Anordnung mit einem Überbrückungsschalter

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem

Überbrückungsschalter für ein Modul eines modularen

Multilevelstromrichters , wobei der Überbrückungsschalter durch eine pyrotechnische Treibladung antreibbar ist. Ein derartiger Überbrückungsschalter ist beispielsweise aus der internationalen Patentanmeldung WO 2011/107363 Al bekannt.

Modulare Multilevelstromrichter weisen eine Vielzahl von Modulen auf, welche elektrisch in Reihe geschaltet sind. Wenn eines der Module der Reihenschaltung während des Betriebs des Multilevelstromrichters ausfällt, dann wird dieses

ausgefallene Modul mittels des Überbrückungsschalters

elektrisch überbrückt. Dadurch wird sichergestellt, dass der Multilevelstromrichter auch bei Ausfall von einem oder von mehreren Modulen _W eiterarbeiten kann.

Zum Auslösen eines derartigen Überbrückungsschalters ist es denkbar, unmittelbar an der pyrotechnischen Treibladung einen elektrischen Anzünder anzuordnen, welcher im Bedarfsfall auf ein elektrisches Auslösesignal hin die Treibladung anzündet. Der elektrische Anzünder kann dabei mit einer elektrischen Leitung versehen sein, mittels der der elektrische Anzünder mit dem elektrischen Auslösesignal beaufschlagt wird. Auf dieses elektrische Auslösesignal hin zündet der elektrische Anzünder die Treibladung an.

Bei einer derartigen Ausgestaltung würden jedoch bei dem Überbrückungsschalter mehrere verschiedene elektrische

Potentiale auftreten: Das elektrische Potential der das elektrische Auslösesignal führenden Leitung sowie das

elektrische Potential des Moduls des modularen

Multilevelstromrichters, dem der Überbrückungsschalter zugeordnet ist. Daher wäre im Überbrückungsschalter eine aufwendige galvanische Trennung zwischen dem elektrischen Anzünder und den mit dem Modul verbundenen Anschlüssen (Lastanschlüssen) des Überbrückungsschalters notwendig. Bei den in einem modularen Multilevelstromrichter oftmals

auftretenden großen Spannungen ist eine derartige galvanische Trennung vergleichsweise aufwendig und teuer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung und ein Verfahren anzugeben, bei denen auf eine preisgünstige Weise Probleme aufgrund unterschiedlicher elektrischer

Potentiale des Anzünders und des Überbrückungsschalters vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine

Anordnung und durch ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Anordnung und des Verfahrens sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben .

Offenbart wird eine Anordnung mit

- einem Überbrückungsschalter für ein Modul eines modularen Multilevelstromrichters , wobei der Überbrückungsschalter durch eine (pyrotechnische) Treibladung antreibbar

(insbesondere schließbar) ist, und

- einem elektrischen Anzünder, der beabstandet von dem

Überbrückungsschalter angeordnet ist, wobei

- der elektrische Anzünder und die Treibladung mittels einer Anzündleitung verbunden sind. Dabei ist insbesondere der elektrische Anzünder mit einem ersten Ende der Anzündleitung verbunden, und ein zweites Ende der Anzündleitung ist mit der Treibladung verbunden. Hierbei ist vorteilhaft, dass der elektrische Anzünder beabstandet von dem

Überbrückungsschalter angeordnet ist. Dadurch besteht eine galvanische Trennung zwischen dem Potential des elektrischen Anzünders und dem elektrischen Potential des

Überbrückungsschalters. Zwischen dem elektrischen Anzünder und der Treibladung des Überbrückungsschalters ist lediglich die Anzündleitung (Detonationsleitung, Sprengleitung)

vorhanden, welche den elektrischen Strom nur schlecht leitet. Daher werden Probleme aufgrund unterschiedlicher elektrischer Potentiale des elektrischen Anzünders und des

Überbrückungsschalters vermieden. Eine derartige

Anzündleitung weist insbesondere eine vergleichsweise hohe Abbrandgeschwindigkeit auf, beispielsweise eine

Abbrandgeschwindigkeit größer als 100 m/s, insbesondere eine Abbrandgeschwindigkeit größer als 1000 m/s. Dadurch

unterscheidet sich eine derartige Anzündleitung von einer (beispielsweise von Feuerwerkskörpern bekannten) Zündschnur, welche eine sehr geringe Abbrandgeschwindigkeit aufweist, beispielsweise nur einige mm/s . Eine derartige Anzündleitung brennt also explosionsartig ab und ist daher in der Lage, sehr schnell ein Signal (Detonationssignal, Explosionssignal) von dem elektrischen Anzünder zu der Treibladung zu

übertragen. Dadurch kommt es durch die Anzündleitung nur zu sehr geringen zeitlichen Verzögerungen.

Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass der elektrische Anzünder dazu eingerichtet ist, auf ein

elektrisches Auslösesignal hin die Anzündleitung anzuzünden. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass der elektrische Anzünder aufgrund der Energie des elektrischen Auslösesignals eine heiße oder glühende Stelle erzeugt, welche an der Anzündleitung (insbesondere an dem ersten Ende der Anzündleitung) angeordnet ist. Durch diese heiße oder glühende Stelle wird die Anzündleitung angezündet.

Insbesondere kann der elektrische Anzünder so ausgestaltet sein, dass er zusätzlich zu der heißen oder glühenden Stelle einen erhöhten Druck aufbaut. Dadurch kann die Anzündleitung durch die Kombination von Hitze und Druck angezündet werden.

Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass die Treibladung dazu eingerichtet ist, auf ihre Entzündung hin den

Überbrückungsschalter zu schließen.

Dabei kann die Anordnung so ausgestaltet sein, dass der

Überbrückungsschalter einen Festkontakt und einen Bewegkontakt aufweist, und die pyrotechnische Treibladung dazu eingerichtet ist, auf ihre Entzündung hin den

Bewegkontakt in Richtung des Festkontakts zu beschleunigen und dadurch den Überbrückungsschalter zu schließen.

Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass das Modul einen ersten Modulanschluss, einen zweiten Modulanschluss, ein erstes elektronisches Schaltelement, ein zweites

elektronisches Schaltelement und einen elektrischen

Energiespeicher aufweist.

Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass das erste elektronische Schaltelement und das zweite elektronische Schaltelement in einer Halbbrückenschaltung angeordnet sind. Ein solches Modul wird auch als Halbbrücken-Modul bezeichnet.

Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass das Modul ein drittes elektronisches Schaltelement und ein viertes elektronisches Schaltelement aufweist, wobei das erste elektronische Schaltelement, das zweite elektronische

Schaltelement, das dritte elektronische Schaltelement und das vierte elektronische Schaltelement in einer

Vollbrückenschaltung angeordnet sind. Ein derartiges Modul wird auch als Vollbrücken-Modul bezeichnet.

Offenbart wird weiterhin ein modularer Multilevelstromrichter mit einer Mehrzahl von Anordnungen gemäß einer der vorstehend beschriebenen Varianten.

Bei einem solchen modularen Multilevelstromrichter können die Module zweipolige Module sein, welche elektrisch in Reihe geschaltet sind.

Offenbart wird weiterhin ein Verfahren zum elektrischen

Überbrücken (Kurzschließen) eines Moduls eines modularen Multilevelstromrichters , wobei parallel zu dem Modul ein Überbrückungsschalter geschaltet ist, der durch eine (pyrotechnische) Treibladung antreibbar ist, wobei bei dem Verfahren

- mittels eines elektrischen Anzünders, der beabstandet von dem Überbrückungsschalter angeordnet ist, ein erstes Ende einer Anzündleitung angezündet wird,

- daraufhin die Anzündleitung (explosionsartig) bis zu einem zweiten Ende (der Anzündleitung) abbrennt (durchbrennt, durchschlägt) , und

- von dem zweiten Ende der Anzündleitung die Treibladung entzündet wird, woraufhin der Überbrückungsschalter

geschlossen und dadurch das Modul elektrisch überbrückt wird.

Bei diesem Verfahren kann das Modul einen ersten

Modulanschluss, einen zweiten Modulanschluss, ein erstes elektronisches Schaltelement, ein zweites elektronisches Schaltelement und einen elektrischen Energiespeicher

aufweisen .

Bei dem Verfahren können das erste elektronische

Schaltelement und das zweite elektronische Schaltelement in einer Halbbrückenschaltung angeordnet sein.

Bei diesem Verfahren kann das Modul ein drittes

elektronisches Schaltelement und ein viertes elektronisches Schaltelement aufweisen, wobei das erste elektronische

Schaltelement, das zweite elektronische Schaltelement, das dritte elektronische Schaltelement und das vierte

elektronische Schaltelement in einer Vollbrückenschaltung angeordnet sind.

Das beschriebene Verfahren und die beschriebenen Anordnungen weisen gleiche bzw. gleichartige Vorteile auf.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von

Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen verweisen dabei auf gleiche oder gleichwirkende Elemente.

Dazu ist in Figur 1 ein Ausführungsbeispiel eines modularen

Multilevelstromrichters mit erfindungsgemäßen

Anordnungen, in

Figur 2 ein beispielhaftes Modul des

Multilevelstromrichters mit einer erfindungsgemäßen Anordnung und in

Figur 3 ein weiteres beispielhaftes Modul des

Multilevelstromrichters mit einer erfindungsgemäßen Anordnung dargestellt .

In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines Stromrichters 1 in Form eines modularen Multilevelstromrichters 1

dargestellt. Dieser Multilevelstromrichter 1 weist einen ersten Wechselspannungsanschluss 5, einen zweiten

Wechselspannungsanschluss 7 und einen dritten Wechsel

spannungsanschluss 9 auf. Der erste Wechselspannungsanschluss 5 ist elektrisch mit einem ersten Phasenmodulzweig 11 und einem zweiten Phasenmodulzweig 13 verbunden. Der erste

Phasenmodulzweig 11 und der zweite Phasenmodulzweig 13 bilden ein erstes Phasenmodul 15 des Stromrichters 1. Das dem ersten Wechselspannungsanschluss 5 abgewandte Ende des ersten

Phasenmodulzweigs 11 ist mit einem ersten

Gleichspannungsanschluss 16 elektrisch verbunden; das dem ersten Wechselspannungsanschluss 5 abgewandte Ende des zweiten Phasenmodulzweigs 13 ist mit einem zweiten

Gleichspannungsanschluss 17 elektrisch verbunden. Der erste Gleichspannungsanschluss 16 ist ein positiver

Gleichspannungsanschluss; der zweite Gleichspannungsanschluss 17 ist ein negativer Gleichspannungsanschluss.

Der zweite Wechselspannungsanschluss 7 ist mit einem Ende eines dritten Phasenmodulzweigs 18 und mit einem Ende eines vierten Phasenmodulzweigs 21 elektrisch verbunden. Der dritte Phasenmodulzweig 18 und der vierte Phasenmodulzweig 21 bilden ein zweites Phasenmodul 24. Der dritte

Wechselspannungsanschluss 9 ist mit einem Ende eines fünften Phasenmodulzweigs 27 und mit einem Ende eines sechsten

Phasenmodulzweigs 29 elektrisch verbunden. Der fünfte

Phasenmodulzweig 27 und der sechste Phasenmodulzweig 29 bilden ein drittes Phasenmodul 31.

Das dem zweiten Wechselspannungsanschluss 7 abgewandte Ende des dritten Phasenmodulzweigs 18 und das dem dritten

Wechselspannungsanschluss 9 abgewandte Ende des fünften

Phasenmodulzweigs 27 sind mit dem ersten

Gleichspannungsanschluss 16 elektrisch verbunden. Das dem zweiten Wechselspannungsanschluss 7 abgewandte Ende des vierten Phasenmodulzweigs 21 und das dem dritten

Wechselspannungsanschluss 9 abgewandte Ende des sechsten Phasenmodulzweigs 29 sind mit dem zweiten

Gleichspannungsanschluss 17 elektrisch verbunden. Der erste Phasenmodulzweig 11, der dritte Phasenmodulzweig 18 und der fünfte Phasenmodulzweig 27 bilden ein positivseitiges

Stromrichterteil 32; der zweite Phasenmodulzweig 13, der vierte Phasenmodulzweig 21 und der sechste Phasenmodulzweig 29 bilden ein negativseitiges Stromrichterteil 33.

Jeder Phasenmodulzweig weist eine Mehrzahl von Modulen (1_1, 1_2, 1_3, 1_4 ... l_n; 2_1 ... 2_n; usw.) auf, welche (mittels ihrer Modulanschlüsse) elektrisch in Reihe geschaltet sind. Solche Module werden auch als Submodule bezeichnet. Im

Ausführungsbeispiel der Figur 1 weist jeder Phasenmodulzweig n Module auf. Die Anzahl der mittels ihrer Modulanschlüsse elektrisch in Reihe geschalteten Module kann sehr verschieden sein, mindestens sind drei Module in Reihe geschaltet, es können aber auch beispielsweise 50, 100 oder mehr Module elektrisch in Reihe geschaltet sein. Im Ausführungsbeispiel ist n = 36: der erste Phasenmodulzweig 11 weist also 36 Module 1 1, 1 2, 1 3, ... 1 36 auf. Die anderen Phasenmodulzweige 13, 18, 21, 27 und 29 sind gleichartig aufgebaut .

Die Module 1_1 bis 6_n werden von einer nicht dargestellten Steuereinrichtung angesteuert. Von dieser zentralen

Steuereinrichtung werden optische Nachrichten bzw. optische Signale über eine optische Kommunikationsverbindung (zum Beispiel über einen Lichtwellenleiter) zu den einzelnen

Modulen übertragen. Beispielsweise sendet die

Steuereinrichtung an die einzelnen Module jeweils einen

Sollwert zur Höhe der Ausgangsspannung, die das jeweilige Modul bereitstellen soll.

Jedem Modul 1_1 bis 6_n des modularen Multilevelstromrichters

I ist ein (elektrischer) Überbrückungsschalter zugeordnet. So ist beispielsweise dem Modul 1_1 des ersten Phasenmodulzweigs

II ein erster Überbrückungsschalter Sl_l zugeordnet. In gleicher Weise ist dem zweiten Modul 1_2 ein zweiter

Überbrückungsschalter Sl_2 zugeordnet und dem letzten Modul l_n des ersten Phasenmodulzweigs 11 ist ein n-ter

Überbrückungsschalter Sl_n zugeordnet. Auch den Modulen der anderen Phasenmodulzweige ist jeweils ein

Überbrückungsschalter zugeordnet; diese Überbrückungsschalter sind jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit in der Figur 1 nicht dargestellt. Die Überbrückungsschalter weisen

insbesondere jeweils einen Festkontakt und einen Bewegkontakt auf. Es handelt sich also insbesondere um mechanische

Überbrückungsschalter .

Der erste Überbrückungsschalter Sl_l überbrückt (in seinem geschlossenen Zustand) das erste Modul 1_1. Dazu ist der Festkontakt des ersten Überbrückungsschalters Sl_l mit dem ersten Modulanschluss 212 elektrisch verbunden; der

Bewegkontakt des ersten Überbrückungsschalters Sl_l ist mit dem zweiten Modulanschluss 215 elektrisch verbunden. Der erste Überbrückungsschalter Sl_l weist eine pyrotechnische Treibladung TI 1 auf. Diese pyrotechnische Treibladung TI 1 ist in der Figur 1 als ein kleines Quadrat symbolisiert.

Diese Treibladung Tl_l ist dazu eingerichtet, auf ihre

Entzündung hin den Überbrückungsschalter zu schließen. Dies erfolgt insbesondere dadurch, dass die pyrotechnische

Treibladung Tl_l auf ihre Entzündung hin den Bewegkontakt des ersten Überbrückungsschalters Sl_l in Richtung des

Festkontakts beschleunigt und dadurch den ersten

Überbrückungsschalter Sl_l schließt.

Die Treibladung Tl_l ist mittels einer Anzündleitung 40 mit einem elektrischen Anzünder 45 verbunden. Dabei ist ein erstes Ende 41 der Anzündleitung 40 mit dem elektrischen Anzünder 45 verbunden und ein zweites Ende 42 der

Anzündleitung 40 ist mit der ersten Treibladung Tl_l

verbunden. Der elektrische Anzünder 45 ist dazu eingerichtet, auf ein elektrisches Auslösesignal hin die Anzündleitung anzuzünden. Der elektrische Anzünder 45 ist mittels einer elektrischen Leitung 48 mit einer elektronischen

Zündschaltung 51 elektrisch verbunden.

Die elektronische Zündschaltung 51 erzeugt (im Falle eines Auftretens eines Fehlers an dem ersten Modul 1_1) ein

elektrisches Auslösesignal 53, welches über die elektrische Leitung 48 zu dem elektrischen Anzünder 45 übertragen wird. Auf das elektrische Auslösesignal 53 hin zündet der

elektrische Anzünder 45 die Anzündleitung 40 an ihrem ersten Ende 41 an. Daraufhin brennt die (zu der Treibladung Tl_l verlaufende) Anzündleitung 40 explosionsartig bis zu ihrem zweiten Ende 42 ab und entzündet daraufhin die erste

Treibladung Tl_l. Daraufhin wird der Überbrückungsschalter Sl_l geschlossen und das Modul 1_1 wird elektrisch

überbrückt .

Der elektrische Anzünder 45, die elektrische Leitung 40 und die elektronische Zündschaltung 51 sind Teil einer Schalter- Steuerungseinheit 55, welche beabstandet von dem

Überbrückungsschalter S1 1 angeordnet ist. Die Anzündleitung 40 verbindet die Schalter-Steuerungseinheit 55 (hier

insbesondere den elektrischen Anzünder 45) mit dem

Überbrückungsschalter Sl_l (hier insbesondere mit der ersten Treibladung Tl_l) .

Auch die anderen Überbrückungsschalter des modularen

Multilevelstromrichters sind über jeweils eine (eigene)

Anzündleitung mit einer gleichartig aufgebauten Schalter- Steuerungseinheit verbunden. Dies ist jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit in der Figur 1 nur beispielhaft für die Module 1_1 und 1_4 dargestellt.

In Figur 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines Moduls des

Multilevelstromrichters 1 mit einer erfindungsgemäßen

Anordnung dargestellt. Bei diesem Modul kann es sich

beispielsweise um das Modul 1_1 (oder auch um eines der anderen Module) des modularen Multilevelstromrichters 1 handeln .

Das Modul 1_1 ist als ein Halbbrücken-Modul 1_1 ausgestaltet. Das Modul 1_1 weist ein erstes (abschaltbares) elektronisches Schaltelement 202 (erstes abschaltbares Halbleiterventil 202) mit einer ersten antiparallel geschalteten Diode 204 auf. Weiterhin weist das Modul 1_1 ein zweites (abschaltbares) elektronisches Schaltelement 206 (zweites abschaltbares

Halbleiterventil 206) mit einer zweiten antiparallel

geschalteten Diode 208 sowie einen elektrischen

Energiespeicher 210 in Form eines Kondensators 210 auf. Das erste elektronische Schaltelement 202 und das zweite

elektronische Schaltelement 206 sind jeweils als ein IGBT (insulated-gate bipolar transistor) ausgestaltet. Das erste elektronische Schaltelement 202 ist elektrisch in Reihe geschaltet mit dem zweiten elektronischen Schaltelement 206. Am Verbindungspunkt zwischen den beiden elektronischen

Schaltelementen 202 und 206 ist ein erster (galvanischer) Modulanschluss 212 angeordnet. An dem Anschluss des zweiten elektronischen Schaltelements 206, welcher dem Verbindungspunkt gegenüberliegt, ist ein zweiter (galvanischer) Modulanschluss 215 angeordnet. Der zweite Modulanschluss 215 ist weiterhin mit einem ersten Anschluss des Energiespeichers 210 elektrisch verbunden; ein zweiter Anschluss des Energiespeichers 210 ist elektrisch verbunden mit dem Anschluss des ersten elektronischen Schaltelements 202, der dem Verbindungspunkt gegenüberliegt.

Der Energiespeicher 210 ist also elektrisch parallel

geschaltet zu der Reihenschaltung aus dem ersten

elektronischen Schaltelement 202 und dem zweiten

elektronischen Schaltelement 206. Durch entsprechende

Ansteuerung des ersten elektronischen Schaltelements 202 und des zweiten elektronischen Schaltelements 206 durch die

Steuereinrichtung des Stromrichters kann erreicht werden, dass zwischen dem ersten Modulanschluss 212 und dem zweiten Modulanschluss 215 entweder die Spannung des Energiespeichers 210 ausgegeben wird oder keine Spannung ausgegeben wird (d.h. eine Nullspannung ausgegeben wird) . Durch Zusammenwirken der Module der einzelnen Phasenmodulzweige kann so die jeweils gewünschte Ausgangsspannung des Stromrichters erzeugt werden.

Parallel zu dem Modul 1_1 ist ein mechanischer

Überbrückungsschalter Sl_l geschaltet. Der

Überbrückungsschalter Sl_l weist einen Festkontakt 220 und einen Bewegkontakt 222 auf. Der Festkontakt 220 ist

elektrisch mit einem der beiden Modulanschlüsse verbunden; der Bewegkontakt 222 ist elektrisch mit dem anderen der beiden Modulanschlüsse verbunden. Im Ausführungsbeispiel ist der Festkontakt 220 mit dem ersten Modulanschluss 212

verbunden; der Bewegkontakt 222 ist mit dem zweiten

Modulanschluss 215 verbunden.

Der mechanische Überbrückungsschalter Sl_l ist also zwischen den ersten Modulanschluss 212 und den zweiten Modulanschluss 215 geschaltet. Wenn der mechanische Überbrückungsschalter S1 1 in den geschlossenen Zustand / eingeschalteten Zustand übergeht, dann überbrückt der mechanische

Überbrückungsschalter Sl_l das Modul 1_1 ; das Modul ist dann mittels des mechanischen Überbrückungsschalters Sl_l

kurzgeschlossen. Der Überbrückungsschalter stellt also eine Kurzschließeinrichtung dar. Der Betriebsstrom des

Stromrichters fließt dann beispielsweise vom ersten

Modulanschluss 212 über den mechanischen

Überbrückungsschalter Sl_l zum zweiten Modulanschluss 215 (und nicht über die übrigen Bauelemente des Moduls 1_1, insbesondere nicht über die Schaltelemente 202, 206 und die Dioden 204, 208) .

Der Überbrückungsschalter Sl_l weist die Treibladung Tl_l auf. Diese Treibladung Tl_l ist mittels der Anzündleitung 40 mit dem elektrischen Anzünder 45 verbunden. Der elektrische Anzünder 45, die elektrische Leitung 48 und die elektronische Schaltung 51 sind Bestandteile der Schalter-Steuerungseinheit 55.

In Figur 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Moduls des modularen Multilevelstromrichters mit einer

erfindungsgemäßen Anordnung dargestellt. Bei diesem Modul handelt es sich um das Modul 1_4 des modularen

Multilevelstromrichters 1. Es kann sich jedoch bei diesem Modul auch um eines der anderen Module des modularen

Multilevelstromrichters 1 handeln.

Zusätzlich zu den bereits aus Figur 2 bekannten ersten elektronischen Schaltelement 202, zweiten elektronischen Schaltelement 206, erster Freilaufdiode 204, zweiter

Freilaufdiode 208 und Energiespeicher 210 weist das in Figur 3 dargestellte Modul 1_4 ein drittes elektronisches

Schaltelement 302 mit einer antiparallel geschalteten dritten Freilaufiode 304 sowie ein viertes elektronisches

Schaltelement 306 mit einer vierten antiparallel geschalteten Freilaufdiode 308 auf. Das dritte elektronische Schaltelement 302 und das vierte elektronische Schaltelement 306 sind jeweils als ein IGBT ausgestaltet. Im Unterschied zur

Schaltung der Figur 2 ist der zweite Modulanschluss 315 nicht mit dem zweiten elektronischen Schaltelement 206 elektrisch verbunden, sondern mit einem Mittelpunkt (Verbindungspunkt) einer elektrischen Reihenschaltung aus dem dritten

elektronischen Schaltelement 302 und dem vierten

elektronischen Schaltelement 306.

Das Modul 1_4 der Figur 3 ist ein sogenanntes Vollbrücken- Modul 1_4. Dieses Vollbrücken-Modul 1_4 zeichnet sich dadurch aus, dass bei entsprechender Ansteuerung der vier

elektronischen Schaltelemente zwischen dem ersten

(galvanischen) Modulanschluss 212 und dem zweiten

(galvanischen) Modulanschluss 315 wahlweise entweder die positive Spannung des Energiespeichers 210, die negative Spannung des Energiespeichers 210 oder eine Spannung des Wertes Null (Nullspannung) ausgegeben werden kann. Somit kann also mittels des Vollbrückenmoduls 1_4 die Polarität der Ausgangsspannung umgekehrt werden. Der Multilevelstromrichter 1 kann entweder nur Halbbrücken-Module, nur Vollbrücken- Module oder auch Halbbrücken-Module und Vollbrücken-Module aufweisen .

Parallel zu dem Modul 1_4 ist der mechanische

Überbrückungsschalter Sl_4 geschaltet. Der mechanische

Überbrückungsschalter Sl_4 ist also zwischen den ersten

Modulanschluss 212 und den zweiten Modulanschluss 315 geschaltet (der erste Modulanschluss 212 und der zweite

Modulanschluss 315 sind also mittels des

Überbrückungsschalters Sl_4 miteinander verbunden) . Wenn der mechanische Überbrückungsschalter Sl_4 in seinen

eingeschalteten Zustand / elektrisch leitfähigen Zustand übergeht, dann überbrückt der mechanische

Überbrückungsschalter Sl_4 das Modul 1_4 ; der mechanische Überbrückungsschalter Sl_4 schließt das Modul 1_4 kurz. Der Betriebsstrom des Stromrichters fließt dann beispielsweise vom ersten Modulanschluss 212 über den mechanischen Überbrückungsschalter Sl_4 zum zweiten Modulanschluss 315 (und nicht über die übrigen Bauelemente des Moduls 1_4, insbesondere nicht über die Schaltelemente 202, 206, 302, 306 und/oder die Dioden 204, 208, 304, 308) . Der mechanische Überbrückungsschalter Sl_4 kann wie der mechanische

Überbrückungsschalter Sl_l aufgebaut sein.

Der Überbrückungsschalter Sl_4 weist die Treibladung Tl_4 auf, welche über die Anzündleitung 40 mit dem elektrischen Anzünder 45 verbunden ist. Die Zündung der Treibladung Tl_4 und das Schließen des Überbrückungsschalters Sl_4 erfolgt dabei gleichartig wie im Zusammenhang mit den Figuren 1 und 2 beschrieben .

Am Beispiel des Moduls 1_4 lässt sich besonders gut die

Problematik der unterschiedlichen elektrischen Potentiale erkennen. Je nach Schaltstellung des dritten elektronischen Schaltelementes 302 und des vierten elektronischen

Schaltelementes 306 kann der zweite Modulanschluss 315 entweder mit dem oberen Anschluss des elektrischen

Energiespeichers 210 oder mit dem unteren Anschluss des elektrischen Energiespeichers 210 verbunden sein, also mit zwei unterschiedlich großen elektrischen Potentialen.

Aufgrund der Anzündleitung 40 findet jedoch

vorteilhafterweise eine elektrische galvanische Trennung zwischen dem Überbrückungsschalter Sl_4 und der Schalter- Steuerungseinheit 55 statt, so dass beispielsweise die elektronische Zündschaltung 51 der Schalter-Steuerungseinheit 55 nicht durch die (oftmals hohen) wechselnden elektrischen Potentiale des Moduls 1_4 beeinträchtigt wird. Mittels der Anzündleitung 40 kann also sehr einfach und kostengünstig eine galvanische Trennung zwischen dem Modul 1_4 und der Schalter-Steuerungseinheit 55 erreicht werden.

Optional können mit einer Anzündleitung 40 auch mehrere pyrotechnische Treibladungen angezündet/ausgelöst werden.

Auch ist es möglich, dass eine pyrotechnische Treibladung optional mittels mehrerer elektrischer Anzünder entzündet werden kann (Redundanz, Erhöhung der Zuverlässigkeit) . Dazu kann die Anzündleitung beispielsweise einen Zündverteiler aufweisen, so dass mehrere elektrische Anzünder mit einer Treibladung gekoppelt werden können.

Es wurde eine Anordnung und ein Verfahren beschrieben, mit denen sicher und zuverlässig ein Modul eines modularen

Multilevelstromrichters im Fehlerfall überbrückt werden kann. Dabei kann auf einfache und kostengünstige Weise mittels einer pyrotechnischen Anzündleitung eine elektrische

Isolation zwischen dem dem jeweiligen Modul zugeordneten Überbrückungsschalter und der Schalter-Steuerungseinheit 55 (hier insbesondere dem elektrischen Anzünder 45) realisiert werden. Durch die Verwendung einer explosionsartig

abbrennenden Anzündleitung tritt insbesondere nur eine sehr geringe zeitliche Verzögerung beim Anzünden der

pyrotechnischen Treibladung des Überbrückungsschalters auf.

Bei der beschriebenen Anordnung und dem beschriebenen

Verfahren ist also insbesondere vorteilhaft, dass keine elektrische Verbindung zwischen der Schalter- Steuerungseinheit 55 und dem Überbrückungsschalter besteht. Der elektrische Anzünder ist nämlich Bestandteil der

Schalter-Steuerungseinheit und lediglich über die elektrisch nichtleitende Anzündleitung 40 mit dem Überbrückungsschalter verbunden. Eine derartige Anzündleitung ist am Markt

beispielsweise unter dem Handelsnamen TLX (Thin Layer

Explosive) erhältlich; sie ist beispielsweise in der

Offenlegungsschrift DE 40 15 065 Al beschrieben. Eine solche Anzündleitung brennt explosionsartig ab. Mit anderen Worten gesagt, überträgt eine solche Anzündleitung ein

Detonationssignal von ihrem ersten Ende zu ihrem zweiten Ende, hier also vom elektrischen Anzünder 45 zur Treibladung. Derartige Anzündleitungen haben eine sehr hohe

Abbrandgeschwindigkeit von mehr als 100 m/s, insbesondere sogar von mehr als 1000 m/s. In der Offenlegungsschrift DE 40 15 065 Al sind beispielsweise Abbrandgeschwindigkeiten von 1500 bis 1800 m/s angegeben. Bei einer beispielhaften Länge der Anzündleitung von 30 cm ergibt sich so eine

Laufzeit/Abbrandzeit der Anzündleitung von etwa 200 ys . Eine derartig kurze Abbrandzeit verzögert das Schließen des

Überbrückungsschalters im Fehlerfall nur in einem sehr geringen, akzeptablen Maße.

Solche Anzündleitungen sind kostengünstig am Markt

erhältlich. Insbesondere ist eine galvanische Trennung mittels der Anzündleitung 40 deutlich preisgünstiger zu erreichen als eine in dem Überbrückungsschalter angeordnete Isolierung zwischen dem elektrischen Anzünder 45 und den Anschlüssen des Überbrückungsschalters (welche beispielsweise notwendig wäre, wenn der elektrische Anzünder 45 unmittelbar an der Treibladung des Überbrückungsschalters angeordnet wäre) .