CN112913135A - 操作模块化多电平转换器 - Google Patents

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CN112913135A CN201980069975.0A CN201980069975A CN112913135A CN 112913135 A CN112913135 A CN 112913135A CN 201980069975 A CN201980069975 A CN 201980069975A CN 112913135 A CN112913135 A CN 112913135A
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Abstract

用于操作MMC的方法包括在多个后续时段内控制MMC的臂(A)的多个子模块(SM1，...，SMN)。多个子模块中的每一个包括相应电容器(C)。控制包括在每个时段内采样参考电压的值并确定近似采样值所需的整数n个子模块。对于n个子模块的子集中的每一个，确定表征子模块的温度。插入子集的除一个子模块外的所有子模块。取决于所确定的温度来确定占空比。在由占空比给出的持续时间内插入剩余子模块。

Description

操作模块化多电平转换器
本发明涉及模块化多电平转换器和用于操作模块化多电平转换器的方法。
模块化多电平转换器MMC可以代表例如中等和高电压功率传输的领域中的启用技术。甚至在低频下MMC的可扩展性和优异的输出波形也是特别有利的。
为了控制MMC，可以使用例如基于载波的脉冲宽度调制PWM方案，例如相移载波PSCPWM。然而，这些方案可能遭受相对高的切换损耗，这在每个转换器臂中有中等或大量单位单元的情况下可能是特别不利的。另一方面，诸如最近电平控制(nearest level control)NLC之类的无载波排序方案可能仅实现降低的精度，特别是对于每个臂的低到中等数量的单位单元。降低的精度可能特别导致总谐波失真THD增加。NLC以及其它方法可能涉及一个臂内的单位单元之间的热不平衡，这可能导致寿命和可靠性总体降低甚至是MMC的破坏。
因此，目的是提供用于在不降低MMC精度或寿命的情况下提供降低的切换损耗的操作MMC的改善的概念。
该目的是通过独立权利要求的主题实现的。进一步的实施方式和实施例是从属权利要求的主题。
改善的概念基于通过应用修改的最近电平控制NLC过程来根据调制方案操作MMC的想法。其中，根据NLC方案插入除一个子模块外的所有子模块，而根据脉冲宽度调制PWM方案插入剩余子模块，PWM方案的占空比取决于与子模块相关联的温度。
以这种方式，可以实现NLC的优点，同时其缺点被广泛避免而不产生显著的温度不平衡。
根据改善的概念，提供了用于操作模块化多电平转换器的方法。该方法包括在多个后续时段内控制MMC的臂的多个子模块。多个子模块中的每一个包括相应电容器。控制包括在每个时段内采样参考电压的值并确定多个子模块中的近似电压的采样值所需的子模块的整数n。从多个子模块中选择n个子模块的子集。对于子集中的每个子模块，确定温度，其中温度表征相应子模块。然后，子集中的除一个子模块外的所有子模块、即n-1个子模块被插入臂中，特别是在整个相应的时段内。第n个子模块被表示为剩余子模块。取决于所确定的温度，确定用于剩余子模块的占空比。然后，剩余子模块在由占空比给出的持续时间内被插入臂中。特别地，插入剩余子模块的持续时间由占空比和相应的时间段的持续时间的乘积给出。
这里，近似电压的采样值意味着确定等于或大于电压的采样值的臂可实现的电压电平，其近似于上述采样值。
根据该方法的若干实施方式，确定占空比，使得子模块的子集的n个子模块中的所有电容器上的总电压与采样的参考电压匹配，例如达到容差值。
通过在整个时段内插入除剩余子模块外的所有子模块并且在由占空比给出的持续时间内插入剩余子模块，避免了已知的无载波方案的受限精度的缺点。所述受限精度源自采样电压一般不精准匹配所有n个电容器上的总电压降的事实。由于适当调整的占空比可以用于插入剩余子模块，因此可以显著地改善电压匹配，因此可以显著地改善MMC的精度。出于同样的原因，多个子模块的平均切换率整体地降低。因此，还减少了切换损耗，特别是对于PSC PWM。
这里，插入子模块意味着连接相应子模块的电容器，使得电容器在子模块的输入端子和输出端子之间串联电连接。对于臂的端部处的子模块，这意味着电容器在相邻子模块和臂的端部之间串联电连接。对于其它子模块，这意味着电容器在两个相邻的子模块之间串联电连接。
根据若干实施方式，取决于参考电压的采样值和电容器的相应额定电压来确定整数n。特别地，如果所有电容器的额定电压相同，则整数n由采样值与额定电压值的比率给出，比率舍入到下一个较大的整数。特别地，如果电容器的额定电压值彼此不同，则整数n由采样值与额定电压值的平均值的比率给出，该比率舍入到下一个较大的整数。
根据若干实施方式，该方法包括根据其相应电容器上的电压以升序顺序或降序顺序来排序多个子模块，并且基于排序生成子模块的排序列表。n个子模块的子集对应于排序列表的第一n个条目。
根据若干实施方式，取决于在臂中流动的电流方向，子模块的子集对应于排序列表中的在其相应电容器上具有最低电压的作为多个子模块中的子模块的n个条目或者排序列表中的在其相应电容器上具有最高电压的n个条目。特别地，如果插入的子模块的电容器被充电或者如果插入将被充电，则该子集对应于具有最低电容器电压的n个条目，并且如果插入的子模块的电容器被放电或者如果插入将被放电，则该子集对应于具有最高电容器电压的n个条目。以这种方式，可以最小化插入的子模块的电压的不平衡。
根据若干实施方式，识别所确定的温度中的最小温度，并且取决于最小温度确定占空比。
根据若干实施方式，多个子模块中的每个子模块包括用于插入、旁路和/或阻塞相应子模块的切换布置。
根据若干实施方式，表征各个子模块的温度由相应子模块的切换元件的结温、特别是相应子模块的切换布置的结温给出。
根据若干实施方式，多个子模块中的一个、特别是多个子模块中的每一个的切换布置包括第一切换元件和第二切换元件。相应子模块的第一和第二切换元件以及电容器是根据半桥拓扑来布置的。
根据若干实施方式，第二切换元件与第一切换元件和电容器的串联布置并行地布置。
根据若干实施方式，多个子模块中的一个、特别是多个子模块中的每一个的切换布置包括第三切换元件和第四切换元件。相应子模块的第一、第二、第三和第四切换元件以及电容器是根据全桥拓扑来布置的。
根据若干实施方式，表征各个子模块的温度由相应子模块中的相对于相同子模块的所有其它切换元件具有最小结温的切换元件的结温给出。
根据若干实施方式，表征各个子模块的温度由相应子模块的第一切换元件的结温给出。
根据若干实施方式，表征各个子模块的温度由相应子模块的第二切换元件的结温给出。
哪个结温代表子模块的表征温度可以例如取决于具体应用、操作模式和/或MMC的负载。例如，如果第二切换元件的切换率明显高于第一切换元件的切换率，例如在半桥拓扑中，则第二切换元件的结温可以代表表征温度，或者反之亦然。
可以例如使用片上感测二极管借助于温度测量来例如确定结温。可替代地或另外地，可以基于温度敏感电气参数TSEP的测量或基于热模型来确定结温。
在向负载供电的MMC中，在整个时段内插入除剩余子模块外的所有子模块并且在由占空比给出的持续时间内插入剩余子模块原则上可能对某些切换元件造成比其它切换元件更大的热应力。通过对剩余子模块使用温度依赖性占空比，可以避免或减少这种不平衡。
根据若干实施方式，为了插入多个子模块中的一个，相应子模块的第一切换元件闭合并且相应子模块的第二切换元件打开，使得相应子模块的电容器可以取决于臂中的电流方向而被充电和放电。如果插入子模块，则电流可以经由第一开关从子模块的输入端子流到子模块的电容器，并且从电容器流到子模块的输出端子，用于对电容器充电。为了对电容器放电，可以反转电流流动。
根据若干实施方式，为了旁路多个子模块中的一个，相应子模块的第一切换元件打开并且相应子模块的第二切换元件闭合，使得相应子模块的电容器有效地与臂断开连接。
根据若干实施方式，为了阻塞多个子模块中的一个，相应子模块的第一和第二切换元件均打开。在第一切换元件包括续流二极管的情况下，取决于臂中的电流的方向，相应子模块的电容器可以被充电或不充电。
这里，打开的切换元件意指处于断开状态，即处于高电阻状态。此外，闭合的切换元件意指处于导通状态，即处于低电阻状态。应注意的是，术语打开切换元件还包括保持切换元件打开。类似地，术语闭合切换元件还包括保持切换元件闭合。
根据若干实施方式，该方法还包括确定所确定的表征子模块的温度中的最小温度与所确定的表征排序列表的参考子模块的温度之间的温度差。参考子模块可以例如对应于排序列表中的第n个子模块。如果温度差大于预定阈值，则剩余子模块由确定了最小温度的子模块给出。
根据若干实施方式，如果温度差小于预定阈值，则剩余子模块由参考子模块给出。
根据若干实施方式，如果温度差大于预定阈值，则根据以下等式确定占空比：
Figure BDA0003034178680000051
其中d是占空比，Vref是参考电压的采样值，求和在子模块的子集中的所有子模块上实行，Vi是第i个子模块的电容器上的电压，并且Vmin是确定了最小温度的子模块的电容器上的电压。
根据若干实施方式，如果温度差等于或小于预定阈值，则根据以下等式确定占空比：
Figure BDA0003034178680000052
其中Vr是参考子模块的电容器上的电压。
根据若干实施方式，如果等式(1)将导致负占空比，则根据等式(2)确定占空比。
根据若干实施方式，如果等式(1)将导致负占空比，则剩余子模块由参考子模块给出。
根据若干实施方式，预定阈值在Kelvin的十分之几的量级或者一个或几个Kelvin的量级。
根据改善的概念，还提供了模块化多电平转换器。MMC包括控制单元和具有多个子模块的臂，其中多个子模块中的子模块尤其彼此串联地布置。多个子模块中的每一个包括相应电容器。控制单元被配置为在多个后续时段中的每一个内采样参考电压的值，并确定多个子模块中的近似采样值所需的子模块的整数n。控制单元还被配置为针对多个子模块中的n个子模块的子集中的每一个确定表征相应子模块的温度。控制单元还被配置为将n个子模块的子集中的除一个剩余子模块以外的所有子模块插入臂中，并且取决于所确定的温度确定占空比，并在由占空比给出的持续时间内将剩余子模块插入臂中。
根据MMC的若干实施例，多个子模块中的每一个包括设计用于插入、旁路和阻塞各个子模块的相应切换布置。
根据MMC的若干实施例，每个切换布置包括第一和第二切换元件。子模块中的一个的第一和第二切换元件以及相应电容器是根据半桥拓扑来布置的。
根据MMC的若干实施例，控制单元被配置为闭合相应子模块的第一切换元件并打开第二切换元件，使得相应子模块的电容器可以被充电或放电，以便插入相应子模块。
根据MMC的若干实施例，控制单元被配置为打开相应子模块的第一切换元件并闭合第二切换元件，使得相应子模块的电容器与臂断开连接，以旁路相应子模块。
根据MMC的若干实施例，控制单元被配置为打开相应子模块的第一和第二切换元件以阻塞相应子模块。
根据MMC的若干实施例，子模块中的一个的切换布置、特别是第一和/或第二切换元件包括至少一个绝缘栅双极晶体管IGBT。
根据MMC的若干实施例，控制单元包括用于控制切换布置、特别是切换元件、例如IGBT的栅极驱动器。
根据改善的概念的进一步实施方式和实施例可以容易地从根据改善的概念的方法的各种实施方式和实施例得出，并且反之亦然。特别地，关于MMC描述的单独或若干组件或布置可以相应地被实现用于根据改善的系统的方法。
在下文中，通过引用附图相对于示例性实施方式来详细解释本发明。功能上相同或具有相同效果的组件可以通过相同的附图标记表示。可以仅相对于它们首先出现的图来描述相同组件或者具有相同功能或效果的组件。它们的描述不一定在后续的图中重复。
在附图中，
图1a示出了根据改善的概念的MMC的示例性实施方式的框图；
图1b示出了根据改善的概念的MMC的另一示例性实施方式的臂的框图；
图1c示出了根据改善的概念的MMC的另一示例性实施方式的子模块的框图；
图2a示出了代表根据改善的概念的MMC的另一示例性实施方式的子模块的表征温度相对于时间的一组曲线；以及
图2b示出了代表MMC的子模块的表征温度相对于时间的一组曲线。
图1a示出了根据改善的概念的MMC的示例性实施方式的框图。MMC包括若干、在特定的非限制性的示例中包括三个上臂Au1、...Au3，并且一样多地，在特定的非限制性的示例中包括三个下臂Al1、Al2、Al3。各对上臂和下臂串联耦合，例如Au1/Al1、Au2/Al2和Au3/Al3。MMC的AC端口PAC的相应端子P1、P2、P3连接在串联连接的臂中的每一个之间。在所示的示例中，相应的上电感组件Lu1、Lu2、Lu3连接在上臂Au1、...Au3中的每一个和相应端子P1、P2、P3之间。类似地，相应的下电感组件Ll1、Ll2、Ll3连接在下臂Al1、...Al3中的每一个和相应端子P1、P2、P3之间。每对串联连接的上臂和下臂Au1/Al1、Au2/Al2、Au3/Al3与相应的上电感组件和下电感组件Lu1/Ll1、Lu2/Ll2、Lu3/Ll3一起形成MMC的腿。
替代上电感组件Lu1、...、Lu3和下电感组件Ll1、...Ll3或者除了上电感组件Lu1、...、Lu3和下电感组件Ll1、...Ll3之外，相应的电感组件(未示出)可以连接在端子P1、P2、P3中的每一个与相应的腿之间。
可选地，MMC可以包括布置在腿中的每一个和相应端子P1、P2、P3之间的相应开关k1、k2、k3，以将相应的腿与相应端子P1、P2、P3断开连接。
上臂Au1、Au2、Au3彼此连接并连接到DC端口PDC。下臂Al1、Al2、Al3彼此连接并连接到DC端口PDC。
MMC还包括耦合在上臂Au1、Au2、Au3和DC端口PDC之间的电阻器R。可替代地，电阻器R可以耦合在下臂Al1、Al2、Al3和DC端口PDC之间，或另外的电阻器(未示出)可以耦合在下臂Al1、Al2、Al3和DC端口PDC之间。
可选地，MMC包括用于旁路电阻器R的另一开关k。
MMC包括耦合到臂Au1、...Au3、Al1、...、Al3中的每一个的控制单元CU。可选地，控制单元CU可以耦合到开关k、k1、...k3以便打开和闭合它们中的每一个。
图1b示出了根据改善的概念的MMC的另一示例性实施方式的臂A的框图。例如，臂A可以代表图1a中所示的臂Au1、...Au3、Al1、...、Al3中的一个。
臂A包括彼此串联耦合的多个子模块SM1、SM2、SM2、SMN。所示的四个子模块的数量应理解为非限制性的示例。特别地，根据改善的概念的实施方式，臂A可以包括等于或大于两个的任何数量的子模块，如图1b中的虚线所指示的。
图1c示出了根据改善的概念的MMC的另一示例性实施方式的子模块SM的框图。例如，子模块SM可以代表图1b中所示的子模块SM1、...、SMN中的一个。
作为非限制性的示例，子模块SM根据半桥拓扑来实现。根据其它实施例，子模块可以例如与根据全桥拓扑不同地实现。
根据半桥拓扑，子模块包括电容器C，电容器C具有经由第一切换元件S1耦合到子模块SM的输入端子T1的一个端子。电容器C的另一个端子耦合到子模块的输出端子T2。第二切换元件S2连接在输入端子T1和输出端子T2之间。
第一和第二切换元件S1、S2可以例如各自包括相应晶体管I1、I2，相应晶体管I1、I2例如是绝缘栅双极晶体管IGBT。晶体管I1、I2在图1c中描绘为正常导通的n型晶体管。对于技术人员来说清楚的是，其它选择也是可能的。
第一切换元件S1可以经由第一晶体管I1的集电极端子连接到电容器并且经由第一晶体管I1的发射极端子连接到输入端子T1。可选地，第一二极管D1可以连接到第一晶体管T1，使得二极管D1的阴极连接到第一晶体管T1的集电极端子，并且二极管D1的阳极连接到第一晶体管T1的发射极端子。第二切换元件S2可以经由第二晶体管I2的阳极端子连接到电容器，并经由第二晶体管I2的集电极端子连接到输入端子T1。可选地，第二二极管D2可以连接到第二晶体管T2，使得二极管D2的阴极连接到第二晶体管T2的集电极端子并且二极管D2的阳极连接到第二晶体管T2的发射极端子。晶体管T1、T2的相应栅极端子耦合到控制单元CU并且可以由控制单元CU控制。
取决于特定子模块在子模块的串联连接内的位置，输入端子T1例如直接或经由相同臂的一个或多个其它子模块耦合到AC端口PAC或臂的相应电感元件。取决于特定子模块在子模块的串联连接内的位置，输出端子T2例如直接或经由电阻器R和/或经由相同臂的一个或多个其它子模块耦合到DC端口PDC。
在MMC的操作期间，周期性地执行关于给定的样本时段在下面描述的步骤。在下文中，描述了操作模式，其中MMC用于将在AC端口PAC处施加的三相AC输入电压转换为在DC输出端口PDC处供应的输出电压。类似地，MMC可以用于将在DC端口PDC处施加的输入DC输入电压转换为在AC端口PAC处供应的输出电压。此外，以下描述主要涉及作为代表性示例的第一上臂Au1的子模块。关于MMC的其它臂的操作是类似的。假设根据图1c实现第一上臂Au1的所有子模块，其中臂Au1内的子模块的所有电容器C具有相同的额定电压。其中，额定电压通过允许为电容器充电的预定最大电压给出，并且通常由电容器的电介质的介电强度给出。
在采样时段中，施加在AC端口PAC的端子P1处的参考电压被测量并供应给控制单元CU。然后，控制单元CU确定臂Au1中有多少多个子模块需要近似采样的参考电压。所需子模块的数量n例如由n＝[Vref/Vrate]+给出，其中Vref是采样的参考电压的绝对值，Vrate是电容器的额定电压并且[...]+表示如果参数是非整数，则为下一个较大的整数否则为参数本身。
然后，控制单元CU确定臂Au1的n个子模块的子集。为此，控制单元CU可以设定臂Au1的子模块的排序列表，该列表是以子模块的电容器上的当前电压值的升序顺序或降序顺序来排序的。取决于臂Au1中的当前电流方向，子集包括其电容器上具有最高或最低电压的那n个子模块，以便最小化或避免臂Au1中的电容器电压的不平衡。例如，在臂Au1中插入模块将导致其电容器的充电的情况下，在其电容器上具有最低电压的那n个子模块构成n个子模块的子集。另一方面，在臂Au1中插入模块将导致其电容器的放电的情况下，其电容器上具有最高电压的那n个子模块构成n个子模块的子集。
然后，对于子集的所有n个子模块，表征各个子模块的温度被确定并供应给控制单元CU。温度可以对应于相应子模块的切换元件、例如晶体管I1、I2之一的结温。取决于MMC的具体应用或操作模式，表征温度可以由第一晶体管I1的结温或由第二晶体管I2的结温或由第一和第二晶体管的结温中的最小结温来给出。
然后将子集的n个子模块中的除一个子模块外的所有子模块插入臂Au1中，特别是在整个样本时段内，留下一个剩余子模块。
剩余子模块可以例如基于排序列表中的位置来确定。例如，剩余子模块可以是排序列表中的第n个子模块。例如，在排序列表以相对于电容器电压的升序顺序进行排序的情况下，剩余子模块可以是子集的n个子模块当中具有最大电容器电压的子模块。例如，在排序列表以相对于电容器电压的降序顺序进行排序的情况下，剩余子模块可以是子集的n个子模块当中具有最小电容器电压的子模块。
然后，控制单元CU可以取决于所确定的温度确定用于剩余子模块的占空比。在这方面，有关细节，请参考上面的等式(1)和(2)。要指出的是，最小表征温度不一定与臂Au1中的所有晶体管当中的最低结温相同。例如，考虑到MCC的具体操作模式或应用，对于给定的臂Au1，在臂Au1中所有第一晶体管I1可以具有高于第二晶体管I2的所有结温的结温。如果表征温度由第一晶体管I1的结温给出，则最小表征温度可以大于第二晶体管I2的结温。
然后根据所确定的占空比插入剩余子模块，特别是在由样本时段的持续时间和占空比的乘积给出的持续时间内。
以这种方式，采样电压可以以特别精确的方式近似，其中大多数子模块具有特别低的切换率。
以相同的方式，控制所有其它臂Au2、Au3、Al1、Al2、Al3。其中，例如，根据PSC型方法，可以根据相对于彼此的预定的相移例如插入几个臂的剩余子模块。
图2a示出了根据改善的概念的MMC的臂以摄氏度为单位的表征温度相对于以秒为单位的时间。
在所示的示例中，等式(1)用于确定占空比，只要剩余子模块的表征温度与最小表征温度之间的温度差大于一个摄氏度，则假定等式(1)提供正结果。否则，使用等式(2)。人们可以看出，图2a的温度差限于1个Kelvin。
为了比较，图2b示出了MMC的臂以摄氏度为单位的表征温度相对于以秒为单位的时间，其中占空比没有以温度依赖的方式确定。相反，仅使用了等式(2)。这里，温度差显著较大，即高达约四个Kelvin。
借助于根据改善的概念的MMC或方法，可以克服PSC PWM和NLC等已知方法的缺点，缺点特别是低精度、高THD、高切换损耗、温度不平衡、寿命降低和器件破坏的危险。改善的概念的优点允许MMC的有效操作用于每个臂的更大范围的子模块或单位单元。特别地，改善的概念可能对每个臂的低或中等数量的子模块、例如每个臂的五至100个子模块或每个臂的5至50个子模块或每个臂的10至15个子模块是最有利的。
因此，改善的概念使得可以利用MMC可控性的优点，而没有可控性的显著缺点。特别地，以有益的方式解决了对于MMC的可靠性和寿命至关重要的热应力管理。
附图标记
CU 控制单元
A、Au1、Au2、Au3 臂
Al1、Al2、Al3
Lu1、Lu2、Lu3 电感组件
Ll1、Ll2、Ll3
k、k1、k2、k3 开关
R 电阻器
PAC、PDC 端口
P1、P2、P3 AC端口的端子
SM、SM1、SM2、SM3、SMN 子模块
S1、S2 切换元件
T1、T2 输入和输出端子
I1、I2 晶体管
D1、D2 二极管
C 电容器

Claims (13)

1.一种用于操作模块化多电平转换器MMC的方法，其中该方法包括在多个后续时段内控制MMC的臂(A)的多个子模块(SM1，...，SMN)，所述多个子模块(SM1，...，SMN)中的每一个包括相应电容器(C)，其中控制包括在每个时段内
-采样参考电压的值；
-确定所述多个子模块(SM1，...，SMN)中的近似采样值所需的子模块的整数n；
-对于所述多个子模块(SM1，...，SMN)中的n个子模块的子集中的每个子模块，确定表征相应子模块的温度；
-插入n个子模块的子集中的除一个剩余子模块以外的所有子模块；
-取决于所确定的温度来确定占空比；
-在由占空比给出的持续时间内插入剩余子模块；
-其中识别所确定的温度中的最小温度，并且取决于最小温度来确定占空比。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，表征各个子模块的温度由相应子模块的切换元件的结温给出。
3.根据权利要求1或2中的一项所述的方法，其中所述多个子模块(SM1，...，SMN)中的每个子模块包括用于插入、旁路和/或阻塞相应子模块的切换布置(S1，S2)。
4.根据权利要求3所述的方法，其中
-多个子模块中的一个的切换布置(S1，S2)包括第一切换元件(S1)和第二切换元件(S2)；
-各个子模块的第一切换元件和第二切换元件(S1，S2)以及电容器(C)是根据半桥拓扑来布置的。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，为了插入所述多个子模块(SM1，...，SMN)中的一个，相应子模块的第一切换元件(S1)闭合并且相应子模块的第二切换元件(S2)打开，使得相应子模块的电容器(C)能够被充电或放电。
6.根据权利要求1至5中的一项所述的方法，
-还包括相对于其相应电容器(C)上的电压以升序顺序或降序顺序来对所述多个子模块(SM1，...，SMN)排序；以及
-基于排序生成子模块的排序列表；
-其中n个子模块的子集对应于排序列表的前n个条目。
7.根据权利要求6所述的方法，
-还包括确定所确定的表征子模块的温度中的最小温度与所确定的表征排序列表的参考子模块的温度之间的温度差；
并且其中
-如果温度差大于预定阈值，则剩余子模块由确定了最小温度的子模块给出。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，如果温度差小于预定阈值，则剩余子模块由参考子模块给出。
9.一种模块化多电平转换器，包括控制单元(CU)和具有多个子模块(SM1，...，SMN)的臂(A)；其中
-所述多个子模块(SM1，...，SMN)中的每一个包括相应电容器(C)；并且
-控制单元(CU)被配置为在多个后续时段中的每一个内，
-采样参考电压的值；
-确定所述多个子模块(SM1，...，SMN)中的近似采样值所需的子模块的整数n；
-针对所述多个子模块(SM1，...，SMN)的n个子模块的子集中的每个子模块，确定表征相应子模块的温度；
-插入n个子模块的子集中的除一个剩余子模块以外的所有子模块；
-取决于所确定的温度来确定占空比；
-在由占空比给出的持续时间内插入剩余子模块；
-其中识别所确定的温度中的最小温度，并且取决于最小温度来确定占空比。
10.根据权利要求9所述的模块化多电平转换器，其中所述多个子模块(SM1，...，SMN)中的每一个包括设计用于插入、旁路和阻塞相应子模块的相应切换布置(S1，S2)。
11.根据权利要求9或10中的一项所述的模块化多电平转换器，其中
-所述多个子模块(SM1，...，SMN)中的一个的切换布置(S1，S2)包括第一切换元件和第二切换元件(S1，S2)；
-各个子模块的第一切换元件和第二切换元件(S1，S2)以及电容器(C)是根据半桥拓扑来布置的。
12.根据权利要求11所述的模块化多电平转换器，其中，控制单元(CU)被配置为闭合所述多个子模块(SM1，...，SMN)中的一个的第一切换元件(S1)并打开第二切换元件(S2)以用于插入相应子模块，使得相应子模块的电容器(C)能够被充电或放电。
13.根据权利要求9至12中的一项所述的模块化多电平转换器，其中，子模块中的一个的切换布置(S1，S2)包括至少一个绝缘栅双极晶体管(I1，I2)。
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