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CN111937291A - 混合i-t型多电平转换器 - Google Patents

混合i-t型多电平转换器 Download PDF

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CN111937291A CN201980023545.5A CN201980023545A CN111937291A CN 111937291 A CN111937291 A CN 111937291A CN 201980023545 A CN201980023545 A CN 201980023545A CN 111937291 A CN111937291 A CN 111937291A
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Abstract

一种多电平转换器包括多个电容器，该多个电容器串联耦接在DC端口的第一节点与第二节点之间并且在n‑2个第一中间节点处彼此耦接。该转换器还包括开关电路，该开关电路包括：至少一个第一开关，该至少一个第一开关被配置为将DC端口的第一节点耦接到输入/输出节点；至少一个第二开关，该至少一个第二开关被配置为将DC端口的第二节点耦接到输入/输出节点；和至少三个第三开关，该至少三个第三开关被配置为将第一中间节点中的相应节点耦接到输入/输出节点。该转换器还包括控制电路，该控制电路被配置为控制第一开关、第二开关和第三开关以提供n电平转换器。

Description

混合I-T型多电平转换器
背景技术
本发明的主题涉及电源转换器，并且更具体地，涉及多电平电源转换器。
多电平转换器通常用于诸如不间断电源(例如，用于逆变器和/或整流器)、并网转换器、马达驱动逆变器等的应用中。与传统的两电平逆变器所提供的两个输出电压电平相比，多电平逆变器以更大数量的不同电压电平驱动输出。典型的多电平逆变器使用串联的多个开关(例如，晶体管和并联连接的二极管)，使得与两电平转换器中的设备相比，每个设备的电压应力通常更小。
存在可用于实现多电平逆变器的各种不同的电路拓扑。例如，图1示出了常规的3电平“I”型多电平转换器，该3电平“I”型多电平转换器包括上部开关分支和下部开关分支，所述开关分支包括相应的绝缘栅双极晶体管(IGBT)IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4，所述绝缘栅双极晶体管耦接到正DC总线V+和负DC总线V-以及耦接到包括电感器L和电容器C的能量存储电路。二极管D1、D2、D3、D4跨晶体管IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4中的相应晶体管耦接。中性钳位二极管D5和D6将中间节点N1、N2中的相应节点耦接到中性N。电容器C1和C2耦接在DC总线V+、V-和中性N中的相应总线与中性N之间。图2示出了常规的5电平I型多电平转换器，该5电平I型多电平转换器包括：上部开关分支，所述上部开关分支包括晶体管IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4和并联连接的二极管D1、D2、D3、D4；下部开关分支，所述下部开关分支包括晶体管IGBT5、IGBT6、IGBT7、IGBT8和并联连接的二极管D5、D6、D7、D8；钳位二极管D9、D10、D11、D12、D13、D14；和电容器C1、C2、C3、C4。图3示出了常规的“T”型多电平转换器，该“T”型多电平转换器包括：上部开关分支和下部开关分支，所述开关分支包括晶体管IGBT1、IGBT4和并联连接的二极管；中性钳位开关分支，该中性钳位开关分支具有晶体管IGBT2、IGBT3和并联连接的二极管D3、D4；和电容器C1、C2。
发明内容
本发明的主题的一些实施方案提供了一种多电平转换器，该多电平转换器包括多个电容器，该多个电容器串联耦接在DC端口的第一节点和第二节点之间并且在n-2个第一中间节点处彼此耦接。该转换器还包括开关电路，该开关电路包括：至少一个第一开关，该至少一个第一开关被配置为将DC端口的第一节点耦接到输入/输出节点；至少一个第二开关，该至少一个第二开关被配置为将DC端口的第二节点耦接到输入/输出节点；和至少三个第三开关，该至少三个第三开关被配置为将第一中间节点中的相应节点耦接到输入/输出节点。该转换器还包括控制电路，该控制电路被配置为控制第一开关、第二开关和第三开关以提供n电平转换器。
在一些实施方案中，至少一个第一开关可包括两个开关，该两个开关串联耦接在DC端口的第一节点与输入/输出节点之间并且在第二中间节点处彼此耦接，并且至少一个第二开关可包括两个开关，该两个开关串联耦接在DC端口的第二节点与输入/输出节点之间并且在第三中间节点处彼此耦接。至少三个第三开关可包括：两个第三开关，该两个第三开关串联耦接在第一中间节点中的第一节点与输入/输出节点之间；和两个开关，该两个开关被配置为将第一中间节点中的相应第二节点耦接到第二中间节点和第三中间节点中的相应节点。
在另外的实施方案中，至少一个第一开关可包括开关，该开关被配置为将DC端口的第一节点耦接到输入/输出节点。至少一个第二开关可包括开关，该开关被配置为将DC端口的第二节点耦接到输入/输出节点。至少三个第三开关可包括：两个开关，该两个开关串联耦接在第一中间节点中的第一节点与输入/输出节点之间；两个开关，该两个开关串联耦接在第一中间节点中的第二节点与输入/输出节点之间；和两个开关，该两个开关串联耦接在第一中间节点中的第三节点与输入/输出节点之间。至少一个第一开关可包括两个开关，该两个开关串联耦接在DC端口的第一节点与输入/输出节点之间，并且至少一个第二开关可包括两个开关，该两个开关串联耦接在DC端口的第二节点与输入/输出节点之间。该开关电路还可包括：两个开关，该两个开关串联耦接在第一中间节点中的第四节点与串联耦接在DC端口的第一节点与输入输出节点的两个开关之间的第二中间节点之间；以及两个开关，该两个开关串联耦接在中间节点中的第五节点与串联耦接在DC端口的第二节点与输入/输出节点之间的两个开关之间的第三中间节点之间。
附加的实施方案提供了一种多电平转换器，该多电平转换器包括多个电容器，该多个电容器串联耦接在DC端口的第一节点与第二节点之间并且在中间节点处彼此耦接。该转换器还包括开关电路，该开关电路包括：第一开关分支，高第一开关分支耦接在DC端口的第一节点与输入/输出节点之间；第二开关分支，该第二开关分支耦接在DC端口的第二节点与输入/输出节点之间；第三开关分支，该第三开关分支耦接在中间节点中的第一节点与输入/输出节点之间；第四开关分支，该第四开关分支耦接在中间节点中的第二节点与输入/输出节点之间；和第五开关分支，该第五开关分支耦接在中间节点中的第三节点与输入/输出节点之间。第三开关分支、第四开关分支和第五开关分支可各自包括串联耦接的至少两个开关，并且第一开关分支和第二开关分支可各自包括单个开关。所述开关可包括相应晶体管，所述相应晶体管具有与其并联耦接的相应二极管。第四开关分支和第五开关分支的开关可具有大于第三开关分支的开关的第二额定电压的第一额定电压，并且第一开关分支和第二开关分支的开关可具有第一额定电压。转换器还可包括控制器，该控制器被配置为操作第一开关分支、第二开关分支、第三开关分支、第四开关分支和第五开关分支以产生AC电压。
又另外的实施方案提供了一种多电平转换器，该多电平转换器包括多个电容器，该多个电容器串联耦接在DC端口的第一节点与第二节点之间并且在第一中间节点处彼此耦接。该转换器还包括开关电路，该开关电路包括：第一开关分支和第二开关分支，所述开关分支串联耦接在DC端口的第一节点与输入/输出节点之间并且在第二中间节点处彼此耦接；第三开关分支和第四开关分支，所述开关分支串联耦接在DC端口的第二节点与输入/输出节点之间并且在第三中间节点处彼此耦接；第五开关分支，该第五开关分支耦接在第一中间节点中的第一节点与输入/输出节点之间；第六开关分支，该第六开关分支耦接在第一中间节点中的第二节点与第二中间节点之间；和第七开关分支，该第七开关分支耦接在第一中间节点中的第三节点与第三中间节点之间。第五开关分支可包括串联耦接的两个开关，并且第一开关分支、第二开关分支、第三开关分支、第四开关分支、第六开关分支和第七开关分支可各自包括单个开关。所述开关可包括相应晶体管，所述相应晶体管具有与其并联耦接的相应二极管。第一开关分支、第四开关分支、第五开关分支、第六开关分支和第七开关分支中的一个开关分支的开关可具有小于第二开关分支和第三开关分支的开关的第二额定电压的第一额定电压。该转换器还可包括控制器，该控制器被配置为操作第一开关分支、第二开关分支、第三开关分支、第四开关分支、第五开关分支、第六开关分支和第七开关分支以产生AC电压。
附图说明
图1是示出常规I型3电平转换器的示意图。
图2是示出常规I型5电平转换器的示意图。
图3是示出常规T型3电平转换器的示意图。
图4是示出根据一些实施方案的5电平转换器的示意图。
图5是示出根据一些实施方案的图4的5电平转换器的操作的波形图。
图6至图9是示出用于图5的操作的电流流动的示意图。
图10是示出根据另外的实施方案的5电平转换器的示意图。
图11是示出根据一些实施方案的图10的5电平转换器的操作的波形图。
图12至图15是示出图11的操作的电流流动的示意图。
图16是示出具有附加二极管分支的沿着图10的线的5电平转换器的示意图。
图17是示出具有附加开关分支的沿着图10的线的5电平转换器的示意图。
图18是示出根据一些实施方案的7电平转换器的示意图。
图19是示出根据另外的实施方案的7电平转换器的示意图。
图20是示出根据一些实施方案的5电平转换器的示意图。
图21是示出根据另外的实施方案的5电平转换器的示意图。
图22是示出在一些实施方案中可如何用逆阻型IGBT替换串联IGBT的示意图。
具体实施方式
现在将参照附图描述本发明主题的具体示例性实施方案。然而，本发明主题可具体体现为许多不同形式，并且不应理解为限于本文所阐述的实施方案；相反，提供这些实施方案使得本公开将是周密且完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本发明主题的范围。在附图中，类似的标号表示类似的项目。应当理解，当项目被称为“连接”或“耦接”到另一个项目时，该项目可以直接连接或直接耦接到另一个项目，或者可存在居间项目。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关联的列出的项目的任何组合和所有组合。
本文所用的术语仅是为了描述特定实施方案，而并非旨在限制本发明主题。除非另外明确规定，否则如本文所用，单数形式“一个”、“一种”和“该”旨在也包括复数形式。还应当理解，在本说明书中使用的术语“包括”和/或“包含”指明存在所述的特征、整数、步骤、操作、项目和/或部件，但不排除存在或增加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、项目、部件和/或其组合。
除非另有定义，否则本文所用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本发明主题所属领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。还应当理解，术语诸如常用词典中定义的那些术语应解释为具有与它们在本说明书和相关领域的上下文中的含义一致的含义，并且除非本文中明确地定义，否则将不在理想化或过于形式化的意义上进行解释。如本文所用，“开关分支”是指第一电路节点和第二电路节点之间的电路部分，该电路部分包括至少一个开关，该至少一个开关可包括例如有源半导体开关诸如晶体管(例如，IGBT、MOSFET等)和提供期望的换流特性的相关联部件(诸如二极管)。
本发明的主题的一些实施方案提供具有非常规电路布置(包括混合“I-T”布置)的多电平逆变器。这些电路可提供期望的特性，诸如较低的传导损耗。一些实施方案提供了操作此类电路布置的方法，其中基于电流输出或输入电压电平将电流引导通过所选择的开关分支组，这可允许与常规的多电平转换器设计和操作方法相比，电流通过的开关设备的数量减少，这可能会导致传导损耗降低和其他有益效果。
图4示出了根据一些实施方案的5电平转换器。该转换器包括电容器C1、C2、C3、C4，所述电容器串联耦接在正电压总线V+与负电压总线V-之间并且在中间节点处彼此连接，所述中间节点包括中性N以及第一中间节点N1和第二中间节点N2。开关电路410包括第一开关分支和第二开关分支，所述开关分支耦接在正电压总线V+和负电压总线V-中的相应电压总线与输入/输出节点O之间，该输入/输出节点在这里被示出为连接到能量存储电路，该能量存储电路包括电感器L和耦接到AC节点的电容器C。第一开关分支包括第一晶体管IGBT1和并联连接的二极管D1并且第二开关分支包括第二晶体管IGBT4和并联连接的二极管D4。
第三开关分支(其包括串联连接的IGBT IGBT2、IGBT3和相关联的二极管D2、D3)耦接在中性N与输入/输出节点O之间。第四开关分支(其包括串联连接的晶体管IGBT5、IGBT6和相关联的二极管D5、D6)耦接在第一中间节点N1与输入/输出节点O之间。第五开关分支(其包括串联连接的晶体管IGBT7、IGBT8和相关联的二极管D7、D8)耦接在第二中间节点N2与输入/输出节点O之间。
晶体管IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4、IGBT5、IGBT6、IGBT7、IGBT8由控制电路420控制。应当理解，图4的转换器能够进行四象限操作，并且转换器AC节点A处的AC电压可为当转换器作为逆变器操作时由转换器产生的AC电压或当转换器作为整流器操作以在正电压总线V+与负电压总线V-之间生成DC电压时施加到AC节点A的AC电压。
图5至图9示出了图4的转换器针对AC节点处的AC电压波形的各个部分的操作模式。参照图5和图6，在第一操作区域510中，当AC电压升高但低于正阈值电平时，调制(例如，脉宽调制)第四开关分支和第三开关分支的晶体管IGBT5、IGBT2以穿过其传导电流。在该模式中，跨晶体管IGBT6连接的二极管D6与晶体管IGBT5协同传导，并且跨晶体管IGBT3连接的二极管D3与晶体管IGBT2协同传导。参照图5和图7，在第二操作区域520中，当AC电压升高到高于第一阈值时，调制第一开关分支和第四开关分支的晶体管IGBT1和IGBT5，使得这些分支传导电流。在第三操作区域530中，当电压再次低于正阈值电平时，第四开关分支和第三开关分支的晶体管IGBT5、IGBT2再次如在第一操作区域510中那样操作。
参照图5和图8，在其中AC电压为负并且高于负阈值的第四操作区域540中，调制第三开关分支和第五开关分支的晶体管IGBT3、IGBT8以穿过其传导电流。在该模式中，跨晶体管IGBT2连接的二极管D2与晶体管IGBT3协同传导，并且跨晶体管IGBT7连接的二极管D7与晶体管IGBT6协同传导。参照图5和图9，在其中电压降至低于负阈值的第五操作区域550中，调制第五开关分支和第二开关分支的晶体管IGBT8和IGBT4以穿过其传导电流。在第六操作区域560中，当电压升高到高于负阈值时，第三开关分支和第五开关分支的晶体管IGBT3、IGBT8再次如在第四操作区域540中那样操作。
如图6至图9所示，在这些操作模式的每个操作模式中，电流流过不超过两个串联的晶体管。这与常规的5电平逆变器设计(诸如图2所示的5电平逆变器设计)相比，可能会导致损耗降低，在常规的5电平逆变器设计中，电流可能会流过多达四个串联晶体管。图6至图9还示出了晶体管IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4、IGBT5、IGBT6、IGBT7、IGBT8的示例性额定电压。如图所示，第一开关分支、第二开关分支、第四开关分支和第五开关分支的晶体管IGBT1、IGBT4、IGBT5、IGBT6、IGBT7、IGBT8可能需要比图5的“I”型5电平转换器的晶体管的额定电压更高的额定电压，但该要求可通过使用例如碳化硅(SiC)设备来满足，并且降低开关损耗的优点一般来讲可能会胜过需要具有更大额定电压的设备的缺点(例如，成本)。
图10示出了根据另外的实施方案的5电平转换器。该转换器包括电容器C1、C2、C3、C4，所述电容器串联耦接在正电压总线V+与负电压总线V-之间并且在中间节点处彼此连接，所述中间节点包括中性N以及第一中间节点N1和第二中间节点N2。开关电路1010包括第一开关分支和第二开关分支，所述开关分支串联耦接在正电压总线V+与输入/输出节点O之间，该输入/输出节点在这里被示出为连接到能量储存电路，该能量储存电路包括电感器L和耦接到AC节点的电容器C。第一开关分支和第二开关分支包括相应的晶体管IGBT1、IGBT5和相关联的二极管D1、D5并且在中间节点N3处彼此连接。第三开关分支和第四开关分支串联耦接在负电压总线V-与输入/输出节点O之间。第三开关分支和第四开关分支包括相应的晶体管IGBT7、IGBT4和相关联的二极管D7、D4并且在中间节点N4处彼此连接。
第五开关分支耦接在中性N与输入/输出节点O之间并且包括串联连接的晶体管IGBT2、IGBT3和与其并联连接的相应二极管D2、D3。第六开关分支耦接在左上中间节点N1与右上中间节点N3之间并且包括晶体管IGBT5，该晶体管具有跨其连接的二极管D5。第七开关分支耦接在左下中间节点N2和右下中间节点N4之间并且包括晶体管IGBT8，该晶体管具有跨其连接的二极管D8。
晶体管IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4、IGBT5、IGBT6、IGBT7、IGBT8由控制电路1020控制。应当理解，图10的转换器能够进行四象限操作，并且转换器AC节点A处的AC电压可为当转换器作为逆变器操作时由转换器产生的AC电压或当转换器作为整流器操作以在正电压总线V+与负电压总线V-之间生成DC电压时施加到AC节点A的AC电压。
图11至图15示出了图4的转换器针对AC节点处的AC电压波形的各个部分的操作模式。参照图11和图12，在第一操作区域1110中，当AC电压升高但低于正阈值电平时，调制第二开关分支和第五开关分支的晶体管IGBT5、IGBT2(例如，以相对于AC电压的频率相对较高的频率进行脉宽调制)以穿过其传导电流。在该模式中，跨晶体管IGBT6连接的二极管D6与晶体管IGBT5协同传导，并且跨晶体管IGBT3连接的二极管D3与晶体管IGBT2协同传导。参照图11和图13，在第二操作区域1120中，当AC电压升高到高于第一阈值时，在第二开关分支的晶体管IGBT5导通的同时，调制第一开关分支的晶体管IGBT1。在该模式下，二极管D6结合IGBT5的操作进行传导。在第三操作区域1130中，当电压再次低于正阈值电平时，第二开关分支和第五开关分支的晶体管IGBT5、IGBT2再次如在第一操作区域1110中那样操作。
参照图11和图14，在其中AC电压为负并且高于负阈值的第四操作区域1140中，调制第五开关分支和第三开关分支的晶体管IGBT3、IGBT7。在该模式中，跨晶体管IGBT2连接的二极管D2与晶体管IGBT3协同传导，并且跨晶体管IGBT8连接的二极管D8与晶体管IGBT7协同传导。参照图11和图15，在其中电压降至低于负阈值的第五操作区域1150中，在第三开关分支的晶体管IGBT7导通的同时，调制第四开关分支的晶体管IGBT4。在该模式下，二极管D8与晶体管IGBT4协同传导。在第六操作区域1160中，当电压增加到高于负阈值时，第五开关分支和第三开关分支的晶体管IGBT3、IGBT7再次如在第四操作区域1140中那样操作。
根据另外的实施方案，可进一步修改上述多电平转换器布置。例如，图16示出了类似于图10的开关电路1010的开关电路1610，不同之处在于添加了将正电压总线V+和负电压总线V-中的相应一者耦接到输入/输出节点O的二极管D9、D10。二极管D9、D10可减小转换器的象限2操作和象限4操作的传导损耗。
图17示出了作为图10的开关电路1010的修改的开关电路1710，其中在正电压总线V+和负电压总线V-中的相应者与输入/输出节点O之间添加了具有相应二极管D9、D10的相应晶体管IBGT9、IGBT10。该配置可降低转换器操作的所有四个象限中的传导损耗，因为这些设备可被调制用于更高的电压幅值，从而穿过单个设备传导电流。
根据另外的方面，图4和图10中示出的开关电路架构可扩展用于更高阶的多电平逆变器。例如，图18示出了用于7电平转换器的开关电路1810，该开关电路表示图4的电路拓扑的修改，包括附加的电容器C5、C6，并且开关电路1810还包括具有晶体管IGBT9、IGBT10和IGBT11、IGBT12以及相关联的二极管D9、D10、D11、D12的第六开关分支和第七开关分支，所述开关分支耦接在相应中间节点N3、N4与输入/输出节点O之间。应当理解，该布置可以类似于图4的转换器的方式操作，例如，可针对不同的AC电压电平调制所选择的不同的晶体管组。
图19示出了用于7电平转换器的开关电路1910，该开关电路表示图10的电路拓扑的修改，具有附加的电容器C5、C6，并且开关电路1910还包括：第八开关分支，该第八开关分支包括晶体管IGBT9和相关联的二极管D9；第九开关分支，该第九开关分支包括晶体管IGBT10和相关联的二极管D10；第十开关分支，该第十开关分支包括晶体管IGBT11和相关联的二极管D11；和第十一开关分支，该第十一开关分支包括晶体管IBT12和相关联的二极管D12。应当理解，该布置可以类似于图10的转换器的方式操作，例如，可针对不同的AC电压电平调制所选择的不同的晶体管组。
应当理解，本发明的主题的一些实施方案可包括上述电路的变型，诸如使用晶体管的不同布置同时提供类似功能的电路。例如，图20示出了图4的电路的变型，即共发射极配置，其中二极管D2、D3、D5、D6、D7、D8进行了重新布置。图21示出了图10的电路的类似变型。在一些实施方案中，串联连接的IGBT IGBT1、IGBT2和相关联的二极管D1、D2(诸如图4所示的晶体管IGBT5、IGBT5和并联连接的二极管D5、D6)可被并联连接的逆阻型IGBT RG-IGBT1、RG-IGBT2替换。
在附图和说明书中，已经公开了本发明主题的示例性实施方案。尽管采用了具体术语，但是这些术语仅按一般和描述性意义使用，而非用于限制目的，本发明主题的范围由以下权利要求限定。

Claims (20)

1.一种多电平转换器，包括：
多个电容器，所述多个电容器串联耦接在DC端口的第一节点与第二节点之间并且在n-2个第一中间节点处彼此耦接；
开关电路，所述开关电路包括：
至少一个第一开关，所述至少一个第一开关被配置为将所述DC端口的所述第一节点耦接到输入/输出节点；
至少一个第二开关，所述至少一个第二开关被配置为将所述DC端口的所述第二节点耦接到所述输入/输出节点；
至少三个第三开关，所述至少三个第三开关被配置为将所述第一中间节点中的相应节点耦接到所述输入/输出节点；和
控制电路，所述控制电路被配置为控制所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关以提供n电平转换器。
2.根据权利要求1所述的多电平转换器：
其中所述至少一个第一开关包括两个开关，所述两个开关串联耦接在所述DC端口的所述第一节点与所述输入/输出节点之间并且在第二中间节点处彼此耦接；
其中所述至少一个第二开关包括两个开关，所述两个开关串联耦接在所述DC端口的所述第二节点与所述输入/输出节点之间并且在第三中间节点处彼此耦接；并且
其中所述至少三个第三开关包括：
两个第三开关，所述两个第三开关串联耦接在所述第一中间节点中的第一节点与所述输入/输出节点之间；和
两个开关，所述两个开关被配置为将所述第一中间节点中的相应第二节点耦接到所述第二中间节点和所述第三中间节点中的相应中间节点。
3.根据权利要求1所述的多电平转换器：
其中所述至少一个第一开关包括开关，所述开关被配置为将所述DC端口的所述第一节点耦接到所述输入/输出节点；
其中所述至少一个第二开关包括开关，所述开关被配置为将所述DC端口的所述第二节点耦接到所述输入/输出节点；并且
其中所述至少三个第三开关包括：
两个开关，所述两个开关串联耦接在所述第一中间节点中的第一节点与所述输入/输出节点之间；和
两个开关，所述两个开关串联耦接在所述第一中间节点中的第二节点与所述输入/输出节点之间；和
两个开关，所述两个开关串联耦接在所述第一中间节点中的第三节点与所述输入/输出节点之间。
4.根据权利要求3所述的多电平转换器：
其中所述至少一个第一开关包括两个开关，所述两个开关串联耦接在所述DC端口的所述第一节点与所述输入/输出节点之间；
其中所述至少一个第二开关包括两个开关，所述两个开关串联耦接在所述DC端口的所述第二节点与所述输入/输出节点之间；并且
其中所述开关电路还包括：
两个开关，所述两个开关串联耦接在所述第一中间节点中的第四节点与串联耦接在所述DC端口的所述第一节点与所述输入/输出节点之间的所述两个开关之间的第二中间节点之间；和
两个开关，所述两个开关串联耦接在所述中间节点中的第五节点与串联耦接在所述DC端口的所述第二节点与所述输入/输出节点之间的所述两个开关之间的第三中间节点之间。
5.一种多电平转换器，包括：
多个电容器，所述多个电容器串联耦接在DC端口的第一节点与第二节点之间并且在中间节点处彼此耦接；和
开关电路，所述开关电路包括：
第一开关分支，所述第一开关分支耦接在所述DC端口的所述第一节点与输入/输出节点之间；
第二开关分支，所述第二开关分支耦接在所述DC端口的所述第二节点与所述输入/输出节点之间；
第三开关分支，所述第三开关分支耦接在所述中间节点中的第一中间节点与所述输入/输出节点之间；
第四开关分支，所述第四开关分支耦接在所述中间节点中的第二中间节点与所述输入/输出节点之间；和
第五开关分支，所述第五开关分支耦接在所述中间节点中的第三中间节点与所述输入/输出节点之间。
6.根据权利要求5所述的多电平转换器，其中所述第三开关分支、所述第四开关分支和所述第五开关分支各自包括串联耦接的至少两个开关，并且其中所述第一开关分支和所述第二开关分支各自包括单个开关。
7.根据权利要求6所述的多电平转换器，其中所述第一开关分支、所述第二开关分支、所述第三开关分支、所述第四开关分支和所述第五开关分支的所述开关包括晶体管，所述晶体管具有与其并联耦接的相应二极管。
8.根据权利要求6所述的多电平转换器，其中所述第四开关分支和所述第五开关分支的所述开关具有大于所述第三开关分支的所述开关的第二额定电压的第一额定电压，并且其中所述第一开关分支和所述第二开关分支的所述开关具有所述第一额定电压。
9.根据权利要求5所述的多电平转换器，还包括控制器，所述控制器被配置为操作所述第一开关分支、所述第二开关分支、所述第三开关分支、所述第四开关分支和所述第五开关分支以产生AC电压。
10.根据权利要求9所述的多电平转换器，其中所述控制器被配置为针对所述AC电压的相应范围选择性地激活相应对的所述第一开关分支、所述第二开关分支、所述第三开关分支、所述第四开关分支和所述第五开关分支。
11.根据权利要求5所述的多电平转换器，还包括：
第六开关分支，所述第六开关分支耦接在所述中间节点中的第四中间节点与所述输入/输出节点之间；和
第七开关分支，所述第七开关分支耦接在所述中间节点中的第五中间节点与所述输入/输出节点之间。
12.根据权利要求5所述的多电平转换器，还包括电感器，所述电感器耦接到所述输入/输出节点。
13.一种多电平转换器，包括：
多个电容器，所述多个电容器串联耦接在DC端口的所述第一节点和所述第二节点之间并且在第一中间节点处彼此耦接；和
开关电路，所述开关电路包括：
第一开关分支和第二开关分支，所述第一开关分支和所述第二开关分支串联耦接在所述DC端口的所述第一节点与输入/输出节点之间并且在第二中间节点处彼此耦接；
第三开关分支和第四开关分支，所述第三开关分支和所述第四开关分支串联耦接在所述DC端口的所述第二节点与所述输入/输出节点之间并且在第三中间节点处彼此耦接；
第五开关分支，所述第五开关分支耦接在第一中间节点中的第一节点与所述输入/输出节点之间；
第六开关分支，所述第六开关分支耦接在所述第一中间节点中的第二节点与所述第二中间节点之间；和
第七开关分支，所述第七开关分支耦接在所述第一中间节点中的第三节点与所述第三中间节点之间。
14.根据权利要求13所述的多电平转换器，其中所述第五开关分支包括串联耦接的两个开关，并且其中所述第一开关分支、所述第二开关分支、所述第三开关分支、所述第四开关分支、所述第六开关分支和所述第七开关分支各自包括单个开关。
15.根据权利要求14所述的多电平转换器，其中所述第一开关分支、所述第二开关分支、所述第三开关分支、所述第四开关分支、所述第五开关分支、所述第六开关分支和所述第七开关分支的所述开关包括晶体管，所述晶体管具有与其并联耦接的相应二极管。
16.根据权利要求14所述的多电平转换器，其中所述第一开关分支、所述第四开关分支、所述第五开关分支、所述第六开关分支和所述第七开关分支中的一个所述开关分支的所述开关具有小于所述第二开关分支和所述第三开关分支的所述开关的第二额定电压的第一额定电压。
17.根据权利要求13所述的多电平转换器，还包括控制器，所述控制器被配置为操作所述第一开关分支、所述第二开关分支、所述第三开关分支、所述第四开关分支、所述第五开关分支、所述第六开关分支和所述第七开关分支以产生AC电压。
18.根据权利要求17所述的多电平转换器，其中所述控制器被配置为针对所述AC电压的相应范围选择性地激活所述第一开关分支和所述第二开关分支的相应三元组。
19.根据权利要求13所述的多电平转换器，还包括：
第八开关分支，所述第八开关分支耦接到所述DC端口的所述第一节点并且在第四中间节点处耦接到所述第一开关分支；
第九开关分支，所述第九开关分支耦接到所述DC端口的所述第二节点并且在第五中间节点处耦接到所述第四开关分支；
第十开关分支，所述第十开关分支耦接在所述第一中间节点中的第四节点与所述第四中间节点之间；和
第十一开关分支，所述第十一开关分支耦接在所述第一中间节点中的第五节点与所述第五中间节点之间。
20.根据权利要求13所述的多电平转换器，还包括电感器，所述电感器耦接到所述输入/输出节点。
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