RU2793273C2 - Power converter - Google Patents

Power converter Download PDF

Info

Publication number
RU2793273C2
RU2793273C2 RU2019115619A RU2019115619A RU2793273C2 RU 2793273 C2 RU2793273 C2 RU 2793273C2 RU 2019115619 A RU2019115619 A RU 2019115619A RU 2019115619 A RU2019115619 A RU 2019115619A RU 2793273 C2 RU2793273 C2 RU 2793273C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
voltage
arm
bridge
positive
negative
Prior art date
Application number
RU2019115619A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2019115619A (en
Inventor
Гийом ГАТО
Тьерри МЕЙНАР
Джанлука ПОСТИЛЬОНЕ
Джованни БОРГЕТТИ
Даньеле ФАЛЬКИ
Original Assignee
Нидек Аси С.П.А.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from EP18173847.7A external-priority patent/EP3573227A1/en
Application filed by Нидек Аси С.П.А. filed Critical Нидек Аси С.П.А.
Publication of RU2019115619A publication Critical patent/RU2019115619A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2793273C2 publication Critical patent/RU2793273C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: converting technology.
SUBSTANCE: converter (1) of electrical energy contains a plurality of arms of bridges of switch blocks. The first stage (2), the second stage (3) and the third stage (4) of the converter (1) are connected in series. The first stage (2) contains the first positive and negative voltage bridge arms (21) that are connected between the first output node (23) and the first two input nodes (24, 25). The second stage (3) contains three input node points (37, 38, 39) and positive and negative voltage sections (31, 32), each of which is connected between the first input node point (24, 25) and two second input node points (37, 38, 39). The third stage (4) contains the third arms (41, 42, 43) of the bridge of positive, intermediate and negative voltages, connected between the three second input node points (37, 38, 39) and the three third input node points (44, 45, 46). Capacitors (51, 52, 53, 54) are connected between the three second input nodes (37, 38, 39) and between the three third input nodes (44, 45, 46).
EFFECT: improve the multi-level converter.
15 cl, 5 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеThe field of technology to which the invention belongs

Настоящее изобретение относится к преобразователю электрической энергии, который приспособлен для подсоединения между источником напряжения постоянного тока и источником напряжения переменного тока и для создания множества уровней напряжения на стороне переменного тока.The present invention relates to an electrical power converter that is adapted to be connected between a DC voltage source and an AC voltage source and to generate a plurality of voltage levels on the AC side.

Уровень техникиState of the art

Реверсивные преобразователи электрической энергии обычно присоединяют между положительным зажимом источника постоянного тока, отрицательным зажимом источника постоянного тока и множеством зажимов источника переменного тока, например, тремя зажимами источника переменного тока. Напряжение на каждом зажиме источника переменного тока регулируется с помощью соответствующего участка фазы преобразователя, который конструктивно является идентичным и независимым по отношению к другим участкам фазы. Для простоты известные преобразователи и преобразователи согласно изобретению будут описаны со ссылкой на один зажим источника переменного тока.Reversing electrical power converters are usually connected between a positive DC source terminal, a negative DC source terminal, and a plurality of AC source terminals, such as three AC source terminals. The voltage at each terminal of the AC source is regulated using the corresponding section of the converter phase, which is structurally identical and independent with respect to other sections of the phase. For simplicity, known converters and converters according to the invention will be described with reference to a single terminal of an AC source.

Преобразователи вырабатывают выходное напряжение на зажиме источника переменного тока, которое не является синусоидальным, поскольку он варьируется согласно ограниченному числу уровней напряжения. Это генерирует гармонические составляющие высокой частоты, которые неблагоприятно влияют на качество напряжения переменного тока и требуют использования соответствующих фильтров подавления гармоник.The converters produce an output voltage at the AC supply terminal that is not sinusoidal because it varies according to a limited number of voltage levels. This generates high frequency harmonics that adversely affect the quality of the AC voltage and require the use of appropriate harmonic filters.

Уровни напряжения, которые выдаются на зажиме источника переменного тока, в общем, являются уровнями на положительном и отрицательном зажимах источника постоянного тока и, по усмотрению, некоторым количеством промежуточных напряжений, например, средним напряжением между положительным и отрицательным зажимами источника постоянного тока.The voltage levels that are output at the AC supply terminal are generally the levels at the positive and negative DC supply terminals and, optionally, a number of intermediate voltages, such as the average voltage between the positive and negative DC supply terminals.

Составляющие высокой частоты могут быть уменьшены посредством увеличения числа уровней напряжения, выдаваемых преобразователем. Таким образом, повышается качество напряжения переменного тока, и может быть снижена стоимость фильтров.The high frequency components can be reduced by increasing the number of voltage levels provided by the converter. Thus, the quality of the AC voltage is improved and the cost of the filters can be reduced.

В научной публикации «Компенсация потерь в трехуровневых инверторах источников напряжений, используя активные NPC-переключатели» (T. Bruckner, S. Bernet, 17-21 июня, 2001 г.) приведено описание преобразователя с активной фиксированной нейтралью (ANPC-преобразователь). В ANPC-преобразователях конденсаторы секций положительного и отрицательного напряжений присоединены последовательно между зажимами источника постоянного тока и образуют между ними нейтраль.The scientific publication "Loss Compensation in Three-Level Voltage Source Inverters Using Active NPC Switches" (T. Bruckner, S. Bernet, June 17-21, 2001) describes an active fixed neutral converter (ANPC converter). In ANPC converters, the capacitors of the positive and negative voltage sections are connected in series between the DC supply terminals and form a neutral between them.

Секция положительного напряжения и секция отрицательного напряжения соединены с конденсаторами секций положительного и отрицательного напряжений, и ниже секций положительного и отрицательного напряжений по направлению течения тока присоединен переключатель. ANPC-преобразователь выдает три уровня напряжения, т.е. напряжения положительного и отрицательного зажимов источника постоянного тока и нейтрали.The positive voltage section and the negative voltage section are connected to the capacitors of the positive and negative voltage sections, and a switch is connected below the positive and negative voltage sections in the direction of current flow. The ANPC converter outputs three voltage levels, i.e. the voltages of the positive and negative terminals of the DC source and neutral.

В документе US 7292460 приведено описание усовершенствования ANPC-преобразователей, где секция положительного напряжения, секция отрицательного напряжения и переключатель могут содержать большое число конденсаторов и пар блоков переключателей. Каждый из блоков переключателей содержит управляемый переключатель с антипараллельным диодом. Посредством надлежащего управления напряжение конденсаторов можно добавить или вычесть из обычных выходных напряжений ANPC-преобразователя. Таким образом, число уровней выходного напряжения увеличивается.US 7292460 describes an improvement to ANPC converters where the positive voltage section, the negative voltage section, and the switch may comprise a large number of capacitors and pairs of switch banks. Each of the switch blocks contains a controllable switch with an anti-parallel diode. With proper control, the voltage of the capacitors can be added to or subtracted from the normal output voltages of an ANPC converter. Thus, the number of output voltage levels is increased.

В документе US 6958924 приведено описание многоуровневого многоячейкового преобразователя (SMC-преобразователь), где несколько каскадов секций переключения присоединены между источником постоянного тока и источником переменного тока. В каждой секции предусмотрены два переключателя, которые управляются таким образом, чтобы они всегда находились в противоположных состояниях.US 6,958,924 describes a multi-level multi-cell converter (SMC converter) where multiple stages of switching sections are connected between a DC source and an AC source. Each section has two switches that are controlled so that they are always in opposite states.

Каскады определяют две концевые группы блоков переключателей и, по меньшей мере, одну промежуточную группу блоков переключателей, которые являются общими с прилегающими каскадами. Конденсаторы соединены параллельно с секциями переключения каскадов и имеют напряжения, увеличивающиеся от источника переменного тока к источнику постоянного тока. Все каскады замкнуты накоротко на зажиме источника переменного тока.The cascades define two end groups of switch blocks and at least one intermediate group of switch blocks that are common with adjacent cascades. The capacitors are connected in parallel with the switching sections of the stages and have voltages that increase from the AC source to the DC source. All stages are short-circuited at the AC supply terminal.

В документе US 7313008 приведено описание преобразователя, имеющего две концевые группы переключения, состоящие из диодов, и промежуточную группу переключения, содержащую управляемые переключатели. Конденсаторы соединяют группы переключения на стороне переменного тока, в то время как, по меньшей мере, концевые группы переключения замкнуты накоротко на зажиме источника переменного тока.US 7313008 describes a converter having two switching end groups consisting of diodes and an intermediate switching group containing controlled switches. Capacitors connect the switching groups on the AC side, while at least the end switching groups are short-circuited at the AC supply terminal.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить гибкий и надежный многоуровневый преобразователь.The object of the present invention is to provide a flexible and reliable multilevel converter.

Другая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы снизить потери мощности, связанные с преобразованием мощности.Another object of the present invention is to reduce power loss associated with power conversion.

Эти и другие задачи можно решить с помощью преобразователя электрической энергии по любому из пунктов приложенной формулы изобретения.These and other tasks can be solved using the electrical energy converter according to any of the claims of the attached claims.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Многочисленные признаки и преимущества преобразователя по настоящему изобретению станут понятными из приведенного ниже подробного описания предпочтительного варианта выполнения настоящего изобретения, который представлен в неограничивающем примере со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:Numerous features and advantages of the converter of the present invention will become apparent from the following detailed description of a preferred embodiment of the present invention, which is presented in a non-limiting example with reference to the attached drawings, in which:

фиг. 1 – схема преобразователя по первому варианту выполнения изобретения;fig. 1 - diagram of the converter according to the first embodiment of the invention;

фиг. 2 – схема преобразователя по второму варианту выполнения изобретения;fig. 2 - diagram of the converter according to the second embodiment of the invention;

фиг. 3 – схема преобразователя по третьему варианту выполнения изобретения;fig. 3 - diagram of the converter according to the third embodiment of the invention;

фиг. 4 – схема преобразователя по четвертому более общему варианту выполнения изобретения; иfig. 4 - diagram of the converter according to the fourth more general embodiment of the invention; And

фиг. 5 – схема преобразователя по фиг. 4, на которой обозначены другие элементы.fig. 5 is a diagram of the converter according to FIG. 4, in which other elements are indicated.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Как показано на приложенных чертежах, преобразователь электрической энергии в целом обозначен номером поз. 1. Преобразователь 1 содержит множество плеч 21, 22, 33, 34, 35, 36, 41, 42, 43 моста. Плечо 41 моста будет описано в качестве примера применительно ко всем плечам моста, в то время как соединение плеч моста описано ниже.As shown in the attached drawings, the electrical energy converter as a whole is indicated by the number of pos. 1. Converter 1 contains a plurality of arms 21, 22, 33, 34, 35, 36, 41, 42, 43 of the bridge. The bridge arm 41 will be described by way of example in relation to all bridge arms, while the connection of the bridge arms will be described below.

Плечо 41 моста содержит один или несколько последовательно соединенных блоков переключателей 414, 415, а в некоторых вариантах выполнения также 416, 417. Каждый блок переключателя, например, блок переключателя 414, содержит управляемый переключатель 414a и диод 414b, соединенный встречно с управляемым переключателем 414a.Bridge arm 41 includes one or more switch banks 414, 415, and in some embodiments also 416, 417 connected in series. Each switch module, such as switch module 414, includes a controllable switch 414a and a diode 414b connected in opposition to the controllable switch 414a.

В настоящем описании встречное соединение относится к направлению токов, текущих в диоде 414b и управляемом переключателе 414a. В частности, ток, текущий в блоке переключателя 414 в первом направлении, будет протекать через управляемый переключатель 414a при условии, что управляемый переключатель 414a находится во включенном состоянии. Вместе с тем, если управляемый переключатель 414a находится в выключенном состоянии, блок переключателя 414 препятствует течению тока в первом направлении. Кроме того, ток, текущий в блоке переключателя 414 во втором направлении, противоположном первому направлению, течет через диод 414b.In the present description, back-to-back connection refers to the direction of currents flowing in diode 414b and controlled switch 414a. In particular, the current flowing in the switch block 414 in the first direction will flow through the controlled switch 414a provided that the controlled switch 414a is in the on state. However, if the controlled switch 414a is in the off state, the switch block 414 prevents current from flowing in the first direction. In addition, the current flowing in the switch block 414 in the second direction opposite to the first direction flows through the diode 414b.

Как вариант, плечо 41 моста разделено на группы 411, 412 переключения, т.е. плечо 41 моста содержит множество групп 411, 412 переключения. Каждая группа 411, 412 переключения содержит, в свою очередь, один или несколько блоков переключателей, например, блоки переключателей 414, 415 в группе 411 переключения и блоки переключателей 416, 417 в группе 412 переключения. Однако, как ясно из всего описания и из фигур, плечи моста также могут состоять только из одного блока переключателя, который соответствует одной группе переключения.Alternatively, the bridge arm 41 is divided into switching groups 411, 412, i. e. shoulder 41 of the bridge contains many groups 411, 412 switching. Each switch group 411, 412 in turn contains one or more switch blocks, such as switch blocks 414, 415 in switch group 411 and switch blocks 416, 417 in switch group 412. However, as is clear from the entire description and from the figures, the bridge arms can also consist of only one switch block, which corresponds to one switch group.

Преобразователь 1 содержит первый каскад 2, второй каскад 3 и третий каскад 4. Каскады 2, 3, 4 соединены последовательно и, в частности, второй каскад 3 соединен с первым каскадом 2 и третьим каскадом 4. Каждый каскад 2, 3, 4 содержит некоторое количество плеч моста, входных узловых точек и выходных узловых точек и, по усмотрению, конденсаторы и другие узловые точки. Плечи моста, узловые точки и конденсаторы именуются как первый, второй или третий в зависимости от наименования их каскада 2, 3, 4. Однако это не относится к блокам переключателей конкретного плеча моста.Converter 1 comprises a first stage 2, a second stage 3 and a third stage 4. Stages 2, 3, 4 are connected in series and, in particular, the second stage 3 is connected to the first stage 2 and the third stage 4. Each stage 2, 3, 4 contains some the number of bridge arms, input nodes and output nodes, and optionally capacitors and other nodes. Bridge arms, node points and capacitors are referred to as the first, second or third depending on the name of their stage 2, 3, 4. However, this does not apply to the switch blocks of a particular bridge arm.

Во время использования преобразователя 1 фаза сети переменного тока, например, нагрузка переменного тока или источник питания, может быть соединена с первой выходной узловой точкой 23 первого каскада 2. Кроме того, сеть постоянного тока, например, нагрузка постоянного тока или источник питания, может быть соединена с третьей входной узловой точкой 44 положительного напряжения и с третьей входной узловой точкой 46 отрицательного напряжения третьего каскада 4. Однако с упомянутыми узловыми точками могут быть соединены другие электрические компоненты между преобразователем 1 и внешней сетью.During use of converter 1, an AC mains phase, such as an AC load or power supply, may be connected to the first output node 23 of the first stage 2. In addition, a DC mains, such as a DC load or power supply, may be connected to the third positive voltage input node 44 and to the third negative voltage input node 46 of the third stage 4. However, other electrical components between the converter 1 and the external network can be connected to said node points.

Поскольку каскады 2, 3, 4 соединены последовательно, входные узловые точки 24, 25 первого каскада 2 соединены или другими словами соответствуют выходным узловым точкам второго каскада 3 (на фигурах для их обозначения используется один и тот же номер позиции). Сходным образом, входные узловые точки 37, 38, 39 второго каскада 3 соединены или соответствуют выходным узловым точкам третьего каскада 4.Since stages 2, 3, 4 are connected in series, the input nodes 24, 25 of the first stage 2 are connected, or in other words correspond to the output nodes of the second stage 3 (the same reference number is used in the figures to designate them). Similarly, the input nodes 37, 38, 39 of the second stage 3 are connected to or correspond to the output nodes of the third stage 4.

Когда преобразователь 1 соединен с упомянутыми сетями переменного тока и постоянного тока, преобразователь 1 управляется в виде инвертора, электрический ток в целом течет через каждый каскад 2, 3, 4 от соответствующих входных узловых точек к выходным узловым точкам. Однако термины «входной» и «выходной» предназначены только для обозначения некоторых конкретных элементов каскадов 2, 3, 4, а не для ограничения объема формулы изобретения до конкретного использования преобразователя 1. Фактически, преобразователь 1 в целом является реверсивным преобразователем, и он также может использоваться в качестве выпрямителя с электрическим током, текущим в целом от выходных узловых точек к входным узловым точкам каждого каскада 2, 3, 4.When converter 1 is connected to said AC and DC networks, converter 1 is controlled as an inverter, electrical current generally flows through each stage 2, 3, 4 from respective input nodes to output nodes. However, the terms "input" and "output" are only intended to refer to some specific elements of stages 2, 3, 4, and not to limit the scope of the claims to the specific use of converter 1. In fact, converter 1 as a whole is a reversing converter, and it can also be used as a rectifier with electric current flowing generally from the output nodes to the input nodes of each stage 2, 3, 4.

Первый каскад 2 содержит первое плечо 21 моста положительного напряжения и первое плечо 22 моста отрицательного напряжения. Первое плечо 21 моста положительного напряжения присоединено между первой выходной узловой точкой 23 и первой входной узловой точкой 24 положительного напряжения, в то время как первое плечо 22 моста отрицательного напряжения присоединено между первой выходной узловой точкой 23 и первой входной узловой точкой 25 отрицательного напряжения.The first stage 2 comprises a first positive voltage bridge leg 21 and a first negative voltage bridge leg 22 . The first positive voltage bridge leg 21 is connected between the first output node 23 and the first positive voltage input node 24, while the first negative voltage bridge leg 22 is connected between the first output node 23 and the first negative voltage input node 25.

Второй каскад 3 содержит секцию 31 положительного напряжения и секцию 32 отрицательного напряжения. Секция 31 положительного напряжения соединена со второй входной узловой точкой 37 положительного напряжения, второй входной узловой точкой 38 промежуточного напряжения и первой входной узловой точкой 24 положительного напряжения, которая также образует вторую выходную узловую точку положительного напряжения. Кроме того, секция 32 отрицательного напряжения соединена со второй входной узловой точкой 38 промежуточного напряжения, второй входной узловой точкой 39 отрицательного напряжения и первой входной узловой точкой 25 отрицательного напряжения, которая образует вторую выходную узловую точку отрицательного напряжения. Следует отметить, что секция 31 положительного напряжения и секция 32 отрицательного напряжения соединены у второй входной узловой точки 38 промежуточного напряжения.The second stage 3 comprises a positive voltage section 31 and a negative voltage section 32. The positive voltage section 31 is connected to the second positive voltage input node 37, the second intermediate voltage input node 38, and the first positive voltage input node 24, which also forms the second positive voltage output node. In addition, the negative voltage section 32 is connected to the second intermediate voltage input node 38, the second negative voltage input node 39, and the first negative voltage input node 25, which forms the second negative voltage output node. Note that the positive voltage section 31 and the negative voltage section 32 are connected at the second intermediate voltage input node 38 .

Более подробно, секция 31 положительного напряжения содержит второе плечо 33 моста с положительным выводом и второе промежуточное плечо 34 моста положительного напряжения. Второе плечо 33 моста с положительным выводом присоединено между первой входной узловой точкой 24 положительного напряжения и второй входной узловой точкой 37 положительного напряжения, и второе промежуточное плечо 34 моста положительного напряжения присоединено между первой входной узловой точкой 24 положительного напряжения и второй входной узловой точкой 38 промежуточного напряжения.In more detail, the positive voltage section 31 includes a second positive bridge leg 33 and a second intermediate positive voltage bridge leg 34 . The second positive bridge leg 33 is connected between the first positive voltage input node 24 and the second positive voltage input node 37, and the second intermediate positive voltage bridge leg 34 is connected between the first positive voltage input node 24 and the second intermediate voltage input node 38 .

Сходным образом, секция 32 отрицательного напряжения содержит второе промежуточное плечо 35 моста отрицательного напряжения и второе плечо 36 моста с отрицательным выводом. Второе промежуточное плечо 35 моста отрицательного напряжения присоединено между первой входной узловой точкой 25 отрицательного напряжения и второй входной узловой точкой 38 промежуточного напряжения, и второе плечо 36 моста с отрицательным выводом присоединено между первой входной узловой точкой 25 отрицательного напряжения и второй входной узловой точкой 39 отрицательного напряжения.Similarly, the negative voltage section 32 includes a second intermediate negative voltage bridge leg 35 and a second negative bridge leg 36 . The second intermediate negative voltage bridge leg 35 is connected between the first negative voltage input node 25 and the second intermediate voltage input node 38, and the second negative bridge leg 36 is connected between the first negative voltage input node 25 and the second negative voltage input node 39 .

Второй каскад 3 также содержит второй конденсатор 51 секции положительного напряжения и второй конденсатор 52 секции отрицательного напряжения. Второй конденсатор 51 секции положительного напряжения присоединен между второй входной узловой точкой 37 положительного напряжения и второй входной узловой точкой 38 промежуточного напряжения, а второй конденсатор 52 секции отрицательного напряжения присоединен между второй входной узловой точкой 38 промежуточного напряжения и второй входной узловой точкой 39 отрицательного напряжения. Несмотря на то, что для простоты вторые конденсаторы 51, 52 положительного и отрицательного напряжений описаны как часть второго каскада 3, они также могут рассматриваться как часть третьего каскада 4.The second stage 3 also includes a second positive voltage section capacitor 51 and a second negative voltage section capacitor 52. The second positive voltage section capacitor 51 is connected between the second positive voltage input node 37 and the second intermediate voltage input node 38, and the second negative voltage section capacitor 52 is connected between the second intermediate voltage input node 38 and the second negative voltage input node 39. Although, for simplicity, the second positive and negative voltage capacitors 51, 52 are described as part of the second stage 3, they can also be considered as part of the third stage 4.

Третий каскад 4 содержит третье плечо 41 моста положительного напряжения, третье плечо 42 моста промежуточного напряжения и третье плечо 43 моста отрицательного напряжения. Третье плечо 41 моста положительного напряжения присоединено между второй входной узловой точкой 37 положительного напряжения, которая также может рассматриваться как третья выходная узловая точка положительного напряжения, и третьей входной узловой точкой 44 положительного напряжения. Третье плечо 42 моста промежуточного напряжения присоединено между второй входной узловой точкой 38 промежуточного напряжения, т.е. третьей выходной узловой точкой промежуточного напряжения, и третьей входной узловой точкой 45 промежуточного напряжения. Третья входная узловая точка 45 промежуточного напряжения может быть заземлена, как показано на фигурах, или может быть не заземлена. Третье плечо 43 моста отрицательного напряжения присоединено между второй входной узловой точкой 39 отрицательного напряжения, т.е. третьей выходной узловой точкой отрицательного напряжения и третьей входной узловой точкой 46 отрицательного напряжения.The third stage 4 comprises a third positive voltage bridge leg 41, a third intermediate voltage bridge leg 42, and a third negative voltage bridge leg 43. The third arm 41 of the positive voltage bridge is connected between the second positive voltage input node 37, which can also be considered as the third positive voltage output node, and the third positive voltage input node 44. The third arm 42 of the intermediate voltage bridge is connected between the second intermediate voltage input node 38, i. e. a third intermediate voltage output node, and a third intermediate voltage input node 45 . The third intermediate voltage input node 45 may be grounded, as shown in the figures, or may not be grounded. The third leg 43 of the negative voltage bridge is connected between the second negative voltage input node 39, i. e. a third negative voltage output node; and a third negative voltage input node 46 .

Третий каскад 4 также содержит третий конденсатор 53 секции положительного напряжения и третий конденсатор 54 секции отрицательного напряжения. Третий конденсатор 53 секции положительного напряжения присоединен между третьей входной узловой точкой 44 положительного напряжения и третьей входной узловой точкой 45 промежуточного напряжения, а третий конденсатор 54 секции отрицательного напряжения присоединен между третьей входной узловой точкой 45 промежуточного напряжения и третьей входной узловой точкой 46 отрицательного напряжения. Несмотря на то, что для простоты третьи конденсаторы 53, 54 положительного и отрицательного напряжений описаны как часть третьего каскада 4, они также могут относиться к другим частям фазы преобразователя.The third stage 4 also includes a third capacitor 53 of the positive voltage section and a third capacitor 54 of the negative voltage section. The third positive voltage section capacitor 53 is connected between the third positive voltage input node 44 and the third intermediate voltage input node 45, and the third negative voltage section capacitor 54 is connected between the third intermediate voltage input node 45 and the third negative voltage input node 46. Although, for simplicity, the third positive and negative voltage capacitors 53, 54 are described as part of the third stage 4, they can also refer to other parts of the converter phase.

В вариантах выполнения на фиг. 1, 2 и 3 первое плечо 21 моста положительного напряжения и первое плечо 22 моста отрицательного напряжения состоят только из одного блока переключателя.In the embodiments of FIG. 1, 2 and 3, the first positive voltage bridge leg 21 and the first negative voltage bridge leg 22 consist of only one switch unit.

Однако в общем варианте выполнения на фиг. 4 и 5 каждое из первых плеч 21, 22 моста положительного и отрицательного напряжения содержит множество групп 211, 212, 221, 222 переключения. Эти группы 211, 212, 221, 222 переключения взаимно соединены последовательно в каждом соответствующем плече 21, 22 моста у одной или нескольких первых соединительных узловых точек 213, 223. Количество групп 211, 212 переключения первого плеча 21 моста положительного напряжения и количество групп 221, 222 переключения первого плеча 21 моста отрицательного напряжения являются одинаковыми. Каждая из указанных групп 211, 212, 221, 222 переключения содержит соответствующий блок переключателя 214, 215, 224, 225.However, in the general embodiment of FIG. 4 and 5, each of the first positive and negative voltage bridge arms 21, 22 comprises a plurality of switching groups 211, 212, 221, 222. These switching groups 211, 212, 221, 222 are mutually connected in series in each respective bridge arm 21, 22 at one or more first connecting nodes 213, 223. The number of switching groups 211, 212 of the first positive voltage bridge arm 21 and the number of groups 221, The switching 222 of the first arm 21 of the negative voltage bridge are the same. Each of said switch groups 211, 212, 221, 222 contains a corresponding switch block 214, 215, 224, 225.

В этом варианте выполнения первый каскад 2 также содержит один или несколько первых соединительных конденсаторов 55. Количество первых соединительных конденсаторов 55 равно количеству групп 211, 212 переключения первого плеча 21 моста положительного напряжения (которое также является количеством групп 221, 222 переключения первого плеча 22 моста отрицательного напряжения) за вычетом единицы. Каждый первый соединительный конденсатор 55 присоединен между соответствующей первой соединительной узловой точкой 213 первого плеча 21 моста положительного напряжения и соответствующей первой соединительной узловой точкой 223 первого плеча 22 моста отрицательного напряжения.In this embodiment, the first stage 2 also includes one or more first coupling capacitors 55. The number of first coupling capacitors 55 is equal to the number of switching groups 211, 212 of the first positive bridge arm 21 (which is also the number of switching groups 221, 222 of the first negative bridge arm 22). voltage) minus one. Each first connection capacitor 55 is connected between a respective first connection node 213 of the first positive voltage bridge leg 21 and a respective first connection node 223 of the first negative voltage bridge leg 22.

В вариантах выполнения на фиг. 1 и 3 вторые плечи 33, 36 моста с положительным и отрицательным выводами и вторые промежуточные плечи 34, 35 моста положительного и отрицательного напряжений состоят только из одного блока переключателя.In the embodiments of FIG. 1 and 3, the second arms 33, 36 of the positive and negative bridge and the second intermediate arms 34, 35 of the positive and negative voltage bridge consist of only one switch block.

Однако в варианте выполнения на фиг. 2 и в общем варианте выполнения на фиг. 4 и 5 вторые плечи 33, 36 моста с положительным и отрицательным выводами и вторые промежуточные плечи 34, 35 моста положительного и отрицательного напряжений содержат множество групп 331, 332, 341, 342, 351, 352, 361, 362 переключения. Указанные группы 331, 332, 341, 342, 351, 352, 361, 362 переключения взаимно соединены последовательно в каждом соответствующем плече 33, 34, 35, 36 моста у одной или нескольких вторых соединительных узловых точек 333, 343, 353, 363. Каждая из указанных групп 331, 332, 341, 342, 351, 352, 361, 362 переключения содержит соответствующий блок переключателя 334, 335, 344, 345, 354, 355, 364, 365.However, in the embodiment of FIG. 2 and in the general embodiment in FIG. 4 and 5, the second positive and negative bridge arms 33, 36 and the second intermediate positive and negative voltage bridge arms 34, 35 comprise a plurality of switching groups 331, 332, 341, 342, 351, 352, 361, 362. Said switching groups 331, 332, 341, 342, 351, 352, 361, 362 are interconnected in series in each respective bridge arm 33, 34, 35, 36 at one or more second connecting nodes 333, 343, 353, 363. Each of the indicated switching groups 331, 332, 341, 342, 351, 352, 361, 362 contains the corresponding switch block 334, 335, 344, 345, 354, 355, 364, 365.

Количество групп 331, 332 переключения второго плеча 33 моста с положительным выводом, количество групп 341, 342 переключения второго промежуточного плеча 34 моста положительного напряжения, количество групп 351, 352 переключения второго промежуточного плеча 35 моста отрицательного напряжения и количество групп 361, 362 переключения второго плеча 36 моста с отрицательным выводом являются одинаковыми.Number of switching groups 331, 332 of the second intermediate arm 33 positive bridge, number of switching groups 341, 342 of the second intermediate arm 34 positive voltage bridges, number of switching groups 351, 352 of the second intermediate arm 35 of the negative voltage bridge and number of switching groups 361, 362 of the second arm The 36 negative bridges are the same.

В этих вариантах выполнения второй каскад 3 также содержит один или несколько вторых соединительных конденсаторов 56 секции положительного напряжения и один или несколько вторых соединительных конденсаторов 57 секции отрицательного напряжения в таком же количестве, как и вторые соединительные конденсаторы 56 секции положительного напряжения. Количество вторых соединительных конденсаторов 56 секции положительного напряжения равно количеству групп 331, 332 переключения второго плеча 33 моста с положительным выводом за вычетом единицы. В варианте выполнения на фиг. 2 предусмотрен один второй соединительный конденсатор 56 секции положительного напряжения.In these embodiments, the second stage 3 also includes one or more second positive voltage section coupling capacitors 56 and one or more second negative voltage section coupling capacitors 57 in the same number as the second positive voltage section coupling capacitors 56. The number of the second coupling capacitors 56 of the positive voltage section is equal to the number of switching groups 331, 332 of the second arm 33 of the positive bridge minus one. In the embodiment in FIG. 2, one second coupling capacitor 56 of the positive voltage section is provided.

Каждый второй соединительный конденсатор 56 секции положительного напряжения присоединен между соответствующей второй соединительной узловой точкой 333 второго плеча 33 моста с положительным выводом и второй соединительной узловой точкой 343 второго промежуточного плеча 34 моста положительного напряжения. Кроме того, каждый второй соединительный конденсатор 57 секции отрицательного напряжения присоединен между соответствующей второй соединительной узловой точкой 353 второго промежуточного плеча 35 моста отрицательного напряжения и второй соединительной узловой точкой 363 второго плеча 36 моста с отрицательным выводом.Each second connection capacitor 56 of the positive voltage section is connected between the respective second connection node 333 of the second positive bridge leg 33 and the second connection node 343 of the second intermediate positive voltage bridge leg 34. In addition, each second connection capacitor 57 of the negative voltage section is connected between the respective second connection node 353 of the second intermediate negative voltage bridge leg 35 and the second connection node 363 of the second negative bridge leg 36 .

В вариантах выполнения на фиг. 1 и 2 третьи плечи 41, 42, 43 моста положительного, промежуточного и отрицательного напряжений содержат два блока переключателей 414, 415, 424, 425, 434, 435.In the embodiments of FIG. 1 and 2, the third arms 41, 42, 43 of the positive, intermediate, and negative voltage bridge comprise two switch banks 414, 415, 424, 425, 434, 435.

В частности, третье плечо 42 моста промежуточного напряжения содержит первый блок переключателя 424, приспособленный для препятствования течению тока в первом направлении, и второй блок переключателя 425, приспособленный для препятствования течению тока во втором направлении, противоположном первому направлению. Первый и второй блоки переключателей 424, 425 третьего плеча 42 моста промежуточного напряжения могут рассматриваться как отдельная группа 421 переключения.In particular, the third arm 42 of the intermediate voltage bridge includes a first switch block 424 adapted to prevent current flow in a first direction and a second switch block 425 adapted to prevent current flow in a second direction opposite the first direction. The first and second blocks of switches 424, 425 of the third arm 42 of the intermediate voltage bridge can be considered as a separate switching group 421.

Первый и второй блоки переключателей 424, 425 третьего плеча 42 моста промежуточного напряжения могут быть соединены, например, не последовательно. Это означает, что ток может протекать одновременно через управляемый переключатель 424a первого блока переключателя 424 и через диод 425b второго блока переключателя 425. Кроме того, другой ток может протекать одновременно через диод 424b первого блока переключателя 424 и через управляемый переключатель 425a второго блока переключателя 425.The first and second blocks of switches 424, 425 of the third arm 42 of the intermediate voltage bridge may not be connected in series, for example. This means that a current can flow simultaneously through the controlled switch 424a of the first switch block 424 and through the diode 425b of the second switch block 425. In addition, another current can flow simultaneously through the diode 424b of the first switch block 424 and through the controlled switch 425a of the second switch block 425.

Предпочтительно, третье плечо 42 моста промежуточного напряжения является единственным плечом моста, где блоки переключателей соединены не последовательно. В общем, в любом другом плече моста, содержащем более одного блока переключателя, последовательное соединение блоков переключателей предпочтительно является соединением, в котором все блоки переключателей имеют одинаковую ориентацию. Другими словами, ток, текущий в некотором направлении, может проходить через диоды всех блоков переключателей, и ток в противоположном направлении может проходить через управляемые переключатели всех блоков переключателей при условии, что они находятся во включенном состоянии.Preferably, the third leg 42 of the intermediate voltage bridge is the only bridge leg where the switch banks are not connected in series. In general, in any other bridge arm containing more than one switch block, the series connection of switch blocks is preferably a connection in which all switch blocks have the same orientation. In other words, current flowing in one direction can flow through the diodes of all switch banks, and current in the opposite direction can flow through the controllable switches of all switch banks, provided they are in the on state.

В вариантах выполнения на фиг. 1 и 2 третьи плечи 41, 43 моста положительного и отрицательного напряжений содержат два блока переключателей и, в частности, первый блок переключателя 414, 434 и второй блок переключателя 415, 435. Первый и второй блоки переключателей 414, 415 третьего плеча 41 моста положительного напряжения могут рассматриваться как отдельная группа 411 переключения третьего плеча 41 моста положительного напряжения, и первый и второй блоки переключателей 434, 435 третьего плеча 43 моста отрицательного напряжения могут рассматриваться как отдельная группа 431 переключения третьего плеча 43 моста отрицательного напряжения.In the embodiments of FIG. 1 and 2, the third arms 41, 43 of the positive and negative voltage bridge comprise two switch banks and, in particular, a first switch bank 414, 434 and a second switch bank 415, 435. The first and second switch banks 414, 415 of the third arm 41 of the positive voltage bridge can be considered as a separate switching group 411 of the third positive voltage bridge arm 41, and the first and second switch banks 434, 435 of the third negative voltage bridge arm 43 may be considered as a separate switching group 431 of the third negative voltage bridge arm 43.

Преимущественно, блокирующие напряжения групп 411, 431 переключения третьих плеч 41, 43 моста положительного и отрицательного напряжений задаются суммой блокирующих напряжений соответствующих первых и вторых блоков переключателей 414, 415, 434, 435. Кроме того, все первые и вторые блоки переключателей 414, 415, 424, 425, 434, 435 третьих плеч 41, 42, 43 мостов положительного, отрицательного и промежуточного напряжений могут иметь одно и то же блокирующее напряжение. Это блокирующее напряжение может быт одним и тем же для всех блоков переключателей первого и/или второго каскада 2, 3.Advantageously, the blocking voltages of the switching groups 411, 431 of the third arms 41, 43 of the positive and negative voltage bridge are set by the sum of the blocking voltages of the respective first and second switch blocks 414, 415, 434, 435. In addition, all the first and second switch blocks 414, 415, 424, 425, 434, 435 of the third arms 41, 42, 43 of the positive, negative and intermediate voltage bridges may have the same blocking voltage. This blocking voltage may be the same for all switch banks of the first and/or second stage 2, 3.

Однако в варианте выполнения, который не показан на фигурах, третьи плечи 41, 43 положительного и отрицательного напряжений могут состоять только из одного блока переключателя. Эта компоновка, в общем, более дорогостоящая, поскольку блоки переключателей третьих плеч 41, 43 положительного и отрицательного напряжений требуют более высокого блокирующего напряжения.However, in an embodiment which is not shown in the figures, the third positive and negative voltage arms 41, 43 may consist of only one switch block. This arrangement is generally more expensive because the switch banks of the third positive and negative voltage arms 41, 43 require a higher blocking voltage.

Блокирующее напряжение является максимальным напряжением, которое, как предполагается, выдерживает переключатель в установившемся режиме в конкретном состоянии управления и в конкретном направлении.The blocking voltage is the maximum voltage that the switch is expected to withstand in steady state in a particular control state and in a particular direction.

В варианте выполнения на фиг. 3 и в общем варианте выполнения на фиг. 4 и 5 третьи плечи 41, 42, 43 мостов положительного, отрицательного и промежуточного напряжений содержат множество групп 411, 412, 421, 422, 431, 432 переключения. Указанные группы 411, 412, 421, 422, 431, 432 переключения взаимно соединены последовательно в каждом соответствующем плече 41, 42, 43 моста у одной или нескольких третьих соединительных узловых точек 413, 423, 433.In the embodiment in FIG. 3 and in the general embodiment in FIG. 4 and 5, the third arms 41, 42, 43 of the positive, negative and intermediate voltage bridges comprise a plurality of switching groups 411, 412, 421, 422, 431, 432. Said switching groups 411, 412, 421, 422, 431, 432 are mutually connected in series in each respective bridge arm 41, 42, 43 at one or more third connecting nodes 413, 423, 433.

Количество групп 411, 412 переключения третьего плеча 41 моста положительного напряжения, количество групп 421, 422 переключения третьего плеча 42 моста промежуточного напряжения и количество групп 431, 432 переключения третьего плеча 43 моста отрицательного напряжения являются одинаковыми.The number of switching groups 411, 412 of the third arm 41 of the positive voltage bridge, the number of groups 421, 422 of the switching groups of 421, 422 of the switching groups of the third arm 42 of the intermediate voltage bridge, and the number of groups 431, 432 of the switching groups of 431, 432 of the switching of the third arm 43 of the negative voltage bridge are the same.

Каждая группа 411, 412, 421, 422, 431, 432 третьих плеч 41, 42, 43 мостов положительного, промежуточного и отрицательного напряжений в этих вариантах выполнения может иметь одни и те же признаки, описанные со ссылкой на варианты выполнения на фиг. 1 и 2 для соответствующих групп переключения. Например, дополнительная третья группа 412 переключения положительного напряжения содержит первый блок переключателя 416 и второй блок переключателя 417, дополнительная группа 422 переключения промежуточного напряжения содержит первый блок переключателя 426 и второй блок переключателя 427, и дополнительная группа 432 переключения отрицательного напряжения содержит первый блок переключателя 436 и второй блок переключателя 437.Each group 411, 412, 421, 422, 431, 432 of the third arms 41, 42, 43 of the positive, intermediate and negative voltage bridges in these embodiments may have the same features described with reference to the embodiments in FIG. 1 and 2 for the respective switching groups. For example, the additional third positive voltage switching group 412 comprises a first switch block 416 and the second switch block 417, the additional intermediate voltage switching group 422 comprises the first switch block 426 and the second switch block 427, and the additional negative voltage switching group 432 comprises the first switch block 436 and second switch block 437.

В варианте выполнения на фиг. 3 и в общем варианте выполнения на фиг. 4 и 5 третий каскад 4 содержит один или несколько третьих соединительных конденсаторов 58 секции положительного напряжения и один или несколько третьих соединительных конденсаторов 59 секции отрицательного напряжения в таком же количестве, как и третьи соединительные конденсаторы 58 секции положительного напряжения. Количество третьих соединительных конденсаторов 58 секции положительного напряжения равно количеству групп 411, 412 переключения третьего плеча 41 моста положительного напряжения за вычетом единицы. В варианте выполнения на фиг. 3 предусмотрен один третий соединительный конденсатор 58 секции положительного напряжения.In the embodiment in FIG. 3 and in the general embodiment in FIG. 4 and 5, the third stage 4 comprises one or more third connection capacitors 58 of the positive voltage section and one or more third connection capacitors 59 of the negative voltage section in the same number as the third connection capacitors 58 of the positive voltage section. The number of third connection capacitors 58 of the positive voltage section is equal to the number of switching groups 411, 412 of the third arm 41 of the positive voltage bridge minus one. In the embodiment in FIG. 3, one third connection capacitor 58 of the positive voltage section is provided.

Каждый третий соединительный конденсатор 58 секции положительного напряжения присоединен между соответствующей третьей соединительной узловой точкой 413 третьего плеча 41 моста положительного напряжения и третьей соединительной узловой точкой 423 третьего плеча 42 моста промежуточного напряжения. Кроме того, каждый третий соединительный конденсатор 59 секции отрицательного напряжения присоединен между соответствующей третьей соединительной узловой точкой 423 третьего плеча 42 моста промежуточного напряжения и третьей соединительной узловой точкой 433 третьего плеча 43 моста отрицательного напряжения.Each third connection capacitor 58 of the positive voltage section is connected between the respective third connection node 413 of the third arm 41 of the positive voltage bridge and the third connection node 423 of the third arm 42 of the intermediate voltage bridge. In addition, each third connection capacitor 59 of the negative voltage section is connected between the respective third connection node 423 of the third arm 42 of the intermediate voltage bridge and the third connection node 433 of the third arm 43 of the negative voltage bridge.

Все конденсаторы преобразователя 1 предпочтительно заряжены согласно критерию, что напряжение конденсаторов выше для конденсаторов рядом со стороной постоянного тока, т.е. с третьей входной узловой точкой 44, 45, 46, и напряжение конденсаторов ниже для конденсаторов рядом со стороной переменного тока, т.е. рядом с первой выходной узловой точкой 23.All capacitors of the converter 1 are preferably charged according to the criterion that the voltage of the capacitors is higher for the capacitors near the DC side, i.e. with the third input node 44, 45, 46, and the voltage of the capacitors is lower for the capacitors near the AC side, i.e. next to the first exit anchor point 23.

Фактически, третьи конденсаторы 53, 54 секций положительного и отрицательного напряжений заряжены до первого напряжения, и вторые конденсаторы 51, 52 секций положительного и отрицательного напряжений заряжены до второго напряжения, которое составляет долю первого напряжения. В настоящем описании термин «доля» означает соответствующую долю, т.е. долю меньше единицы.In fact, the third capacitors 53, 54 of the positive and negative voltage sections are charged to the first voltage, and the second capacitors 51, 52 of the positive and negative voltage sections are charged to the second voltage, which is a fraction of the first voltage. In the present description, the term "share" means the corresponding share, i.e. fraction is less than one.

Более конкретно, самый ближний конденсатор к первой выходной узловой точке 23 заряжен до минимального напряжения, а другие конденсаторы заряжены до напряжений, которые являются кратными значениями минимального напряжения. Самый ближний конденсатор к первой выходной узловой точке 23 может быть одним из первых соединительных конденсаторов 55 при наличии таковых, или, в ином случае, одним из вторых соединительных конденсаторов 56, 57 секций положительного или отрицательного напряжений при наличии таковых, или, в ином случае, каким-либо из вторых конденсаторов 51, 52 секций положительного или отрицательного напряжений.More specifically, the closest capacitor to the first output node 23 is charged to the minimum voltage, and the other capacitors are charged to voltages that are multiples of the minimum voltage. The closest capacitor to the first output node 23 may be one of the first coupling capacitors 55, if any, or, alternatively, one of the second coupling capacitors 56, 57 of the positive or negative voltage sections, if any, or, otherwise, any of the second capacitors 51, 52 sections of positive or negative voltage.

Например, в варианте выполнения на фиг. 1, когда разность напряжений между третьими входными узловыми точками 44, 46 положительного и отрицательного напряжений равна VDC, вторые конденсаторы 51, 52 секций положительного или отрицательного напряжений заряжены до напряжения приблизительно VDC/4. Кроме того, третьи конденсаторы 53, 54 секций положительного и отрицательного напряжений заряжены до напряжения приблизительно VDC/2. Преобразователь 1 этого варианта выполнения может выдавать в первой выходной узловой точке 23 пять уровней напряжения, которые равны 0, ±VDC/4 и ±VDC/2.For example, in the embodiment of FIG. 1, when the voltage difference between the third positive and negative voltage input nodes 44, 46 is V DC , the second capacitors 51, 52 of the positive or negative voltage sections are charged to a voltage of approximately V DC /4. In addition, the third capacitors 53, 54 of the positive and negative voltage sections are charged to a voltage of approximately V DC /2. The converter 1 of this embodiment can output at the first output node 23 five voltage levels, which are 0, ±V DC /4 and ±V DC /2.

В варианте выполнения на фиг. 2 вторые соединительные конденсаторы 56, 57 секций положительного или отрицательного напряжений заряжены до напряжения приблизительно VDC/6, вторые конденсаторы 51, 52 секций положительного или отрицательного напряжений заряжены до напряжения приблизительно VDC/3, и третьи конденсаторы 53, 54 секций положительного и отрицательного напряжений заряжены до напряжения приблизительно VDC/2. Преобразователь 1 этого варианта выполнения может выдавать в первой выходной узловой точке 23 семь уровней напряжения, которые равны 0, ±VDC/6, ±VDC/3 и ±VDC/2.In the embodiment in FIG. 2 second connection capacitors 56, 57 of the positive or negative voltage sections are charged to a voltage of approximately V DC /6, the second capacitors 51, 52 of the positive or negative voltage sections are charged to a voltage of approximately V DC /3, and the third capacitors 53, 54 of the positive and negative sections voltages are charged to a voltage of approximately V DC /2. The converter 1 of this embodiment can output at the first output node 23 seven voltage levels, which are 0, ±V DC /6, ±V DC /3 and ±V DC /2.

В варианте выполнения на фиг. 3 вторые конденсаторы 51, 52 секций положительного или отрицательного напряжений заряжены до напряжения приблизительно VDC/6, третьи соединительные конденсаторы 58, 59 секций положительного или отрицательного напряжений заряжены до напряжения приблизительно VDC/3, и третьи конденсаторы 53, 54 секций положительного и отрицательного напряжений заряжены до напряжения приблизительно VDC/2. Преобразователь 1 этого варианта выполнения может выдавать в первой выходной узловой точке 23 семь уровней напряжения, которые равны 0, ±VDC/6, ±VDC/3 и ±VDC/2.In the embodiment in FIG. 3 second capacitors 51, 52 of the positive or negative voltage sections are charged to a voltage of approximately V DC /6, the third coupling capacitors 58, 59 of the positive or negative voltage sections are charged to a voltage of approximately V DC /3, and the third capacitors 53, 54 of the positive and negative sections voltages are charged to a voltage of approximately V DC /2. The converter 1 of this embodiment can output at the first output node 23 seven voltage levels, which are 0, ±V DC /6, ±V DC /3 and ±V DC /2.

В общем, когда к преобразователю 1 добавлен первый соединительный конденсатор 55, второй соединительный конденсатор 56 секции положительного напряжения или третий соединительный конденсатор 58 секции положительного напряжения, количество уровней выходного напряжения может быть увеличено, по меньшей мере, на два уровня.In general, when the first coupling capacitor 55, the second coupling capacitor 56 of the positive voltage section, or the third coupling capacitor 58 of the positive voltage section are added to the converter 1, the number of output voltage levels can be increased by at least two levels.

Ниже приведено описание управления преобразователем. Фактически, преобразователь 1 содержит контроллер, который не показан на фигурах. Преобразователь 1 управляется контроллером для получения выходного напряжения в первой выходной узловой точке 23, причем выходное напряжение имеет положительные полуволны и отрицательные полуволны, чередующиеся с фундаментальной частотой.The following is a description of the inverter control. In fact, converter 1 contains a controller which is not shown in the figures. The converter 1 is controlled by the controller to produce an output voltage at the first output node 23, the output voltage having positive half-waves and negative half-waves alternating with the fundamental frequency.

Во время положительной полуволны выходное напряжение равно или выше напряжения в третьей входной узловой точке 45 промежуточного напряжения, а во время отрицательной полуволны выходное напряжение равно или ниже напряжения в третьей входной узловой точке 45 промежуточного напряжения.During the positive half-wave, the output voltage is equal to or higher than the voltage at the third intermediate voltage input node 45, and during the negative half-wave, the output voltage is equal to or lower than the voltage at the third intermediate voltage input node 45.

Контроллер, в частности, сконфигурирован для обеспечения подачи управляющих сигналов на управляемые переключатели преобразователя для чередования включенных состояний и выключенных состояний. Во включенном состоянии блок переключателя проводит ток в обоих направлениях, и его управляемый переключатель проводит ток в одном направлении. В выключенном состоянии блоки переключателей проводят ток только в одном направлении, и их управляемые переключатели не проводят ток ни в каком направлении.The controller is specifically configured to provide control signals to the controllable switches of the converter to alternate between on and off states. In the on state, the switch block conducts current in both directions, and its controlled switch conducts current in one direction. In the off state, switch banks conduct current in only one direction, and their controlled switches do not conduct current in any direction.

В преобразователе 1 некоторые пары блоков переключателей управляются таким образом, чтобы они всегда были в противоположных состояниях. Однако, как известно специалистам в этой области, даже если пара блоков переключателей будет находиться в противоположных состояниях, по существу, постоянно, когда блок переключателя находится в выключенном состоянии, другой блок переключателя пары может быть включен только с небольшой задержкой по времени. Это позволяет исключить короткое замыкание некоторых компонентов преобразователя 1, в частности, конденсаторов.In converter 1, some pairs of switch blocks are controlled so that they are always in opposite states. However, as is known to those skilled in the art, even if a pair of switch banks are in opposite states substantially continuously when the switch stack is in the off state, the other switch stack of the pair can only be turned on with a slight time delay. This makes it possible to exclude a short circuit of some components of the converter 1, in particular, capacitors.

В частности, контроллер сконфигурирован для обеспечения управления блоком переключателя 214 первого плеча 21 моста положительного напряжения и блоком переключателя 224 первого плеча 22 моста отрицательного напряжения, так чтобы они всегда находились в противоположных состояниях.Specifically, the controller is configured to control the switch unit 214 of the first positive voltage bridge arm 21 and the switch unit 224 of the first negative voltage bridge leg 22 so that they are always in opposite states.

Кроме того, контроллер предпочтительно сконфигурирован для обеспечения поддержания указанного блока переключателя 214 первого плеча 21 моста положительного напряжения во включенном состоянии во время положительной полуволны и для поддержания указанного блока переключателя 224 первого плеча 22 моста отрицательного напряжения во включенном состоянии во время отрицательной полуволны.In addition, the controller is preferably configured to maintain said switch block 214 of the first positive voltage bridge arm 21 in the on state during the positive half wave and to maintain said switch block 224 of the first negative voltage bridge arm 22 in the on state during the negative half wave.

Это относится, по меньшей мере, к одному блоку переключателя 214 первого плеча 21 моста положительного напряжения и, по меньшей мере, к одному блоку переключателя 224 первого плеча 22 моста отрицательного напряжения. В некоторых вариантах выполнения это соответствует в целом плечам 21, 22 моста положительного и отрицательного напряжений.This applies to at least one switch block 214 of the first arm 21 of the positive voltage bridge and at least one switch block 224 of the first arm 22 of the negative voltage bridge. In some embodiments, this corresponds generally to the positive and negative voltage bridge arms 21, 22.

Следовательно, эти блоки переключателей 214, 224 первого каскада 2 переключаются с фундаментально частотой, и, в частности, они переключаются единовременно из включенного состояния в выключенное состояние и единовременно из выключенного состояния во включенное состояние во время фундаментального периода, который равен обратной величине фундаментальной частоты.Therefore, these switch banks 214, 224 of the first stage 2 switch at a fundamental frequency, and in particular, they switch simultaneously from the on state to the off state and simultaneously from the off state to the on state during the fundamental period, which is equal to the reciprocal of the fundamental frequency.

Как будет описано ниже, многие другие ключи преобразователя 1 переключаются с частотой переключения, которая является кратной величиной фундаментальной частоты. Это означает, что они переключаются из включенного состояния в выключенное состояние и из выключенного состояния во включенное состояние множество раз во время фундаментального периода.As will be described below, many of the other switches of converter 1 are switched at a switching frequency that is a multiple of the fundamental frequency. This means that they switch from on to off and from off to on multiple times during the fundamental period.

Для уменьшения потерь энергии преобразователя предпочтительно переключать на фундаментальной частоте максимально возможное количество переключателей.To reduce the energy losses of the converter, it is preferable to switch at the fundamental frequency as many switches as possible.

Для упрощения подробного объяснения управления блоками переключателей второго и третьего каскадов 3, 4 будет сделана ссылка на вариант выполнения из фиг. 1, где для каждого плеча моста предусмотрена только одна группа переключения. Когда плечо моста содержит множество групп переключения, каждая группа переключения может управляться независимо, в ряде случаев с различными состояниями управления в группах переключения или переключателях одной и той же группы переключения. Однако для второго и третьего каскадов 3, 4 все группы переключения плеча моста управляются согласно одной и той же общей логике, как описано применительно к варианту выполнения из фиг. 1.In order to simplify the detailed explanation of the control of the switch blocks of the second and third stages 3, 4, reference will be made to the embodiment of FIG. 1, where only one switching group is provided for each bridge arm. When the bridge arm contains a plurality of switching groups, each switching group can be controlled independently, in some cases with different control states in the switching groups or switches of the same switching group. However, for the second and third stages 3, 4, all bridge arm switching groups are controlled according to the same general logic, as described in connection with the embodiment of FIG. 1.

Контроллер сконфигурирован для обеспечения управления блоком переключателя 334 второго плеча 33 моста с положительным выводом и блоком переключателя 344 второго промежуточного плеча 34 моста положительного напряжения, так чтобы они всегда находились в противоположных состояниях, и для обеспечения управления блоком переключателя 354 второго промежуточного плеча 35 моста отрицательного напряжения и блоком переключателя 364 второго плеча 36 моста с отрицательным выводом, так чтобы они всегда находились в противоположных состояниях.The controller is configured to control the switch block 334 of the second positive bridge arm 33 and the switch block 344 of the second positive voltage bridge intermediate arm 34 so that they are always in opposite states, and to control the switch unit 354 of the second negative voltage bridge intermediate arm 35 and the switch block 364 of the second leg 36 of the bridge with a negative terminal, so that they are always in opposite states.

Кроме того, контроллер сконфигурирован таким образом, чтобы во время положительной полуволны поддерживать указанный блок переключателя 354 второго промежуточного плеча 35 моста отрицательного напряжения во включенном состоянии и переключать указанный блок переключателя 344 второго промежуточного плеча 34 моста положительного напряжения на частоте переключения. Симметрично контроллер сконфигурирован таким образом, чтобы во время отрицательной полуволны поддерживать указанный блок переключателя 344 второго промежуточного плеча 34 моста положительного напряжения во включенном состоянии и переключать указанный блок переключателя 354 второго промежуточного плеча 35 моста отрицательного напряжения на частоте переключения.Furthermore, the controller is configured to keep said switch block 354 of the second negative voltage bridge intermediate arm 35 on during the positive half-wave, and switch said switch block 344 of the second positive voltage bridge intermediate arm 34 at a switching frequency. Symmetrically, the controller is configured to keep said switch block 344 of the second intermediate positive voltage bridge arm 34 on during the negative half-wave and to switch said switch block 354 of the second negative voltage bridge intermediate arm 35 at a switching frequency.

Более конкретно, во время положительной полуволны второе промежуточное плечо 35 моста отрицательного напряжения в целом поддерживается во включенном состоянии, и второе плечо 36 моста с отрицательным выводом в целом поддерживается в выключенном состоянии. Симметрично во время отрицательной полуволны второе промежуточное плечо 34 моста положительного напряжения в целом поддерживается во включенном состоянии, и второе плечо 33 моста с положительным выводом в целом поддерживается в выключенном состоянии.More specifically, during the positive half-wave, the second intermediate leg 35 of the negative voltage bridge is generally kept on, and the second leg 36 of the negative bridge is generally kept off. Symmetrically, during the negative half-wave, the second intermediate arm 34 of the positive voltage bridge is generally kept on, and the second leg 33 of the positive bridge is generally kept off.

Следовательно, секция 31 положительного напряжения имеет низкие потери энергии, во время отрицательной полуволны, и секция 32 отрицательного напряжения низкие потери энергии во время положительной полуволны. Это управление также поддерживает относительно низкую разность напряжения, которая прикладывается к блокам переключателей первого каскада 2, когда они находятся в выключенном состоянии. Соответственно, могут использоваться переключатели с относительно низкими блокирующими напряжениями.Therefore, the positive voltage section 31 has low power loss during the negative half wave, and the negative voltage section 32 has low power loss during the positive half wave. This control also maintains a relatively low voltage difference which is applied to the switch banks of the first stage 2 when they are in the off state. Accordingly, switches with relatively low blocking voltages can be used.

Предпочтительно, контроллер сконфигурирован таким образом, чтобы во время перехода от положительной полуволны к отрицательной полуволне поддерживать во включенном состоянии второе промежуточное плечо 34 моста положительного напряжения и второе промежуточное плечо 35 моста отрицательного напряжения, переключать первое плечо 22 моста отрицательного напряжения из выключенного состояния во включенное состояние и затем переключать первое плечо 21 моста положительного напряжения из включенного состояния в выключенное состояние. Кроме того, контроллер сконфигурирован таким образом, чтобы во время перехода от отрицательной полуволны к положительной полуволне поддерживать во включенном состоянии второе промежуточное плечо 34 моста положительного напряжения и второе промежуточное плечо 35 моста отрицательного напряжения, переключать первое плечо 21 моста положительного напряжения из выключенного состояния во включенное состояние и затем переключать первое плечо 22 моста отрицательного напряжения из включенного состояния в выключенное состояние.Preferably, the controller is configured such that during the transition from the positive half-wave to the negative half-wave, keep the second intermediate positive voltage bridge arm 34 and the second intermediate negative voltage bridge arm 35 on, switch the first negative voltage bridge arm 22 from off to on. and then switching the first leg 21 of the positive voltage bridge from the on state to the off state. In addition, the controller is configured in such a way that during the transition from the negative half-wave to the positive half-wave, keep the second intermediate positive voltage bridge arm 34 and the second intermediate negative voltage bridge arm 35 on, switch the first positive voltage bridge arm 21 from off to on. state and then switch the first leg 22 of the negative voltage bridge from the on state to the off state.

Преимущественно, во время этих переходов первые плечи моста 21, 22 положительного и отрицательного напряжений могут переключать ток, по существу, при нулевом напряжении, поскольку они закорочены блоком переключателя 344 второго промежуточного плеча 34 моста положительного напряжения и блоком переключателя 354 второго промежуточного плеча 35 моста отрицательного напряжения, которые управляются до включенного состояния.Advantageously, during these transitions, the first positive and negative voltage bridge arms 21, 22 can switch current at substantially zero voltage, as they are short-circuited by the switch block 344 of the second positive bridge intermediate arm 34 and the switch unit 354 of the second negative bridge intermediate arm 35 voltages that are controlled to the on state.

Что касается третьего каскада 4, контроллер сконфигурирован для обеспечения управления первым блоком переключателя 424 третьего плеча 42 моста промежуточного напряжения и первым блоком переключателя 414 третьего плеча 41 моста положительного напряжения, так чтобы они всегда находились в противоположных состояниях, и для обеспечения управления вторым блоком переключателя 425 третьего плеча 42 моста промежуточного напряжения и первым блоком переключателя 434 третьего плеча 43 моста отрицательного напряжения, так чтобы они всегда находились в противоположных состояниях.As for the third stage 4, the controller is configured to control the first switch box 424 of the third intermediate voltage bridge arm 42 and the first switch box 414 of the third positive voltage bridge leg 41 so that they are always in opposite states, and to control the second switch box 425 the third arm 42 of the intermediate voltage bridge and the first switch block 434 of the third arm 43 of the negative voltage bridge, so that they are always in opposite states.

Более конкретно, контроллер сконфигурирован таким образом, чтобы во время положительной полуволны поддерживать второй блок переключателя 425 третьего плеча 42 моста промежуточного напряжения во включенном состоянии и переключать первый блок переключателя 424 третьего плеча 42 моста промежуточного напряжения при частоте переключения, которая является кратным числом фундаментальной частоты.More specifically, the controller is configured to keep the second switch block 425 of the third intermediate voltage bridge arm 42 on during the positive half-wave and to switch the first switch block 424 of the third intermediate voltage bridge arm 42 at a switching frequency that is a multiple of the fundamental frequency.

Сходным образом, контроллер сконфигурирован таким образом, чтобы во время отрицательной полуволны поддерживать первый блок переключателя 424 третьего плеча 42 моста промежуточного напряжения во включенном состоянии и переключать второй блок переключателя 425 третьего плеча 42 моста промежуточного напряжения при частоте переключения.Similarly, the controller is configured to keep the first switch block 424 of the third intermediate voltage bridge arm 42 on during the negative half-wave and to switch the second switch block 425 of the third intermediate voltage bridge arm 42 at the switching frequency.

Согласно первой возможной логической схеме управления для вторых блоков переключателей 415, 435 третьих плеч 41, 43 моста положительного и отрицательного напряжений контроллер сконфигурирован для управления вторыми блоками переключателей 415, 435 третьих плеч 41, 43 моста положительного и отрицательного напряжений, так чтобы они всегда находились в противоположных состояниях. В этом случае предпочтительно контроллер сконфигурирован таким образом, чтобы поддерживать второй блок переключателя 415 третьего плеча 41 моста положительного напряжения во включенном состоянии во время положительной полуволны и поддерживать второй блок переключателя 435 третьего плеча 43 моста отрицательного напряжения во включенном состоянии во время отрицательной полуволны.According to the first possible control logic for the second switch banks 415, 435 of the third arms 41, 43 of the positive and negative voltage bridge, the controller is configured to control the second switch banks 415, 435 of the third arms 41, 43 of the positive and negative voltage bridge, so that they are always in opposite states. In this case, preferably, the controller is configured to keep the second switch block 415 of the third positive voltage bridge arm 41 on during the positive half-wave, and keep the second switch block 435 of the third negative voltage bridge arm 43 on during the negative half-wave.

Эта логическая схема управления является преимущественной, поскольку вторые блоки переключателей 415, 435 третьих плеч 41, 43 моста положительного и отрицательного напряжений переключаются при фундаментальной частоте во время обеих полуволн в отличие от первых блоков переключателей 414, 434 третьих плеч 41, 43 моста положительного и отрицательного напряжений, которые переключаются при частоте переключения, по меньшей мере, для одной полуволны.This control logic is advantageous because the second switch banks 415, 435 of the third arms 41, 43 of the positive and negative bridge switch at the fundamental frequency during both half-waves, unlike the first switch banks 414, 434 of the third arms 41, 43 of the positive and negative bridge voltages that switch at a switching frequency of at least one half-wave.

Согласно второй возможной логической схеме управления контроллер сконфигурирован для управления первым и вторым блоками переключателей 414, 415 третьего плеча 41 моста положительного напряжения, так чтобы они всегда находились в одинаковом состоянии, и для управления первым и вторым блоками переключателей 434, 435 третьего плеча 43 моста отрицательного напряжения, так чтобы они всегда находились в одинаковом состоянии.According to the second possible control logic, the controller is configured to control the first and second switch banks 414, 415 of the third arm 41 of the positive voltage bridge so that they are always in the same state, and to control the first and second switch banks 434, 435 of the third arm 43 of the negative bridge voltages so that they are always in the same state.

Ниже приведено описание предпочтительного управления для поддержания, по существу, постоянного напряжения конденсаторов во время использования преобразователя 1. Это описание сфокусировано на вторых конденсаторах 51, 52 секций положительного и отрицательного напряжений. Вместе с тем третьи конденсаторы 53, 54 секций положительного и отрицательного напряжений не требуют специального управления, поскольку их напряжение может оставаться постоянным благодаря источнику постоянного тока, соединенному с третьими узловыми точками 44, 46 положительного и отрицательного напряжений, и, по усмотрению, с помощью заземления третьей входной узловой точки 45 промежуточного напряжения.The following is a description of a preferred control for maintaining a substantially constant voltage of the capacitors during use of the converter 1. This description focuses on the second capacitors 51, 52 of the positive and negative voltage sections. However, the third capacitors 53, 54 of the positive and negative voltage sections do not require special control, since their voltage can remain constant due to the DC source connected to the third nodal points 44, 46 of the positive and negative voltages, and, optionally, with the help of ground the third input node 45 intermediate voltage.

В случае, когда преобразователь 1 содержит дополнительные конденсаторы, например, первый соединительный конденсатор 55 или второй или третий конденсаторы 56, 57, 58, 59 секций положительного и отрицательного напряжений, может быть внедрено сходное управление.In the case where the converter 1 contains additional capacitors, for example, the first connection capacitor 55 or the second or third capacitors 56, 57, 58, 59 of the positive and negative voltage sections, a similar control can be implemented.

Заявитель заметил, что уровни положительного напряжения, которые ниже напряжения третьей узловой точки 44 положительного напряжения, и уровни отрицательного напряжения, которые выше напряжения третьей узловой точки 46 отрицательного напряжения, могут выдаваться в первой выходной узловой точке 23 с раздельными линиями тока, которые, таким образом, именуются резервируемыми линиями тока. Эти линии тока содержат переключатели во включенном состоянии и, по усмотрению, конденсаторы.The Applicant has observed that positive voltage levels that are lower than the voltage of the third positive voltage anchor point 44 and negative voltage levels that are higher than the voltage of the third negative voltage anchor point 46 can be output at the first output node 23 with separate current paths, which are thus , are called redundant current lines. These current paths contain on-state switches and, optionally, capacitors.

Например, в варианте выполнения на фиг. 1 уровень напряжения VDC/4 может выдаваться с первой линией тока, содержащей третье плечо 41 моста положительного напряжения, второй конденсатор 51 секции положительного напряжения, второе промежуточное плечо 43 моста положительного напряжения и первое плечо 21 моста положительного напряжения. Таким образом, второй конденсатор 51 секции положительного напряжения заряжается или разряжается в зависимости от того, течет ли ток от третьего каскада 4 ко второму каскаду 2 или от первого каскада 2 к третьему каскаду 4.For example, in the embodiment of FIG. 1 voltage level V DC /4 can be output with a first current path comprising a third positive voltage bridge leg 41, a second positive voltage section capacitor 51, a second intermediate positive voltage bridge leg 43, and a first positive voltage bridge leg 21. Thus, the second capacitor 51 of the positive voltage section is charged or discharged depending on whether the current flows from the third stage 4 to the second stage 2 or from the first stage 2 to the third stage 4.

Уровень напряжения VDC/4 также может выдаваться со второй линией тока, содержащей третье плечо 42 моста промежуточного напряжения, второй конденсатор 51 секции положительного напряжения, второе плечо 33 моста с положительным выводом и первое плечо 21 моста положительного напряжения. Опять же второй конденсатор 51 секции положительного напряжения заряжается или разряжается в зависимости от направления тока, но зарядка или разрядка со второй линией тока меняет порядок на обратный по отношению к первой линии тока.The voltage level V DC /4 can also be output with a second current path comprising a third intermediate voltage bridge leg 42, a second positive voltage section capacitor 51, a second positive bridge leg 33, and a first positive voltage bridge leg 21. Again, the second capacitor 51 of the positive voltage section is charged or discharged depending on the direction of the current, but charging or discharging with the second current path reverses the order with respect to the first current path.

Таким образом, когда в первой выходной узловой точке 23 требуется первый уровень положительного напряжения ниже напряжения третьей входной узловой точки 44 положительного напряжения, например, VDC/4 для варианта выполнения из фиг. 1, контроллер конфигурируется для управления переключателями посредством чередования, по меньшей мере, первой линии тока и второй линии тока, предпочтительно, в течение одного и того же времени.Thus, when the first output node 23 requires a first positive voltage level lower than the voltage of the third positive input node 44, such as V DC /4 for the embodiment of FIG. 1, the controller is configured to control the switches by alternating at least the first current path and the second current path, preferably for the same time.

Сходным образом, когда в первой выходной узловой точке 23 требуется первый уровень отрицательного напряжения выше напряжения третьей входной узловой точки 46 отрицательного напряжения, например, -VDC/4 для варианта выполнения из фиг. 1, контроллер конфигурируется для управления переключателями посредством чередования, по меньшей мере, третьей линии тока и четвертой линии тока, предпочтительно, в течение одного и того же времени.Similarly, when a first negative voltage level is required at the first output node 23 above the voltage of the third negative voltage input node 46, such as -V DC /4 for the embodiment of FIG. 1, the controller is configured to control the switches by alternating at least a third current path and a fourth current path, preferably for the same time.

В других вариантах выполнения может быть больше двух резервных линий тока, которые адаптированы для выдачи одного и того же напряжения.In other embodiments, there may be more than two redundant current paths that are adapted to deliver the same voltage.

Например, когда рассматривается вариант выполнения из фиг. 3, и требуется напряжение VDC/6, предусмотрены три резервные линии тока. Первая линия тока содержит третье плечо 41 моста положительного напряжения, второй конденсатор 51 секции положительного напряжения, второе промежуточное плечо 34 моста положительного напряжения и первое плечо 21 моста положительного напряжения. Вторая линия тока содержит третье плечо 42 моста промежуточного напряжения, второй конденсатор 51 секции положительного напряжения, группу 331 переключения второго плеча 33 моста с положительным выводом, которая расположена рядом со вторым конденсатором 51 секции положительного напряжения, второй соединительный конденсатор 56 секции положительного напряжения, группу 342 переключения второго промежуточного плеча 34 моста положительного напряжения, которая расположена рядом с первым плечом 21 моста положительного напряжения, и плечо 21 моста положительного напряжения. Третья линия тока содержит третье плечо 42 моста промежуточного напряжения, группу 341 переключения второго промежуточного плеча 34 моста положительного напряжения, которая расположена рядом со вторым конденсатором 51 секции положительного напряжения, второй соединительный конденсатор 56 секции положительного напряжения, группу 332 переключения второго плеча 33 моста с положительным выводом, которая расположена рядом с первым плечом 21 моста положительного напряжения, и плечо 21 моста положительного напряжения.For example, when considering the embodiment of FIG. 3 and V DC /6 is required, three redundant current paths are provided. The first current path includes a third positive voltage bridge leg 41, a second positive voltage section capacitor 51, a second intermediate positive voltage bridge leg 34, and a first positive voltage bridge leg 21. The second current path includes a third intermediate voltage bridge leg 42, a second positive voltage section capacitor 51, a switching group 331 of the second positive bridge leg 33 which is adjacent to the second positive voltage section capacitor 51, a second positive voltage section coupling capacitor 56, group 342 switching of the second intermediate positive voltage bridge arm 34, which is located adjacent to the first positive voltage bridge arm 21, and the positive voltage bridge arm 21. The third current path includes the third arm 42 of the intermediate voltage bridge, the switching group 341 of the second intermediate arm 34 of the positive voltage bridge, which is located next to the second capacitor 51 of the positive voltage section, the second coupling capacitor 56 of the positive voltage section, the switching group 332 of the second arm 33 of the positive bridge output, which is located near the first shoulder 21 of the positive voltage bridge, and the shoulder 21 of the positive voltage bridge.

Следует отметить, что процесс зарядки и разрядки для второго конденсатора 51 секции положительного напряжения меняется на обратный между первой и второй линиями, а для второго соединительного конденсатора 56 секции положительного напряжения он меняется на обратный между второй и третьей линиями. Таким образом, три линии могут чередоваться для поддержания постоянных напряжений конденсаторов.Note that the charging and discharging process for the second positive voltage section capacitor 51 is reversed between the first and second lines, and for the second positive voltage section coupling capacitor 56, it is reversed between the second and third lines. Thus, the three lines can be interleaved to keep the capacitor voltages constant.

В общем, когда рассматривается второй конденсатор 51 секции положительного напряжения, первая линия тока содержит, по меньшей мере, блок переключателя третьего плеча 41 моста положительного напряжения, причем этот блок переключателя расположен рядом со вторым конденсатором 51 секции положительного напряжения, второй конденсатор 51 секции положительного напряжения и блок переключателя второго промежуточного плеча 34 моста положительного напряжения, который расположен рядом со вторым конденсатором 51 секции положительного напряжения. Кроме того, вторая линия тока содержит, по меньшей мере, блок переключателя третьего плеча 42 моста промежуточного напряжения, расположенный рядом со вторым конденсатором 51 секции положительного напряжения, второй конденсатор 51 секции положительного напряжения и блок переключателя второго плеча 33 моста с положительным выводом, который расположен рядом со вторым конденсатором 51 секции положительного напряжения.In general, when the second capacitor 51 of the positive voltage section is considered, the first current path comprises at least a switch block of the third arm 41 of the positive voltage bridge, this switch block being adjacent to the second capacitor 51 of the positive voltage section, the second capacitor 51 of the positive voltage section and a switch block of the second intermediate positive voltage bridge arm 34, which is located adjacent to the second capacitor 51 of the positive voltage section. In addition, the second current path includes at least a switch block of the third arm 42 of the intermediate voltage bridge located adjacent to the second capacitor 51 of the positive voltage section, a second capacitor 51 of the positive voltage section, and a switch block of the second arm 33 of the positive bridge, which is located next to the second capacitor 51 of the positive voltage section.

Для поддержания постоянного напряжения второго конденсатора 52 секции отрицательного напряжения третья линия тока содержит, по меньшей мере, блок переключателя третьего плеча 43 моста отрицательного напряжения, расположенный рядом со вторым конденсатором 52 секции отрицательного напряжения, второй конденсатор 52 секции отрицательного напряжения и блок переключателя второго промежуточного плеча 35 моста отрицательного напряжения, расположенный рядом со вторым конденсатором 52 секции отрицательного напряжения. Четвертая линия тока содержит, по меньшей мере, блок переключателя третьего плеча 42 моста промежуточного напряжения, расположенный рядом со вторым конденсатором 52 секции отрицательного напряжения, второй конденсатор 52 секции отрицательного напряжения и блок переключателя второго плеча 36 моста с отрицательным выводом, расположенный рядом со вторым конденсатором 52 секции отрицательного напряжения.To maintain a constant voltage of the second capacitor 52 of the negative voltage section, the third current path includes at least a switch block of the third arm 43 of the negative voltage bridge, located next to the second capacitor 52 of the negative voltage section, the second capacitor 52 of the negative voltage section, and the switch block of the second intermediate arm 35 of the negative voltage bridge located adjacent to the second capacitor 52 of the negative voltage section. The fourth current path includes at least a switch block of the third arm 42 of the intermediate voltage bridge located adjacent to the second capacitor 52 of the negative voltage section, a second capacitor 52 of the negative voltage section, and a switch block of the second arm 36 of the bridge with a negative terminal located adjacent to the second capacitor 52 negative voltage sections.

Разумеется, первая и вторая линии тока должны выдавать первый уровень положительного напряжения, а третья и четвертая линии тока должны выдавать первый уровень отрицательного напряжения.Of course, the first and second current paths must provide a first level of positive voltage, and the third and fourth current paths must supply a first level of negative voltage.

В самых общих чертах, когда рассматривается любой из конденсаторов преобразователя 1, первая линия тока содержит конденсатор, блок переключателя выше конденсатора по направлению течения тока и рядом с его положительным зажимом и блок переключателя ниже конденсатора по направлению течения тока и рядом с его отрицательным зажимом. Вторая линия тока содержит конденсатор, блок переключателя выше конденсатора по направлению течения тока и рядом с его отрицательным зажимом и блок переключателя ниже конденсатора по направлению течения тока и рядом с его положительным зажимом.In the most general terms, when any of the capacitors of converter 1 is considered, the first current path contains a capacitor, a switch block above the capacitor in the current flow direction and near its positive terminal, and a switch block below the capacitor in the current flow direction and near its negative terminal. The second current path contains a capacitor, a switch block above the capacitor in the direction of current flow and next to its negative terminal, and a switch block below the capacitor in the direction of current flow and next to its positive terminal.

Claims (47)

1. Преобразователь (1) электрической энергии, содержащий множество плеч моста, причем каждое плечо моста содержит один или несколько последовательно соединенных блоков переключателей, причем каждый блок переключателя содержит управляемый переключатель и диод, соединенный встречно с управляемым переключателем; преобразователь (1) содержит первый каскад (2), второй каскад (3) и третий каскад (4), причем первый, второй и третий каскады (2, 3, 4) соединены последовательно; в котором:1. Converter (1) electrical energy containing multiple arms of the bridge, each arm of the bridge contains one or more series-connected switch blocks, each switch block contains a controlled switch and a diode connected oppositely to the controlled switch; the converter (1) contains the first stage (2), the second stage (3) and the third stage (4), and the first, second and third stages (2, 3, 4) are connected in series; in which: - первый каскад (2) содержит первое плечо (21) моста положительного напряжения, присоединенное между первой выходной узловой точкой (23) и первой входной узловой точкой (24) положительного напряжения, и первое плечо (22) моста отрицательного напряжения, присоединенное между первой выходной узловой точкой (23) и первой входной узловой точкой (25) отрицательного напряжения,- the first stage (2) contains the first arm (21) of the positive voltage bridge connected between the first output node (23) and the first input node (24) of the positive voltage, and the first arm (22) of the negative voltage bridge connected between the first output nodal point (23) and the first input nodal point (25) of negative voltage, - второй каскад (3) содержит:- the second cascade (3) contains: - секцию (31) положительного напряжения, причем секция (31) положительного напряжения содержит второе плечо (33) моста с положительным выводом, присоединенное между первой входной узловой точкой (24) положительного напряжения и второй входной узловой точкой (37) положительного напряжения, и второе промежуточное плечо (34) моста положительного напряжения, присоединенное между первой входной узловой точкой (24) положительного напряжения и второй входной узловой точкой (38) промежуточного напряжения,- section (31) of positive voltage, and section (31) of positive voltage contains the second arm (33) of the bridge with a positive output connected between the first input node point (24) of positive voltage and the second input node point (37) of positive voltage, and the second intermediate arm (34) of the positive voltage bridge connected between the first input node point (24) of the positive voltage and the second input node point (38) of the intermediate voltage, - секцию (32) отрицательного напряжения, причем секция (32) отрицательного напряжения содержит второе промежуточное плечо (35) моста отрицательного напряжения, присоединенное между первой входной узловой точкой (25) отрицательного напряжения и второй входной узловой точкой (38) промежуточного напряжения, и второе плечо (36) моста с отрицательным выводом, присоединенное между первой входной узловой точкой (25) отрицательного напряжения и второй входной узловой точкой (39) отрицательного напряжения,- a negative voltage section (32), wherein the negative voltage section (32) comprises a second intermediate negative voltage bridge arm (35) connected between the first negative voltage input node (25) and the second intermediate voltage input node (38), and the second a bridge arm (36) with a negative terminal connected between the first negative voltage input node (25) and the second negative voltage input node (39), - второй конденсатор (51) секции положительного напряжения, присоединенный между второй входной узловой точкой (37) положительного напряжения и второй входной узловой точкой (38) промежуточного напряжения, и второй конденсатор (52) секции отрицательного напряжения, присоединенный между второй входной узловой точкой (38) промежуточного напряжения и второй входной узловой точкой (39) отрицательного напряжения,- the second capacitor (51) of the positive voltage section, connected between the second input node point (37) of the positive voltage and the second input node point (38) of the intermediate voltage, and the second capacitor (52) of the negative voltage section, connected between the second input node point (38 ) intermediate voltage and the second input node (39) negative voltage, - третий каскад (4) содержит:- the third cascade (4) contains: - третье плечо (41) моста положительного напряжения, присоединенное между второй входной узловой точкой (37) положительного напряжения и третьей входной узловой точкой (44) положительного напряжения,- the third arm (41) of the positive voltage bridge connected between the second input node point (37) of the positive voltage and the third input node point (44) of the positive voltage, - третье плечо (42) моста промежуточного напряжения, присоединенное между второй входной узловой точкой (38) и третьей входной узловой точкой (45) промежуточного напряжения,- the third arm (42) of the intermediate voltage bridge connected between the second input node point (38) and the third input node point (45) of the intermediate voltage, - третье плечо (43) моста отрицательного напряжения, присоединенное между второй входной узловой точкой (39) отрицательного напряжения и третьей входной узловой точкой (46) отрицательного напряжения,- the third arm (43) of the negative voltage bridge connected between the second input node point (39) of the negative voltage and the third input node point (46) of the negative voltage, - третий конденсатор (53) секции положительного напряжения, присоединенный между третьей входной узловой точкой (44) положительного напряжения и третьей входной узловой точкой (45) промежуточного напряжения, и третий конденсатор (54) секции отрицательного напряжения, присоединенный между третьей входной узловой точкой (45) промежуточного напряжения и третьей входной узловой точкой (46) отрицательного напряжения, отличающийся тем, что третье плечо (42) моста промежуточного напряжения содержит первый блок переключателя (424), выполненный с возможностью препятствования течению тока в первом направлении, и второй блок переключателя (425), выполненный с возможностью препятствования течению тока во втором направлении, противоположном первому направлению, кроме того, первый и второй блоки переключателей (424, 425) третьего плеча (42) моста промежуточного напряжения соединены не последовательно. - the third capacitor (53) of the positive voltage section, connected between the third input node point (44) of the positive voltage and the third input node point (45) of the intermediate voltage, and the third capacitor (54) of the negative voltage section, connected between the third input node point (45 ) intermediate voltage and a third input node point (46) of negative voltage, characterized in that the third arm (42) of the intermediate voltage bridge contains the first switch block (424) configured to prevent the flow of current in the first direction, and the second switch block (425 ) configured to prevent the flow of current in the second direction opposite to the first direction, in addition, the first and second blocks of switches (424, 425) of the third arm (42) of the intermediate voltage bridge are not connected in series. 2. Преобразователь (1) по п. 1, отличающийся тем, что2. Converter (1) according to claim 1, characterized in that - третье плечо (41) моста положительного напряжения, третье плечо (43) моста отрицательного напряжения и третье плечо (42) моста промежуточного напряжения содержат множество групп (411, 412, 421, 422, 431, 432) переключения, причем каждая группа (411, 412, 421, 422, 431, 432) переключения содержит один или несколько блоков переключателей, и группы (411, 412, 421, 422, 431, 432) переключения взаимно соединены последовательно в каждом соответствующем плече (41, 42, 43) моста в одной или нескольких третьих соединительных узловых точках (413, 423, 433),- the third arm (41) of the positive voltage bridge, the third arm (43) of the negative voltage bridge and the third arm (42) of the intermediate voltage bridge comprise a plurality of switching groups (411, 412, 421, 422, 431, 432), each group (411 , 412, 421, 422, 431, 432) switch contains one or more switch blocks, and switch groups (411, 412, 421, 422, 431, 432) are interconnected sequentially in each respective arm (41, 42, 43) of the bridge at one or more third connecting nodes (413, 423, 433), - третий каскад (4) содержит один или несколько третьих соединительных конденсаторов (58) секции положительного напряжения, присоединенных между соответствующими третьими соединительными узловыми точками (413, 423) третьего плеча (41) моста положительного напряжения и третьего плеча (42) моста промежуточного напряжения, и один или несколько третьих соединительных конденсаторов (59) секции отрицательного напряжения, присоединенных между соответствующими третьими соединительными узловыми точками (423, 433) третьего плеча (42) моста промежуточного напряжения и третьего плеча (43) моста отрицательного напряжения.- the third stage (4) contains one or more third connection capacitors (58) of the positive voltage section connected between the respective third connection nodes (413, 423) of the third arm (41) of the positive voltage bridge and the third arm (42) of the intermediate voltage bridge, and one or more third connection capacitors (59) of the negative voltage section connected between the respective third connection nodes (423, 433) of the third arm (42) of the intermediate voltage bridge and the third arm (43) of the negative voltage bridge. 3. Преобразователь (1) по п. 1 или 2, отличающийся тем, что3. Converter (1) according to claim 1 or 2, characterized in that - второе плечо (33) моста с положительным выводом, второе промежуточное плечо (34) моста положительного напряжения, второе промежуточное плечо (35) моста отрицательного напряжения и второе плечо (36) моста с отрицательным выводом содержат множество групп (331, 332, 341, 342, 351, 352, 361, 362) переключения, причем каждая группа (331, 332, 341, 342, 351, 352, 361, 362) переключения содержит один или несколько блоков переключателей, и группы (331, 332, 341, 342, 351, 352, 361, 362) переключения взаимно соединены последовательно в каждом соответствующем плече (33, 34, 35, 36) моста в одной или нескольких вторых соединительных узловых точках (333, 343, 353, 363),- the second arm (33) of the positive bridge, the second intermediate arm (34) of the positive voltage bridge, the second intermediate arm (35) of the negative voltage bridge and the second arm (36) of the negative terminal contain a plurality of groups (331, 332, 341, 342, 351, 352, 361, 362) switching groups (331, 332, 341, 342, 351, 352, 361, 362) switching contains one or more switch blocks, and groups (331, 332, 341, 342 , 351, 352, 361, 362) switches are mutually connected in series in each respective arm (33, 34, 35, 36) of the bridge at one or more second connecting nodes (333, 343, 353, 363), - второй каскад (3) содержит один или несколько вторых соединительных конденсаторов (56) секции положительного напряжения, присоединенных между соответствующими вторыми соединительными узловыми точками (333, 343) второго плеча (33) моста с положительным выводом и второго промежуточного плеча (34) моста положительного напряжения, и один или несколько вторых соединительных конденсаторов (57) секции отрицательного напряжения, присоединенных между соответствующими вторым соединительными узловыми точками (353, 363) второго промежуточного плеча (35) моста отрицательного напряжения и второго плеча (36) моста с отрицательным выводом.- the second stage (3) contains one or more second connection capacitors (56) of the positive voltage section connected between the respective second connection nodes (333, 343) of the second arm (33) of the positive bridge and the second intermediate arm (34) of the positive bridge voltage, and one or more second connection capacitors (57) of the negative voltage section connected between the respective second connection nodes (353, 363) of the second intermediate arm (35) of the negative voltage bridge and the second arm (36) of the bridge with a negative terminal. 4. Преобразователь (1) по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что4. Converter (1) according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that - первое плечо (21) моста положительного напряжения и первое плечо (22) моста отрицательного напряжения содержат множество групп (211, 212, 221, 222) переключения, причем каждая группа (211, 212, 221, 222) переключения содержит один или несколько блоков переключателей, и группы (211, 212, 221, 222) переключения взаимно соединены последовательно в каждом соответствующем плече (21, 22) моста в одной или нескольких первых соединительных узловых точках (213, 223), - the first arm (21) of the positive voltage bridge and the first arm (22) of the negative voltage bridge comprise a plurality of switching groups (211, 212, 221, 222), each switching group (211, 212, 221, 222) containing one or more blocks switches, and switching groups (211, 212, 221, 222) are mutually connected in series in each corresponding arm (21, 22) of the bridge at one or more first connecting nodes (213, 223), - первый каскад (2) содержит один или несколько первых соединительных конденсаторов (55), присоединенных между соответствующими соединительными узловыми точками (213, 223) первого плеча (21) моста положительного напряжения и первого плеча (22) моста отрицательного напряжения.- the first stage (2) contains one or more first connection capacitors (55) connected between the respective connection nodes (213, 223) of the first arm (21) of the positive voltage bridge and the first arm (22) of the negative voltage bridge. 5. Преобразователь (1) по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что третьи конденсаторы (53, 54) секций положительного и отрицательного напряжений заряжены до первого напряжения, и вторые конденсаторы (51, 52) секций положительного и отрицательного напряжений заряжены до второго напряжения, которое является долей первого напряжения.5. Converter (1) according to any one of paragraphs. 1-4, characterized in that the third capacitors (53, 54) of the positive and negative voltage sections are charged to the first voltage, and the second capacitors (51, 52) of the positive and negative voltage sections are charged to the second voltage, which is a fraction of the first voltage. 6. Преобразователь по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что третьи плечи (41, 43) моста положительного и отрицательного напряжений содержат первый блок переключателя (414, 434) и второй блок переключателя (415, 435), причем первый и второй блоки переключателей (414, 415, 424, 425, 434, 435) третьих плеч (41, 42, 43) моста положительного, промежуточного и отрицательного напряжений имеют одно и то же блокирующее напряжение. 6. Converter according to any one of paragraphs. 1-5, characterized in that the third arms (41, 43) of the positive and negative voltage bridge comprise a first switch block (414, 434) and a second switch block (415, 435), wherein the first and second switch blocks (414, 415, 424, 425, 434, 435) of the third arms (41, 42, 43) of the positive, intermediate and negative voltage bridge have the same blocking voltage. 7. Преобразователь (1) по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что содержит контроллер, причем преобразователь (1) выполнен управляемым контроллером для получения выходного напряжения в первой выходной узловой точке (23), причем выходное напряжение имеет положительные полуволны и отрицательные полуволны, чередующиеся с частотой работы преобразователя. 7. Converter (1) according to any one of paragraphs. 1-6, characterized in that it contains a controller, and the converter (1) is made by a controlled controller to obtain an output voltage at the first output node point (23), and the output voltage has positive half-waves and negative half-waves, alternating with the frequency of the converter. 8. Преобразователь (1) по п. 7, отличающийся тем, что8. Converter (1) according to claim 7, characterized in that - контроллер выполнен с возможностью управления блоком переключателя (334) второго плеча (33) моста с положительным выводом и блоком переключателя (344) второго промежуточного плеча (34) моста положительного напряжения, так чтобы они всегда находились в противоположных состояниях, и обеспечения управления блоком переключателя (354) второго промежуточного плеча (35) моста отрицательного напряжения и блоком переключателя (364) второго плеча (36) моста с отрицательным выводом, так чтобы они всегда находились в противоположных состояниях,- the controller is configured to control the switch unit (334) of the second arm (33) of the positive bridge and the switch unit (344) of the second intermediate arm (34) of the positive voltage bridge so that they are always in opposite states, and to control the switch unit (354) of the second intermediate arm (35) of the negative voltage bridge and the switch block (364) of the second arm (36) of the bridge with a negative terminal, so that they are always in opposite states, - контроллер выполнен таким образом, чтобы во время положительной полуволны поддерживать указанный блок переключателя (354) второго промежуточного плеча (35) моста отрицательного напряжения во включенном состоянии и переключать указанный блок переключателя (344) второго промежуточного плеча (34) моста положительного напряжения на частоте переключения, которая является кратной величиной фундаментальной частоты,- the controller is designed in such a way that during the positive half-wave, maintain the specified switch block (354) of the second intermediate arm (35) of the negative voltage bridge in the on state and switch the specified switch unit (344) of the second intermediate arm (34) of the positive voltage bridge at the switching frequency , which is a multiple of the fundamental frequency, - контроллер выполнен таким образом, чтобы во время отрицательной полуволны поддерживать указанный блок переключателя (344) второго промежуточного плеча (34) моста положительного напряжения во включенном состоянии и переключать указанный блок переключателя (354) второго промежуточного плеча (35) моста отрицательного напряжения на частоте переключения. - the controller is designed in such a way that during the negative half-wave, maintain the specified switch block (344) of the second intermediate arm (34) of the positive voltage bridge in the on state and switch the specified switch unit (354) of the second intermediate arm (35) of the negative voltage bridge at the switching frequency . 9. Преобразователь (1) по п. 7, отличающийся тем, что9. Converter (1) according to claim 7, characterized in that - контроллер выполнен с возможностью управления первым блоком переключателя (424) третьего плеча (42) моста промежуточного напряжения и первым блоком переключателя (414) третьего плеча (41) моста положительного напряжения, так чтобы они всегда находились в противоположных состояниях, и обеспечения управления вторым блоком переключателя (425) третьего плеча (42) моста промежуточного напряжения и первым блоком переключателя (434) третьего плеча (43) моста отрицательного напряжения, так чтобы они всегда находились в противоположных состояниях,- the controller is configured to control the first switch block (424) of the third arm (42) of the intermediate voltage bridge and the first switch block (414) of the third arm (41) of the positive voltage bridge, so that they are always in opposite states, and provide control of the second block switch (425) of the third arm (42) of the intermediate voltage bridge and the first switch block (434) of the third arm (43) of the negative voltage bridge, so that they are always in opposite states, - контроллер выполнен таким образом, чтобы во время положительной полуволны поддерживать второй блок переключателя (425) третьего плеча (42) моста промежуточного напряжения во включенном состоянии и переключать первый блок переключателя (424) третьего плеча (42) моста промежуточного напряжения при частоте переключения, которая является кратным числом частоты работы преобразователя,- the controller is designed in such a way that during the positive half-wave, maintain the second switch block (425) of the third arm (42) of the intermediate voltage bridge in the on state and switch the first switch block (424) of the third arm (42) of the intermediate voltage bridge at a switching frequency, which is a multiple of the converter frequency, - контроллер выполнен таким образом, чтобы во время отрицательной полуволны поддерживать первый блок переключателя (424) третьего плеча (42) моста промежуточного напряжения во включенном состоянии и переключать второй блок переключателя (425) третьего плеча (42) моста промежуточного напряжения при частоте переключения. - the controller is designed in such a way that during the negative half-wave, maintain the first switch block (424) of the third arm (42) of the intermediate voltage bridge in the on state and switch the second switch block (425) of the third arm (42) of the intermediate voltage bridge at the switching frequency. 10. Преобразователь (1) по п. 6 или 7, отличающийся тем, что контроллер выполнен с возможностью управления вторыми блоками переключателей (415, 435) третьих плеч (41, 43) моста положительного и отрицательного напряжений, так чтобы они всегда находились в противоположных состояниях. 10. The converter (1) according to claim 6 or 7, characterized in that the controller is configured to control the second blocks of switches (415, 435) of the third arms (41, 43) of the positive and negative voltage bridge, so that they are always in opposite states. 11. Преобразователь (1) по п. 10, отличающийся тем, что контроллер выполнен таким образом, чтобы поддерживать второй блок переключателя (415) третьего плеча (41) моста положительного напряжения во включенном состоянии во время положительной полуволны и поддерживать второй блок переключателя (435) третьего плеча (43) моста отрицательного напряжения во включенном состоянии во время отрицательной полуволны. 11. Converter (1) according to claim 10, characterized in that the controller is configured to keep the second switch block (415) of the third arm (41) of the positive voltage bridge in the on state during the positive half-wave and to maintain the second switch block (435 ) of the third arm (43) of the negative voltage bridge in the on state during the negative half-wave. 12. Преобразователь (1) по п. 6 или 7, отличающийся тем, что контроллер выполнен с возможностью управления первым и вторым блоками переключателей (414, 415) третьего плеча (41) моста положительного напряжения, так чтобы они всегда находились в одинаковом состоянии, и управления первым и вторым блоками переключателей (434, 435) третьего плеча (43) моста отрицательного напряжения, так чтобы они всегда находились в одинаковом состоянии. 12. The converter (1) according to claim 6 or 7, characterized in that the controller is configured to control the first and second blocks of switches (414, 415) of the third arm (41) of the positive voltage bridge, so that they are always in the same state, and controlling the first and second switch blocks (434, 435) of the third arm (43) of the negative voltage bridge so that they are always in the same state. 13. Преобразователь (1) по любому из пп. 7-12, отличающийся тем, что13. Converter (1) according to any one of paragraphs. 7-12, characterized in that - контроллер выполнен с возможностью управления блоком переключателя (214) первого плеча (21) моста положительного напряжения и блоком переключателя (224) первого плеча (22) моста отрицательного напряжения, так чтобы они всегда находились в противоположных состояниях, и- the controller is configured to control the switch unit (214) of the first arm (21) of the positive voltage bridge and the switch unit (224) of the first arm (22) of the negative voltage bridge so that they are always in opposite states, and - контроллер выполнен с возможностью поддержания указанного блока переключателя (214) первого плеча (21) моста положительного напряжения во включенном состоянии во время положительной полуволны и поддержания указанного блока переключателя (224) первого плеча (22) моста отрицательного напряжения во включенном состоянии во время отрицательной полуволны. - the controller is configured to maintain the specified switch block (214) of the first arm (21) of the positive voltage bridge in the on state during the positive half-wave and maintain the specified switch block (224) of the first arm (22) of the negative voltage bridge in the on state during the negative half-wave . 14. Преобразователь (1) по любому из пп. 7-13, отличающийся тем, что14. Converter (1) according to any one of paragraphs. 7-13, characterized in that - контроллер выполнен таким образом, чтобы во время перехода от положительной полуволны к отрицательной полуволне поддерживать во включенном состоянии второе промежуточное плечо (34) моста положительного напряжения и второе промежуточное плечо (35) моста отрицательного напряжения, и переключать первое плечо (21) моста положительного напряжения из включенного состояния в выключенное состояние, - the controller is designed in such a way that during the transition from the positive half-wave to the negative half-wave, keep the second intermediate arm (34) of the positive voltage bridge and the second intermediate arm (35) of the negative voltage bridge on, and switch the first arm (21) of the positive voltage bridge from the on state to the off state, - контроллер выполнен таким образом, чтобы во время перехода от отрицательной полуволны к положительной полуволне поддерживать во включенном состоянии второе промежуточное плечо (34) моста положительного напряжения и второе промежуточное плечо (35) моста отрицательного напряжения, и переключать первое плечо (22) моста отрицательного напряжения из включенного состояния в выключенное состояние. - the controller is designed in such a way that during the transition from the negative half-wave to the positive half-wave, keep the second intermediate arm (34) of the positive voltage bridge and the second intermediate arm (35) of the negative voltage bridge on, and switch the first arm (22) of the negative voltage bridge from the on state to the off state. 15. Преобразователь (1) по любому из пп. 7-14, отличающийся тем, что15. Converter (1) according to any one of paragraphs. 7-14, characterized in that - когда в первой выходной узловой точке (21) требуется первый уровень положительного напряжения, первый уровень положительного напряжения ниже напряжения в третьей входной узловой точке (44) положительного напряжения, причем контроллер выполнен с возможностью управления блоками переключателей посредством чередования, по меньшей мере, первой линии тока и второй линии тока, содержащей конденсаторы и блоки переключателей во включенном состоянии,- when a first positive voltage level is required at the first output node (21), the first positive voltage level is lower than the voltage at the third positive voltage input node (44), wherein the controller is configured to control the switch units by alternating at least the first line current and a second current line containing capacitors and switch blocks in the on state, - когда в первой выходной узловой точке (21) требуется первый уровень отрицательного напряжения, первый уровень отрицательного напряжения ниже напряжения в третьей входной узловой точке (46) отрицательного напряжения, причем контроллер выполнен с возможностью управления блоками переключателей посредством чередования, по меньшей мере, третьей линии тока и четвертой линии тока, содержащей конденсаторы и блоки переключателей во включенном состоянии,- when the first negative voltage level is required at the first output node (21), the first negative voltage level is lower than the voltage at the third negative voltage input node (46), wherein the controller is configured to control the switch units by alternating at least the third line current and the fourth current line containing capacitors and switch blocks in the on state, - первая линия тока содержит, по меньшей мере, блок переключателя третьего плеча (41) моста положительного напряжения рядом со вторым конденсатором (51) секции положительного напряжения, второй конденсатор (51) секции положительного напряжения и блок переключателя второго промежуточного плеча (34) моста положительного напряжения рядом со вторым конденсатором (51) секции положительного напряжения,- the first current line contains at least a switch block of the third arm (41) of the positive voltage bridge next to the second capacitor (51) of the positive voltage section, the second capacitor (51) of the positive voltage section and the switch block of the second intermediate arm (34) of the positive bridge voltage next to the second capacitor (51) of the positive voltage section, - вторая линия тока содержит, по меньшей мере, блок переключателя третьего плеча (42) моста промежуточного напряжения рядом со вторым конденсатором (51) секции положительного напряжения, второй конденсатор (51) секции положительного напряжения и блок переключателя второго плеча (33) моста с положительным выводом рядом со вторым конденсатором (51) секции положительного напряжения,- the second current path comprises at least a switch block of the third arm (42) of the intermediate voltage bridge next to the second capacitor (51) of the positive voltage section, a second capacitor (51) of the positive voltage section and a switch block of the second arm (33) of the bridge with positive terminal next to the second capacitor (51) of the positive voltage section, - третья линия тока содержит, по меньшей мере, блок переключателя третьего плеча (43) моста отрицательного напряжения рядом со вторым конденсатором (52) секции отрицательного напряжения, второй конденсатор (52) секции отрицательного напряжения и блок переключателя второго промежуточного плеча (35) моста отрицательного напряжения рядом со вторым конденсатором (52) секции отрицательного напряжения,- the third current path contains at least a switch block of the third arm (43) of the negative voltage bridge next to the second capacitor (52) of the negative voltage section, the second capacitor (52) of the negative voltage section and a switch block of the second intermediate arm (35) of the negative voltage bridge next to the second capacitor (52) of the negative voltage section, - четвертая линия тока содержит, по меньшей мере, блок переключателя третьего плеча (42) моста промежуточного напряжения рядом со вторым конденсатором (52) секции отрицательного напряжения, второй конденсатор (52) секции отрицательного напряжения и блок переключателя второго плеча (36) моста с отрицательным выводом, рядом со вторым конденсатором (52) секции отрицательного напряжения.- the fourth current path contains at least a switch block of the third arm (42) of the intermediate voltage bridge next to the second capacitor (52) of the negative voltage section, the second capacitor (52) of the negative voltage section and the switch block of the second arm (36) of the bridge with negative terminal, next to the second capacitor (52) of the negative voltage section.
RU2019115619A 2018-05-23 2019-05-21 Power converter RU2793273C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP18173847.7 2018-05-23
EP18173847.7A EP3573227A1 (en) 2018-05-23 2018-05-23 Electric power converter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2019115619A RU2019115619A (en) 2020-11-23
RU2793273C2 true RU2793273C2 (en) 2023-03-30

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007087732A1 (en) * 2006-02-01 2007-08-09 Abb Research Ltd Switchgear cell and converter circuit for switching a large number of voltage levels
EP2525484B1 (en) * 2011-05-17 2013-11-27 GE Energy Power Conversion Technology Limited voltage inverter with 2n+1 voltage levels
RU2014145160A (en) * 2012-05-25 2016-07-20 Дженерал Электрик Компани STRUCTURE OF HIGH VOLTAGE MULTI-LEVEL HIGH POWER DRIVE
US9660553B2 (en) * 2012-11-30 2017-05-23 Ingeteam Power Technology, S.A. Switching stage, energy conversion circuit, and conversion stage for wind turbines comprising the energy conversion circuit
EP2846453B1 (en) * 2013-06-24 2018-08-29 Huawei Technologies Co., Ltd. Single-phase inverter and three-phase inverter

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007087732A1 (en) * 2006-02-01 2007-08-09 Abb Research Ltd Switchgear cell and converter circuit for switching a large number of voltage levels
EP2525484B1 (en) * 2011-05-17 2013-11-27 GE Energy Power Conversion Technology Limited voltage inverter with 2n+1 voltage levels
RU2014145160A (en) * 2012-05-25 2016-07-20 Дженерал Электрик Компани STRUCTURE OF HIGH VOLTAGE MULTI-LEVEL HIGH POWER DRIVE
US9660553B2 (en) * 2012-11-30 2017-05-23 Ingeteam Power Technology, S.A. Switching stage, energy conversion circuit, and conversion stage for wind turbines comprising the energy conversion circuit
EP2846453B1 (en) * 2013-06-24 2018-08-29 Huawei Technologies Co., Ltd. Single-phase inverter and three-phase inverter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10153685B2 (en) Power ripple compensation
US9325252B2 (en) Multilevel converter systems and sinusoidal pulse width modulation methods
CN102577072B (en) Modified voltage source converter structure
US20170163171A1 (en) Apparatus and method for controlling asymmetric modular multilevel converter
JP5977287B2 (en) Multi-level inverter
Xu et al. Active capacitor voltage control of flying capacitor multilevel converters
CN107517019B (en) Multilevel inverter hybrid modulation strategy
EP3046246B1 (en) Multilevel active rectifiers
Naderi et al. A new hybrid active neutral point clamped flying capacitor multilevel inverter
Mishra et al. Comparison of total harmonic distortion of modular multilevel converter and parallel hybrid modular multilevel converter
CA2995538A1 (en) Voltage source converter and control thereof
US10574130B2 (en) Electric power converter
JP4643117B2 (en) Multi-cell energy converter
WO2014154265A1 (en) Hybrid power converter with modular multilevel strings (m2lc) in neutral point clamping topology
US20150028831A1 (en) Voltage setting device
KR101730018B1 (en) Multi-level Inverter Apparatus
EP3695502A1 (en) Modular multilevel converter
RU2793273C2 (en) Power converter
WO2013135300A1 (en) Arrangement for conversion between ac and dc
JP2016226223A (en) Seven-level power converter
Wang et al. New low-cost five-level active neutral-point clamped converter
Santos et al. Fault tolerant operation of active neutral point clamped multilevel converters using a voltage sliding mode controller
Leredde et al. Control of the DC link capacitor voltage on a new four-level SMC based topology
CN117730476A (en) Cell-based multilevel converter with multiple modes of operation and associated control method
Li Fault tolerant topologies of five-level active neutral-point-clamped converters