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Patent Searching and Data


Title:
CONVERTER ARRANGEMENT HAVING PHASE MODULE ARRESTER AND METHOD FOR SHORT-CIRCUIT PROTECTION THEREOF
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/020186
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a converter arrangement (1) having a converter phase (2), which extends between a first and a second DC voltage pole (3, 4), wherein the converter phase comprises an AC voltage terminal (10) and a first converter arm (7), which extends between the first DC voltage pole and the AC voltage terminal, and a second converter arm (8), which extends between the AC voltage terminal and the second DC voltage pole, wherein the first converter arm comprises a first series circuit (13a) of two-pole switching modules (13) and the second converter arm comprises a second series circuit (13b) of two-pole switching modules, wherein each of the switching modules comprises power semiconductor switches and an energy store. The invention is characterized by a phase module arrester (15) in an arrester branch (16) in parallel with the two series circuits of the switching modules, which phase module arrester is configured for overvoltage protection of the switching modules of the two series circuits. The invention further relates to a method for the short-circuit protection of the converter arrangement according to the invention.

Inventors:
BURKHARDT MATTHIAS (DE)
WESTERWELLER THOMAS (DE)
Application Number:
EP2017/069044
Publication Date:
January 31, 2019
Filing Date:
July 27, 2017
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
H02M7/483; H02H7/12; H02H7/122; H02H7/125; H02H9/04
Domestic Patent References:
WO2014114339A12014-07-31
WO2016107616A12016-07-07
Foreign References:
CN103066582A2013-04-24
EP3001552A12016-03-30
US20110019449A12011-01-27
DE102009034354A12011-01-27
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Claims:
Patentansprüche

1. Umrichteranordnung (1) mit einer Umrichterphase (2), die sich zwischen einem ersten und einem zweiten Gleichspannungspol (3, 4) erstreckt, wobei die Umrichterphase (2) einen Wechselspannungsanschluss (10) sowie einen ersten

Umrichterarm (7), der sich zwischen dem ersten Gleichspannungspol (3) und dem Wechselspannungsanschluss (10) erstreckt und einem zweiten Umrichterarm (8), der sich zwischen dem Wechselspannungsanschluss (10) und dem zweiten Gleichspan¬ nungspol (4) erstreckt, umfasst, wobei der erste Umrichterarm (7) eine erste Reihenschaltung (13a) zweipoliger Schaltmodule (13) und der zweite Umrichterarm (8) eine zweite Reihenschal- tung (13b) zweipoliger Schaltmodule (13) umfassen, wobei je¬ des der Schaltmodule (13) Leistungshalbleiterschalter und einen Energiespeicher umfasst,

g e k e n n z e i c h n e t durch

einen Phasenmodulableiter (15) in einem Ableiterzweig (16) parallel zu den beiden Reihenschaltungen (13a, b) der Schaltmodule (13), der für einen Überspannungsschutz der Schaltmodule (13) der beiden Reihenschaltungen (13a, b) eingerichtet ist . 2. Umrichteranordnung (1) nach Anspruch 1, wobei eine erste Arminduktivität (14a) vorgesehen ist, die im ersten

Umrichterarm (7) zwischen dem ersten Gleichspannungspol (3) und der ersten Reihenschaltung (13a) der Schaltmodule (13) angeordnet ist, und ferner eine zweite Arminduktivität (14b) vorgesehen ist, die im zweiten Umrichterarm (8) zwischen dem zweiten Gleichspannungspol (4) und der zweiten Reihenschal¬ tung (13b) der Schaltmodule (13) angeordnet ist.

3. Umrichteranordnung (1) nach Anspruch 2, wobei sich der Ableiterzweig (16) zwischen einem ersten Potenzialpunkt (18) zwischen der ersten Arminduktivität (14a) und der ersten Rei¬ henschaltung (13a) der Schaltmodule (13) und einem zweiten Potenzialpunkt (19) zwischen der zweiten Arminduktivität (14b) und der zweiten Reihenschaltung (13b) der Schaltmodule (13) erstreckt.

4. Umrichteranordnung (1) nach einem der vorangehenden An- Sprüche, wobei der Phasenmodulableiter (15) einen Schutzpegel von mehr als 100 kV aufweist.

5. Umrichteranordnung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Phasenmodulableiter (15) gehäuselos ausge- bildet ist.

6. Umrichteranordnung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Leistungshalbleiterschalter (102, 104) und der Energiespeicher (106) der Schaltmodule (13) miteinander in einer Halbbrückenschaltung verbunden sind.

7. Umrichteranordnung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Umrichteranordnung (1) einen AC-seitigen Leistungsschalter (21) umfasst.

8. Umrichteranordnung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei in jedem der Umrichterarme (7, 8) ein Tdc- Ableiter (20) vorgesehen ist, der zwischen dem Umrichterarm (7, 8) und Erde geschaltet ist.

9. Verfahren zum Kurzschlussschutz einer Umrichteranordnung (1) mit einer Umrichterphase (2), die sich zwischen einem ersten und einem zweiten Gleichspannungspol (3, 4) erstreckt, wobei die Umrichterphase (2) einen Wechselspannungsanschluss (10) sowie einen ersten Umrichterarm (7), der sich zwischen dem ersten Gleichspannungspol (3) und dem Wechselspannungsanschluss (10) erstreckt und einem zweiten Umrichterarm (8), der sich zwischen dem Wechselspannungsanschluss (10) und dem zweiten Gleichspannungspol (4) erstreckt, umfasst, wobei der erste Umrichterarm (7) eine erste Reihenschaltung (13a) zweipoliger Schaltmodule (13) und der zweite Umrichterarm (8) ei¬ ne zweite Reihenschaltung (13b) zweipoliger Schaltmodule (13) umfassen, wobei jedes der Schaltmodule (13) Leistungshalblei- terschalter und einen Energiespeicher umfasst, sowie mit einem Phasenmodulableiter (15) in einem Ableiterzweig (16) parallel zu den beiden Reihenschaltungen (13a, b) der Schaltmodule (13), bei dem

- ein AC-seitiger oder DC-seitiger Fehler detektiert wird,

- die Leistungshalbleiterschalter der Schaltmodule (13) blockiert werden,

- ein Fehlerstrom auf den Phasenmodulableiter (15) kommutiert wird, und anschließend

- ein AC-seitig der Umrichterphase angeordneter Leistungs¬ schalter (21) geöffnet wird.

Description:
Umrichteranordnung mit Phasenmodulableiter sowie Verfahren zu deren Kurzschlussschutz

Die Erfindung betrifft eine Umrichteranordnung mit einer Umrichterphase, die sich zwischen einem ersten und einem zweiten Gleichspannungspol erstreckt, wobei die Umrichter ¬ phase einen Wechselspannungsanschluss sowie einen ersten Umrichterarm, der sich zwischen dem ersten Gleichspannungspol und dem Wechselspannungsanschluss erstreckt und einem zweiten Umrichterarm, der sich zwischen dem Wechselspannungsanschluss und dem zweiten Gleichspannungspol erstreckt, umfasst, wobei der erste Umrichterarm eine erste Reihenschaltung zweipoliger Schaltmodule und der zweite Umrichterarm eine zweite Reihen ¬ schaltung zweipoliger Schaltmodule umfassen, wobei jedes der Schaltmodule Leistungshalbleiterschalter und einen Energiespeicher umfasst.

Eine solche Umrichteranordnung wird meist als modularer Mehrstufenumrichter bezeichnet und ist beispielsweise aus der DE 10 2009 034 354 AI bekannt.

Üblicherweise ist die artgemäße Umrichteranordnung im Betrieb AC-seitig, d.h. mittels des Wechselspannungsanschlusses mit einem Wechselspannungsnetz verbunden. Ist die Umrichteranord- nung mehrphasig, beispielsweise dreiphasig ausgebildet, so ist sie an ein entsprechend mehrphasiges Wechselspannungsnetz angeschlossen. Die Gleichspannungspole der Umrichteranordnung sind mit einer Gleichspannungsleitung bzw. einem Gleichspannungsnetz verbunden. In einer sogenannten symmetrischen Mono- pol-Konfiguration kann beispielsweise der erste Gleichspannungspol auf einem positiven, der zweite Gleichspannungspol auf einem negativen elektrischen Potenzial liegen. In einer sogenannten Bipol-Konfiguration liegt der erste Gleichspannungspol beispielsweise auf einem positiven Potenzial, der zweite auf einem Erdpotenzial.

Netzfehler, beispielsweise AC-seitige Fehler, und insbesonde ¬ re unsymmetrische, also einphasige Fehler, wie Kurzschlüsse durch Erdberührung, in einem mehrphasigen Wechselspannungsnetz, können zu einer Potenzialverschiebung in der Umrichteranordnung führen. Ist die Umrichteranordnung über einen

Transformator mit dem Wechselspannungsnetz verbunden, so kann die Potenzialverschiebung insbesondere bei unsymmetrischen Fehlern auftreten, die umrichterseitig des Transformators entstehen. Auch 1 -polige Erdberührungen auf der Gleichspannungsseite der Umrichteranordnung können die hier beschriebene Aufladung hervorrufen. Bedingt durch eine solche Potenzi- alverschiebung kann es zu einer Überladung der Energiespeicher der Schaltmodule kommen. Diese Überladung kann zu einer Beschädigung oder Zerstörung der betroffenen Schaltmodule und damit zu einem Ausfall der Umrichteranordnung führen. In einigen bekannten Umrichteranlagen wurde diesem Problem bislang mit einer Erhöhung der Anzahl der Schaltmodule in jedem

Umrichterarm begegnet, was jedoch nachteilig die Kosten der Umrichteranlage erhöht.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine eingangs genannte Umrich- teranordnung vorzuschlagen, die möglichst zuverlässig und kostengünstig ist.

Die Aufgabe wird bei einer artgemäßen Umrichteranordnung durch einen Phasenmodulableiter in einem Ableiterzweig paral- lel zu den beiden Reihenschaltungen der Schaltmodule gelöst, der für einen Überspannungsschutz der Schaltmodule der beiden Reihenschaltungen eingerichtet ist.

Vorteilhaft bietet der Phasenmodulableiter einen Überspan- nungsschutz für die Schaltmodule der beiden Reihenschaltungen insbesondere auch in einem Kurzschlussfall auf der AC-Seite der Umrichteranordnung, der zu potenzialverlagerten netzsei- tigen Strömen führt, welche nicht mehr rechtzeitig mit einem AC-seitigen Leistungsschalter geklärt werden können. Dies gilt auch für DC-Fehler bei einer symmetrischen Monopol- Anordnung der Umrichteranordnung. Der Phasenmodulableiter begrenzt eine Aufladung der Schaltmodule und schützt diese da ¬ mit vor einer Überladung. Auf diese Weise kann zudem vorteil- haft auf die zuvor erwähnte Erhöhung der Anzahl der Schaltmo ¬ dule verzichtet werden.

Die Umrichteranordnung kann auch dreiphasig ausgebildet sein. Dazu umfasst die Umrichteranordnung geeigneterweise drei Um ¬ richterphasen, die parallel zueinander zwischen dem ersten und dem zweiten Gleichspannungspol angeordnet sind. Die drei Umrichterphasen können gleichartig aufgebaut sein. Eine drei ¬ phasige Umrichteranordnung ist üblicherweise mit einem ent- sprechend dreiphasigen Wechselspannungsnetz verbindbar. Jede der Umrichterphasen kann über einen eigenen

Phasenmodulableiter verfügen.

Vorzugsweise sind eine erste Arminduktivität, die im ersten Umrichterarm zwischen dem ersten Gleichspannungspol und der ersten Reihenschaltung der Schaltmodule angeordnet ist, und eine zweite Arminduktivität vorgesehen, die im zweiten Um ¬ richterarm zwischen dem zweiten Gleichspannungspol und der zweiten Reihenschaltung der Schaltmodule angeordnet ist. Die Arminduktivitäten sind geeigneterweise Glättungsdrosseln, die für eine Glättung der DC-seitigen Ströme sorgen. Dabei erstreckt sich der Ableiterzweig bevorzugt zwischen einem ers ¬ ten Potenzialpunkt zwischen der ersten Arminduktivität und der ersten Reihenschaltung der Schaltmodule und einem zweiten Potenzialpunkt zwischen der zweiten Arminduktivität und der zweiten Reihenschaltung der Schaltmodule. Damit ist der

Phasenmodulableiter parallel zu den beiden Reihenschaltungen der Schaltmodule geschaltet. Er überbrückt jedoch nicht die Arminduktivitäten .

Vorzugsweise weist der Phasenmodulableiter einen Schutzpegel von mehr als 100 kV auf. Der Schutzpegel ist dabei die Span ¬ nung, die über den Klemmen des Phasenmodulableiters begrenzt wird (bei Nennableiterstrom) . Damit kann der Phasenmodulab- leiter einen entsprechenden Schutz auch bei Hochspannungsanwendungen, wie Hochspannungsgleichstromübertragungssystemen (HGÜ) bieten. Bevorzugt ist der Phasenmodulableiter gehäuselos ausgebildet. Auf diese Weise kann ein stationäres Energieaufnahmevermögen und eine ausreichende thermische Stabilität des Phasenmodul- ableiters sichergestellt werden. Der Phasenmodulableiter kann beispielsweise in einer hängenden Ausführung bereitgestellt sein .

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die Leistungshalbleiterschalter und der Energiespeicher der Schaltmodule miteinander in einer Halbbrückenschaltung verbunden. In der Halbbrückenschaltung umfasst das Schaltmodul zwei Leistungs ¬ halbleiterschalter, die miteinander in Reihe geschaltet sind. Parallel zu den Leistungshalbleiterschaltern ist der Energiespeicher, beispielsweise in Form eines Kondensators, angeord- net. Die beiden Klemmen des Schaltmoduls sind derart mit den Leistungshalbleiterschaltern bzw. mit dem Energiespeicher verbunden, dass an den Klemmen eine Schaltmodulspannung erzeugt werden kann, die entweder der am Energiespeicher abfallenden Spannung oder einer Spannung null entspricht.

Geeigneterweise ist jedem der Leistungshalbleiterschalter eine Freilaufdiode antiparallel geschaltet.

Bei einer solchen Ausgestaltung der Umrichteranordnung kann ein Fehler dazu führen, dass ein Kurzschlussstrom unkontrol- liert über die Freilaufdioden der Schaltmodule fließt, was zu einer Überladung der Energiespeicher der Schaltmodule der Umrichteranordnung führen kann. In einem solchen Fall sorgt der Phasenmodulableiter besonders wirksam für einen Schutz der Schaltmodule beziehungsweise deren Energiespeicher, indem er die Spannung über der Umrichterphase begrenzt.

Bevorzugt umfasst die Umrichteranordnung einen AC-seitigen Leistungsschalter. Mittels des Phasenmodulableiters in Zusam ¬ menwirkung mit dem AC-seitigen Leistungsschalter kann insbe- sondere auch ein einphasiger Fehler mit Potenzialverschiebung auf der AC-Seite der Umrichteranordnung geklärt werden. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist in jedem der Umrichterarme ein Tdc-Ableiter vorgesehen, der zwischen dem Umrichterarm und Erde geschaltet ist. Der Tdc-Ableiter ist dazu geeignet, eine Blockierspannung gegen Erde zu begrenzen, die während eines Blockierens der Leistungshalbleiterschalter der Umrichteranordnung im Fehlerfall erzeugt wird. Auf diese Weise wird eine zusätzliche Belastung der Isolierstrecken ge ¬ gen Erde aufgrund der Blockierspannung vermindert oder voll ¬ ständig vermieden.

Die Umrichteranordnung kann ferner einen Tac-Ableiter umfassen, der am Wechselspannungsanschluss der Umrichteranordnung angeordnet ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Kurzschlussschutz einer Umrichteranordnung mit einer Umrichterphase, die sich zwischen einem ersten und einem zweiten Gleichspannungspol erstreckt, wobei die Umrichterphase einen Wechselspan ¬ nungsanschluss sowie einen ersten Umrichterarm, der sich zwi- sehen dem ersten Gleichspannungspol und dem Wechselspannungs ¬ anschluss erstreckt und einem zweiten Umrichterarm, der sich zwischen dem Wechselspannungsanschluss und dem zweiten

Gleichspannungspol erstreckt, umfasst, wobei der erste

Umrichterarm eine erste Reihenschaltung zweipoliger Schaltmo- dule und der zweite Umrichterarm eine zweite Reihenschaltung zweipoliger Schaltmodule umfassen, wobei jedes der Schaltmo ¬ dule Leistungshalbleiterschalter und einen Energiespeicher umfasst . Die Aufgabe der Erfindung ist hierbei, ein solches Verfahren bereitzustellen, das zuverlässig für einen Überladungsschutz der Umrichteranordnung im Fehlerfall sorgt.

Die Aufgabe wird bei einem artgemäßen Verfahren dadurch ge- löst, dass

- ein AC-seitiger oder DC-seitiger Fehler detektiert wird,

- die Leistungshalbleiterschalter der Schaltmodule blockiert werden, - ein Fehlerstrom auf einen Phasenmodulableiter in einem Ableiterzweig parallel zu den beiden Reihenschaltungen der Schaltmodule kommutiert wird, und anschließend

- ein AC-seitig der Umrichterphase angeordneter Leistungs- Schalter geöffnet wird.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein Überladungs ¬ schutz für die Schaltmodule der Umrichteranordnung auch bei einer Potenzialverschiebung im Fehlerfall gegeben. Weitere Vorteile ergeben sich aus den zuvor im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Umrichteranordnung beschriebenen Vorteilen.

Im Kontext des erfindungsgemäßen Verfahrens können selbstverständlich auch alle zuvor beschriebenen Merkmale der erfin- dungsgemäßen Umrichteranordnung, allein oder in Kombination, eingesetzt werden.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren 1 bis 3 weiter erläutert.

Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Umrichteranordnung in einer schematischen Darstellung;

Figur 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfin- dungsgemäßen Umrichteranordnung in einer schematischen Darstellung;

Figur 3 zeigt ein Beispiel eines Schaltmoduls für eine erfin ¬ dungsgemäße Umrichteranordnung in einer schematischen Dar- Stellung.

Eine dreiphasige Umrichteranordnung 1 ist in Figur 1 dargestellt. Die Umrichteranordnung 1 umfasst eine erste

Umrichterphase 2, die sich zwischen einem ersten Gleichspan- nungspol 3 und einem zweiten Gleichspannungspol 4 erstreckt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die

Umrichteranordnung 1 Teil einer Bipol-Anlage, so dass der erste Gleichspannungspol 3 sich im Betrieb der Umrichteranordnung auf einem positiven Hochspannungspotenzial befindet, wobei der zweite Gleichspannungspol 4 auf Erdpoten ¬ zial liegt, was in Figur 1 mittels einer Erdung 17 angedeutet ist. Ferner umfasst die Umrichteranordnung eine zweite

Umrichterphase 5 und eine dritte Umrichterphase 6, die sich jeweils parallel zu der ersten Umrichterphase 2 zwischen den beiden Gleichspannungspolen 3, 4 erstrecken. In dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die drei

Umrichterphasen 2, 5 und 6 gleichartig ausgebildet. Um Wie- derholungen zu vermeiden wird daher lediglich der Aufbau der ersten Umrichterphase 3 in detail beschrieben. Die erste Umrichterphase 2 weist einen ersten Umrichterarm 7 und einen zweiten Umrichterarm 8. An einem Verbindungspunkt 9 der beiden Umrichterarme 7, 8 ist ein Wechselspannungsanschluss 10 angeordnet. Mittels des Wechselspannungsaschlusses 10 ist die Umrichteranordnung 1 über einen Transformator 11 mit einem Wechselspannungsnetz 12 verbunden. Da die Umrichteranordnung 1 dreiphasig ist, umfasst der Wechselspannungsanschluss 10 drei Anschlüsse 10, 10a, 10b zum Verbinden mit jeweils einer Phase des Wechselspannungsnetzes 12.

Der erste Umrichterarm 7 umfasst eine erste Reihenschaltung 13a zweipoliger Schaltmodule 13. In der Darstellung der Figur 1 ist dabei aus Gründen der Übersichtlichkeit nur ein Schalt- modul 13 figürlich dargestellt, das zugleich die Reihenschal ¬ tung 13a repräsentiert. Die Anzahl der Schaltmodule 13 in je ¬ dem Umrichterarm ist jedoch grundsätzlich beliebig und kann an die jeweilige Anwendung angepasst sein. In Reihe zur ers ¬ ten Reihenschaltung der Schaltmodule 13 ist eine erste Armin- duktivität 14a in Form einer Glättungsdrossel angeordnet. Ähnlich dazu umfasst der zweite Umrichterarm 8 eine zweite Reihenschaltung 13b der Schaltmodule 13 und eine zweite Arm ¬ induktivität 14b. Die Umrichteranordnung 1 umfasst ferner einen

Phasenmodulableiter 15. Der Phasenmodulableiter 15 ist in einem Ableiterzweig 16 angeordnet. Der Ableiterzweig 16 er ¬ streckt sich zwischen einem ersten Potenzialpunkt 18, der zwischen der ersten Arminduktivität 14a und der ersten Reihenschaltung 13a der Schaltmodule 13 angeordnet ist, und ei ¬ nem zweiten Potenzialpunkt 19, der zwischen der zweiten Arminduktivität 14b und der zweiten Reihenschaltung 13b, ange- ordnet ist. Somit ist der Phasenmodulableiter 15 parallel zu den beiden Reihenschaltungen 13a und 13b angeordnet.

Die Umrichterarme 7, 8 weisen ferner jeweils einen Tdc- Ableiter 20 zum Begrenzen einer Blockierspannung, die beim Sperren der Leistungshalbleiter der Schaltmodule 13 entsteht. AC-seitig der Umrichterphasen 1, 5, 6 ist ein Wechselspan- nungsleistungsschalter (AC-Leistungsschalter) 21 angeordnet.

Die Funktionsweise des Phasenmodulableiters in einem Fehler- fall wird nachfolgend anhand eines weiteren Ausführungsbei ¬ spiels in Figur 2 erläutert.

Figur 2 zeigt eine Umrichteranordnung 30. In Figur 2 sind eine erste Umrichterphase 31 und eine zweite Umrichterphase 32 figürlich dargestellt. Die erste Umrichterphase 31 umfasst einen ersten Umrichterarm 33, einen zweiten Umrichterarm 34 sowie einen ersten Wechselspannungsanschluss 35. Die zweite Umrichterphase 32 umfasst einen dritten Umrichterarm 36, ei ¬ nen vierten Umrichterarm 37 sowie einen zweiten Wechselspan- nungsanschluss 38.

Eine erste Parallelschaltung 39a mit einer Reihenschaltung einer Diode 40 und eines Kondensators 41 und einer Freilauf ¬ diode 42 repräsentiert eine erste Reihenschaltung von Schalt- modulen (entsprechend der Reihenschaltung 13b in Figur 1), wobei die Schaltmodule der Umrichteranordnung 30 als Halbbrü ¬ ckenschaltungen ausgebildet sind, so dass die Freilaufdioden (gekennzeichnet mit Bezugszeichen 103, 105 in Figur 3) einen Strompfad durch die Schaltmodule nach dem Sperren der Leis- tungshalbleiter der Schaltmodule ausbilden. Die Reihenschal ¬ tungen in den übrigen Umrichterarmen 34, 36 und 37 sind entsprechend durch Parallelschaltungen 39a, c-d repräsentiert. Jeder Umrichterarm 33,34,36,37 umfasst ferner jeweils eine Arminduktivität 43.

Die erste Umrichterphase 31 erstreckt sich zwischen einem ersten Gleichspannungspol 44 und einem zweiten Gleichspannungspol 45. Die Umrichteranordnung 30 ist in einer symmetrischen Monopol-Konfiguration, so dass der erste Gleichspannungspol 44 im Betrieb auf einem negativen Hochspannungspo ¬ tenzial liegt, was in Figur 2 schematisch mittels einer Pa- rallelschaltung eines Kondensators 46 und eines Ableiters 47 angedeutet ist. Zugleich liegt der zweite Gleichspannungspol 45 auf einem positiven Hochspannungspotenzial, was in Figur 2 schematisch mittels einer Parallelschaltung eines weiteren Kondensators 48 und eines Ableiters 49 angedeutet ist. Zwi- sehen den beiden Gleichspannungspolen fällt eine Gleichspannung UD ab. Zwischen dem ersten und dem zweiten Wechselspan- nungsanschluss 35, 38 fällt eine Spannung Upp (Phase-Phase) ab . Anhand der Figur 2 soll nun ein Beispiel eines AC-seitigen unsymmetrischen Fehlers erläutert werden, bei dem der zweite Wechselspannungsanschluss 38 mit Erde kurzgeschlossen ist, was in Figur 2 mittels Kurzschlusszeichen 50 angedeutet ist (beispielsweise aufgrund einer Erdberührung im angeschlosse- nen Wechselspannungsnetz) . Üblicherweise ist die

Umrichteranordnung 30 über einen Netztransformator mit dem Wechselspannungsnetz verbunden. In dieser Konstellation wird hier der Fall eines bezüglich des Netztransformators

umrichterseitigen Fehlers betrachtet.

In Stromzweige eingezeichnete Pfeile signalisieren in Figur 2 die Stromrichtung in einem solchen Kurzschlussfall. Aufgrund des Kurzschlusses entsteht ein Spannungsunterschied ÄU zwi ¬ schen einem Potenzialpunkt am ersten Gleichspannungspol 44 und einem Potenzialpunkt 52 am ersten Wechselspannungsanschluss, wobei ÄU = Upp + UD/2. Dieser Spannungsunterschied kann zu einer Überlastung des Kondensators 41 führen, der, wie bereits erwähnt, die Energiespeicher der Schaltmodule re- präsentiert. Diese Überlastung wird jedoch durch einen

Phasenmodulableiter 53 vermieden, der die Spannung über dem Kondensator 41 begrenzt. Im zweiten Umrichterarm 34 fließt in der in Figur 2 dargestellten Situation der Strom über die Freilaufdioden der Schaltmodule (repräsentiert durch eine Freilaufdiode 54). Ein weiterer Phasenmodulableiter 55 erfüllt die entsprechende Funktion für die zweite

Umrichterphase 32. In einem unsymmetrischen Kurzschlussfall auf der AC-Seite der Umrichteranordnung wird demnach wie folgt vorgegangen: Zunächst werden die Leistungshalbleiter der Schaltmodule gesperrt. Anschließend kommutiert der Kurzschlussstrom zumin ¬ dest teilweise auf den Phasenmodulableiter. Anschließend wird ein AC-Leistungsschalter geöffnet.

Figur 3 zeigt im Einzelnen ein Schaltmodul in Form einer Halbbrückenschaltung 101, das als Schaltmodul 13 in der

Umrichteranordnung 1 oder auch in der Umrichteranordnung 30 einsetzbar ist. Die Halbbrückenschaltung 101 weist zwei Anschlüsse XI und X2 auf. Der Anschluss XI kann beispielsweise die Halbbrückenschaltung 101 mit dem Anschluss X2 einer weiteren Halbbrückenschaltung verbinden, so dass eine Reihenschaltung der Submodule gebildet wird.

Die Halbbrückenschaltung 101 umfasst einen ersten Halbleiterschalter 102 in Form eines Bipolartransistors mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT), dem eine Freilaufdiode 103 antiparal ¬ lel geschaltet ist. Ferner umfasst die Halbbrückenschaltung 101 einen zweiten Halbleiterschalter 104 in Form eines IGBT, dem eine Freilaufdiode 105 antiparallel geschaltet ist. Die Durchlassrichtung der beiden Halbleiterschalter 102 und 104 ist gleichgerichtet. Der erste Anschluss XI ist an einem Po ¬ tenzialpunkt 113 zwischen den beiden Halbleiterschaltern 102 und 104 angeordnet. Der zweite Anschluss X2 ist mit dem Emit ¬ ter des zweiten Halbleiterschalters 104 verbunden. Parallel zu den beiden Halbleiterschaltern 102, 104 ist ein Energiespeicher in Form eines Leistungskondensators 106 ange ¬ ordnet. Durch eine geeignete Ansteuerung der Halbleiterschal ¬ ter 102, 104 kann, bei einer durch einen Pfeil 107 angedeute- ten Betriebsstromrichtung, der Kondensator 106 zugeschaltet oder überbrückt werden, so dass an den Anschlüssen XI, X2 entweder die am Kondensator 106 abfallende Spannung Uc oder eine Spannung null abfällt.