正向偏压并且开始导通。另外，在段902，如先前所述，与AC相A关联的臂626以及与AC相C关联的臂630操作上可经过对应正向偏压二极管D1和D3相互并联耦合在第一母线620与第三母线624之间。因此，第一母线620上的DC电流由与AC相A关联的臂626以及与AC相C关联的臂630来共享。
此外，上述示例、实证和过程步骤(例如可由系统来执行的那些步骤)可通过基于处理器的系统、例如通用或专用计算机上的适当代码来实现。还应当注意，本技术的不同实现可按照不同顺序或者实质上同时、即并行地执行本文所述步骤的部分或全部。此外，功能可通过各种编程语言来实现，包括但不限于C++或Java。这种代码可存储或者适合于存储在可由基于处理器的系统来访问以运行所存储代码的一个或多个有形机器可读介质上，例如数据资料库芯片、本地或远程硬盘、光盘(即，CD或DVD)，存储器或其他介质上。注意，有形介质可包括其上印制了指令的纸张或另一种适当介质。例如，指令能够经由纸张或其他介质的光学扫描以电子方式捕获，然后经过编译、解释或者根据需要以适当方式处理，并且然后存储在数据资料库或存储器中。
上文所述的功率转换器和功率转换的方法帮助发展多级电力整流器，由此允许高DC功率/电压/电流输出的生成。此外，由于二极管用于主要三级结构中，所以系统成本以较高可靠性来显著降低。本技术的优点包括优良谐波性能和低开关损耗。
虽然本文仅说明和描述了本发明的某些特征，但本领域的技术人员将会想到多种修改和变更。因此要理解，所附权利要求书预计涵盖落入本发明的真实精神之内的所有这类修改和变更。
附图标记说明
。

Claims (10)

1. 一种功率转换器(104)，包括：
至少一个臂(300)，包括：
第一串(302)，包括多个二极管(330)、第一连接结点(310)和第二连接结点(312)，其中所述第一串跨第一母线(306)和第二母线(308)在操作上耦合；以及
第二串(304)，经由所述第一连接结点和所述第二连接结点在操作上耦合到所述第一串，其中所述第二串包括多个开关单元(334)。
2. 如权利要求1所述的功率转换器，其中，所述多个开关单元包括多个全控半导体开关和至少一个能量储存装置。
3. 如权利要求1所述的功率转换器，其中，所述第一母线包括正直流母线，以及所述第二母线包括负直流母线。
4. 如权利要求1所述的功率转换器，其中，所述第一串包括第一支路和第二支路，并且所述第二支路经由第三连接结点在操作上耦合到所述第一支路。
5. 如权利要求4所述的功率转换器，其中，所述第三连接结点在操作上耦合到第三母线。
6. 如权利要求1所述的功率转换器，其中，所述第二串包括第一部分和第二部分。
7. 如权利要求6所述的功率转换器，其中，所述第二串的所述第一和第二部分在操作上耦合到第四母线。
8. 如权利要求7所述的功率转换器，其中，所述控制器在正状态或负状态或者零状态来操作所述一个或多个臂的每个。
9. 一种用于功率转换的系统(100)，包括：
电源(102)；
负载(106)；
第一功率转换器(104)，包括：
一个或多个臂(300)，其中所述一个或多个臂的每个包括：
第一串(302)，包括多个二极管(330)、第一连接结点(310)、第二连接结点(312)和第三连接结点(318)，其中所述第一串跨第一母线(306)和第二母线(308)在操作上耦合；
第二串(304)，经由所述第一连接结点和所述第二连接结点在操作上耦合到所述第一串，其中所述第二串包括多个开关单元(334)；以及
控制器(108)，配置成控制所述多个开关单元的开/关。
10. 一种用于功率转换的系统(100)，包括：
电源(102)；
负载(106)；
第一功率转换器(104)，包括：
一个或多个臂(300)，其中所述一个或多个臂的每个包括：
第一串(302)，操作上耦合在第一母线(306)与第二母线(308)之间，其中所述第一串包括多个二极管(330)、第一连接结点(310)、第二连接结点(312)和第三连接结点(318)，并且所述一个或多个臂的所述第三连接结点在操作上相互耦合；
第二串(304)，经由所述第一连接结点和所述第二连接结点在操作上耦合到所述第一串，其中所述第二串包括多个开关单元(334)；以及
控制器(108)，配置成控制所述多个开关单元的开/关。
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