[发明专利]用于转换5个或者更多电压电平的开关装置单元

说明书

技术领域

本发明涉及功率电子电路领域。根据独立权利要求的前序，本发明基于用于5个或者更多电压电平的转换的开关装置单元(Schaltzelle)。

背景技术

当今功率半导体开关越来越多地应用于转换器技术特别是用于转换多个电压电平的转换器电路中。文献WO 2007/087732A1中的图2给出了这种转换开关的开关装置单元。其中该开关装置单元包含第一分支电路和第二分支电路，其中每一个分支电路具有两个串联可控的双向功率半导体开关，该功率半导体开关具有受控的单向导电方向(Stromfuehrungsrichtung)。两个分支电路的第一端相互连接，该连接就形成了交变电压相位接头(Wechselspannungsphasenanschluss)。再者，两个分支电路的第二端通过两个蓄能器的串联电路相互连接。此外，该开关设备单元包括中间连接电路(Zwischenschaltung)，该中间连接电路具有功率半导体开关装置和电容，其中功率半导体开关装置与两个串联的蓄能器的连接点连接。此外中间连接电路中的电容和功率半导体开关装置与两个分支电路的可控双向功率半导体开关的连接点连接。

采用上述的WO 2007/087732A1中的开关装置单元只是可能转换5个操作电压电平(Schaltspannungsniveaus)。而且该开关装置单元的连接复杂以及其结构也因此而复杂，使得基于文献WO 2007/087732A1实现开关装置单元是昂贵的。

发明内容

因此，本发明的任务在于，给出一种开关装置单元，借助于该开关装置单元可以转换五个或者更多电压电平，该开关装置单元可以很容易实现，此外描述了对现有技术特别是对于WO 2007/087732A1的备选解决方案。该任务通过权利要求1或者权利要求2的特征解决。在从属权利要求中给出了本发明的有利的改进方案。

根据本发明的用于转换n(其中n＝5，7，9...)个操作电压电平的开关装置单元包含第一分支电路和第二分支电路，其中每个分支电路具有n-1个串联可控的双向功率半导体开关，该功率半导体开关具有受控的单向导电方向，分支电路的第一端相互连接而分支电路的第二端通过第一蓄能器和第二蓄能器的串联电路相互连接。此外，设有每个分支电路的串联可控的双向功率半导体开关的p＝n-2个功率半导体开关连接点，串联可控的双向功率半导体开关具有受控的单向导电方向，其中对于每个分支电路，可以从奇数计数数字(Zaehlzahl)x开始从各个分支电路的第一端到第二端对功率半导体开关连接点计数。此外还设有中间连接电路，该中间连接电路与第一蓄能器和第二蓄能器的连接点连接，该中间连接电路还具有大量的功率半导体开关。根据本发明，中间连接电路具有第一电容和第二电容，其中第一电容与第一分支电路的带有奇数计数数字x的功率半导体开关连接点连接而第二电容与第二分支电路的功率半导体开关连接点连接。此外，中间连接电路的功率半导体开关与第一分支电路或者第二分支电路的带有计数数字x＜(p+1)/2的功率半导体开关连接点或者与第一端直接连接。

此外，根据本发明，作为备选，中间连接电路的功率半导体开关只与第一分支电路的带有计数数字x＝(p+1)/2的功率半导体开关连接点连接或者只与第二分支电路的带有计数数字x＝(p+1)/2的功率半导体开关连接点连接。

根据本发明，在其它备选方案中，中间连接电路具有电容，其中该电容与第一分支电路和第二分支电路的带有计数数字x＜(p+1)/2的功率半导体开关连接点连接。此外，作为备选，中间连接电路的功率半导体开关与第一或者第二分支电路的带有计数数字x＜(p+1)/2的功率半导体开关连接点连接，而中间连接电路的另一功率半导体开关直接与第一或者第二分支电路的带有计数数字x≤(p+1)/2的功率半导体开关连接点连接，其中中间连接电路的该另一功率半导体开关不直接与中间连接电路的电容连接。由此，借助于特别少的组件及涉及到的连接实现了用于转换n(其中n＝5，7，9，...)个电压电平的开关装置单元，以及由此实现了总的来说相当简单的开关装置单元，而且该元件具有小的空间要求且此外还提出了对于现有技术的备选解决方案。通过较小的电路消耗根据本发明的开关装置单元也是非常鲁棒(robust)的、故障率低的，且因此由较高的实用性来表征。基于其较小的电路消耗同样还可以把与开关元件相关的控制消耗保持很小。根据本发明的开关装置单元的进一步的优点就是，借助于中间连接电路可以双向方向地调整或者调节第一蓄能器与第二蓄能器的连接点的电流。此外，根据本发明，上述的备选开关装置单元仅用一个电容就足够了。

附图说明