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Patent Searching and Data


Title:
CONVERTER ASSEMBLY AND METHOD FOR OPERATING SAME
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/041357
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates, inter alia, to a method for actuating a modular converter assembly (10), for example a modular multilevel converter (MMC), having at least one AC voltage terminal to which or from which an alternating current can be supplied or drawn and at least two DC voltage terminals to which or from which a direct current can be supplied or drawn. The converter assembly comprises at least one series circuit (R1, R2, R3), the external terminals of which form the DC voltage terminals of the converter assembly. The series circuit comprises two sub-circuits which are connected in series and the electric connection points of which form the AC voltage terminal or one of the AC voltage terminals of the converter assembly, and each of the sub-circuits comprises at least two sub-modules connected in series, each said sub-module having at least two switches and a capacitor. In the method, the actuation of the sub-modules, and thus the activation or deactivation of the respective capacitors of the sub-modules, is carried out at least also on the basis of the capacitor voltage of the respective capacitor. According to the invention, at least one capacitor is operated exclusively in a unipolar manner and at least one capacitor is operated in a bipolar manner in at least one of the sub-circuits. As part of the actuation of the converter assembly, the sub-circuit is operated with a modulation index which is greater than one. In a time domain in which the temporal mean value of the current flowing through the sub-circuit has a different sign than the respective actual current flowing through the sub-circuit, the capacitor(s) operating in a unipolar manner is/are preferred over the capacitor(s) operating in a bipolar manner, i.e. the capacitor(s) operating in a unipolar manner is/are preferably reactivated or remain activated. The selection of the capacitors to be activated or deactivated is carried out in a selection loop which is carried out repeatedly.

Inventors:
HOFMANN, Viktor (Nürnberger Str. 6b, Bayreuth, 95448, DE)
BAKRAN, Mark-Matthias (Josef-Felder-Str. 66, Erlangen, 91052, DE)
SCHÖN, Andre (Erlanger Str. 68, Möhrendorf, 91096, DE)
Application Number:
EP2016/070637
Publication Date:
March 08, 2018
Filing Date:
September 01, 2016
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Werner-von-Siemens-Straße 1, München, 80333, DE)
International Classes:
H02M7/00; H02M7/68; H02M7/757; H02J3/36; H02M1/00
Domestic Patent References:
WO2012013245A12012-02-02
WO2005041300A12005-05-06
Other References:
LANHUA ZHANG ET AL: "Voltage balancing control of a novel modular multilevel converter", ELECTRIC UTILITY DEREGULATION AND RESTRUCTURING AND POWER TECHNOLOGIES (DRPT), 2011 4TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON, IEEE, 6 July 2011 (2011-07-06), pages 109 - 114, XP032039111, ISBN: 978-1-4577-0364-5, DOI: 10.1109/DRPT.2011.5993872
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zum Ansteuern einer Umrichteranordnung (10), die zumindest einen Wechselspannungsanschluss (LI, L2, L3) , an dem ein Wechselstrom eingespeist oder entnommen werden kann, und zumindest zwei Gleichspannungsanschlüsse (L+, L-) , an de¬ nen ein Gleichstrom eingespeist oder entnommen werden kann, aufweist

- wobei die Umrichteranordnung (10) mindestens eine Reihen- Schaltung (Rl, R2, R3) umfasst, deren äußere Anschlüsse die Gleichspannungsanschlüsse (L+, L-) der

Umrichteranordnung (10) bilden, die Reihenschaltung (Rl, R2, R3) zwei in Reihe geschaltete Teilschaltungen (TS) um¬ fasst, deren elektrische Verbindungsstelle den oder einen der Wechselspannungsanschlüsse (LI, L2, L3) der

Umrichteranordnung (10) bildet, und die Teilschaltungen (TS) jeweils mindestens zwei in Reihe geschaltete Teilmo¬ dule (SM) umfassen, die jeweils mindestens zwei Schalter und einen Kondensator (C) aufweisen, und

- wobei bei dem Verfahren die Ansteuerung der Teilmodule

(SM) und damit das Ein- oder Ausschalten der jeweiligen Kondensatoren (C) der Teilmodule (SM) zumindest auch in Abhängigkeit von der Kondensatorspannung des jeweiligen Kondensators (C) erfolgt,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass

- bei zumindest einer der Teilschaltungen (TS) mindestens ein Kondensator (C) ausschließlich unipolar betrieben wird und mindestens ein Kondensator (C) bipolar betrieben wird,

- wobei in einem Zeitbereich (ZB) , in dem der zeitliche Mit- telwert (MW) des Stromes (I) durch die Teilschaltung (TS) ein anderes Vorzeichen als der jeweils aktuelle Strom (I) durch die Teilschaltung (TS) aufweist, der oder die unipo¬ lar betriebenen Kondensatoren (C) gegenüber dem oder den bipolar betriebenen Kondensatoren (C) bevorzugt werden, nämlich bevorzugt eingeschaltet werden oder bevorzugt ein¬ geschaltet bleiben.

2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass

die Ansteuerung der Teilschaltung (TS) in einer Auswahlschleife (100) erfolgt, die wiederholt durchlaufen wird, wo¬ bei in der Auswahlschleife (100), insbesondere in einem Span- nungsvergleichsschritt (120) der Auswahlschleife (100), er¬ mittelt wird, ob zum Einstellen einer vorgegebenen Teilschaltungssollspannung (Usoll) Kondensatoren (C) zugeschaltet oder abgeschaltet werden müssen. 3. Verfahren nach Anspruch 2,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass

- in der Auswahlschleife (100), insbesondere in einem

Sonderbehandlungsprüfungsschritt (130) der Auswahlschleife (100), geprüft wird, ob die Auswahlschleife (100) in dem genannten Zeitbereich (ZB) - also in dem Zeitbereich (ZB) , in dem der zeitliche Mittelwert (MW) des Stromes (I) durch die Teilschaltung (TS) ein anderes Vorzeichen als der jeweils aktuelle Strom durch die Teilschaltung (TS) aufweist - durchgeführt wird, und

- falls dies der Fall ist, die unipolar betriebenen Kondensatoren (C) gegenüber den bipolar betriebenen Kondensatoren (C) in der Auswahlschleife (100) bevorzugt werden, nämlich insbesondere bevorzugt eingeschaltet werden oder bevorzugt eingeschaltet bleiben, und

- anderenfalls die unipolar betriebenen Kondensatoren (C) und die bipolar betriebenen Kondensatoren (C) , die mit derselben Polarität wie die unipolar betriebenen Kondensatoren (C) betrieben werden, in der Auswahlschleife (100) gleich behandelt werden, insbesondere lediglich mit Blick auf ihre Kondensatorspannungen eingeschaltet werden, eingeschaltet bleiben oder abgeschaltet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass

in der Auswahlschleife (100)

- zunächst, insbesondere in einem Sortierlistenschritt (210) der Auswahlschleife (100), eine Sortierliste (L) mit einer Priorisierung der Kondensatoren (C) erstellt wird, - in einem Ermittlungsschritt anhand der Priorisierung in der Sortierliste (L) die für das Erreichen der vorgegebe¬ nen Teilschaltungssollspannung (Usoll) ab- oder zuzuschal¬ tenden Kondensatoren (C) ermittelt werden und

- das Ab- oder Zuschalten der Kondensatoren (C) gemäß dem Ermittlungsergebnis des Ermittlungsschritts erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 4,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass

- im Falle, dass in dem genannten Zeitbereich (ZB) die aktuelle Teilschaltungsspannung die vorgegebene Teilschal¬ tungssollspannung (Usoll) überschreitet, alle eingeschal¬ teten bipolar betriebenen Kondensatoren (C) als mit größerer Priorität abzuschaltende Kondensatoren (C) auf die Sortierliste (L) aufgenommen werden als die eingeschalte¬ ten unipolar betriebenen Kondensatoren (C) ,

- wobei auf der Sortierliste (L) die Reihenfolge der bipolar betriebenen Kondensatoren (C) untereinander gemäß deren Kondensatorspannung und die Reihenfolge der unipolar be- triebenen Kondensatoren (C) untereinander ebenfalls gemäß deren Kondensatorspannung sortiert wird und

- die endgültige Auswahl der abzuschaltenden Kondensatoren (C) gemäß der Reihenfolge auf der Sortierliste (L) erfolgt - also beginnend mit den bipolar betriebenen Kondensatoren (C) und erst anschließend mit den unipolar betriebenen

Kondensatoren (C) -, bis die Summe der

Kondensatorspannungen der verbleibenden Kondensatoren (C) der vorgegebenen Teilschaltungssollspannung (Usoll) entspricht, oder zumindest bis auf einen vorgegebenen Rest- fehler entspricht, oder diese unterschreitet.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass

- im Falle, dass in dem genannten Zeitbereich (ZB) die aktu- eile Teilschaltungsspannung die vorgegebene Teilschal¬ tungssollspannung (Usoll) unterschreitet, alle ausgeschal¬ teten unipolar betriebenen Kondensatoren (C) als mit größerer Priorität einzuschaltende Kondensatoren (C) auf die Sortierliste (L) aufgenommen werden als die ausgeschalte¬ ten bipolar betriebenen Kondensatoren (C) ,

- wobei die Reihenfolge der unipolar betriebenen Kondensato¬ ren (C) untereinander gemäß deren Kondensatorspannung und die Reihenfolge der bipolar betriebenen Kondensatoren (C) untereinander ebenfalls gemäß deren Kondensatorspannung sortiert wird und

- die endgültige Auswahl der einzuschaltenden Kondensatoren (C) gemäß der Reihenfolge auf der Sortierliste (L) er- folgt, - also beginnend mit den unipolar betriebenen Kondensatoren (C) und erst anschließend mit den bipolar be¬ triebenen Kondensatoren (C) -, bis die Summe der

Kondensatorspannungen der ausgewählten Kondensatoren (C) der vorgegebenen Teilschaltungssollspannung (Usoll) ent- spricht, oder zumindest bis auf einen vorgegebenen Rest¬ fehler entspricht, oder diese überschreitet.

7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche 4 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass

- die Auswahl der abzuschaltenden bipolar betriebenen Kondensatoren (C) gemäß deren Kondensatorspannungen erfolgt, wobei die Auswahlrichtung, also ob bipolare Kondensatoren (C) mit größerer Kondensatorspannung gegenüber denen mit kleinerer Kondensatorspannung zuerst ausgewählt werden, in Abhängigkeit von der Leistungsflussrichtung der Umrichteranordnung (10), in Abhängigkeit von der Stromrichtung durch die Teilschaltung (TS) und in Abhängigkeit davon, ob die aktuelle Teilschaltungsspannung die vorgegebene Teil¬ schaltungssollspannung (Usoll) über- oder unterschreitet, festgelegt wird, und

- die Auswahl der abzuschaltenden unipolar betriebenen Kondensatoren (C) gemäß deren Kondensatorspannungen erfolgt, wobei die Auswahlrichtung, also ob unipolare Kondensatoren (C) mit größerer Kondensatorspannung gegenüber denen mit kleinerer Kondensatorspannung zuerst ausgewählt werden, in

Abhängigkeit von der Leistungsflussrichtung der Umrichteranordnung (10), in Abhängigkeit von der Stromrichtung durch die Teilschaltung (TS) und in Abhängigkeit davon, ob die aktuelle Teilschaltungsspannung die vorgegebene Teil¬ schaltungssollspannung (Usoll) über- oder unterschreitet, festgelegt wird. 8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass

- in der Auswahlschleife (100), insbesondere in einem Grup¬ penbildungsschritt (110) der Auswahlschleife (100), eine fiktive Kondensatorgruppe (KG) gebildet wird, die aus den eingeschalteten uni- und bipolar betriebenen Kondensatoren

(C) sowie einer fest vorgegebenen Maximalzahl an auszuwählenden, aber noch ausgeschalteten unipolar betriebenen Kondensatoren (C) zusammengesetzt wird, und

- die Kondensatorspannungen der fiktiven Kondensatorgruppe (KG) , insbesondere in einem Spannungsvergleichsschritt

(120) der Auswahlschleife (100), unter Bildung eines fik¬ tiven Spannungswerts (Uf) addiert werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass

- der fiktive Spannungswert (Uf) als aktuelle Teilschal¬ tungsspannung angesehen wird und als die aktuelle Teil¬ schaltungsspannung für den Vergleich mit der Teilschaltungssollspannung (Usoll) herangezogen wird, insbesondere mit Blick auf die Verfahrensschritte gemäß den Ansprüchen

5 bis 7,

- die Sortierliste (L) für die fiktive Kondensatorgruppe

(KG) erstellt wird und

- die endgültige Auswahl der abzuschaltenden Kondensatoren (C) gemäß der Reihenfolge auf der Sortierliste (L) er¬ folgt, bis die Summe der Kondensatorspannungen der verbleibenden Kondensatoren (C) der vorgegebenen Teilschaltungssollspannung (Usoll) entspricht, oder zumindest bis auf einen vorgegebenen Restfehler entspricht, oder diese unterschreitet.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Auswahl der auszuwählenden, aber noch ausgeschalteten unipolar betriebenen Kondensatoren (C) aus der Gesamtgruppe der ausgeschalteten unipolar betriebenen Kondensatoren (C) gemäß deren Kondensatorspannungen erfolgt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass

die fiktive Kondensatorgruppe (KG) mit denjenigen abgeschal¬ teten, unipolaren Kondensatoren (C) gebildet wird, die

- im Falle einer Leistungsflussrichtung der

Umrichteranordnung (10) in Richtung der Gleichspannungsanschlüsse (L+, L-) die kleinsten Kondensatorspannungen aufweisen und

- im Falle einer Leistungsflussrichtung der

Umrichteranordnung (10) in Richtung des oder der Wechselspannungsanschlüsse (LI, L2, L3) die größten

Kondensatorspannungen aufweisen.

12. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche 3 bis 11,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass

- in der Auswahlschleife (100), insbesondere in einem Grup¬ penbildungsschritt (110) der Auswahlschleife (100), eine fiktive Kondensatorgruppe (KG) gebildet wird, die aus den physikalisch eingeschalteten uni- und bipolar betriebenen

Kondensatoren (C) sowie einer vorgegebenen Maximalzahl an ausgewählten, aber physikalisch noch ausgeschalteten unipolar betriebenen Kondensatoren (C) zusammengesetzt wird, und

- bei der Erstellung der Sortierliste (L) alle Kondensatoren (C) der fiktiven Kondensatorgruppe (KG) auf der Sortier¬ liste (L) aufgenommen werden,

- wobei die ausgewählten, aber physikalisch noch ausgeschalteten unipolar betriebenen Kondensatoren (C) auf der Sor- tierliste (L) als eingeschaltete, unipolar betriebene Kon¬ densatoren (C) , also genauso wie die physikalisch einge¬ schalteten unipolar betriebenen Kondensatoren (C) behandelt werden.

13. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche 3 bis 12,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass

in der Auswahlschleife (100)

- in einem Ermittlungsschritt (220) anhand der Sortierung der Sortierliste (L) die für das Erreichen der vorgegebe¬ nen Teilschaltungssollspannung (Usoll) ab- oder zuzuschal¬ tenden Kondensatoren (C) ermittelt werden und

- in einem Umsetzschritt (230) das Ab- oder Zuschalten der Kondensatoren (C) gemäß dem Ermittlungsergebnis des Er¬ mittlungsschritts erfolgt,

- wobei die ausgewählten, aber physikalisch noch ausgeschalteten unipolar betriebenen Kondensatoren (C) ausgeschaltet bleiben, wenn sie gemäß dem Ermittlungsergebnis auszu¬ schalten wären und eingeschaltet werden, wenn sie gemäß dem Ermittlungsergebnis eingeschaltet bleiben sollen.

14. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche 3 bis 12,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass

die unipolar betriebenen Kondensatoren (C) mit derselben Polarität betrieben werden. 15. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass

die Teilschaltung (TS) mit einem Modulationsindex (M) größer als Eins betrieben wird. 16. Umrichteranordnung (10), die zumindest einen Wechselspan- nungsanschluss (LI, L2, L3) , an dem ein Wechselstrom eingespeist oder entnommen werden kann, und zumindest zwei Gleichspannungsanschlüsse (L+, L-) , an denen ein Gleichstrom eingespeist oder entnommen werden kann, aufweist

- wobei die Umrichteranordnung (10) mindestens eine Reihen¬ schaltung (Rl, R2, R3) umfasst, deren äußere Anschlüsse die Gleichspannungsanschlüsse (L+, L-) der

Umrichteranordnung (10) bilden, die Reihenschaltung (Rl, R2, R3) zwei in Reihe geschaltete Teilschaltungen (TS) um- fasst, deren elektrische Verbindungsstelle den oder einen der Wechselspannungsanschlüsse (LI, L2, L3) der

Umrichteranordnung (10) bildet, und die Teilschaltungen (TS) jeweils mindestens zwei in Reihe geschaltete Teilmo¬ dule (SM) umfassen, die jeweils mindestens zwei Schalter und einen Kondensator (C) aufweisen, und

- wobei die Umrichteranordnung (10) eine Steuereinrichtung

(20) zum Ansteuern der Teilmodule (SM) aufweist,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass

die Steuereinrichtung (20) derart ausgestaltet ist, dass sie die Teilmodule (SM) gemäß einem Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche ansteuern kann.

Description:
Beschreibung

Umrichteranordnung sowie Verfahren zu deren Betrieb Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ansteuern einer Umrichteranordnung sowie auf eine Umrichteranordnung, die entsprechend betrieben werden kann.

Die Druckschrift "Modular Multilevel Converter: An universal concept for HVDC-Networks and extended DC-Bus-applications" (R. Marquardt, The 2010 International Power Electronics Con ¬ ference, Seiten 502 bis 507) offenbart ein Verfahren zum Betreiben einer Umrichteranordnung. Die vorbekannte Umrichteranordnung weist Reihenschaltungen auf, deren äußere An- Schlüsse die Gleichspannungsanschlüsse der Umrichteranordnung bilden. Die Reihenschaltungen umfassen jeweils zwei in Reihe geschaltete Teilschaltungen, deren elektrische Verbindungs ¬ stellen jeweils einen Wechselspannungsanschluss der Umrich ¬ teranordnung bilden. Die Teilschaltungen weisen jeweils min- destens zwei in Reihe geschaltete Teilmodule mit jeweils min ¬ destens zwei Schaltern und einem Kondensator auf. Die AnSteuerung der Umrichteranordnung erfolgt durch Ansteuerung der Teilmodule. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum

Ansteuern einer Umrichteranordnung anzugeben, bei dem für den Fall, dass mehr Teilmodule zur Verfügung stehen, als zum Schalten der jeweils nötigen Spannungen aktuell erforderlich sind, eine besonders geeignete Auswahl derjenigen Teilmodule bzw. derjenigen Kondensatoren erfolgt, die mittels der teil- moduleigenen Schalter eingeschaltet werden sollen oder eingeschaltet bleiben sollen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte

Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in Unteransprüchen angegeben. Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass bei zumindest ei ¬ ner der Teilschaltungen mindestens ein Kondensator ausschließlich unipolar betrieben wird und mindestens ein Kondensator bipolar betrieben wird, wobei in einem Zeitbereich, in dem der zeitliche Mittelwert des Stromes durch die Teil ¬ schaltung ein anderes Vorzeichen als der jeweils aktuelle Strom durch die Teilschaltung aufweist, der oder die unipolar betriebenen Kondensatoren gegenüber dem oder den bipolar betriebenen Kondensatoren bevorzugt werden, nämlich bevorzugt eingeschaltet werden oder bevorzugt eingeschaltet bleiben.

Unter einem Einschalten eines Kondensators ist zu verstehen, dass dieser mittels der Schalter seines Teilmoduls in die Reihenschaltung elektrisch hineingeschaltet bzw. zu dieser zugeschaltet wird, so dass er nachfolgend die Spannung an der Reihenschaltung in Abhängigkeit von seiner

Kondensatorspannung beeinflusst. Unter einem Ausschalten des Kondensators ist zu verstehen, dass dieser mittels der Schal ¬ ter seines Teilmoduls von der Reihenschaltung elektrisch ab- getrennt wird.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, dass dieses einen Betrieb unter gleichmäßiger Heranziehung und damit ähnlicher elektrischer und thermischer Belastung aller Teilmodule beispielsweise auch für den Fall ermöglicht, dass die Anordnung mit einem Modulationsindex größer als 1 betrieben wird und in den Teilmodulen Kondensatoren vorhanden sind, die nur unipolar betrieben werden sollen oder können, sowie solche, die bipolar betrieben werden. Durch die erfindungsgemäße Bevorzugung der unipolar betriebe ¬ nen Kondensatoren gegenüber den bipolar betriebenen Kondensatoren, dass unipolar betriebene Kondensatoren nur unterrepräsentiert am Betrieb teilnehmen und die bipolar betriebenen Kondensatoren überdurchschnittlich belastet werden. Der zeit- liehe Mittelwert des Stromes durch die Teilmodule ist in der Regel nicht Null, sondern um einen Offset verschoben, so dass die Zeitspannen mit positivem Stromfluss und negativem Strom- fluss ungleich lang sind. Beispielsweise im Falle eines Modu- lationsindexes größer als 1 sind unipolar betriebene Konden ¬ satoren bei einer Polarität, die der - im zeitlichen Verlauf gesehen - Hauptstromrichtung entgegengesetzt ist, energetisch begrenzt und können nur in relativ kurzen Zeitbereichen gela- den bzw. entladen werden, nämlich jeweils dann, wenn der zeitliche Mittelwert des Stromes durch die Teilschaltung ein anderes Vorzeichen als der jeweils aktuelle Strom durch die Teilschaltung aufweist. Durch Bevorzugung der unipolar betriebenen Kondensatoren bzw. der Teilmodule mit den unipolar betriebenen Kondensatoren in den Zeitbereichen, in denen diese energetisch begrenzt sind, gegenüber den bipolar betriebenen Kondensatoren bzw. den Teilmodulen mit den bipolar betriebenen Kondensatoren wird das skizzierte Problem deutlich gemindert .

Wie oben angedeutet, ist es besonders vorteilhaft, wenn das beschriebene Verfahren, also das Bevorzugen der unipolar betriebenen Kondensatoren gegenüber den bipolar betriebenen Kondensatoren, durchgeführt wird, wenn die Teilschaltung mit einem Modulationsindex größer als 1 betrieben wird.

Der Modulationsindex ergibt sich aus dem Quotienten zwischen der doppelten Amplitude bzw. dem doppelten Scheitelwert der Wechselspannung auf der Wechselspannungsseite der Umrichter- anordnung und der Gleichspannung auf der Gleichspannungsseite der Umrichteranordnung. Der Modulationsindex berechnet sich also gemäß:

M = 2 Ü L / Udc wobei M den Modulationsindex und Udc die Gleichspannung zwi ¬ schen den Gleichspannungsanschlüssen der Umrichteranordnung bezeichnet. U L bezeichnet den Scheitelwert bzw. die Amplitu ¬ de der Spannung zwischen dem oder den Wechselspannungsan- Schlüssen und dem Potentialmittelpunkt auf der Gleichspan ¬ nungsseite. Der Potentialmittelpunkt entspricht dem mittleren Potential zwischen den Gleichspannungsanschlüssen. Die Ansteuerung der Teilschaltung erfolgt vorzugsweise in einer Auswahlschleife, die zeitlich nacheinander wiederholt durchlaufen wird bzw. wiederholt durchgeführt wird, wobei in jedem Auswahlschleifendurchlauf jeweils ermittelt wird, ob zum Einstellen einer vorgegebenen Teilschaltungssollspannung Kondensatoren zugeschaltet oder abgeschaltet werden müssen.

In der Auswahlschleife wird vorzugsweise geprüft, ob diese in dem genannten Zeitbereich - also in dem Zeitbereich, in dem der zeitliche Mittelwert des Stromes durch die Teilschaltung ein anderes Vorzeichen als der jeweils aktuelle Strom durch die Teilschaltung aufweist - durchgeführt wird:

Falls dies der Fall ist, werden die unipolar betriebenen Kon- densatoren gegenüber den bipolar betriebenen Kondensatoren in der Auswahlschleife bevorzugt, nämlich insbesondere bevorzugt eingeschaltet oder bevorzugt eingeschaltet gelassen; anderen ¬ falls werden die unipolar betriebenen Kondensatoren und diejenigen bipolar betriebenen Kondensatoren, die mit derselben Polarität wie die unipolar betriebenen Kondensatoren betrieben werden, in der Auswahlschleife gleich behandelt, insbe ¬ sondere lediglich mit Blick auf ihre Kondensatorspannungen eingeschaltet, eingeschaltet gelassen oder abgeschaltet. Vorteilhaft ist, wenn in der Auswahlschleife zunächst eine Sortierliste mit einer Priorisierung der Kondensatoren erstellt wird, anhand der Priorisierung in der Sortierliste die für das Erreichen der vorgegebenen Teilschaltungssollspannung ab- oder zuzuschaltenden Kondensatoren ermittelt werden und das Ab- oder Zuschalten der Kondensatoren gemäß dem Ermittlungsergebnis des Ermittlungsschritts erfolgt.

Im Falle, dass in dem genannten Zeitbereich die aktuelle Teilschaltungsspannung die vorgegebene Teilschaltungssoll- Spannung überschreitet, werden vorzugsweise alle eingeschal ¬ teten bipolar betriebenen Kondensatoren als mit größerer Priorität abzuschaltende Kondensatoren auf die Sortierliste auf ¬ genommen als die eingeschalteten unipolar betriebenen Konden- satoren, wobei auf der Sortierliste die Reihenfolge der bipo ¬ lar betriebenen Kondensatoren untereinander gemäß deren

Kondensatorspannung und die Reihenfolge der unipolar betriebenen Kondensatoren untereinander ebenfalls gemäß deren

Kondensatorspannung sortiert wird. Die endgültige Auswahl der abzuschaltenden Kondensatoren erfolgt bevorzugt gemäß der Reihenfolge auf der Sortierliste - also beginnend mit den bi ¬ polar betriebenen Kondensatoren und erst anschließend mit den unipolar betriebenen Kondensatoren -, bis die Summe der

Kondensatorspannungen der verbleibenden Kondensatoren der vorgegebenen Teilschaltungssollspannung entspricht, oder zumindest bis auf einen vorgegebenen Restfehler entspricht, oder diese unterschreitet.

Im Falle, dass in dem genannten Zeitbereich die aktuelle Teilschaltungsspannung die vorgegebene Teilschaltungssoll ¬ spannung unterschreitet, werden vorzugsweise alle ausgeschal ¬ teten unipolar betriebenen Kondensatoren als mit größerer Priorität einzuschaltende Kondensatoren auf die Sortierliste aufgenommen als die ausgeschalteten bipolar betriebenen Kondensatoren, wobei die Reihenfolge der unipolar betriebenen Kondensatoren untereinander gemäß deren Kondensatorspannung und die Reihenfolge der bipolar betriebenen Kondensatoren untereinander ebenfalls gemäß deren Kondensatorspannung sortiert wird. Die endgültige Auswahl der einzuschaltenden Kondensatoren erfolgt bevorzugt gemäß der Reihenfolge auf der Sortierliste, - also beginnend mit den unipolar betriebenen Kondensatoren und erst anschließend mit den bipolar betriebe ¬ nen Kondensatoren -, bis die Summe der Kondensatorspannungen der ausgewählten Kondensatoren der vorgegebenen Teilschaltungssollspannung entspricht, oder zumindest bis auf einen vorgegebenen Restfehler entspricht, oder diese überschreitet.

Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Auswahl der abzuschaltenden bipolar betriebenen Kondensatoren gemäß deren Kondensatorspannungen erfolgt, wobei die Auswahlrichtung, also ob bipolare Kondensatoren mit größerer

Kondensatorspannung gegenüber denen mit kleinerer Kondensatorspannung zuerst ausgewählt werden, in Abhängigkeit von der Leistungsflussrichtung der Umrichteranordnung, in Abhängigkeit von der Stromrichtung durch die Teilschaltung und in Abhängigkeit davon, ob die aktuelle Teilschaltungsspannung die vorgegebene Teilschaltungssollspannung über- oder unterschreitet, festgelegt wird.

Die Auswahl der abzuschaltenden unipolar betriebenen Kondensatoren erfolgt bevorzugt ebenfalls gemäß deren

Kondensatorspannungen, wobei die Auswahlrichtung, also ob unipolare Kondensatoren mit größerer Kondensatorspannung gegenüber denen mit kleinerer Kondensatorspannung zuerst ausgewählt werden, in Abhängigkeit von der Leistungsflussrichtung der Umrichteranordnung, in Abhängigkeit von der Stromrichtung durch die Teilschaltung und in Abhängigkeit davon, ob die aktuelle Teilschaltungsspannung die vorgegebene Teilschaltungs ¬ sollspannung über- oder unterschreitet, festgelegt wird.

In der Auswahlschleife wird bevorzugt jeweils eine fiktive Kondensatorgruppe gebildet, die aus den eingeschalteten uni- und bipolar betriebenen Kondensatoren sowie einer fest vorgegebenen Maximalzahl an auszuwählenden, aber noch ausgeschalteten unipolar betriebenen Kondensatoren zusammengesetzt wird. Die Kondensatorspannungen der fiktiven

Kondensatorgruppe werden bevorzugt unter Bildung eines fikti ¬ ven Spannungswerts addiert.

Der fiktive Spannungswert wird vorzugsweise als aktuelle Teilschaltungsspannung angesehen und als die aktuelle Teil- Schaltungsspannung für den oben bereits erläuterten Vergleich mit der Teilschaltungssollspannung herangezogen. Der Vergleich erfolgt somit bei dieser Variante nicht anhand der Summe der Kondensatorspannungen der eingeschalteten Kondensatoren der Teilschaltung, sondern anhand der fiktiven Summe der Kondensatorspannungen der Kondensatoren der

Kondensatorgruppe, obwohl diese auch "noch" ausgeschaltete Kondensatoren umfasst. Die Auswahl der auszuwählenden, aber noch ausgeschalteten unipolar betriebenen Kondensatoren aus der Gesamtgruppe der ausgeschalteten unipolar betriebenen Kondensatoren erfolgt bevorzugt gemäß deren Kondensatorspannungen.

Die fiktive Kondensatorgruppe wird bevorzugt mit denjenigen abgeschalteten, unipolaren Kondensatoren gebildet, die im Falle einer Leistungsflussrichtung der Umrichteranordnung in Richtung der Gleichspannungsanschlüsse die kleinsten

Kondensatorspannungen aufweisen und im Falle einer Leistungsflussrichtung der Umrichteranordnung in Richtung des oder der Wechselspannungsanschlüsse die größten Kondensatorspannungen aufweisen . Bei der Erstellung der Sortierliste werden vorzugsweise alle Kondensatoren der fiktiven Kondensatorgruppe auf der Sortierliste aufgenommen werden, wobei die ausgewählten, aber physikalisch noch ausgeschalteten unipolar betriebenen Kondensatoren auf der Sortierliste als eingeschaltete, unipolar betrie- bene Kondensatoren, also genauso wie die physikalisch einge ¬ schalteten unipolar betriebenen Kondensatoren behandelt werden .

Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn in der Auswahlschlei- fe in einem Ermittlungsschritt anhand der Sortierung der Sor ¬ tierliste die für das Erreichen der vorgegebenen Teilschaltungssollspannung ab- oder zuzuschaltenden Kondensatoren ermittelt werden und in einem Umsetzschritt das Ab- oder Zu ¬ schalten der Kondensatoren gemäß dem Ermittlungsergebnis des Ermittlungsschritts erfolgt, wobei die ausgewählten, aber physikalisch noch ausgeschalteten unipolar betriebenen Kondensatoren ausgeschaltet bleiben, wenn sie gemäß dem Ermitt ¬ lungsergebnis auszuschalten wären und eingeschaltet werden, wenn sie gemäß dem Ermittlungsergebnis eingeschaltet bleiben sollen.

Alle unipolar betriebenen Kondensatoren der Teilschaltung werden vorzugsweise mit derselben Polarität betrieben. Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf eine Umrichteranordnung, die zumindest einen Wechselspannungsanschluss , an dem ein Wechselstrom eingespeist oder entnommen werden kann, und zumindest zwei Gleichspannungsanschlüsse, an denen ein

Gleichstrom eingespeist oder entnommen werden kann, aufweist, wobei die Umrichteranordnung mindestens eine Reihenschaltung umfasst, deren äußere Anschlüsse die Gleichspannungsanschlüs ¬ se der Umrichteranordnung bilden, die Reihenschaltung zwei in Reihe geschaltete Teilschaltungen umfasst, deren elektrische Verbindungsstelle den oder einen der Wechselspannungsanschlüsse der Umrichteranordnung bildet, und die Teilschaltungen jeweils mindestens zwei in Reihe geschaltete Teilmodule umfassen, die jeweils mindestens zwei Schalter und einen Kon- densator aufweisen, und wobei die Umrichteranordnung eine Steuereinrichtung zum Ansteuern der Teilmodule aufweist.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung derart ausgestaltet ist, dass sie die Teilmodule, insbesonde- re deren den jeweiligen Kondensator ein- oder ausschaltenden Schalter, gemäß einem Verfahren wie oben erläutert ansteuern kann .

Bezüglich der Vorteile der erfindungsgemäßen

Umrichteranordnung sei auf die obigen Ausführungen verwiesen.

Die Steuereinrichtung weist vorzugsweise eine Recheneinrichtung sowie einen Speicher auf. In dem Speicher ist vorzugsweise ein Steuerprogrammmodul gespeichert, das die Arbeits- weise der Recheneinrichtung bestimmt, und zwar derart, dass die Recheneinrichtung bei Ausführung des Steuerprogrammmoduls ein Ansteuerverfahren wie oben erläutert durchführen kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie- len näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft

Figur 1 ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße

Umrichteranordnung, Figur 2 ein Ausführungsbeispiel für ein Teilmodul, das zur Bildung von Teilschaltungen bei der

Umrichteranordnung gemäß Figur 1 eingesetzt werden kann,

Figur 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Teilmodul, das zur Bildung von Teilschaltungen bei der Umrichteranordnung gemäß Figur 1 eingesetzt werden kann,

Figur 4 beispielhaft den Verlauf von Spannung und Strom an bzw. durch eine der Teilschaltungen der Umrichteranordnung gemäß Figur 1 und

Figur 5 beispielhaft ein mögliches Betriebsverfahren zum Ansteuern der Umrichteranordnung gemäß Figur 1.

In den Figuren werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet .

Die Figur 1 zeigt eine Umrichteranordnung 10, die drei Wechselspannungsanschlüsse LI, L2 und L3 aufweist, an denen je- weils ein Wechselstrom in die Umrichteranordnung 10 eingespeist oder aus dieser entnommen werden kann. Zwei Gleichspannungsanschlüsse, an denen ein Gleichstrom Idc in die Umrichteranordnung 10 eingespeist oder aus dieser entnommen werden kann, sind in der Figur 1 mit dem Bezugszeichen L+ und L- gekennzeichnet. Die Gleichspannung an den Gleichspannungs ¬ anschlüssen L+ und L- trägt das Bezugszeichen Udc .

Die Umrichteranordnung 10 weist drei Reihenschaltungen Rl, R2 und R3 auf, deren äußere Anschlüsse die Gleichspannungsan- Schlüsse L+ und L- der Umrichteranordnung 10 bilden. Die Reihenschaltungen Rl, R2 und R3 umfassen jeweils zwei in Reihe geschaltete Teilschaltungen TS. Jede der Teilschaltungen TS weist jeweils mindestens zwei in Reihe geschaltete Teilmodule SM auf, die jeweils mindestens zwei Schalter und einen Kondensator umfassen. Ausführungsbeispiele für geeignete Teilmodule SM werden nachfolgend bei- spielhaft im Zusammenhang mit den Figuren 2 und 3 erläutert.

Die Umrichteranordnung 10 weist eine Steuereinrichtung 20 auf, die zur Ansteuerung der Teilmodule SM und damit zur An- steuerung der Teilschaltungen TS geeignet ist. Die Steuerein- richtung 20 weist zu diesem Zweck eine Recheneinrichtung 21 sowie einen Speicher 22 auf. In dem Speicher 22 ist ein Steuerprogrammmodul SPM gespeichert, das die Arbeitsweise der Re ¬ cheneinrichtung 21 bestimmt.

Jede der Teilschaltungen TS der drei Reihenschaltungen Rl, R2 und R3 weist jeweils mindestens einen Kondensator auf, der ausschließlich unipolar betrieben wird oder ausschließlich unipolar betrieben werden kann, und mindestens einen Kondensator auf, der bipolar betrieben wird.

Ein mögliches Betriebsverfahren für die Umrichteranordnung 10 wird weiter unten im Zusammenhang mit der Figur 5 näher erläutert. Mit Blick auf die Polaritäten wird im Zusammenhang mit der Figur 5 davon ausgegangen, dass die unipolar betriebenen Kondensatoren mit einer positiven Spannung entlang der Pfeilrichtung der Spannung U in Figur 1 betrieben werden. Die Stromrichtung des Stromes durch die Teilschaltungen TS gilt als positiv, wenn dieser entlang der Pfeilrichtung des Stromes I in Figur 1 fließt. Die Leistungsflussrichtung gilt als positiv, wenn die Leistung von der Gleichspannungsseite zur Wechselspannungsseite der Umrichteranordnung 10 fließt.

Die Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Teilmodul SM, das zwei Schalter S, zwei Dioden D sowie einen Kondensa- tor C umfasst. Die genannten Komponenten bilden eine Halbbrückenschaltung, die durch Ansteuern der Schalter S - seitens der Steuereinrichtung 20 gemäß Figur 1 - einen lediglich bzw. ausschließlich unipolaren Betrieb des Kondensators C ermög- licht. Zumindest eines der Teilmodule SM einer jeden Teil ¬ schaltung TS gemäß Figur 1 ist vorzugsweise so wie in Figur 2 dargestellt ausgestaltet. Die Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Teilmodul SM, das vier Schalter S, vier Dioden D sowie einen Kondensator C umfasst. Die genannten Komponenten bilden eine Vollbrü- ckenschaltung, die durch Ansteuern der Schalter S - seitens der Steuereinrichtung 20 gemäß Figur 1 - einen bipolaren Be- trieb des Kondensators C ermöglicht. Mindestens eines der

Teilmodule SM einer jeden Teilschaltung TS der Umrichteranordnung 10 gemäß Figur 1 ist vorzugsweise so ausgestaltet, wie dies in Figur 3 gezeigt ist. Die Figur 4 zeigt einen möglichen Betrieb der

Umrichteranordnung 10 gemäß Figur 1, bei der der Modulationsindex größer als 1 ist. Der Modulationsindex M ist größer als 1, wenn gilt: M = 2 Ü L I Udc > 1 wobei M den Modulationsindex und Udc die Gleichspannung zwi ¬ schen den Gleichspannungsanschlüssen der Umrichteranordnung bezeichnet. U L bezeichnet den Scheitelwert bzw. die Amplitu- de der Spannung zwischen den Wechselspannungsanschlüssen LI, L2 bzw. L3 und dem Potentialmittelpunkt auf der Gleichspan ¬ nungsseite. Der Potentialmittelpunkt auf der Gleichspannungs ¬ seite entspricht dem mittleren Potential zwischen den Gleichspannungsanschlüssen L+ und L- und somit dem Potential an dem Gleichspannungsanschluss L+ verschoben um -Udc/2 bzw. dem Po ¬ tential an dem Gleichspannungsanschluss L- verschoben um +Udc/2.

Die Figur 4 zeigt beispielhaft den Verlauf der Spannung U an einer der Teilschaltungen TS gemäß Figur 1 und den Strom I durch diese Teilschaltung TS, jeweils normiert auf die Span ¬ nung Udc und den Strom Idc. Es lässt sich in der Figur 4 erkennen, dass es periodisch wiederkehrend einen Zeitbereich ZB gibt, in dem der zeitliche Mittelwert MW des Stromes I durch die Teilschaltung TS ein anderes Vorzeichen als der jeweils aktuelle Strom I durch die Teilschaltung aufweist. In den Zeitbereichen ZB werden die unipolar betriebenen Kondensatoren gegenüber den bipolar betriebenen Kondensatoren vorzugsweise bevorzugt behandelt, nämlich bevorzugt einge ¬ schaltet, falls diese zuvor ausgeschaltet waren, oder bevor ¬ zugt eingeschaltet gelassen, wenn sie zum jeweiligen Zeit- punkt eingeschaltet waren. Das Ein- bzw. Ausschalten der Kondensatoren erfolgt mittels der Schalter S der jeweiligen Teilmodule SM gemäß den Figuren 2 und 3.

Im Zusammenhang mit der Figur 5 wird nachfolgend ein bevor- zugtes Betriebsverfahren zur Ansteuerung der

Umrichteranordnung 10 gemäß Figur 1 näher erläutert:

Die Ansteuerung der Umrichteranordnung 10 gemäß Figur 1 erfolgt vorzugsweise in einer Auswahlschleife 100, die nachei- nander wiederholt durchlaufen wird.

Die Auswahlschleife 100 umfasst einen Gruppenbildungsschritt 110, in dem eine fiktive Kondensatorgruppe KG gebildet wird, die aus den jeweils eingeschalteten unipolar betriebenen und den jeweils eingeschalteten bipolar betriebenen sowie einer fest vorgegebenen Maximalzahl an auszuwählenden, aber noch ausgeschalteten unipolar betriebenen Kondensatoren zusammengesetzt wird. Die Auswahl der auszuwählenden, aber noch ausgeschalteten unipolar betriebenen Kondensatoren aus der Gesamtgruppe der ausgeschalteten unipolar betriebenen Kondensatoren erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit von deren jeweiliger

Kondensatorspannung, wie folgt:

Im Falle einer Leistungsflussrichtung der Umrichteranordnung 10 gemäß Figur 1 in Richtung der Gleichspannungsanschlüsse L+ und L- werden vorzugsweise diejenigen abgeschalteten unipola- ren Kondensatoren in die fiktive Kondensatorgruppe KG aufge ¬ nommen, die die kleinsten Kondensatorspannungen aufweisen.

Im Falle einer Leistungsflussrichtung der Umrichteranordnung 10 in Richtung des oder der Wechselspannungsanschlüsse LI, L2 und L3 wird die fiktive Kondensatorgruppe KG vorzugsweise mit denjenigen abgeschalteten unipolaren Kondensatoren gebildet, die die größten Kondensatorspannungen aufweisen. In einem nachfolgenden Spannungsvergleichsschritt 120 werden die Kondensatorspannungen der Kondensatoren der fiktiven Kondensatorgruppe KG unter Bildung eines fiktiven Spannungs ¬ werts Uf addiert, für den nachfolgend angenommen wird, dass er die aktuelle Teilschaltungsspannung U an der Teilschaltung TS repräsentiert, was wegen der zusätzlich ausgewählten, aber tatsächlich noch ausgeschalteten unipolar betriebenen Kondensatoren selbstverständlich nicht der Fall ist und hier also nur zur Durchführung des Verfahrens nachfolgend so angenommen wird .

Der fiktive Spannungswert Uf wird im Rahmen des Spannungsver ¬ gleichsschritts 120 mit einer für die Teilschaltung TS vorge ¬ gebenen Teilschaltungssollspannung Usoll verglichen. Im Falle, dass der fiktive Spannungswert Uf der vorgegebenen Teil- Schaltungssollspannung Usoll entspricht, werden alle Kondensatoren der fiktiven Kondensatorgruppe KG eingeschaltet bzw. eingeschaltet belassen, und es wird zum Gruppenbildungs ¬ schritt 110 zurückgesprungen. Falls der fiktive Spannungswert Uf von dem vorgegebenen Teil- schaltungssollspannungswert abweicht, wird zu einem Sonderbe- handlungsprüfschritt 130 übergegangen.

Im Sonderbehandlungsprüfschritt 130 wird geprüft, ob die Umrichteranordnung 10 gemäß Figur 1 mit einem Modulationsindex M größer als 1 betrieben wird. Ist dies der Fall, so wird geprüft, ob die Ansteuerung in dem Zeitbereich ZB erfolgt, der in Figur 4 markiert ist, also in dem Zeitbereich, in dem der zeitliche Mittelwert MW des Stromes I durch die Teil ¬ schaltung TS ein anderes Vorzeichen als der jeweils aktuelle Strom I durch die Teilschaltung aufweist. Wird in dem Sonderbehandlungsprüfschritt 130 festgestellt, dass die Ansteuerung in dem Zeitbereich ZB erfolgt, so erfolgt die weitere Ansteuerung gemäß einem Sonderbehandlungs ¬ pfad 200. Andernfalls erfolgt die weitere Ansteuerung der Umrichteranordnung 10 gemäß einem Normalbehandlungspfad 300.

In dem Sonderbehandlungspfad 200 wird zunächst im Rahmen ei ¬ nes Sortierlistenschritts 210 eine Sortierliste L erzeugt, in der die Kondensatoren der fiktiven Kondensatorgruppe KG mit einer Priorisierung aufgelistet werden. Die Auflistung er- folgt dabei in Gruppen, wobei bipolar betriebene Kondensato ¬ ren und unipolar betriebene Kondensatoren in separaten Untergruppen aufgenommen werden. Die Bildung der Untergruppen und die Bildung der Priorisierung erfolgt dabei vorzugsweise wie folgt :

Im Falle, dass in dem Zeitbereich ZB der fiktive Spannungs ¬ wert Uf die vorgegebene Teilschaltungssollspannung Usoll überschreitet, werden alle eingeschalteten bipolar betriebenen Kondensatoren als mit größerer Priorität abzuschaltende Kondensatoren auf die Sortierliste aufgenommen werden als die eingeschalteten unipolar betriebenen Kondensatoren, wobei auf der Sortierliste die Reihenfolge der bipolar betriebenen Kondensatoren untereinander gemäß deren Kondensatorspannung und die Reihenfolge der unipolar betriebenen Kondensatoren unter- einander ebenfalls gemäß deren Kondensatorspannung sortiert wird

Im Falle, dass in dem genannten Zeitbereich der fiktive Spannungswert Uf die vorgegebene Teilschaltungssollspannung un- terschreitet , werden alle ausgeschalteten unipolar betriebenen Kondensatoren als mit größerer Priorität einzuschaltende Kondensatoren auf die Sortierliste aufgenommen als die ausge ¬ schalteten bipolar betriebenen Kondensatoren, wobei die Rei- henfolge der unipolar betriebenen Kondensatoren untereinander gemäß deren Kondensatorspannung und die Reihenfolge der bipo ¬ lar betriebenen Kondensatoren untereinander ebenfalls gemäß deren Kondensatorspannung sortiert wird.

Die Sortierung der unipolar und bipolar betriebenen Kondensatoren erfolgt in ihrer jeweiligen Untergruppe jeweils bevorzugt in aufsteigender Richtung zu höheren

KondensatorSpannungen,

- wenn die Leistungsflussrichtung positiv, die Stromrichtung negativ und die aktuelle Teilschaltungsspannung (bzw. der fiktive Spannungswert Uf) die vorgegebene Teilschaltungs ¬ sollspannung Usoll überschreitet und

- wenn die Leistungsflussrichtung negativ, die Stromrichtung positiv und die aktuelle Teilschaltungsspannung (bzw. der fiktive Spannungswert Uf) die vorgegebene Teilschaltungs ¬ sollspannung Usoll unterschreitet.

Andernfalls erfolgt die Sortierung in umgekehrter Richtung.

In einem nachfolgenden Ermittlungsschritt 220 wird festge ¬ stellt, welche der Kondensatoren der Sortierliste L einge ¬ schaltet werden sollen, eingeschaltet bleiben sollen, ausge ¬ schaltet werden sollen oder ausgeschaltet bleiben sollen. Die Auswahl der Kondensatoren aus der Sortierliste L erfolgt da ¬ bei wie folgt:

Im Falle, dass in dem genannten Zeitbereich ZB die aktuelle Teilschaltungsspannung (bzw. der fiktive Spannungswert Uf) die vorgegebene Teilschaltungssollspannung Usoll überschrei ¬ tet, erfolgt die endgültige Auswahl der abzuschaltenden Kondensatoren gemäß der Reihenfolge auf der Sortierliste - also beginnend mit den bipolar betriebenen Kondensatoren und erst anschließend mit den unipolar betriebenen Kondensatoren -, bis die Summe der Kondensatorspannungen der verbleibenden Kondensatoren der vorgegebenen Teilschaltungssollspannung Usoll entspricht, oder zumindest bis auf einen vorgegebenen Restfehler entspricht, oder diese unterschreitet. Im Falle, dass in dem genannten Zeitbereich ZB die aktuelle Teilschaltungsspannung (bzw. der fiktive Spannungswert Uf) die vorgegebene Teilschaltungssollspannung Usoll unterschrei- tet, erfolgt die endgültige Auswahl der einzuschaltenden Kondensatoren gemäß der Reihenfolge auf der Sortierliste, - also beginnend mit den unipolar betriebenen Kondensatoren und erst anschließend mit den bipolar betriebenen Kondensatoren -, bis die Summe der Kondensatorspannungen der ausgewählten Konden- satoren der vorgegebenen Teilschaltungssollspannung Usoll entspricht, oder zumindest bis auf einen vorgegebenen Rest ¬ fehler entspricht, oder diese überschreitet.

Die Auswahl der unipolar und bipolar betriebenen Kondensato- ren innerhalb der jeweiligen Untergruppe erfolgt also bevor ¬ zugt entlang der oben erläuterten bevorzugten Sortierreihenfolge der Sortierliste L oder mit anderen Worten in aufstei ¬ gender Richtung zu höheren Kondensatorspannungen,

- wenn die Leistungsflussrichtung positiv, die Stromrichtung negativ und die aktuelle Teilschaltungsspannung (bzw. der fiktive Spannungswert Uf) die vorgegebene Teilschaltungs ¬ sollspannung Usoll überschreitet und

- wenn die Leistungsflussrichtung negativ, die Stromrichtung positiv und die aktuelle Teilschaltungsspannung (bzw. der fiktive Spannungswert Uf) die vorgegebene Teilschaltungs ¬ sollspannung Usoll unterschreitet.

Andernfalls erfolgt die Auswahl in umgekehrter Richtung, also in absteigender Richtung zu niedrigeren

Kondensatorspannungen.

Mit Blick auf die Polaritäten bzw. Richtungen wird hier beispielhaft davon ausgegangen, dass positive Spannungen solche entlang der Pfeilrichtung der Spannung U in Figur 1 sind. Die Stromrichtung des Stromes durch die Teilschaltungen TS gilt als positiv, wenn dieser entlang der Pfeilrichtung des Stromes I in Figur 1 fließt. Die Leistungsflussrichtung gilt als positiv, wenn die Leistung von der Gleichspannungsseite zur Wechselspannungsseite der Umrichteranordnung 10 fließt.

In einem nachfolgenden Umsetzschritt 230 erfolgt das Ab- oder Zuschalten der Kondensatoren gemäß dem Ermittlungsergebnis des Ermittlungsschrittes 220. Dabei bleiben die ausgewählten, aber physikalisch noch ausgeschalteten unipolar betriebenen Kondensatoren ausgeschaltet, wenn sie gemäß dem Ermittlungs ¬ ergebnis auszuschalten wären, und werden eingeschaltet, wenn sie gemäß dem Ermittlungsergebnis eingeschaltet bleiben sol ¬ len .

Nach Durchführung des Umsetzschrittes 230 wird zum Gruppenbildungsschritt 110 zurückgesprungen, und die Auswahlschleife 100 wird anschließend in einem neuen Schleifendurchlauf er ¬ neut durchlaufen.

Falls im Sonderbehandlungsprüfschritt 130 festgestellt wird, dass die Umrichteranordnung nicht in dem Zeitbereich ZB be- trieben wird, so erfolgt in einem Sortierlistenschritt 310 vorzugsweise die Bildung einer Sortierliste L derart, dass die unipolar betriebenen Kondensatoren und die mit derselben Polarität betriebenen bipolar betriebenen Kondensatoren gleich behandelt werden. Eine unterschiedliche Behandlung der Kondensatoren wird vorzugsweise nur hinsichtlich einer Unterscheidung zwischen tatsächlich betriebenen bipolaren Kondensatoren und inaktiven bipolar betriebenen Kondensatoren durchgeführt . Im Falle, dass die aktuelle Teilschaltungsspannung (bzw. der fiktive Spannungswert Uf) die vorgegebene Teilschaltungssoll ¬ spannung Usoll überschreitet, werden vorzugsweise die einge ¬ schalteten unipolar betriebenen Kondensatoren und die mit derselben Polarität betriebenen bipolaren Kondensatoren aus- geschaltet, bevor mit negativer Polarität betriebene bipolare Kondensatoren zugeschaltet werden. Im Falle, dass die aktuelle Teilschaltungsspannung (bzw. der fiktive Spannungswert Uf) die vorgegebene Teilschaltungssoll ¬ spannung Usoll unterschreitet, werden vorzugsweise die einge ¬ schalteten und mit negativer Polarität betriebenen bipolaren Kondensatoren ausgeschaltet, bevor unipolar betriebene Kondensatoren und mit derselben Polarität betriebene bipolare Kondensatoren zugeschaltet werden.

Nach der Auswahl der ab- oder zuzuschaltenden Kondensatoren in einem Ermittlungsschritt 320 wird in einem nachfolgenden Umsetzschritt 330 das Ab- oder Zuschalten vollzogen. Nachfol ¬ gend wird wieder zum Gruppenbildungsschritt 110 zurückge ¬ sprungen, und es wird die Auswahlschleife 100 nachfolgend er ¬ neut durchlaufen.

Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungs ¬ beispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Bezugs zeichenliste

10 Umrichteranordnung

20 Steuereinrichtung

21 Recheneinrichtung

22 Speicher

100 Auswahlschleife

110 Gruppenbildungsschritt

120 Spannungsvergleichsschritt

130 Sonderbehandlungsprüfschritt

200 Sonderbehandlungspfad

210 Sortierlistenschritt

220 Ermittlungsschritt

230 Umsetzschritt

300 Normalbehandlungspfad

310 Sortierlistenschritt

320 Ermittlungsschritt

330 Umsetzschritt

C Kondensator

D Diode

I Strom

Idc Gleichstrom

KG fiktive Kondensatorgruppe

L Sortierliste

LI Wechselspannungsanschluss

L2 Wechselspannungsanschluss

L3 Wechselspannungsanschluss

L+ Gleichspannungsanschluss

L- Gleichspannungsanschluss

M Modulationsindex

MW Mittelwert

Rl Reihenschaltung

R2 Reihenschaltung

R3 Reihenschaltung

S Schalter

SPM Steuerprogrammmodul

SM Teilmodul TS Teilschaltung

U Spannung

Uf fiktiver Spannungswert

Udc Gleichspannung an den Gleichspannungsanschlüssen U L Scheitelwert der Spannung an den Wechselspannungs ¬ anschlüssen

Usoll Teilschaltungssollspannung

ZB Zeitbereich