Anordnung und Verfahren zur Netzstabilisierung eines

Wechselspannungsnetzes

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Netzstabilisierung eines Wechselspannungsnetzes mittels einer mit dem Wechsels ^¬ pannungsnetz verbundenen steuerbaren Kompensationsanlage. Ein solches Verfahren wird oftmals zur Netzstabilisierung durch Regelung von Blindleistung im Wechselspannungsnetz verwendet und ist beispielsweise aus der WO 2015/003737 AI be ^¬ kannt. Bei dem bekannten Verfahren wird ein sogenannter modu- larer Mehrstufenumrichter (MMC) bereitgestellt, der eine An- zahl von Phasenmodulen aufweist, die der Anzahl der Phasen des Wechselspannungsnetzes entspricht, wobei jedes Phasenmo ^¬ dul mit der ihm zugeordneten Phase und die Phasenmodule mit ^¬ einander in einer Dreieckschaltung verbunden sind. Jedes Phasenmodul umfasst eine Reihenschaltung von Submodulen, die je- weils Leistungshalbleiterschalter und einen Energiespeicher in einer Vollbrückenschaltung aufweisen. Das bekannte Verfahren dient zur Stabilisierung des Wechselspannungsnetzes durch eine Kompensation der Blindleistung im Wechselspannungsnetz. Auf diese Weise können beispielsweise schwankende Energie- quellen, wie Offshore-Windparks , an ein Versorgungsnetz ange ^¬ schlossen werden.

Auch bei anderen Offshore-Anlagen, wie beispielsweise Öl- plattformen, deren Stromversorgung von Land aus über eine Wechselspannungsleitung gewährleistet wird, ist eine Netzsta ^¬ bilisierung, insbesondere eine Blindleistungs- und/oder Span ^¬ nungsregelung meist notwendig. Dazu wird üblicherweise eine entsprechende steuerbare Kompensationsanlage, beispielsweise ein statischer Blindleistungskompensator (SVC) in der Nähe der Anlage auf See angeordnet und mit der Wechselspannungs ^¬ leitung verbunden. Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein eingangs genanntes Ver ^¬ fahren vorzuschlagen, das eine einfache und zuverlässige Re ^¬ gelung der Netzstabilisierung ermöglicht. Die Aufgabe wird durch ein artgemäßes Verfahren gelöst, bei dem eine Mehrzahl von Messwerten einer Regelgröße ermittelt wird, die Messwerte einer Datenverarbeitungseinheit zugeführt werden, mittels der Datenverarbeitungseinheit aus den Mess ^¬ werten ein Istwert der Regelgröße in Abhängigkeit von einem zuvor berechneten Effektivwert der Messwerte abgeleitet wird, der Istwert in Form eines elektrischen Signals einem elektro- optischen Wandler zugeführt wird, der ausgangsseitig den Ist ^¬ wert in Form eines Lichtsignals einer ersten Wellenlänge be ^¬ reitstellt, der Istwert einem ersten Transceiver zugeführt wird, der den Istwert in ein Lichtsignal einer zweiten Wel ^¬ lenlänge umwandelt, der umgewandelte Istwert über einen

Lichtwellenleiter an einen zweiten Transceiver übertragen wird, der zweite Transceiver den Istwert in ein Lichtsignal der ersten Wellenlänge umwandelt und an einen

optoelektrischen Wandler leitet, der optoelektrische Wandler ausgangsseitig den Istwert in Form eines elektrischen Signals bereitstellt, das einer Regelungseinheit zugeführt wird, mit ^¬ tels der Regelungseinheit aus dem Istwert und einem vorgege ^¬ benen Sollwert der Regelgröße ein Wert einer Stellgröße der Regelung ermittelt wird und die Kompensationsanlage in Abhän ^¬ gigkeit vom Wert der Stellgröße gesteuert wird.

Über eine einfache Datenübertragung mittels optischer Signale hinaus erlaubt die Verwendung der Transreceiver eine Anpas- sung der Wellenlänge des zu übertragenden Lichtsignals für eine schnelle Signalübertragung über lange Distanzen. Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist somit die Möglichkeit zur schnellen Regelung der Regelgröße über lange Distanzen. Dies erlaubt insbesondere die Regelung der Spannung und/oder der Blindleistung an einem Ort nah an einem beispielsweise sich auf See befindenden Verbraucher, während die Kompensati ^¬ onsanlage, mittels der die Spannung bzw. die Blindleistung im Wechselspannungsnetz beeinflusst wird, an Land angeordnet ist .

In dem zuvor angesprochenen Anwendungsfall der Energieversor- gung einer Offshore-Ölplattform kann die Regelung an einem Regelungsort im Wechselspannungsnetz ortsnah an der Ölplatt- form durchgeführt werden, wobei die Kompensationsanlage weit entfernt an Land angeordnet ist. Die Entfernung zwischen dem Regelungsort und dem Umrichter kann dabei zwischen wenigen Kilometern und mehr als hundert Kilometern betragen. Die

Messeinheit kann auf der Plattform der Offshore-Ölplattform angeordnet sein. Ebenso ist es möglich, die Regelung onshore, ortsnah an der Kompensationsanlage durchzuführen, während die Messung und beispielsweise ein Teil der Datenverarbeitung offshore durchgeführt wird.

Erfindungsgemäß werden zunächst Messwerte der Regelgröße, zweckmäßigerweise mittels einer geeigneten Messeinheit, er ^¬ mittelt. Die Messwerte werden als Momentanwerte in sehr kur- zen Zeitabständen, beispielsweise von weniger als 0,2 ms, gemessen. Ist die Regelgröße eine Spannung, so können die

Momentanwerte der Spannung im Wechselspannungsnetz ermittelt werden. Wird eine andere Regelgröße verwendet, beispielsweise eine Blindleistung, so können entsprechend die Momentanwerte von Strom und Spannung ermittelt werden. Aus diesen Werten kann dann die Leistung beziehungsweise die Blindleistung abgeleitet werden. Bei einem mehrphasigen Wechselspannungsnetz wird das Verfahren und insbesondere die Ermittlung und Wei ^¬ terverarbeitung von Messwerten für jede der Phasen ausge- führt. Vorzugsweise werden die Messwerte vor der weiteren Be ^¬ arbeitung mittels eines geeigneten A/D-Wandlers digitali ^¬ siert .

Die Datenverarbeitungseinheit berechnet aus den Messwerten einen Effektivwert. Der Effektivwert ist im üblichen Sinne als ein Zeitintegral über einen Betragsquadrat der Momentanwerte definiert. Beispielsweise gilt für den Effek ^¬ tivwert Urms einer Spannung, dass

Urms = (1/T * Int ( |U(t) | ^A 2 dt ) ) ^Λ (1/2), wobei U(t) die Momentanwerte der Spannnung bezeichnet und die Datenverarbei- tungseinheit das Integral als eine entsprechende Summation ausführt. Vor oder nach der Berechnung des Effektivwertes können die Messwerte weiterer Bearbeitung, beispielsweise ei ^¬ ner Filterung, insbesondere einer Tiefpassfilterung, unterzogen werden. Vorzugsweise wird die Berechnung des Effektivwer- tes mittels einer alpha-beta-Transformation durchgeführt, was eine besonders schnelle Berechnung in einem dreiphasigen System erlaubt.

Der Istwert der Regelgröße, beispielsweise ein Spannungsist- wert, wird in Abhängigkeit von dem Effektivwert ermittelt. In einem besonders einfachen Fall ist der Istwert gleich dem Effektivwert. Der Istwert liegt am Ausgang der Datenverarbei ^¬ tungseinheit als ein elektrisches Signal vor. Zur weiteren Übertragung an die Regelungseinheit des Umrichters wird der Istwert zunächst in ein Lichtsignal einer ersten Wellenlänge umgewandelt. Die Umwandlung erfolgt mittels des elektroopti- schen Wandlers. Das Lichtsignal am Ausgang des elektroopti- schen Wandlers kann beispielsweise an eine Übertragung mit ^¬ tels eines Multimode-Lichtwellenleiters angepasst sein, so dass der Istwert mittels des Multimode-Lichtwellenleiters an den ersten Transceiver übertragen wird. Der Istwert wird dann mittels des ersten Transceivers in das Lichtsignal der zwei ^¬ ten Wellenlänge umgewandelt, wobei die erste und die zweite Wellenlänge im Allgemeinen unterschiedlich sind. Beispiels- weise kann die erste Wellenlänge kleiner als die zweite Wel ^¬ lenlänge sein. Bevorzugt liegt die erste Wellenlänge im Be ^¬ reich von 1000 nm bis 1400 nm und die zweite Wellenlänge im Bereich von 1400 nm bis 1800 nm. Bevorzugt wird dazu das elektrische Signal mittels eines Small Form-Factor Pluggable (SFP) auf das Lichtsignal der zweiten Wellenlänge transparent umgesetzt. Mit der Umwandlung erfolgt zugleich eine Anpassung des Signals an einen Lichtwellenleiter, mittels dessen eine Signalübertragung über eine lange Distanz durchführbar ist. Anschließend wird der Istwert über den Lichtwellenleiter an den zweiten Transceiver geleitet. Selbstverständlich können weitere Transceiver vorgesehen sein, die voneinander

beabstandet angeordnet und über Lichtwellenleiter miteinander verbunden sind, so dass der Istwert über eine solche Kaskade von Transceivern übermittelt wird. Mittels des zweiten

Transceivers kann der Istwert wieder in das Lichtsignal der ersten Wellenlänge umgewandelt werden. Anschließend kann der Istwert mittels des optoelektrischen Wandlers in ein elektrisches Signal umgewandelt und der Regelungseinheit zur Verfü ^¬ gung gestellt werden. Mittels der Regelungseinheit kann aus dem Istwert und einem vorgegebenen Sollwert der Regelgröße, beispielsweise einem Spannungssollwert oder einem Leistungs- sollwert bzw. einem Blindleistungssollwert, über eine Regel ^¬ differenz der Wert einer Stellgröße ermittelt werden. Der Wert der Stellgröße, beispielsweise einer Stellspannung oder eines Stellstromes kann einer Steuereinrichtung der Kompensationsanlage zugeführt werden, die entsprechende Steuersignale erzeugt. Als steuerbare Kompensationsanlage kann jede geeig ^¬ nete steuerbare Parallel- oder Serienkompensationsanlage ver ^¬ wendet werden, beispielsweise ein sogenannter Thyristor

Controlled Reactor (TCR) bzw. Capacitor (TSC) oder auch ein Umrichter, insbesondere ein MMC, der in diesem Zusammenhang auch als STATCOM bezeichnet wird. Im letzteren Fall kann die Stellgröße der Umrichterstellspannung entsprechen, also derjenigen Spannung, die am Umrichter eingestellt werden soll, um die Regelgröße zu regeln. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist demnach eine

Fernregelung möglich, die es erlaubt, die Regelung der Leistungsübertragung an einem beliebigen Ort im Wechselspannungsnetz durchzuführen, der auch weit entfernt vom Ort des Umrichters liegen kann. Auf diese Weise kann vorteilhaft die Anordnung des Umrichters derart gewählt werden, dass Kosten gespart und die Zuverlässigkeit der Regelung erhöht wird. Beispielsweise in dem Anwendungsfall der Leistungsregelung an einer Offshore-Anlage kann der Umrichter an Land angeordnet sein. Dadurch können hohe Kosten einer Offshore- Umrichterplattform vermieden werden. Zudem ist die Wartung des an Land angeordneten Umrichters durch dessen verbesserte Zugänglichkeit vereinfacht.

Um die Regelung kontinuierlich durchführen zu können, wird das Verfahren zweckmäßigerweise wiederholt durchgeführt. Der Istwert wird dabei wiederholt berechnet und über den Licht- Wellenleiter übertragen. Die Übertragung wird dabei in zeitlichen Abständen von weniger als 1 ms durchgeführt. Dadurch können auch besonders hohe Anforderungen an die Genauigkeit der Regelung erfüllt werden. Bevorzugt wird als Lichtwellenleiter ein Monomode-

Lichtwellenleiter verwendet. Ein Monomode-Lichtwellenleiter ermöglicht eine Übertragung über besonders lange Distanzen, ohne, dass eine Verstärkung des Signals notwendig wird. Vorzugsweise wird der Istwert vor dem Übertragen an die Rege ^¬ lungseinheit verstärkt. Der Verstärkungsfaktor ist

geeigeneterweise an die Länge der Übertragungsleitung ange- passt und kann dabei von der jeweiligen Dämpfung der Leitung abhängen. Beispielsweise kann bei einer Länge von 10 km ein Verstärkungsfaktor von 2 dB ausreichend sein. Bei langen

Übertragungsleitungen kann ein Verstärkungsfaktor von mindestens 20 dB, besonders bevorzugt von mindestens 40 dB, gewählt werden. Da das Lichtsignal im Lichtwellenleiter zwangsläufig Verlusten unterliegt, ist es durch die Verstärkung möglich, das Lichtsignal auch über Distanzen von mehr als 100 km, sogar mehr als 150 km zu übertragen. Beispielsweise ergibt sich bei einer Signalreserve von 47 dB und einer Dämpfung im

Lichtwellenleiter von 0,2 dB/km eine Reichweite von über 200 km.

Zur Verbesserten Überwachung der Regelung, insbesondere der Funktionsfähigkeit der Messeinheit wird als vorteilhaft ange- sehen, wenn mittels einer Überwachungseinheit zur Überwachung der Messeinheit ein Überwachungssignal erzeugt wird, das über den Lichtwellenleiter an den zweiten Transceiver übermittelt wird, wobei, falls das Überwachungssignal eine vorbestimmte Bedingung erfüllt, ein Alarmsignal zur Fehleranzeige gene ^¬ riert wird. Beispielsweise kann mittels des ersten und/oder des zweiten Transceivers auf diese Weise der Empfangspegel und/oder der Sendepegel überwacht werden. Daraus können Informationen darüber gewonnen werden, ob ein Austauschen des Empfangs- bzw. des Sendegerätes notwendig ist. Es kann zudem mindestens ein weiterer Lichtwellenleiter vorgesehen sein, so dass die Lichtwellenleiter parallel zueinander die Transcei ^¬ ver verbinden und zusätzliche, voneinander unabhängige Mög ^¬ lichkeit der Kommunikation erlauben, beispielsweise eine Kreuzredundanz.

Bevorzugt wird als Überwachungssignal ein binäres Signal ver ^¬ wendet. Dies ermöglicht eine besonders einfache und schnelle Übertragung .

Als besonders bevorzugt wird angesehen, wenn das Überwa ^¬ chungssignal und der Istwert in gleichen zeitlichen Abständen übertragen werden. Auf diese Weise ist eine besonders genaue Überwachung realisiert.

Die Erfindung betrifft ferner eine Anordnung zur Netzstabili ^¬ sierung eines Wechselspannungsnetzes mit einer mit dem Wech ^¬ selspannungsnetz verbindbaren steuerbaren Kompensationsanlage, einer Regelungseinheit, die ausgangsseitig mit der Kom- pensationsanlage verbunden und dazu eingerichtet ist, aus ei ^¬ nem Istwert und einem Sollwert einer Regelgröße einen Wert einer Stellgröße zu ermitteln, wobei die Kompensationsanlage in Abhängigkeit vom Wert der Stellgröße steuerbar ist, einer Messeinheit zur Ermittlung von Messwerten zur Ableitung einer Regelgröße sowie einer die Messeinheit und die Regelungsein ^¬ heit verbindenden Übertragungsleitung. Eine solche Anordnung ist bereits aus der zuvor zitierten Druckschrift WO

2015/003737 AI bekannt.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine derartige Anlage vor- zuschlagen, die eine einfache und zuverlässige Regelung er ^¬ laubt .

Die Aufgabe wird bei einer artgemäßen Anlage dadurch gelöst, dass die Anlage ferner umfasst: eine Datenverarbeitungsein- heit, die dazu eingerichtet ist, aus einer Mehrzahl von er ^¬ mittelten Messwerten einen Effektivwert der Messwerte und in Abhängigkeit von dem Effektivwert einen Istwert der Regelgrö ^¬ ße zu bestimmen, einen elektrooptischen Wandler, der ein- gangsseitig mit der Datenverarbeitungseinheit und ausgangs- seitig mit einem ersten Transceiver verbunden und dazu eingerichtet ist, den ihm zugeführten Istwert in Form eines elekt ^¬ rischen Signals in ein Lichtsignal einer ersten Wellenlänge umzuwandeln, einen ersten Transceiver, der eingangsseitig mit dem elektrooptischen Wandler und ausgangsseitig mit der Über- tragungsleitung verbunden und dazu eingerichtet ist, den ihm zugeführten Istwert in ein Lichtsignal einer zweiten Wellenlänge umzuwandeln, wobei die Übertragungsleitung ein Lichtwellenleiter ist, der dazu eingerichtet ist, den in ein

Lichtsignal umgewandelten Istwert zu übertragen, einen zwei- ten Transceiver, der eingangsseitig mit der Übertragungslei ^¬ tung und ausgangsseitig mit einem optoelektrischen Wandler verbunden und dazu eingerichtet ist, den Istwert in das

Lichtsignal der ersten Wellenlänge umzuwandeln, wobei

der optoelektrische Wandler ausgangsseitig mit der Regelungs- einheit verbunden und dazu eingerichtet ist, den Istwert in ein elektrisches Signal umzuwandeln.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Anlage ergeben sich insbesondere aus der Möglichkeit, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Lichtwellenleiter eine Länge von über 100 km auf.

Bevorzugt ist die Anordnung dazu eingerichtet, den Istwert in zeitlichen Abständen von weniger als 1 ms wiederholt zu bestimmen und zu übertragen.

Vorzugsweise ist der Lichtwellenleiter ein Monomode- Lichtwellenleiter .

Bevorzugt umfasst die Anordnung ferner eine Verstärkereinheit, der dazu eingerichtet ist, den Istwert mit einem Ver ^¬ stärkungsfaktor von mindestens 20 dB zu verstärken. Geeigneterweise ist die Messeinheit zur Ermittlung von

Meswerten einer Spannung im Wechselspannungsnetz als Regelgröße eingerichtet.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst die An- Ordnung ferner eine Überwachungseinheit, die dazu eingerich ^¬ tet ist, zur Überwachung der Messeinheit ein Überwachungssig ^¬ nal zu erzeugen, das über den Lichtwellenleiter an den zweiten Transceiver übermittelt werden kann, wobei, falls das Überwachungssignal eine vorbestimmte Bedingung erfüllt, ein Alarmsignal zur Fehleranzeige generierbar ist.

Die Kompensationsanlage ist bevorzugt ein modularer Mehrstu ^¬ fenumrichter (MMC) . In diesem Fall ist jeder Phase des Wechselspannungsnetzes ein Phasenmodul des Umrichters zugeordnet. Jedes Phasenmodul weist dabei eine Reihenschaltung zweipoli ^¬ ger Submodule auf, wobei die Submodule als Vollbrückenschal- tungen ausgebildet sind. Jede Vollbrückenschaltung umfasst einen Energiespeicher und Leistungshalbleiterschalter, so dass mittels einer Steuerung der Leistungshalbleiterschalter an den Polen bzw. Klemmen des Submoduls eine Submodulspannung erzeugbar ist, die gleich der am Energiespeicher abfallende Energiespeicherspannung, gleich der Energiespeicherspannung jedoch mit entgegengesetzter Polarität oder gleich einer Spannung null ist. Die Phasenmodule des Umrichters können ge ^¬ mäß einer Dreiecksschaltung oder einer Sternschaltung miteinander verbunden sein. Mittels des MMC kann vorteilhaft eine nahezu sinusförmige Spannung erzeugt werden.

Die Erfindung soll im Folgenden anhand der Figuren 1 bis 3 weiter erläutert werden. Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anlage in schematischer Darstellung;

Figur 2 zeigt einen Umrichter der Anlage aus Figur 1 ; Figur 3 zeigt ein Submodul des Umrichters aus Figur 2.

Im Einzelnen ist in Figur 1 eine Anordnung 1 zum Regeln der Leistungsübertragung in einem dreiphasigen Wechselspannungsnetz 2 mit einer Kompensationsalage in Form eines Umrichters 3, der mit dem Wechselspannungsnetz 2 verbunden ist.

Das Wechselspannungsnetz 2 dient zur Energieversorgung einer Offshore-Anlage 4, die in einem Meer oder einer See auf einer entsprechenden Plattform angeordnet ist. Demgegenüber ist der Umrichter 3 an Land angeordnet. Die Uferlinie ist in Figur 1 mittels einer gewellten Linie 5 angedeutet.

Die Anordnung 1 umfasst eine Messeinheit 6, die ortsnah an der Offshore-Anlage 4 angeordnet ist. Die Messeinheit 6 kann beispielsweise auf der Plattform der Offshore-Anlage angeord ^¬ net sein. Mittels der Messeinheit 6 bzw. eines zugeordneten Messwandlers können Messwerte der Spannung, des Stromes sowie andere Messwerte, wie Temperatur, erfasst werden. Die Mess ^¬ werte werden an eine Datenverarbeitungseinheit 7 übermittelt. Die Datenverarbeitungseinheit 7 befindet sich ebenfalls ortsnah an der Offshore-Anlage 4. Mittels der Datenverarbei ^¬ tungseinheit 7 werden die Messwerte digitalisiert und gefil- tert, worauf ein Effektivwert der Messwerte berechnet wird. Im vorliegenden Beispiel werden Spannungsmesswerte ermittelt, woraus ein Spannungsistwert ermittelt wird. Der Spannungsist ^¬ wert wird anschließend mittels eines elektrooptischen Wand- lers 71, der im vorliegenden Beispiel räumlich in die Datenverarbeitungseinheit 7 integriert, in ein Lichtsignal einer Wellenlänge von 1300 nm umgewandelt und mittels eines multi mode Lichtwellenleiters an einen ersten Transceiver 8 übermittelt. In die Datenverarbeitungseinheit 7 oder in den ers- ten Transceiver 8 ist ferner eine Verstärkereinheit inte ^¬ griert, mittels der das Signal entsprechend der Verluste in der Übertragungsleitung 9 verstärkt wird. Mittels des ersten Transceivers 8 wird der Spannungsistwert in ein Lichtsignal einer Wellenlänge von 1500 nm umgewandelt und in einen

Monomode-Lichtwellenleiter 9 eingespeist. Über den Lichtwellenleiter 9, dessen Länge im in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel 170 km beträgt, wird der Leistungsistwert an einen zweiten Transceiver 10 übermittelt, der ortsnah am Umrichter 3 angeordnet ist und das Signal in ein Lichtsignal der Wellenlägen von 1300 nm umwandelt, das anschließend mit ^¬ tels eines optoelektrischen Wandlers 111 in ein elektrisches Signal umgewandelt und einer Regelungseinheit 11 des Umrich ^¬ ters zur Verfügung gestellt wird. Die Regelungseinheit 11 be ^¬ stimmt aus dem übermittelten Spannungsistwert und einem vor- gegebenen Spannungssollwert eine Umrichterstellspannung oder einen Umrichterstellstrom und leitet diese an eine Steuereinheit des Umrichters 3, die eine entsprechende Steuerung der Leistungshalbleiterschalter des Umrichters 3 vornimmt. Die Anordnung 1 umfasst im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Überwachungseinheit 61, die dazu eingerichtet ist, zur Überwachung der Messeinheit 6 ein Überwachungssignal zu er ^¬ zeugen, das über den Lichtwellenleiter 9 an den zweiten

Transceiver 10 übermittelt werden kann. Falls das Überwa- chungssignal eine vorbestimmte Bedingung erfüllt, beispiels ^¬ weise falls das Überwachungssignal einen Wert aufweist, der unterhalb einer vorbestimmten Schwelle liegt, so wird ein Alarmsignal zur Fehleranzeige erzeugt.

In Figur 2 ist ein Ausführungsbeispiel des Umrichters 3 aus Figur 1 dargestellt. Der Umrichter 3 ist an das Wechselspannungsnetz 2 angeschlossen. Zwischen dem Umrichter 3 und dem Wechselspannungsnetz 2 ist ein Leistungsschalter 20 geschaltet. Mittels des Leistungsschalters 20 kann der Umrichter 3 beim Auftreten eines Fehlers vom Wechselspannungsnetz 2 ge- trennt werden. Der Umrichter 3 ist ein sogenannter modularer Mehrstufenumrichter (MMC) und umfasst Phasenmodule 21, 22 und 23, von denen jedes einer der drei Phasen 24, 25 bzw. 26 des Wechselspannungsnetzes 2 zugeordnet ist. Jedes Phasenmodul 21, 22, 23 umfasst seinerseits mehrere in Reihe geschaltete Submodule SM. In der Darstellung der Figur 2 weist jedes Phasenmodul 21 - 23 vier Submodule SM, deren Anzahl jedoch im Allgemeinen beliebig und an die jeweilige Anwendung angepasst sein kann. Zusätzlich ist jedem Phasenmodul eine Induktivität 27, 28 bzw. 29 sowie Messvorrichtungen 211, 221 bzw. 231 zur Stromerfassung zugeordnet.

Figur 3 zeigt das Submodul SM der Figur 2. Das Submodul SM umfasst vier Leistungshalbleiterschalteinheiten 30 sowie einen Energiespeicher in Form eines Leistungskondensators 31. Jede Leistungshalbleiterschalteinheit 30 weist einen Leis ^¬ tungshalbleiter in Form eines IGBT 301 und eine dazu antipa ^¬ rallele Diode 302 auf.

Das Submodul SM ist als Vollbrückenschaltung ausgebildet. Durch eine entsprechende Ansteuerung der einzelnen Leistungs ^¬ halbleiter 301 kann dem Leistungskondensator 31 Energie zugeführt oder entnommen werden. Auf diese Weise kann an den Anschlüssen bzw. Polen 32 und 33 des Submoduls SM die am Energiespeicher abfallende Spannung, eine entgegengesetzt gerich- tete Spannung oder auch eine Spannung null eingestellt werden. Bezüglich weiterer Details des Aufbaus und der Funkti ^¬ onsweise des Umrichters 3 und des Submoduls SM wird hiermit auf die zuvor genannte Druckschrift WO 2015/003737 AI verwie ^¬ sen .