CN105915088A - 用于旁路多电平逆变器的功率级的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于旁路多电平逆变器的功率级的方法和设备。提供了多电平功率转换器(10)、功率单元(100)和方法(510)，以用于选择性地旁路多电平逆变器电路(40)的功率级(100，400)，其中，单个继电器或接触器(500)包括耦接在给定功率单元切换电路与给定功率单元输出之间的一个或更多个常闭输出控制接触件(CNC1，CNC2)以及跨功率级输出而耦接的常开旁路接触件(CNO1)，利用对给定单元的继电器或接触器(500)的线圈(502)进行通电的本地控制器(200)或中央控制器(506)来对单元(100)进行旁路。

Description

用于旁路多电平逆变器的功率级的方法和设备
相关申请的引用
本申请是2012年8月13日提交的题为“METHOD ANDAPPARATUS FOR BYPASSING CASCADED H-BRIDGE(CHB)POWER CELLS AND POWER SUB CELL FOR MULTILEVELINVERTER”的美国专利申请序列No.13/572,995的部分继续申请案，并且要求该申请的优先权和权益，通过引用将该申请的全部内容并入本文。
背景技术
在马达驱动以及其它功率转换应用中有时采用多电平逆变器来生成高压驱动信号，并且将高压驱动信号提供给高功率应用中的马达或其它负载。多电平逆变器的一种形式是级联H桥(CHB)逆变器构造，其采用多个串联连接的功率级(例如H桥逆变器)来驱动各马达绕组相。各H桥使用多个H桥级的串联组合来通过单独的DC源供电并且由开关信号驱动，以生成正的或负的输出电压，其中，多个H桥级的串联组合提供了用于驱动负载的多电平逆变器输出能力。然而，特别地由于级相互串联连接，所以特定功率级内的装置劣化会抑制向负载提供期望的输出电压的能力。因此，期望提供对特定的劣化的功率级进行旁路的能力，例如，在减小的输出容量下继续操作多电平逆变器的能力，以及/或者对一个或更多个正常功率级进行旁路来平衡功率转换输出以适应也已被旁路的一个或更多个劣化的功率级的能力。
发明内容
现在总结本公开内容的各个方面以有利于本公开内容的基本理解，其中，该发明内容不是本公开内容的广泛概述，并且既非旨在确定本公开内容的特定要素，也非旨在描述本公开内容的范围。而是，该发明内容的主要目的是在下文中给出的更详细的描述之前以简化的形式给出本公开内容的各个构思。公开了多电平功率转换器、功率单元和旁路方法，以用于选择性地旁路多电平逆变器的功率级，其中，单个继电器或接触器包括耦接在给定功率单元切换电路与给定功率单元输出之间的一个或更多个常闭输出控制接触件以及跨功率级输出耦接的常开旁路接触件，利用对给定单元的继电器或接触器的线圈进行通电的本地控制器或中央控制器来对单元进行旁路。
附图说明
下面的描述和附图详细阐述了本公开内容的某些说明性实现方式，其示出可以执行本公开内容的各种原理的若干示例性方式。然而，示出的示例并非为本公开内容的许多可行的实施方式的穷举。在下面的详细描述中，将在结合附图考虑的情况下阐述本公开内容的其它目的、优点和新颖特征，其中：
图1是示意图；
图2是示意图；
图3是示意图；
图4是流程图；
图5是示意图；
图6是示意图；
图7是示意图；
图8是示意图；
图9是示意图；
图10是示意图；
图11是示意图；
图12是示意图；
图13是示意图；
图14是示意图；
图15是示意图；以及
图16是流程图。
具体实施方式
现在参照附图，在下文中结合附图来描述若干实施方式或实现方式，其中，始终使用相同的附图标记来指代相同的元件，并且其中各个特征不一定是按比例绘制的。
首先参照图1至图3，图1示出了示例性多电平逆变器马达驱动功率转换系统10，其包括针对与马达负载50的马达相U、V和W相关联的三个部分中的每个部分具有串联连接的功率级100-1、100-2、100-3、100-4、100-5、100-6的三相多电平逆变器40。可以有其它实施方式，其中驱动其它形式的负载50，其中，本公开内容不限于马达驱动型功率转换器。在某些实施方式中，单独的功率级100包括具有切换装置(例如，在下面的图2中的Q1至Q4)的H桥开关电路或逆变器140，但是在所述单独的功率级100中可以设置任意合适形式的开关电路140，以根据功率转换器控制器200的逆变器控制部件220所提供的开关控制信号222生成具有两个或更多个可能电平中之一的功率级输出。
图1的示例是针对三个马达负载相U、V和W中的每个具有六个功率级100(例如，相U的100-U1、100-U2、100-U3、100-U4、100-U5和100-U6；相V的100-V1、100-V2、100-V3、100-V4、100-V5和100-V6；以及相W的级100-W1、100-W2、100-W3、100-W4、100-W5和100-W6)的多相13电平逆变器。然而，本公开内容的各个方面可以结合具有任意整数“N”个功率级100的单相或多相、多电平逆变器型功率转换系统来实现，其中，N大于一。另外，虽然所示的实施方式利用级联的H桥级100来形成针对马达驱动系统10的各相的多电平逆变器40，但是可以使用其它类型和形式的功率级100，例如，具有包括多于或少于四个切换装置的开关电路的级100，其中，本公开内容的较宽泛方面不限于示出的实施方式中所示的H桥功率单元或子单元。例如，其中单独的单元或子单元可以包括少至两个切换装置或者大于等于两个的任意整数个开关的实施方式是可能的。
正如图1所示，功率转换器10被供应有来自移相变压器30的多相AC输入功率，其中，移相变压器30具有从AC功率源20接收三相功率的多相初级绕组32(示出的实施方式中的三角形构造)。变压器30包括18个三相次级绕组34，具有六组三个三角形构造的三相次级绕组34，其中每组处于不同的相关系。虽然在示出的示例中初级绕组32和次级绕组34被配置成三角形绕组，但是可以替代地使用“Y”连接初级绕组和/或次级绕组。另外，虽然变压器具有三相初级绕组32和三相次级绕组34，但是可以使用其它单相或多相实现方式。另外，虽然非移相实施方式是可能的，但是在示出的实施方式中的各种次级绕组34被移相。图1的示例中的三相次级绕组34中的每个被耦接成提供AC功率，以驱动三相多电平逆变器40的相应功率级100的三相整流器120。逆变器40是具有六个级联H桥功率级100U-1至100U-6的13电平逆变器，所述六个级联H桥功率级具有在马达驱动中性点N与三相马达负载50的第一绕组U之间的相互串联连接(级联)的输出104U-1至104U-6。类似地，六个功率级100V-1至100V-6提供了在中性点N与第二绕组V之间的串联连接的电压输出104V-1至104V-6，并且六个功率级100W-1至100W-6提供了在中性点N与马达50的第三绕组W之间的串联连接的电压输出104W-1至104W-6。控制器200向与第一马达绕组U相关联的功率级100U1-至100U-6提供控制信号222U，并且还向功率级100V-1至100V-6提供控制信号222V以及向功率级100W-1至100W-6提供控制信号222W。
此外，参照图2和图3，使用通过控制器200的旁路部件210激励的旁路切换装置，功率单元100被设置成用于单相或多相多电平逆变器40的功率级。控制器200及其部件210,220可以使用合适的硬件、处理器执行的软件或固件或其组合来实现，其中，控制器200的示例性实施方式包括：一个或更多个处理元件，例如微处理器、微控制器、DSP、可编程逻辑电路等；以及电子存储器、程序存储器和信号调节驱动电路，其中，所述一个或多个处理元件被编程或以另外的方式被配置成生成适用于操作功率级100的切换装置的信号222。另外，在某些实施方式中，所示的控制器200实现旁路控制部件210，以生成用于选择性旁路功率级100中的一个或更多个的旁路控制信号212。
在某些实现方式中，旁路控制部件210向单独的功率单元100或子单元400(以下图5至图7)提供单独的信号或值212，以对DC链控制开关101、旁路开关102和/或输出控制开关103(图3)进行直接控制。在其它可能的实现方式中，在功率级100、400内可以设置本地切换驱动器电路和/或切换逻辑电路，以基于来自旁路控制部件210或来自功率转换系统10的或与功率转换系统10相关联的任意其它控制元件的一个或更多个启动动作来实现如在本文中所述的旁路切换操作。例如，单个信号或值可以被提供至单独的功率单元100或功率子单元400，并且单元100或子单元400上的本地逻辑电路和/或切换控制电路可以响应于接收到这样的信号或值来启动所述旁路切换操作。
图2示出H桥功率级100的一种可能的实现方式。图2中的功率级被实现为功率单元100，其包括具有可连接以接收AC输入功率(在这种情况下，为来自AC源的三相功率，例如图1中变压器30的次级绕组34)的输入端子108A,108B和108C的AC输入108。AC输入功率从端子108被提供至整流器电路120，其具有形成三相整流器120的板载整流二极管D1至D6，其中，所述三相整流器120从相应的变压器次级绕组34接收三相AC功率。在该示例中，使用无源整流器120，但是可以使用有源整流器电路或其它形式的整流器，而不论是否具有单相或多相输入均是如此。功率单元100还包括DC链电路130和切换电路(例如逆变器140)，切换电路向具有第一输出端子104A和第二输出端子104B的功率单元输出104提供输出电压VOUT。在示出的实施方式中，整流器120跨DC电容器C而提供DC功率，所述DC电容器C连接在DC链电路130的DC链端子131和132之间。
DC链电路130转而向H桥逆变器140提供输入，通过以“H”桥电路的方式配置的四个切换装置Q1至Q4来形成所述H桥逆变器140。虽然示出的功率级100基于通过来自相应变压器次级绕组34的AC输入驱动的内部整流器电路120提供的DC功率来操作，但是可以向根据本公开内容的功率级100提供任意合适形式的DC输入，并且功率级100可以(但不必)包括板载整流电路120。例如，下面的图7示出具有用于接收外部供应的DC输入功率的DC输入的功率子单元400，例如，从设置为变压器30的一部分的整流器120或从安装在变压器柜(未示出)中或功率转换系统内的其它地方的外部整流器120接收外部供应的DC输入功率。另外，在单独的级100或子级400的切换电路140(例如逆变器)中可以使用任意合适的切换电路构造，所述单独的级100或子级400具有被配置成选择性地提供至少两个不同电平的级输出104处的电压的至少两个切换装置Q。此外，在功率级100中可以使用任意合适类型的切换装置Q，包括但不限于半导体基开关，例如：绝缘栅双极晶体管(IGBT)、可控硅整流器(SCR)、门极可关断晶闸管(GTO)、集成门极换流晶闸管(IGCT)等。
示出的四开关H桥实现方式(图2)有利地允许通过控制器200生成选择性切换控制信号，来以受控的方式提供在输出104处的至少两个不同的电压电平。例如，当切换装置Q1和Q4导通(导电)而其它装置Q2和Q3断开(绝缘)时，在输出端子104A和104B处提供基本等于跨DC链电容器C的DC总线电压的正DC电平的电压(例如+VDC)。相反地，当Q2和Q3导通而Q1和Q4断开时，提供负输出(例如-VDC)。因此，示例性H桥功率级100有利地允许选择两个不同的输出电压，并且六个这样的级的级联构造(例如图1)允许通过逆变器控制部件220生成选择性切换控制信号，以实现用于施加至相应马达相U、V或W的13个不同电压电平。注意，可以使用其它可能的切换电路来实现针对单独级100的两电平、三电平或K电平可选输出，其中，K是大于1的任意正整数。可以使用控制器200中的任意合适的逻辑电路或电路，以向给定功率级100、400提供逆变器切换控制信号222，其中，控制器200例如还可以包括信号电平放大和/或驱动器电路(未示出)，以提供足以选择性地激励切换装置Q1至Q4的合适的驱动电压和/或电流电平，例如：比较器、载波发生器或数字逻辑电路和信号驱动器。
为了旁路操作，图2中的功率单元100包括耦接在第一内部整流器节点121与第一DC链节点131之间的DC链控制开关101，该DC链控制开关101根据来自旁路控制器210的旁路控制信号212-1以两种可能状态中的一种可能状态来操作。DC链控制开关101可以是任意合适形式的单个或多个电气的或机电的切换装置，包括但不限于半导体基开关、接触器、继电器等。在这方面，DC链控制开关101以第一状态(例如闭合或低阻抗/导电)操作，以允许电流在第一DC链节点131与整流器120的第一DC节点121之间流动，并且DC链控制开关101以第二状态(断开或高阻抗/不导电)操作，以阻止电流在第一DC链节点131与整流器120的第一DC节点121之间流动。DC链控制开关可以替代地连接在节点132与节点122之间的较低的DC路径中。
另外，功率单元100包括跨输出端子104连接的、并且根据来自控制器210的旁路控制信号212-2操作的旁路开关102。旁路开关102通过使得单元输出电压VOUT受切换电路140的操作来控制的不导电状态进行操作，并且旁路开关102以对切换电路140的输出104进行旁路的导电状态(例如闭合或导电)进行操作。旁路开关102可以是任意合适形式的单个或多个电气的或机电的切换装置。
在转换器10的操作中，旁路控制器210通过经由信号212-1将至少一个DC链控制开关101置于第二(例如断开或不导电)状态以及通过经由信号212-2将旁路开关102置于导电状态来选择性地对单元100进行旁路。此外，在某些实现方式中，如图2的信号图部分中所示的，例如在后面的时间T2处的信号212-2中的转变之前通过激励在旁路控制信号212-1中时间T1处的转变，旁路控制部件210在将DC链控制开关101置于第二状态之后，将旁路开关102置于导电状态。切换操作的相对定时和顺序在本公开内容的所有实施方式中不是关键的，而是可以以不同次序和其它实现方式来实现。此外，例如基于DC链电容C的值或其它考虑(例如功率单元100内的潜在的劣化装置的操作以及/或者需要快速旁路功率单元100)，示出的实施方式的切换时间上的差(例如T2-T1)以及切换顺序可以是受旁路部件210控制的任意合适长度的时间。此外，在某些实施方式中，控制器210可以根据功率转换器10中的一个或更多个条件来选择性地调节旁路切换控制定时。
此外，参照图3，功率单元100的某些实施方式可以包括多个DC链控制开关101以及/或者可以设置有一个或更多个输出控制开关103。如图3所示，在整流器120的第一DC节点121与第一DC链节点131之间耦接有第一DC链控制开关101A，并且在整流器120的第二DC节点122与第二DC链节点132之间耦接有第二DC链控制开关101B。DC链控制开关101A和101B以第一状态(例如闭合或导电)单独地操作，以允许电流在整流器120与DC链电路130之间流动，并且DC链控制开关101A和101B以第二状态(例如断开或不导电)单独地操作，以阻止电流在整流器120与DC链电路130之间流动。在操作中，控制器200通过经由控制信号212-1将第一DC链控制开关101A和第二DC链控制开关101B(或其中的至少一个)置于各自的第二状态中并且通过经由信号212-2将旁路开关102置于导电状态来选择性地对功率级100进行旁路。如上所述，在某些实施方式中，控制器200的旁路控制部件210在经由信号212-2闭合旁路开关102(例如在时间T2处)之前经由信号212-1激励DC链控制开关101(例如在图3的定时图中的T1处)。虽然在图3的示例中示出了单个DC链控制切换信号212-1，但是可以使用单独的DC链控制信号212-1，以用于在其它实现方式中的可以但不必同时切换的单独的开关101A和101B。
图3的功率单元还包括输出控制开关103，其可以是任意合适形式的单个或多个电气的或机电的切换装置。在示出的实施方式中，第一输出控制开关103A和第二输出控制开关103B被设置在从逆变器140至输出端子104的连接中，但其它实施方式可以仅使用连接在这些两个输出电路支路中的一个中的单个输出控制开关103。在图3的示例中，第一输出控制开关103A被耦接在切换电路140的第一内部节点141与第一输出端子104A之间，而第二输出控制开关103B被耦接在切换电路140的第二内部节点142与第二输出端子104B之间。该实施方式中的各输出控制开关103A和103B以第一(例如闭合或导电)状态操作，以允许电流在切换电路140与输出104之间流动，并且各输出控制开关103A和103B以第二(例如断开或不导电)状态操作，以阻止电流在切换电路140与输出104之间流动。
控制器200的旁路控制部件210通过经由单个控制信号212-2将第一输出控制开关103A和第二输出控制开关103B置于各自的第二状态来选择性地对图3中的功率级100进行旁路，但是在其它实施方式中可以使用单独的控制信号212-2用于开关103A和103B。此外，如在图3的定时图中所示，在某些实施方式中，旁路控制部件210通过在时间T1处将一个或多个DC链控制开关101置于第二状态(例如经由一个或多个信号212-2)之后，在图3的时间T3处将一个或多个输出控制开关103置于第二状态(例如经由一个或多个信号212-3)来选择性地对功率单元100进行旁路；并且在将一个或多个输出控制开关103置于第二状态之后，经由信号212-2在时间T2处闭合旁路开关102。在这些实施方式中，信号212之间的定时(例如T3-T1及T2-T3)可以根据上述考虑中任意考虑来进行设置，并且可以基于一个或更多个功率转换器条件来通过控制器选择性地进行调节。此外，如上所述，在其它实施方式中可以实现其它切换顺序和/或相关的定时，其中，本公开内容的较宽泛方面不受限于所示示例。
图4示出用于对多电平逆变器电路40的功率级(例如图3或图4中的功率单元100和/或下面结合图5至图7所示出和描述的功率子单元400)进行旁路的过程300。在某些实施方式中，控制器200包括至少一个处理器，其可以被编程以根据计算机可执行指令来执行过程300(例如通过旁路控制部件210来提供信号212，以选择功率单元100或子单元400中的一个)以及在本文中阐述的其它功能(例如，经由逆变器控制部件220提供切换控制信号222)，计算机可执行指令来自具有用于执行在本文中描述的过程和控制器功能的计算机可执行指令的非暂态计算机可读介质，例如：计算机存储器、功率转换器控制系统(例如控制器200)内的存储器、CD-ROM、软盘、闪存驱动器、数据库、服务器、计算机等。虽然以一系列动作或事件的形式示出或描述示例性方法300，但是将理解的是，除非在本文中明确阐述，否则本公开内容的各种方法不受限于这样的动作或事件的示出的顺序。在这方面，除非在下文中明确地提供，否则一些动作或事件可以以不同次序发生，以及/或者与除在本文中所示和所述的动作或事件之外的其它动作或事件同时发生，并且不一定需要所有示出的步骤来实现根据本公开内容的过程或方法。示出的方法可以在硬件、处理器执行的软件或其组合中实现，以便于提供在本文中所公开的功率级旁路构思。
在某些实现方式中，可以根据控制器200所接收的任意合适的输入信号来启动旁路操作。例如，功率转换控制器200可以检测指示一个或更多个功率级100、400的可能劣化的功率转换器10的一个或更多个操作条件，并且相应地可以启动一个或更多个选择的单元100和/或子单元400的旁路。在其它可能的实现方式中，控制器200可以接收来自外部装置(未示出)的信号或消息并且相应地启动旁路。通过在302处断开至少一个DC链控制开关(例如，整流器120与DC链电路130之间图2中的开关101或图3中的开关101A和101B)以阻止电流流入功率级100、400的DC链电容C来在过程300中开始旁路操作。在某些实施方式中，在304处断开一个或更多个输出控制开关(例如图3中的103)，以阻止电流在逆变器140与输出104之间流动。在306处，闭合旁路开关(例如图2和图3中的开关102)，以便对功率级输出104进行旁路。如上所述，在某些实施方式中，在302处断开所述至少一个DC链控制开关101之后，在306处闭合旁路开关102。此外，如果在逆变器输出与功率单元输出之间使用一个或更多个输出控制开关103，则在某些实施方式中，在302处断开一个或多个DC链控制开关之后且在306处闭合旁路开关之前，可以在304处断开这样的一个或更多个输出控制开关103。
现在参照图5至图7，对于具有利用不包括整流器120而包括DC输入的功率子单元400而形成的多电平逆变器40的功率转换系统10，可以采用上述旁路构思。图5示出这样的功率转换器10，其具有三相多电平逆变器，该三相多电平逆变器具有用于向各马达相U、V和W供电以驱动马达负载50的串联连接的六个子单元400。图5中的功率转换系统10的基本操作和构造基本上如上结合图1所述的，不同之处在于子单元400用作功率级，并且被供应有来自外部整流器120的DC输入功率。如在图5的示例中所示，例如，单独的整流器120可以被设置成变压器组件30的一部分，每个这样的整流器120被连接至相关联的变压器次级绕组34，而不论如上所述的单相或多相均是如此。如图5所示，该示例中的每个子单元400从整流器120中的相应的一个接收DC输入功率。在其它可能实现方式中，外部整流器120可以位于功率转换系统10中的其它地方，例如在一个示例中位于变压器柜(未示出)内。在这方面，与上述完整的功率单元100相比，功率子单元400可以是低成本的替代部。此外，在某些实现方式中，变压器组件30或其变压器柜可以被修改以便集成整流器120，并且在某些实现方式中可以允许单独整流器120的替换。其中外部整流器120位于功率转换系统10内的其它实施方式可以在某些实施方式中为允许单独整流器120的替换提供便利。此外，这些实现方式可以通过将仅两条DC线引至每个子单元400而非将三条AC线连接至每个功率子单元100(对于多相次级绕组34)而节省布线。
图6示出可以用作如图5中所示的那样的多电平逆变器电路40中的功率级的示例性功率子单元400。功率子单元400包括DC输入106，其具有可耦接以接收来自相应整流器120的DC输入功率的第一DC输入端子106A和第二DC输入端子106B。另外，子单元400具有如上结合图2和图3所述的驱动输出104的切换电路(例如逆变器)140和DC链电路130。DC链电路130与DC输入106耦接，并且如在上述功率单元100中包括耦接在第一DC链节点131与第二DC链节点132之间的一个或更多个电容C，其中，控制器200的逆变器控制部件220提供逆变器切换控制信号222，以在输出104处提供具有至少两个分立电平中的一个的输出电压VOUT。
在DC输入106与DC链电路130之间耦接有至少一个DC链控制开关101，以用于旁路操作。在图6的示例中，DC链控制开关101连接在输入端子106A与第一DC链端子131之间的上DC支路中，但是其中DC链控制开关101替代地连接在第二DC输入端子106B与第二DC链节点132之间的下DC支路中的其它实施方式是可能的。
此外，如图7所示，在其它实施方式中可以设置有第一DC链控制开关101A和第二DC链控制开关101B，其中一个这样的DC链控制开关(例如101A)在输入端子106A与第一DC链节点131之间，而另一开关(101B)连接在第二输入端子106B与第二DC链节点132之间。此外，可以设置有一个或更多个输出控制开关103，以选择性地阻断逆变器内部节点141和/或142中的一个或两者与输出104的相应端子之间的电流流动。
如在以上的实施方式中，图6中功率子单元400的DC链控制开关101(或图7中开关101A和101B中的每个)在第一状态以及第二状态下操作，以经由一个或更多个信号212-1在旁路控制器部件210的控制下选择性地允许或阻止电流在DC输入106与DC链电路130之间流动。另外，图6和图7的功率子单元400包括用于如上述图2和图3的实施方式中经由控制信号212-2进行选择性输出旁路的、跨输出104耦接的旁路开关102。对于旁路操作，控制器200将信号212-1和信号212-2提供至功率子单元400，以断开一个或更多个DC链控制开关101并且闭合旁路开关102，其中，在某些实施方式中，控制器200在时间T2处闭合旁路开关之前在时间T1处激励一个或多个DC链控制开关101。此外，在某些实施方式中，控制器可以例如使用在T1和T2之间的时间T3处的一个或多个信号212-3来激励任意设置的一个或多个输出控制开关103。
现在参照图8至图16，本公开内容提供了具有串联连接以形成多电平逆变器电路40的多个功率级100的多电平功率转换器或转换系统10，在某些方面与上述功率级类似地，功率级100单独地包括DC链电路130、输出104和切换电路140。另外，在用于旁路操作的给定单元中采用具有两个或多个刀的单掷接触件的单个继电器或接触器500。在某些实施方式中，具有或不具有磁保持螺线管的继电器或接触器500的线圈502在本地控制器200的控制下被选择性地通电或以其它方式激励(例如图8至10)，而在其它实施方式中中央控制器506操作继电器或接触器线圈502(例如图11至图15)。通常，单个继电器或接触器500被设置成具有线圈502和一个或更多个常闭接触件CNC1和/或CNC2以及常开接触件CNO1，其中，所述一个或更多个常闭接触件CNC1和/或CNC2在旁路操作中在正常操作期间提供单元切换电路140与输出104之间选择性连接以及其断开，常开接触件CNO1跨第一输出端子104A和第二输出端子104B进行连接，以在旁路操作期间选择性地连接输出端子。
图8中示出一个非限制性示例，其中，功率单元实施方式100包括三刀单掷继电器或接触器500，其包括线圈502，线圈502向一对常闭输出控制接触件CNC1和CNC2以及为用于选择性地短路单元输出端子104A和104B以旁路单元100的常开旁路接触件CNO1提供机械激励(如虚线501所示)。此外，如图8所示，在该示例中线圈502通过来自本地控制器200的旁路控制部件或电路210的控制信号或电压504被选择性地通电，本地控制器200还包括提供逆变器切换控制信号222以操作切换电路140的开关Q1至Q4的逆变器控制部件或系统220。在这方面，图8的实施方式提供本地控制来操作包括实现旁路特征的继电器或接触器的功率单元100。虽然示出为包括第一输出控制接触件CNC1和第二输出控制接触件CNC2的三刀单掷装置500，但是其它实现方式可以包括具有单个常闭输出控制接触件(例如CNC1或CNC2)以及常开旁路接触件(例如CNO1)的简单双刀单掷继电器或接触器500。注意，与双掷接触件或其它多掷接触件布置相比，在单个继电器或接触器500中采用单掷接触件有利地提供了更可靠的用于旁路给定功率单元100的切换。该构造单独地或与延时特征进一步结合地提供了先前采用多掷装置或需要多个激励信号的其它切换构造所不可能实现的改进的旁路控制能力。
图8中的线圈502包括被耦接以接收来自本地控制器200的信号或电压504的第一端子以及用于电流回路504a的第二端子，旁路控制部件210提供AC或DC信号或电压504以使线圈502通电，并且去除这样的信号或电压以使线圈502断电，或者改变这样的信号或电压的极性，以使磁保持螺线管的状态反转。在这方面，可以使用AC和/或DC通电的励磁继电器或接触器500，并且线圈502的通电可以通过连续信号504的方式以及/或者通过用于自保持装置500的脉冲信号，其中，在某些实施方式中，继电器或接触器500可以包括用于适应单独的去激励信号的装置。此外，其它线圈互连构造是可能的，例如，将线圈502的一个端子连接至正的或负的AC或DC电压源，并且控制器200选择性地将用于使线圈502通电的另一端子504a接地。
可以使用任意合适的继电器或接触器500，其中，单个线圈502在所示的本地控制器200的控制下或者在如下面结合图11至图15进一步示出和描述的中央控制器506的控制下提供接触件CNC1、CNC2和CNO1的激励501。此外，在某些实施方式中，可以基本同时激励各种接触件，但是可以使用延时继电器构造(例如包括在电枢与动叶片组件之间的铜片、充气或充油活塞或阻尼器等)，以提供在线圈502的激励(例如通电)与接触件中的一个或更多个的激励(断开或闭合)之间的固定或可调的延时，以及/或者提供在响应于单个线圈502被通电而在继电器或接触器500内的某些接触件或其组的激励之间的延时。例如，可以使用单个继电器或接触器500，使得单个线圈502在输出控制接触件CNC1和CNC2的断开一定延时(例如，类似于以上图3中T2和T3之间的延迟定时)之后引起常开旁路接触件CNO1的选择性闭合。此外，可以在单个继电器或接触器500中采用这样的延迟定时部件，以便于实现例如常闭DC链控制接触件(例如下面的图15中的CNC3和CNC4)的初始断开与常闭输出控制接触件CNC1和CNC2的断开之间的延迟，以实现以上结合图3所讨论的延时特征。
图9示出另一示例功率单元实施方式100，其包括具有线圈502的三刀单掷继电器或接触器500，线圈502用于选择性地激励常闭输出控制接触件CNC1和CNC2以及常开旁路接触件CNO1。另外，图9的实施方式包括耦接在第一整流器节点121与第一DC链节点131之间的DC链开关101A。在这种情况下，旁路控制部件210提供线圈通电信号504以及控制信号212-1，以例如利用如上所述的DC链控制切换构思来操作DC链控制开关101A。以这种方式，图9的构造对单元100的输出104进行旁路，并且还响应于线圈502被通电而将整流器120与逆变器切换电路140断开。
图10示出另一功率单元实施方式100，其包括具有通过如上所述的本地控制器200操作的线圈502的三刀单掷继电器或接触器500，其中，在这种情况下的功率单元100还包括经由来自本地控制器200的单个控制信号212-1操作的第一DC链开关101A和第二DC链开关101B。
图11示出又一非限制性的功率单元实施方式100，其包括具有线圈502以及第一DC链开关101A和第二DC链开关101B的三刀单掷继电器或接触器500，第一DC链开关101A和第二DC链开关101B经由信号212-1通过本地控制器200进行操作，以用于分别将整流器节点121和122两者与逆变器切换电路节点131和132选择性地断开。此外，在图11的示例中，继电器或接触器线圈502通过来自与本地控制器200可操作地耦接的中央控制器506的信号504选择性地通电。在该构造中，本地控制器200与给定的功率单元100相关联，并且将切换控制信号222提供给相关联的单元100以及提供针对该单元100的DC链控制信号212-1，中央控制器506将旁路控制信号504提供给功率转换系统10内的多个单元100。在这方面，中央控制器506和继电器或接触器控制信号504可以由于线圈502所提供的电流隔离而与和给定功率单元100相关联的其它信号和电路电气隔离。
图12示出了功率单元100的另一实施方式，其具有如上所述经由信号504通过中央控制器506操作的三刀单掷继电器或接触器500，其中，本地控制器200利用从单元100的DC部分131和132或AC输入部分108得到的本地得出的功率来提供逆变器切换控制信号222。在这方面，可以通过DC链节点131与DC链节点132之间的一个或更多个电容或其组的串联连接来实现DC链电容C。利用本地功率来操作本地控制器200增强了采用多个功率单元100的系统设计的模块性，经由提供中央旁路控制的中央控制器506来提供旁路控制信号504具有如下优点：旁路控制信号504以及通过中央控制器506生成旁路控制信号504与被旁路的单元100及其整流器120的功率状态无关。因而，即使在整流器120完全或部分地不工作的情况下也可以安全地对单元进行旁路。
图13示出了功率单元实施方式100，其具有还是通过来自中央控制器506的信号504操作的三刀单掷继电器或接触器500。在这种情况下，本地控制器200本地地给单元100的DC部分131和132或AC输入部分108供电，并且单元100包括通过来自中央控制器506的控制信号212-1操作的第一DC链开关101A和第二DC链开关101B。在这方面，中央控制器506可以实现信号212-1和信号504之间的定时控制，以例如在经由信号504使线圈502通电之前断开DC链开关101，或者在其它实施方式中可以同时使信号212-1和信号504生效。此外，图13的构造有利地提供了DC链开关101的中央控制，由此使得DC链断开操作与本地控制器200的供电无关。
图14示出了另一功率单元实施方式100，其包括具有通过中央控制器506操作的线圈502的四刀单掷继电器或接触器500。在该示例中，DC链阻断功能通过继电器或接触器500的第三常闭接触件CNC3实现，第三常闭接触件CNC3耦接在第一整流器节点121与第一DC链节点131之间。在正常操作下，接触件CNC3闭合，由此允许电流从整流器121流向切换电路140。然而，当控制器506经由信号504对继电器或接触器线圈502进行通电时，DC链接触件CNC3断开，由此断开整流器120与切换电路140之间的连接。
图15中示出另一示例，其中，功率单元100包括具有通过来自中央控制器506的信号504操作的线圈502的五刀单掷继电器或接触器500，并且其中，继电器或接触器500包括连接在第二整流器122与第二DC链节点132之间的另一常闭接触件CNC4。与图14的实施方式类似，该实现方式提供了经由接触件CNC1,CNC2和CNO1的输出旁路特征的中央控制，以及经由常闭DC链接触件CNC3和CNC4的、在旁路操作期间的DC链断开，其中，由于VSN308当接触件CNC3和CNC4通过中央控制器506由信号504的激励而断开时不供电，所以DC链断开操作用于使本地控制器200断电。
图16示出了用于在多电平功率转换系统10中旁路功率单元100的另一旁路方法实施方式510，在某些实施方式中，在多电平功率转换系统10中旁路功率单元100可以经由本地控制器200或通过中央控制器506或通过本地控制器200和中央控制器506两者来实现。在图16中的512处，控制器(200和/或506)激活继电器线圈或接触器线圈502，以便于断开一个或更多个常闭输出控制接触件(例如，上面的图8至图15中的CNC1和/或CNC2)以及任何所包括的常闭DC链接触件(例如，以上的接触件CNC3和/或CNC4)。另外，在512处的操作还包括闭合常开旁路控制接触件(例如CNO1)。通过这些操作，容易对单元100进行旁路，继电器或接触器实现方式有利地提供了用于旁路多电平逆变器电路40中的一个或更多个所选单元100的简单机制，以使得在一个或更多个给定单元100故障的情况下允许系统继续工作，以及/或者为了便于排除系统故障。
以上示例仅说明本公开内容的各个方面中的若干可行实施方式，其中，在阅读和理解该说明书以及附图时本领域技术人员将想到等同替代和/或修改。特别地，对于通过上述部件(组件、装置、系统、电路等)执行的各种功能，如果未有说明，否则用于描述这样的部件的术语(包括所谓的“设备”)旨在对应于执行所述部件(即为功能等同)的指定功能的任意部件，例如硬件、处理器可执行软件或其组合，即使并非结构地等同于执行本公开内容的示出的实现方式中的功能的公开的结构。另外，虽然仅相对于若干实现方式中的一个已公开了公开内容的特定特征，但是这样的特征可以与其它实现方式的一个或更多个其它特征组合，只要对于任意给定或特定应用可能是期望的和有利的即可。此外，就在详细描述和/或在权利要求书中使用的术语“包括”、“包含”、“具有”、“有”、“带有”或其变型而言，这样的术语旨在以类似于术语“包括”的方式被包括在内。

Claims (20)

1.一种功率转换系统(10)，包括：
多个功率级(100-1,100-2,100-3,100-4,100-5,100-6)，其被串联连接以形成连接至负载(50)的多电平逆变器电路(40)，所述功率级(100)单独地包括：
DC链电路(130)，其包括耦接在第一DC链节点(131)与第二DC链节点(132)之间的至少一个电容(C)；
输出(104)，其与所述多电平逆变器电路(40)中的至少一个其它功率级(100)耦接；
切换电路(140)，其包括耦接在所述DC链电路(130)与所述输出(104)之间的多个切换装置(Q1-Q4)，所述切换装置(Q1-Q4)根据多个切换控制信号(222)进行操作，以在所述输出(104)处提供具有至少两个分立电平中的一个的幅值的输出电压(VOUT)；以及
单个继电器或接触器(500)，其包括：
线圈(502)；
至少一个常闭输出控制接触件(CNC1,CNC2)，其耦接在所述切换电路(140)与所述输出(104)之间，当所述线圈(502)被断电时，所述至少一个输出控制接触件(CNC1)在第一状态(闭合)下进行操作，以允许电流在所述切换电路(140)与所述输出(104)之间流动，并且当所述线圈(502)被通电时，所述至少一个输出控制接触件(CNC1)在第二状态(断开)下进行操作，以阻止电流在所述切换电路(140)与所述输出(104)之间流动；以及
常开旁路接触件(CNO1)，其跨所述输出(104)进行耦接，当所述线圈(502)被断电时，所述旁路接触件(CNO1)在第一状态(断开)下进行操作，以允许所述输出(104)进行正常操作，并且当所述线圈(502)被通电时，所述旁路接触件(CNO1)在第二状态(闭合)下进行操作，以旁路所述切换电路(140)的输出(104)；以及
控制器(200,506)，其被操作成对所述多个功率级(100)中的至少一个的线圈(502)选择性地进行通电，以旁路所述至少一个功率级(100)。
2.根据权利要求1所述的功率转换系统(10)，其中所述单个继电器或接触器(500)包括：
第一常闭输出控制接触件(CNC1)，其耦接在所述切换电路(140)的第一内部节点(141)与所述输出(104)的第一输出端子(104A)之间，当所述线圈(502)被断电时，所述第一输出控制接触件(CNC1)在第一状态(闭合)下进行操作，以允许电流在所述第一内部节点(141)与所述第一输出端子(104A)之间流动，并且当所述线圈(502)被通电时，所述第一输出控制接触件(CNC1)在第二状态(断开)下进行操作，以阻止电流在所述第一内部节点(141)与所述第一输出端子(104A)之间流动；
第二常闭输出控制接触件(CNC2)，其耦接在所述切换电路(140)的第二内部节点(142)与所述输出(104)的第二输出端子(104B)之间，当所述线圈(502)被断电时，所述第二输出控制接触件(CNC2)在第一状态(闭合)下进行操作，以允许电流在所述第二内部节点(142)与所述第二输出端子(104B)之间流动，并且当所述线圈(502)被通电时，所述第二输出控制接触件(CNC2)在第二状态(断开)下进行操作，以阻止电流在所述第二内部节点(142)与所述第二输出端子(104B)之间流动。
3.根据权利要求2所述的功率转换系统(10)，其中，所述控制器(200)为本地控制器(200)，其提供切换控制信号(222)以操作所述至少一个功率级(100)的切换电路(140)的多个切换装置(Q1-Q4)。
4.根据权利要求3所述的功率转换系统(10)，
其中，所述至少一个功率级(100)包括至少一个DC链控制开关(101)，其耦接在所述第一DC链节点(131)与整流器(120)之间，所述至少一个DC链控制开关(101)在第一状态下进行操作，以允许电流在所述第一DC链节点(131)与所述整流器(120)的第一DC节点(121)之间流动，并且所述至少一个DC链控制开关(101)在第二状态下进行操作，以阻止电流在所述第一DC链节点(131)与所述整流器(120)的第一DC节点(121)之间流动；并且
其中，所述控制器(200)被操作成通过将所述至少一个DC链控制开关(101)置于所述第二状态并且选择性地对所述至少一个功率级(100)的线圈(502)进行通电来选择性地旁路所述至少一个功率级(100)。
5.根据权利要求3所述的功率转换系统(10)，其中，所述至少一个功率级(100)包括：
第一DC链控制开关(101A)，其耦接在所述第一DC链节点(131)与整流器(120)的第一DC节点(121)之间，所述第一DC链控制开关(101A)在第一状态下进行操作，以允许电流在所述第一DC链节点(131)与所述第一DC节点(121)之间流动，并且所述第一DC链控制开关(101A)在第二状态下进行操作，以阻止电流在所述第一DC链节点(131)与所述第一DC节点(121)之间流动；以及
第二DC链控制开关(101B)，其耦接在所述第二DC链节点(132)与所述整流器(120)的第二DC节点(122)之间，所述第二DC链控制开关(101B)在第一状态下进行操作，以允许电流在所述第二DC链节点(132)与所述第二DC节点(122)之间流动，并且所述第二DC链控制开关(101B)在第二状态下进行操作，以阻止电流在所述第二DC链节点(132)与所述第二DC节点(122)之间流动，并且
其中，所述控制器(200)被操作成通过将所述第一DC链控制开关(101A)和第二DC链控制开关(101B)置于其各自的第二状态并且选择性地对所述至少一个功率级(100)的线圈(502)进行通电来选择性地旁路所述至少一个功率级(100)。
6.根据权利要求2所述的功率转换系统(10)，包括：
至少一个本地控制器(200)，其提供所述切换控制信号(222)以操作所述至少一个功率级(100)的切换电路(140)的多个切换装置(Q1-Q4)；以及
第二控制器(506)，其被操作成选择性地对所述至少一个功率级(100)的线圈(502)进行通电，以旁路所述至少一个功率级(100)。
7.根据权利要求6所述的功率转换系统(10)，其中，所述单个继电器或接触器(500)包括第三常闭接触件(CNC3)，其耦接在所述第一DC链节点(131)与整流器(120)的第一DC节点(121)之间，当所述线圈(502)被断电时，所述第三接触件(CNC3)在第一状态(闭合)下进行操作，以允许电流在所述第一DC链节点(131)与所述第一DC节点(121)之间流动，并且当所述线圈(502)被通电时，所述第三接触件(CNC3)在第二状态(断开)下进行操作，以阻止电流在所述第一DC链节点(131)与所述第一DC节点(121)之间流动。
8.根据权利要求6所述的功率转换系统(10)，其中，所述单个继电器或接触器(500)包括：
第三常闭接触件(CNC3)，其耦接在第一DC链节点(131)与整流器(120)的第一DC节点(121)之间，当所述线圈(502)被断电时，所述第三接触件(CNC3)在第一状态(闭合)下进行操作，以允许电流在所述第一DC链节点(131)与所述第一DC节点(121)之间流动，并且当所述线圈(502)被通电时，所述第三接触件(CNC3)在第二状态(断开)下进行操作，以阻止电流在所述第一DC链节点(131)与所述第一DC节点(121)之间流动；以及
第四常闭接触件(CNC4)，其耦接在第二DC链节点(132)与所述整流器(120)的第二DC节点(122)之间，当所述线圈(502)被断电时，所述第四接触件(CNC4)在第一状态(闭合)下进行操作，以允许电流在所述第二DC链节点(132)与所述第二DC节点(122)之间流动，并且当所述线圈(502)被通电时，所述第四接触件(CNC4)在第二状态(断开)下进行操作，以阻止电流在所述第二DC链节点(132)与所述第二DC节点(122)之间流动。
9.根据权利要求1所述的功率转换系统(10)，其中，所述控制器(200)为本地控制器(200)，其提供切换控制信号(222)，以操作所述至少一个功率级(100)的切换电路(140)的多个切换装置(Q1-Q4)。
10.根据权利要求1所述的功率转换系统(10)，
其中，所述至少一个功率级(100)包括至少一个DC链控制开关(101)，其耦接在所述第一DC链节点(131)与整流器(120)之间，所述至少一个DC链控制开关(101)在第一状态下进行操作，以允许电流在所述第一DC链节点(131)与所述整流器(120)的第一DC节点(121)之间流动，并且所述至少一个DC链控制开关(101)在第二状态下进行操作，以阻止电流在所述第一DC链节点(131)与所述整流器(120)的第一DC节点(121)之间流动；并且
其中，所述控制器(200)被操作成通过将所述至少一个DC链控制开关(101)置于所述第二状态并且选择性地对所述至少一个功率级(100)的线圈(502)进行通电来选择性地旁路所述至少一个功率级(100)。
11.根据权利要求1所述的功率转换系统(10)，其中，所述至少一个功率级(100)包括：
第一DC链控制开关(101A)，其耦接在所述第一DC链节点(131)与整流器(120)的第一DC节点(121)之间，所述第一DC链控制开关(101A)在第一状态下进行操作，以允许电流在所述第一DC链节点(131)与所述第一DC节点(121)之间流动，并且所述第一DC链控制开关(101A)在第二状态下进行操作，以阻止电流在所述第一DC链节点(131)与所述第一DC节点(121)之间流动；以及
第二DC链控制开关(101B)，其耦接在所述第二DC链节点(132)与所述整流器(120)的第二DC节点(122)之间，所述第二DC链控制开关(101B)在第一状态下进行操作，以允许电流在所述第二DC链节点(132)与所述第二DC节点(122)之间流动，并且所述第二DC链控制开关(101B)在第二状态下进行操作，以阻止电流在所述第二DC链节点(132)与所述第二DC节点(122)之间流动，并且
其中，所述控制器(200)被操作成通过将所述第一DC链控制开关(101A)和第二DC链控制开关(101B)置于其各自的第二状态并且选择性地对所述至少一个功率级(100)的线圈(502)进行通电来选择性地旁路所述至少一个功率级(100)。
12.根据权利要求1所述的功率转换系统(10)，包括：
至少一个本地控制器(200)，其提供所述切换控制信号(222)，以操作所述至少一个功率级(100)的切换电路(140)的多个切换装置(Q1-Q4)；以及
第二控制器(506)，其被操作成选择性地对所述至少一个功率级(100)的线圈(502)进行通电以旁路所述至少一个功率级(100)。
13.根据权利要求12所述的功率转换系统(10)，其中，所述单个继电器或接触器(500)包括第三常闭接触件(CNC3)，其耦接在第一DC链节点(131)与整流器(120)的第一DC节点(121)之间，当所述线圈(502)被断电时，所述第三接触件(CNC3)在第一状态(闭合)下进行操作，以允许电流在所述第一DC链节点(131)与所述第一DC节点(121)之间流动，并且当所述线圈(502)被通电时，所述第三接触件(CNC3)在第二状态(断开)下进行操作，以阻止电流在所述第一DC链节点(131)与所述第一DC节点(121)之间流动。
14.根据权利要求12所述的功率转换系统(10)，其中，所述单个继电器或接触器(500)包括：
第三常闭接触件(CNC3)，其耦接在第一DC链节点(131)与整流器(120)的第一DC节点(121)之间，当所述线圈(502)被断电时，所述第三接触件(CNC3)在第一状态(闭合)下进行操作，以允许电流在所述第一DC链节点(131)与所述第一DC节点(121)之间流动，并且当所述线圈(502)被通电时，第三接触件(CNC3)在第二状态(断开)下进行操作，以阻止电流在所述第一DC链节点(131)与所述第一DC节点(121)之间流动；以及
第四常闭接触件(CNC4)，其耦接在第二DC链节点(132)与所述整流器(120)的第二DC节点(122)之间，当所述线圈(502)被断电时，所述第四接触件(CNC4)在第一状态(闭合)下进行操作，以允许电流在所述第二DC链节点(132)与所述第二DC节点(122)之间流动，并且当所述线圈(502)被通电时，所述第四接触件(CNC4)在第二状态(断开)下进行操作，以阻止电流在所述第二DC链节点(132)与所述第二DC节点(122)之间流动。
15.根据权利要求1所述的功率转换系统(10)，其中，所述单个继电器或接触器(500)包括第三常闭接触件(CNC3)，其耦接在第一DC链节点(131)与整流器(120)的第一DC节点(121)之间，当所述线圈(502)被断电时，所述第三接触件(CNC3)在第一状态(闭合)下进行操作，以允许电流在所述第一DC链节点(131)与所述第一DC节点(121)之间流动，并且当所述线圈(502)被通电时，所述第三接触件(CNC3)在第二状态(断开)下进行操作，以阻止电流在所述第一DC链节点(131)与所述第一DC节点(121)之间流动。
16.根据权利要求1所述的功率转换系统(10)，其中，所述单个继电器或接触器(500)包括：
第三常闭接触件(CNC3)，其耦接在第一DC链节点(131)与整流器(120)的第一DC节点(121)之间，当所述线圈(502)被断电时，所述第三接触件(CNC3)在第一状态(闭合)下进行操作，以允许电流在所述第一DC链节点(131)与所述第一DC节点(121)之间流动，并且当所述线圈(502)被通电时，所述第三接触件(CNC3)在第二状态(断开)下进行操作，以阻止电流在所述第一DC链节点(131)与所述第一DC节点(121)之间流动；以及
第四常闭接触件(CNC4)，其耦接在第二DC链节点(132)与所述整流器(120)的第二DC节点(122)之间，当所述线圈(502)被断电时，所述第四接触件(CNC4)在第一状态(闭合)下进行操作，以允许电流在所述第二DC链节点(132)与所述第二DC节点(122)之间流动，并且当所述线圈(502)被通电时，述第四接触件(CNC4)在第二状态(断开)下进行操作，以阻止电流在所述第二DC链节点(132)与所述第二DC节点(122)之间流动。
17.根据权利要求1所述的功率转换系统(10)，其中，所述单个继电器或接触器(500)为N刀、单掷装置，其中，N为大于或等于3的整数。
18.一种用作多电平逆变器电路(40)中的功率级的功率单元(100)，所述功率单元(100)包括：
DC链电路(130)，其包括耦接在第一DC链节点(131)与第二DC链节点(132)之间的至少一个电容(C)；
输出(104)；
切换电路(140)，其包括耦接在所述DC链电路(130)与所述输出(104)之间的多个切换装置(Q1-Q4)，所述切换装置(Q1-Q4)根据多个切换控制信号(222)进行操作，以在所述输出(104)处提供具有至少两个分立电平中的一个的幅值的输出电压(VOUT)；以及
单个继电器或接触器(500)，其包括：
线圈(502)；
至少一个常闭输出控制接触件(CNC1,CNC2)，其耦接在所述切换电路(140)与所述输出(104)之间，当所述线圈(502)被断电时，所述至少一个输出控制接触件(CNC1)在第一状态(闭合)下进行操作，以允许电流在所述切换电路(140)与所述输出(104)之间流动，并且当所述线圈(502)被通电时，所述至少一个输出控制接触件(CNC1)在第二状态(断开)下进行操作，以阻止电流在所述切换电路(140)与所述输出(104)之间流动；以及
常开旁路接触件(CNO1)，其跨所述输出(104)进行耦接，当所述线圈(502)被断电时，所述旁路接触件(CNO1)在第一状态(断开)下进行操作，以允许所述输出(104)进行正常操作，并且当所述线圈(502)被通电时，所述旁路接触件(CNO1)在第二状态(闭合)下进行操作，以旁路所述切换电路(140)的输出(104)。
19.根据权利要求18所述的功率单元(100)，其中，所述单个继电器或接触器(500)包括：
第一常闭输出控制接触件(CNC1)，其耦接在所述切换电路(140)的第一内部节点(141)与所述输出(104)的第一输出端子(104A)之间，当所述线圈(502)被断电时，所述第一输出控制接触件(CNC1)在第一状态(闭合)下进行操作，以允许电流在所述第一内部节点(141)与所述第一输出端子(104A)之间流动，并且当所述线圈(502)被通电时，所述第一输出控制接触件(CNC1)在第二状态(断开)下进行操作，以阻止电流在所述第一内部节点(141)与所述第一输出端子(104A)之间流动；
第二常闭输出控制接触件(CNC2)，其耦接在所述切换电路(140)的第二内部节点(142)与所述输出(104)的第二输出端子(104B)之间，当所述线圈(502)被断电时，所述第二输出控制接触件(CNC2)在第一状态(闭合)下进行操作，以允许电流在所述第二内部节点(142)与所述第二输出端子(104B)之间流动，并且当所述线圈(502)被通电时，所述第二输出控制接触件(CNC2)在第二状态(断开)下进行操作，以阻止电流在所述第二内部节点(142)与所述第二输出端子(104B)之间流动。
20.一种用于旁路多电平逆变器电路(40)的功率级(100、400)的方法(510)，所述方法(510)包括：
对单个继电器或接触器(500)的线圈(502)进行通电(512)，以断开一个或更多个常闭输出控制接触件(CNC1,CNC2)，并且闭合常开旁路控制接触件(CNO1)，以旁路所述功率级(100、400)的输出(104)。
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