电路和其操作方法

摘要

本发明涉及一种多电平半桥(MLHB)形式的电路的操作方法以及被构造为执行所述方法的多电平半桥，所述多电平半桥具有两个接头(A₁、A₂)，在两个接头上施加桥电压(U_Br)，并且两个接头经过两个对称的在中间接头(M)处相遇的两个支路(Z1、Z2)连接，其中，在中间接头(M)处相对于接头(A₁、A₂)中的一个的电势，施加中间电压(U_M)。每个支路包括数量n个串联连接并且在使用控制单元的条件下能够被切换到不同的开关状态(Z)的开关元件(T₁、…、T_n；T_n+1、…、T_2n)，所述开关元件经过适当地连接的电容器(C₁、…、C_n-1)相连。在此，在给定桥电压(U_Br)或者中间电压(U_M)的情况下，给定要从具体给定的电压水平中选择的期望的中间电压或者桥电压。只要未给定另一个中间电压或者桥电压，则电路在调节工作模式下工作，在该工作模式下，首先将所有电容器(C_i)充电到特定电压，并且在该工作模式下，各个开关元件上的电压不超过给定值。在此，通过按照分组到开关周期中的开关顺序实现各个开关状态，来保持给定中间电压或者桥电压，在开关周期中，在半桥上的负载恒定的情况下，每个开关状态有效的持续时间相同并且次数相同，从而在每个开关周期中以相同的时间和相同的次数对每个电容器进行充电和放电，其中，在两个相邻的电压水平之间交换的情况下，每个支路(Z1、Z2)分别仅一个开关元件(T₁、…、T_n；T_n+1、…、T_2n)进行转换。

主权项

一种多电平半桥(MLHB)形式的电路的操作方法，其中，所述电路具有两个接头(A₁，A₂)经过在中间接头(M)处相遇的两个支路(Z1，Z2)的连接，在所述两个接头上施加桥电压(U_Br)，其中，在中间接头(M)处相对于接头(A₁，A₂)中的一个的电势，施加中间电压(U_M)其中，对称于中间接头(M)构造的支路(Z1，Z2)分别具有数量n个串联连接的开关元件(T₁，…，T_n；T_n+1，…，T_2n)，其中，第一支路(Z1)的每两个相邻的开关元件(T_i，T_i+1)之间的连接点(V_i；i∈{1，…，n‑1})分别经过电容器(C_i)，与对称于中间接头(M)布置的、第二支路的每两个开关元件(T_n+i，T_n+i+1)之间的连接点(V_n+i)相连，以及其中，开关元件(T₁，…，T_2n)在使用控制单元的条件下能够被切换到不同的开关状态(Z_i)，其特征在于下面的步骤：A)在给定桥电压(U_Br)的情况下，给定所期望的中间电压(U_M)，其从与所述桥电压的n分之一的p倍值相对应的n+1个不同的电压水平(N)中唯一地被选择(U_M＝p/n×U_Br)，其中，p是整数，并且0<＝p<＝n，或者在给定中间电压(U_M)的情况下，其中U_M≠0，给定所期望的桥电压(U_Br)，其从与所述中间电压的p分之一的n倍值相对应的n个不同的电压水平中唯一地被选择(U_Br＝n/p×U_M)，其中，p是整数，并且1<＝p<＝n，B)只要未根据步骤A)从所述电压水平中选择了新的中间电压(U_M)或者新的桥电压(U_Br)，则在调节操作中操作所述电路，其中，在所述调节操作中，‑首先，将全部电容器(C_i)充电到桥电压(U_Br)的n分之一的整数倍，使得每个电容器(C_i)上的电压U_Ci取值U_Ci＝i/n×U_Br，‑使处于断开状态的每个开关元件(T₁，…，T_2n)分别承受桥电压(U_Br)的n分之一，以及‑除了在U_M＝0或者U_M＝U_Br的情况下之外，通过实现开关元件(T₁，…，T_2n)的分别提供所期望的中间电压(U_M)或者所期望的桥电压(U_Br)的不同的开关状态(Z_i)的、按照开关周期分组的顺序，来保持所期望的中间电压(U_M)或者所期望的桥电压(U_Br)，其中，每个开关周期包括给定的数量的不同的开关状态(Z_i)，其在多电平半桥(MLHB)上的负载恒定的情况下，分别在完整的开关周期上有效的时间相同并且次数相同，并且被选择为在每个开关周期中以相同的时间和相同的次数对每个电容器(C₁，…，C_n‑1)进行充电和放电，其中，在中间电压(U_M)或者桥电压(U_Br)的两个相邻的电压水平之间交换时，依据此前针对另一电压水平调节的开关状态(Z_j)，选择针对新的电压水平要调节的第一开关状态(Z_i)，使得在所述开关状态之间交换时，每个支路(Z1，Z2)分别仅一个开关元件(T₁，…，T_n；T_n+1，…，T_2n)进行转换。