Elektrische Anordnung mit Teilmodulen Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung, insbesondere in Form einer Umrichteranordnung, mit zumindest einem Wech- selspannungsanschluss , an dem ein Wechselstrom eingespeist oder entnommen werden kann, zumindest einer Reihenschaltung mit mindestens zwei in Reihe geschalteten Teilmodulen und ei- ner Ansteuereinheit zur Ansteuerung der Teilmodule, wobei die Teilmodule der Reihenschaltung jeweils mindestens zwei

Schaltelemente und einen Kondensator umfassen.

Eine entsprechende Anordnung ist in der internationalen Pa- tentanmeldung WO 2012/156261 A2 beschrieben. Bei dieser Anordnung handelt es sich um einen Multilevelumrichter .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs angegebenen Art hinsichtlich des Anlauf erhaltens bzw. des Aufladeverhaltens der Kondensatoren in den Teilmodu ^¬ len zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Anordnung sind in Unteransprüchen angegeben.

Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Teilmodule jeweils eine mit der Ansteuereinheit in Verbindung stehende, teilmoduleigene Steuereinrichtung aufweisen, die die Schalt ^¬ elemente des jeweiligen Teilmoduls ansteuert und ihre Be ^¬ triebsspannung von dem Kondensator des jeweiligen Teilmoduls erhält, und die Anordnung mindestens eine Umschalteinrichtung aufweist, die mit der zumindest einen Reihenschaltung in Ver- bindung steht und gesteuert von der Ansteuereinheit die an der Reihenschaltung anliegende Reihenschaltungsspannung umschalten kann und nach einer Inbetriebnahme der Anordnung - zum Aufladen der Kondensatoren der Teilmodule - in einen Auflademodus geschaltet wird, in dem sie die zumindest eine Reihenschaltung anders beschaltet als in einem sich nach Ab- schluss des Auflademodus an den Auflademodus anschließenden Normalbetriebsmodus .

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist darin zu sehen, dass bei dieser eine spezielle Anlaufphase bzw. ein spezieller Auflademodus vorgesehen ist, der vor dem anschließenden Normalbetriebsmodus ausgeführt wird und ein sicheres Aufladen der Kondensatoren der Teilmodule ermöglicht .

Bei der Anordnung handelt es sich vorzugsweise um eine

Umrichteranordnung, insbesondere eine Umrichteranordnung in Form eines Multilevelumrichters .

Vorzugsweise beaufschlagt die Umschalteinrichtung in dem Auflademodus die Reihenschaltung mit einer höheren Reihenschaltungsspannung als in dem Normalbetriebsmodus.

Bezüglich eines Umschaltens vom Auflademodus in den Normalbe ^¬ triebsmodus wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn die Ansteuereinheit die Umschalteinrichtung von dem

Auflademodus in den Normalbetriebsmodus umschaltet, sobald alle Steuereinrichtungen der Teilmodule der Ansteuereinheit Betriebsbereitschaft, insbesondere eine für einen Betrieb ausreichende Kondensatorspannung des jeweiligen Teilmoduls, anzeigen .

Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Anordnung ist vorgesehen, dass die Anordnung mehrphasig ist und eine Mehrzahl, zumindest zwei, an Wechselspannungsanschlüssen aufweist, an denen jeweils ein Phasenstrom eines mehrphasigen Eingangswechselstromes eingespeist oder entnommen werden kann, wobei die Anordnung pro Phase jeweils zumindest eine Reihenschaltung mit mindestens zwei in Reihe geschalteten Teilmodulen umfasst. Vorzugsweise werden die Kondensatoren der Teilmodule in dem Auflademodus mit einem an den Wechsels- pannungsanschlüssen eingespeisten Wechselstrom geladen; alternativ kann - wie weiter unten noch erläutert wird - in ebenfalls vorteilhafter Weise ein Aufladen von einer (so vorhanden) Gleichspannungsseite der Anordnung aus erfolgen.

Mit Blick auf ein sicheres Aufladen der Kondensatoren wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Umschalteinrichtung in dem Auflademodus die an sie angeschlossenen Reihenschaltungen jeweils mit einer zwischen zwei Wechselspannungsanschlüssen anliegenden Leiter-Leiter-Spannung beaufschlagt.

Vorzugsweise ist die Anordnung dreiphasig; bei einer solchen Ausführung ist es vorteilhaft, wenn die Umschalteinrichtung die an sie angeschlossenen Reihenschaltungen in dem

Auflademodus elektrisch in eine Dreieckschaltung schaltet.

In dem Normalbetriebsmodus schaltet die Umschalteinrichtung die an sie angeschlossenen Reihenschaltungen vorzugsweise elektrisch in eine Sternpunktschaltung, wobei der Sternpunkt der Sternpunktschaltung einen Pol eines ausgangsseitigen

Spannungssystems (z. B. Gleichspannungssystems) der Anordnung bildet, geerdet ist oder potentialmäßig schwebt.

Darüber hinaus kann, wie bereits erwähnt, vorgesehen sein, dass die Anordnung zumindest zwei Gleichspannungsanschlüsse aufweist, in die ein Gleichstrom in die Anordnung eingespeist oder über die ein Gleichstrom aus der Anordnung entnommen werden kann. Vorzugsweise weist die Anordnung zumindest zwei Umschaltein ^¬ richtungen auf, die die an sie angeschlossenen Reihenschaltungen in dem Normalbetriebsmodus jeweils in eine Sternpunkt ^¬ schaltung schalten. Um einen Anschluss der Anordnung an ein Gleichspannungssystem zu ermöglichen, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die zumindest zwei Gleichspannungsanschlüsse jeweils mit einem Sternpunkt einer der zwei Sternpunktschaltungen verbunden sind .

Im Falle eines Anschlusses der Anordnung an ein Gleichspan- nungssystem wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Umschalteinrichtung in dem Auflademodus die Kondensatoren der Teilmodule der zumindest einen an sie angeschlossene Reihen ^¬ schaltung mit einem an den zwei Gleichspannungsanschlüssen eingespeisten Gleichstrom lädt. Ein Anschluss der Wechsels- pannungsanschlüsse der Anordnung an ein Wechselspannungsnetz erfolgt bei dieser Ausgestaltung vorzugsweise erst nach Ab- schluss des Aufladmodus bzw. dem Übergang in den Normalbe ^¬ triebsmodus . Mit Blick auf eine Begrenzung der Ladeströme bzw. eine Be ^¬ grenzung von Stromspitzen der Ladeströme wird es als vorteil ^¬ haft angesehen, wenn die Umschalteinrichtung in dem

Auflademodus die Reihenschaltung bzw. die Reihenschaltungen jeweils mit zumindest einem Ladevorwiderstand in Reihe schal- tet.

Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf ein Verfahren zum Betreiben einer Anordnung mit zumindest einem Wechsels- pannungsanschluss , an dem ein Wechselstrom eingespeist oder entnommen werden kann, zumindest einer Reihenschaltung mit mindestens zwei in Reihe geschalteten Teilmodulen und einer Ansteuereinheit zur Ansteuerung der Teilmodule, wobei die Teilmodule der Reihenschaltung jeweils mindestens zwei

Schaltelemente und einen Kondensator umfassen.

Bezüglich eines solchen Verfahrens ist erfindungsgemäß vorge ^¬ sehen, dass die mindestens zwei Schaltelemente der Teilmodule jeweils mit einer mit der Ansteuereinheit in Verbindung ste ^¬ henden teilmoduleigenen Steuereinrichtung gesteuert werden, die ihre Betriebsspannung von dem Kondensator des jeweiligen Teilmoduls erhält, und mit mindestens einer Umschalteinrich ^¬ tung die an der Reihenschaltung anliegende Reihenschaltungs ^¬ spannung nach einer Inbetriebnahme der Anordnung - zum Aufla- den der Kondensatoren der Teilmodule - in einen Auflademodus geschaltet wird, in dem die Umschalteinrichtung die zumindest eine Reihenschaltung anders beschaltet als in einem sich nach Abschluss des Auflademodus an den Auflademodus anschließenden Normalbetriebsmodus .

Bezüglich der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sei auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Anordnung verwiesen.

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

Figur 1 ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße

Anordnung, bei der eine Umrichtereinrichtung der Anordnung an ein dreiphasiges Energieverteilnetz angeschlossen ist,

Figur 2 näher im Detail ein Ausführungsbeispiel für eine

Umrichtereinrichtung, die bei der Anordnung gemäß Figur 1 eingesetzt werden kann und sechs in einer Brückenschaltung verschaltete Phasenmodule auf ^¬ weist,

Figur 3 ein Ausführungsbeispiel für bei der

Umrichtereinrichtung gemäß Figur 2 eingesetzte bzw. einsetzbare Phasenmodule,

Figur 4 ein Ausführungsbeispiel für Teilmodule, die zur

Bildung der Phasenmodule gemäß Figur 3 eingesetzt werden können,

Figur 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel für Teilmodule, die bei dem Phasenmodul gemäß Figur 3 eingesetzt werden können, Figur 6 die Arbeitsweise bzw. die zwei Schaltzustände ei ^¬ ner Umschalteinrichtung der Umrichtereinrichtung gemäß Figur 2, Figur 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine

Umrichtereinrichtung, die bei einer erfindungsgemäßen Anordnung, beispielsweise der Anordnung gemäß Figur 1, eingesetzt werden kann, wobei die Umrichtereinrichtung gemäß Figur 7 ohne äußere Gleichspannungsanschlüsse auskommt,

Figur 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine

Umrichtereinrichtung, die bei einer erfindungsgemäßen Anordnung, insbesondere der Anordnung gemäß Figur 1, eingesetzt werden kann, wobei Phasenmo ^¬ dule der Umrichtereinrichtung gemäß Figur 8 einen sogenannten Hexverter bilden,

Figur 9 die Schaltzustände einer Umschalteinrichtung, die bei der Umrichtereinrichtung gemäß Figur 8 einsetzbar ist,

Figur 10 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine

Umrichtereinrichtung, die bei einer erfindungsge- mäßen Anordnung, insbesondere der Anordnung gemäß

Figur 1 eingesetzt werden kann, wobei die

Umrichtereinrichtung gemäß Figur 10 sechs Phasenmodule aufweist, die zu einem Hexverter verschal ^¬ tet sind,

Figur 11 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine

Umrichtereinrichtung, die bei einer erfindungsgemäßen Anordnung, insbesondere der Anordnung gemäß Figur 1 eingesetzt werden kann, wobei bei der Umrichtereinrichtung gemäß Figur 11 sechs Phasenmodule in einer Brückenschaltung verschaltet sind, Figur 12 Schaltzustände einer Umschalteinrichtung, die bei der Umrichtereinrichtung gemäß Figur 11 eingesetzt werden kann, Figur 13 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine

Umrichtereinrichtung, die bei einer erfindungsgemäßen Anordnung, insbesondere der Anordnung gemäß Figur 1, eingesetzt werden kann, wobei bei der Umrichtereinrichtung gemäß Figur 13 sechs Phasen- module in einer Brückenschaltung verschaltet sind und zwei unterschiedliche Arten von Umschaltein ^¬ richtungen zum Umschalten des Arbeitsmodus der Anordnung eingesetzt werden, nämlich beispielsweise die Art Umschalteinrichtung gemäß Figur 6 und beispielsweise die Art Umschalteinrichtung gemäß Figur 12,

Figur 14 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine

Umrichtereinrichtung, die bei einer erfindungsge- mäßen Anordnung, insbesondere der Anordnung gemäß

Figur 1, eingesetzt werden kann, wobei bei der Umrichtereinrichtung gemäß Figur 14 sechs Phasenmodule in einer Brückenschaltung verschaltet sind und zwei unterschiedliche Arten von Umschaltein- richtungen zum Umschalten des Arbeitsmodus der

Anordnung eingesetzt werden,

Figur 15 die Schaltzustände einer Art Umschalteinrichtung, die bei der Umrichtereinrichtung gemäß Figur 13 eingesetzt werden kann, und

Figur 16 die Schaltzustände einer anderen Art Umschalteinrichtung, die bei der Umrichtereinrichtung gemäß Figur 14 eingesetzt werden kann. In den Figuren werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet . Die Figur 1 zeigt eine Anordnung 10, die eine

Umrichtereinrichtung 20, eine Ansteuerschaltung 30, einen Stromsensor 40 sowie einen Spannungssensor 50 umfasst.

Die Umrichtereinrichtung 20 weist drei Wechselspannungsan- Schlüsse LI, L2 und L3 auf, die an eine dreiphasige elektri ^¬ sche Leitung 80 angeschlossen sind. Über die dreiphasige Lei ^¬ tung 80 steht die Umrichtereinrichtung 20 mit einer Anschlussschiene 90 und über diese und einen Leistungsschalter 91 mit einem nur schematisch angedeuteten Energieverteilnetz 95 in Verbindung.

In der Figur 1 erkennt man darüber hinaus zwei Gleichspannungsanschlüsse, die mit den Bezugszeichen DC1 und DC2 ge ^¬ kennzeichnet sind und einen Anschluss der

Umrichtereinrichtung 20 an ein nicht weiter dargestelltes Gleichspannungsnetz ermöglichen.

Die Anordnung 10 gemäß Figur 1 kann beispielsweise wie folgt betrieben werden:

Die Ansteuerschaltung 30 misst mittels des Stromsensors 40 den eingangsseitig in die Umrichtereinrichtung 20 hineinflie ^¬ ßenden (oder aus dieser herausfließenden) dreiphasigen Eingangswechselstrom Ie und mit dem Spannungssensor 50 die an der Umrichtereinrichtung 20 anliegende dreiphasige Eingangs ^¬ spannung und bestimmt mit diesen Messwerten den Zustand des Energieverteilnetzes 95. Außerdem ermittelt sie anhand von Messwerten, die von nicht weiter gezeigten Strom- und/oder Spannungssensoren innerhalb der Umrichtereinrichtung 20 er- fasst werden, den Arbeitszustand der Umrichtereinrichtung 20.

Mit Hilfe der Messwerte ermittelt die Ansteuerschaltung 30 außerdem eine optimale Ansteuerung der Umrichtereinrichtung 20 derart, dass das Energieverteilnetz 95 einen möglichst op ^¬ timalen Netzzustand annimmt und sich die Umrichtereinrichtung 20 in einem günstigen Arbeitszustand befindet. Außerdem steuert sie den Leistungsschalter 91 an, um die Verbindung mit dem Energieverteilnetz 95 herzustellen oder zu unterbrechen .

Die Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine

Umrichtereinrichtung 20, die bei der Anordnung 10 gemäß Figur 1 eingesetzt werden kann. Die Umrichtereinrichtung 20 gemäß Figur 2 weist sechs Phasenmodule 100 auf, die in einer Brü ^¬ ckenschaltung verschaltet sind. Mit den Phasenmodulen 100 arbeiten zwei Umschalteinrichtungen 160 zusammen, die vorzugs- weise von der Ansteuerschaltung 30 gemäß Figur 1 angesteuert werden .

Die beiden Umschalteinrichtungen 160 können jeweils zwei Schaltzustände einnehmen, von denen einer die

Umrichtereinrichtung 20 in einen Auflademodus nach einer Inbetriebnahme der Anordnung 10 gemäß Figur 1 schaltet und der andere die Umrichtereinrichtung 20 in einen Normalbetriebsmo ^¬ dus nach Abschluss des Auflademodus schaltet. Die beiden Schaltzustände der beiden Umschalteinrichtungen 160 gemäß Fi- gur 2 sind in der Figur 6 näher dargestellt.

Die Figur 6 zeigt, dass die Umschalteinrichtung 160 gemäß Figur 2 einen Wechselschalter 180 aufweist, der eine erste Schaltstellung, die mit dem Bezugszeichen "1" gekennzeichnet ist, und eine zweite Schaltstellung, die mit dem Bezugszei ^¬ chen "2" gekennzeichnet ist, einnehmen kann.

In der ersten Schaltstellung "1" verbindet der Wechselschalter 180 die Anschlüsse XI bis X3 mit den Anschlüssen X4 bis X6 über Kreuz derart, dass die an die Umschalteinrichtung 20 angeschlossenen Phasenmodule 100 in eine Dreieckschaltung geschaltet werden. In der zweiten Schalterstellung "2" verbindet der Wechselschalter 180 die Anschlüsse XI bis X3 mit einem Sternpunkt Y, so dass die an den Anschlüssen XI bis X3 angeschlossenen Phasenmodule 100 in eine Sternschaltung geschaltet werden.

Werden also bei der Umrichtereinrichtung 20 gemäß Figur 2 die beiden Umschalteinrichtungen 160 in die erste Schaltstellung "1" geschaltet, so werden die oberen drei Phasenmodule 100 durch die obere Umschalteinrichtung 160 in eine obere Drei- eckschaltung geschaltet, und es werden die in der Figur 2 unteren drei Phasenmodule 100 durch die untere Umschalteinrich ^¬ tung 160 in eine in der Figur 2 untere Dreieckschaltung geschaltet. Mit anderen Worten werden durch die beiden Umschalteinrichtungen 160 also zwei Dreieckschaltungen mit je- weils drei Phasenmodulen gebildet.

In die erste Schaltstellung werden die beiden Umschalteinrichtungen 160 nach einer Inbetriebnahme der Anordnung 10 gemäß Figur 1 geschaltet, um ein möglichst schnelles und siche- res Aufladen von Kondensatoren, die in den Phasenmodulen 100 enthalten sind, auf eine vorgegebene

Mindestkondensatorspannung zu ermöglichen. In der ersten Schaltstellung der Umschalteinrichtungen 160 bzw. in der Dreieckschaltung der Phasenmodule 100 werden die Phasenmodule 100 nämlich jeweils mit Leiter-Leiter-Spannungen des dreiphasigen Energieverteilnetzes 95 gemäß Figur 1 beaufschlagt, wo ^¬ durch ein maximaler Spannungsschub und ein sicheres Aufladen der Kondensatoren der Phasenmodule auf die

Mindestkondensatorspannung sichergestellt wird. In der ersten Schaltstellung der Umschalteinrichtung 160 wird die

Umrichtereinrichtung 20 mit anderen Worten also in einen Auflademodus geschaltet, der speziell zum Aufladen der Kon ^¬ densatoren der Phasenmodule 100 über das Energieverteilnetz 95 dient.

Nach Abschluss des Auflademodus werden die beiden Umschalt ^¬ einrichtungen 160 in einen Normalbetriebsmodus geschaltet, indem die Wechselschalter 180 in die zweite Schaltstellung gebracht werden. In der zweiten Schaltstellung werden die Anschlüsse XI, X2 und X3 bzw. die darin angeschlossenen Phasenmodule 100 jeweils mit einem Sternpunkt Y verbunden. Der in der Figur 2 obere Sternpunkt Y der oberen Umschalteinrichtung 160 bildet dabei den oberen Gleichspannungsanschluss DC1 der Umrichtereinrichtung 20, und der in der Figur 2 untere Sternpunkt Y der unteren Umschalteinrichtung 160 bildet den unteren Gleichspannungsanschluss DC2 der Umrichtereinrichtung 20. In der zweiten Schaltstellung der Umschalteinrichtungen 160 kann die Umrichtereinrichtung 20 gemäß Figur 2 somit eine Schnittstelle zwischen dem dreiphasigen Energieverteilnetz 95 gemäß Figur 1 und einem nicht weiter dargestellten Gleichspannungsnetz bilden, das an die Gleichspannungsanschlüsse DC1 und DC2 der Umrichtereinrichtung 20 angeschlossen ist oder angeschlossen werden kann.

Um Stromspitzen in den Phasenmodulen 100 im ersten Schaltzustand der Umschalteinrichtungen 160 zu vermeiden, sind bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 Ladevorwiderstände, nachfolgend kurz Ladewiderstände 170 genannt, vorgesehen, die eine Begrenzung des Stroms bzw. eine Begrenzung von Stromspitzen beim Einschalten der ersten Schaltstellung der Umschalteinrichtungen 160 gewährleisten.

Die Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für den Aufbau der Phasenmodule 100 gemäß Figur 2. Das Phasenmodul 100 gemäß Fi ^¬ gur 3 weist eine Vielzahl an in Reihe geschalteten Teilmodulen 130 auf, die mit einer Induktivität 120 in Reihe geschal- tet sind und eine Reihenschaltung R bilden. Jedes der Teilmo ^¬ dule 130 weist jeweils zwei Anschlüsse AC1 und AC2 auf, von denen - bei den innenliegenden Teilmodulen 130 - einer mit einem Anschluss eines vorgeordneten Teilmoduls und der andere mit einem Anschluss eines nachgeordneten Teilmoduls verbunden ist.

Das Phasenmodul 100 gemäß Figur 3 bzw. die Reihenschaltung R weist darüber hinaus einen Stromsensor 110 auf, der Vorzugs- weise mit der Ansteuerschaltung 30 gemäß Figur 1 verbunden ist und einen den jeweiligen Strom durch die Reihenschaltung R bzw. das Phasenmodul 100 angebenden Strommesswert an die Ansteuerschaltung 30 übermittelt. Die an der Reihenschaltung abfallende Reihenschaltungsspannung ist in der Figur 3 mit dem Bezugszeichen Ur gekennzeichnet.

Die Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Teilmodul 130, das bei dem Phasenmodul 100 gemäß Figur 3 bzw. bei der Reihenschaltung R gemäß Figur 3 eingesetzt werden kann. Das

Teilmodul 130 weist zwei Schalter Sl und S2 auf, die in Reihe geschaltet sind. Zu jedem der beiden Schalter Sl und S2 ist jeweils eine Diode 140 parallel geschaltet. Parallel zur Reihenschaltung der beiden Schalter Sl und S2 ist ein Kondensator C geschaltet, dessen Kondensatorspannung in der Figur 4 mit dem Bezugszeichen Uzk gekennzeichnet ist.

Die Ansteuerung der beiden Schalter Sl und S2 erfolgt durch eine teilmoduleigene Steuereinrichtung 150, die mit den bei ^¬ den Schaltern Sl und S2 über aus Gründen der Übersicht nicht gezeigte Steuerleitungen verbunden ist und die Schalter Sl und S2 ansteuert. Die Betriebsspannung für die teilmoduleigene Steuereinrichtung 150 wird durch den Kondensator C bzw. die

Kondensatorspannung Uzk bereitgestellt. Die Arbeitsfähigkeit bzw. die Betriebsbereitschaft der Steuereinrichtung 150 bzw. die vollständige Betriebsbereitschaft des Teilmoduls 130 hängt also davon ab, ob die Kondensatorspannung Uzk am Kondensator C eine für den Betrieb der Steuereinrichtung 150 nötige Mindestarbeitsspannung erreicht oder nicht.

Die Figur 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Teilmodul 130, das bei der Reihenschaltung R gemäß Figur 3 bzw. dem Phasenmodul 100 gemäß Figur 3 eingesetzt werden kann . Das Teilmodul 130 weist vier Schalter Sl, S2, S3 und S4 auf, die in einer elektrischen Brückenschaltung verschaltet sind. Parallel zur Brückenschaltung ist ein Kondensator C geschaltet, dessen Kondensatorspannung in der Figur 5 mit dem Be- zugszeichen Uzk gekennzeichnet ist. Die Ansteuerung der vier Schalter Sl bis S4 erfolgt mittels einer Steuereinrichtung 150, die mit den vier Schaltern Sl bis S4 über aus Gründen der Übersicht nicht gezeigte Steuerleitungen verbunden ist. Die Betriebsspannung zum Betrieb der Steuereinrichtung 150 wird von dem Kondensator C bzw. der Kondensatorspannung Uzk geliefert. Diesbezüglich gelten die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit der Figur 4 entsprechend.

Bei den Schaltern Sl bis S4 kann es sich um Halbleiterschal- ter, beispielsweise um Halbleiterschalter der Bauart IGBT, IGCT, IEGT oder MOSFET, handeln.

Zusammengefasst lässt sich die Anordnung 10 gemäß Figur 1 bei einer Ausstattung mit einer Umrichtereinrichtung 20 gemäß Fi- gur 2 also wie folgt betreiben.

Nach einer Inbetriebnahme der Anordnung schaltet die An ^¬ steuerschaltung 30 gemäß Figur 1 die Umschalteinrichtungen 160 der Umrichtereinrichtung 20 vorzugsweise jeweils in die erste Schaltstellung "1" gemäß Figur 6, wodurch die Phasenmodule 100 in eine Dreieckschaltung geschaltet werden und je ^¬ weils mit Leiter-Leiter-Spannungen des dreiphasigen

Energieverteilnetzes 95 beaufschlagt werden. Der Spannungshub an den Phasenmodulen 100 beträgt somit jeweils das V3-fache der Nennspannung des Energieverteilnetzes 95.

Durch die hohe Spannung, die an den Phasenmodulen 100 anliegt, wird sichergestellt, dass die Kondensatoren C in den Teilmodulen 130 der Reihenschaltungen R gemäß Figur 3 bzw. der Phasenmodule 100 gemäß Figur 3 eine ausreichende Be ^¬ triebsspannung erreichen, deren teilmoduleigene Steuereinrichtungen 150 in Betrieb gehen können und die teilmoduleige- nen Steuereinrichtungen die Steuerung der teilmoduleigenen Schalter Sl und S2 (vgl. Ausführungsform gemäß Figur 4) oder Sl bis S4 (vgl. Ausführungsform gemäß Figur 5) übernehmen können . Sobald die Spannung an den Kondensatoren C der Teilmodule 130 ausreichend groß ist und die zum Betrieb der Steuereinrich ^¬ tungen 150 erforderliche Betriebsspannung erreicht ist, gehen die Steuereinrichtungen 150 in Betrieb und melden ihre Betriebsbereitschaft an die Ansteuerschaltung 130 über in den Figuren aus Gründen der Übersicht nicht weiter dargestellte Signalleitungen .

Sobald die Ansteuerschaltung 30 von allen Steuereinrichtungen 150 der Teilmodule eine Rückmeldung erhalten hat, dass eine Arbeitsbereitschaft der Steuereinrichtungen vorliegt, schal ^¬ tet sie von dem Auflademodus bzw. von der ersten Schaltstel ^¬ lung "1" gemäß Figur 6 in die zweite Schaltstellung "2" gemäß Figur 6 bzw. in einen Normalbetriebsmodus, in dem die Phasenmodule 100 gemäß Figur 2 jeweils in die Sternpunktschaltung gebracht werden und jeweils mit einem der Gleichspannungsanschlüsse DC1 bzw. DC2 verbunden werden.

Die Figur 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Umrichtereinrichtung 20, die bei der Anordnung gemäß Figur 1 eingesetzt werden kann. Die Umrichtereinrichtung 20 gemäß Figur 7 weist drei Phasenmodule 100, drei Ladewiderstände 170 sowie eine Umschalteinrichtung 160 auf, deren Funktionsweise bereits im Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 6 erläutert worden ist.

Im Unterschied zu der Ausführungsvariante gemäß Figur 2 ist bei der Umrichtereinrichtung 20 gemäß Figur 7 kein Anschluss an ein externes Gleichspannungsnetz vorgesehen, so dass entsprechende Gleichspannungsanschlüsse, wie sie bei der Ausfüh- rungsvariante gemäß Figur 2 vorgesehen sind, fehlen. Im Übrigen gelten die Ausführungen im Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 6 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 7 entsprechend. Die Figur 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Umrichtereinrichtung 20, die bei der Anordnung 10 gemäß Figur 1 eingesetzt werden kann. Die Umrichtereinrichtung 20 weist drei Wechselspannungsanschlüsse LI, L2 und L3 auf, die zum Anschluss an das Energieverteilnetz 95 gemäß Figur 1 dienen. Darüber hinaus weist die Umrichtereinrichtung 20 drei weitere Wechselspannungsanschlüsse Yl, Y2 und Y3 auf, die einen An ^¬ schluss an ein weiteres dreiphasiges Wechselspannungsnetz ermöglichen. Im Unterschied zu der Ausführungsvariante gemäß Figur 2 ermöglicht die Umrichtereinrichtung 20 gemäß Figur 8 somit eine Kopplung bzw. eine Verbindung zweier dreiphasiger Energieverteilnetze miteinander, von denen ein

Energieverteilnetz über die Wechselspannungsanschlüsse LI bis L3 und das andere über die Wechselspannungsanschlüsse Yl bis Y3 an die Umrichtereinrichtung 20 angeschlossen wird.

Die Umrichtereinrichtung 20 gemäß Figur 8 weist sechs Phasenmodule 100 auf, die dem Phasenmodul 100 gemäß Figur 3 ent ^¬ sprechen können. Die sechs Phasenmodule sind über Umschalt- einrichtungen 190 mit den Wechselspannungsanschlüssen Yl bis Y3 verbunden.

Die Umschalteinrichtungen 190 können jeweils zwei Schaltstel ^¬ lungen aufweisen, die näher in der Figur 9 gezeigt sind. In einer ersten Schaltstellung, die in der Figur 9 mit dem Bezugszeichen "1" gekennzeichnet ist, verbindet ein Wechsel ^¬ schalter 180 der Umschalteinrichtung 190 die Anschlüsse XI und X2 über Kreuz mit den Anschlüssen X4 und X5. In diese erste Schaltstellung wird die Umschalteinrichtung 190 durch die Ansteuerschaltung 30 gemäß Figur 1 geschaltet, wenn die Anordnung 10 gemäß Figur 1 in Betrieb genommen wird und die Anordnung in einen Auflademodus zum Aufladen der Kondensatoren C gemäß Figur 4 bzw. 5 geschaltet werden soll. Nach Abschluss des Auflademodus wird die Ansteuerschaltung 30 gemäß Figur 1 die Umschalteinrichtungen 190 jeweils in einen Normalbetriebsmodus schalten, in dem die Wechselschalter 180 jeweils die in der Figur 9 mit dem Bezugszeichen "2" bezeich- nete zweite Schaltstellung einnehmen. In der zweiten Schalstellung werden die Anschlüsse XI und X2 jeweils mit einem Sternpunkt Y verbunden. Die Figur 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Umrichtereinrichtung 20, die bei der Anordnung 10 gemäß Figur 1 eingesetzt werden kann. Die Umrichtereinrichtung 20 gemäß Figur 10 weist sechs Phasenmodule 100 auf, die mit drei Um ^¬ schalteinrichtungen 190 gemäß Figur 6 verschaltet sind. Zur Begrenzung von Ladeströmen sind Ladewiderstände 170 vorgese ^¬ hen .

Wird die Umrichtereinrichtung 20 gemäß Figur 10 bei der Anordnung 10 gemäß Figur 1 eingesetzt, so wird die Ansteuer- Schaltung 30 nach einer Inbetriebnahme die Umschalteinrichtungen 160 jeweils in die mit dem Bezugszeichen "1" bezeichnete erste Schaltstellung schalten, wodurch die Anordnung 10 insgesamt bzw. die Umrichtereinrichtung 20 in einen

Auflademodus zum Aufladen der Kondensatoren C der Teilmodule 130 der Phasenmodule 100 gemäß Figur 3 geschaltet wird.

Nachdem die Steuereinrichtungen 150 gemäß den Figuren 4 bzw. 5 ihre Betriebsbereitschaft der Ansteuerschaltung 30 signali ^¬ sieren, wird die Ansteuerschaltung 30 von dem Auflademodus in den Normalbetriebsmodus schalten, indem sie die Umschalteinrichtungen 190 in die in der Figur 9 gezeigte zweite Schalt ^¬ stellung "2" schaltet.

Bezüglich der Ausgestaltung der Phasenmodule 100 sei auf die Ausführungen im Zusammenhang mit den Figuren 3 bis 5 und bezüglich der Arbeitsweise der Umschalteinrichtungen 190 auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit der Figur 9 verwiesen.

Die Figur 11 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Umrichtereinrichtung 20, die bei der Anordnung 10 gemäß Figur 1 eingesetzt werden kann. Man erkennt sechs Phasenmodule 100, die gemäß Figur 3 ausgeführt sein können und Teilmodule 130 gemäß den Figuren 4 und 5 aufweisen können. Die Umrichtereinrichtung 20 gemäß Figur 11 ist darüber hinaus mit zwei Umschalteinrichtungen 161 sowie Ladewiderständen 170 versehen .

Die Arbeitsweise der Umschalteinrichtungen 161 ist näher in der Figur 12 gezeigt. Man erkennt, dass die Umschalteinrichtungen 161 jeweils zwei Schaltstellungen einnehmen können, nämlich eine erste Schaltstellung, bei der die Anschlüsse XI bis X3 mit einem Sternpunkt Y verbunden sind, sowie eine zweite Schaltstellung, die mit dem Bezugszeichen "2" gekennzeichnet ist und bei der die Anschlüsse XI bis X3 mit den An ^¬ schlüssen X4 bis X6 verbunden sind. Zum Aufladen der Kondensatoren C der Teilmodule 130 der Phasenmodule 100 gemäß Figur 3 wird die Ansteuerschaltung 30 ge ^¬ mäß Figur 1 die Umschalteinrichtungen 161 zunächst in die erste Schaltstellung schalten, wodurch ein Aufladen der Kondensatoren C der Teilmodule 130 (vgl. Figuren 3 bis 5) über die Gleichspannungsanschlüsse DC1 und DC2 erfolgen kann.

Nach Abschluss des Auflademodus wird die Ansteuerschaltung 30 gemäß Figur 1 die Umschalteinrichtung 161 in die zweite

Schaltstellung "2" schalten, wodurch ein Betrieb der

Umrichtereinrichtung 20 ermöglicht wird, wie er auch bei der zweiten Schaltstellung der Umschalteinrichtungen 160 gemäß Figur 2 vorgesehen ist.

Die Figur 13 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Umrichtereinrichtung 20, die bei der Anordnung 10 gemäß Figur 1 eingesetzt werden kann. Man erkennt sechs Phasenmodule 100, die dem Phasenmodul 100 gemäß Figur 3 entsprechen können und in einer Brückenschaltung verschaltet sind. Darüber hinaus erkennt man zwei Umschalteinrichtungen 160 gemäß Figur 6 so- wie zwei Umschalteinrichtungen 161 gemäß Figur 12 und Ladewiderstände 170. Je nach Schaltstellung der Umschalteinrichtungen 160 und 161 ist ein Auflademodus bzw. ein Aufladen der Kondensatoren C der Teilmodule 130 (vgl. Figuren 3 bis 5) sowohl von der Gleichspannungsseite, also über die Gleichspannungsanschlüsse DC1 und DC2, als auch über die Wechselspannungsseite, also die Wechselspannungsanschlüsse LI bis L3, möglich. Bezüglich des Aufladens der Kondensatoren C der Teilmodule 130 sei auf die obigen Erläuterungen verwiesen, die hier entsprechend gelten .

Die Figur 14 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Umrichtereinrichtung 20, die bei der Anordnung 10 gemäß Figur 1 eingesetzt werden kann. Man erkennt sechs Phasenmodule 100, die dem Phasenmodul 100 gemäß Figur 3 entsprechen können und mit Teilmodulen 130 gemäß Figuren 4 und 5 versehen sein können .

Darüber hinaus weist die Umrichtereinrichtung 20 gemäß Figur

14 zwei Umschalteinrichtungen 162 und zwei Umschalteinrich- tungen 192 auf, deren mögliche Schaltzustände in den Figuren

15 und 16 näher gezeigt sind. Zur Begrenzung von Ladeströmen in der Aufladephase bzw. im Auflademodus sind bei der

Umrichtereinrichtung 20 gemäß Figur 14 Ladewiderstände 170 vorgesehen .

Je nach der Schaltstellung der Umschalteinrichtungen 162 und 192 kann ein Aufladen der Kondensatoren C der Teilmodule 130 (vgl. Figuren 3 bis 5) über die Wechselspannungsseite, also über die Wechselspannungsanschlüsse LI bis L3, oder über die Gleichspannungsseite, also über die Gleichspannungsanschlüsse DC1 und DC2, erfolgen.

Bezüglich des Auflademodus und des Umschaltens vom

Auflademodus in den Normalbetriebsmodus sei auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 13 verwiesen, die hier entsprechend gelten. 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

1 erste Schaltstellung

2 zweite Schaltstellung 10 Anordnung

20 Umrichtereinrichtung

30 Ansteuerschaltung

40 Stromsensor

50 Spannungssensor

80 elektrische Leitung

90 Anschlussschiene

91 Leistungsschalter

95 Energieverteilnetz

100 Phasenmodule

110 Stromsensor

120 Induktivität

130 Teilmodul

140 Diode

150 Steuereinrichtung

160 Umschalteinrichtung

161 Umschalteinrichtung

162 Umschalteinrichtung

170 Ladewiderstand

180 Wechselschalter

190 Umschalteinrichtung

192 Umschalteinrichtung

AC1 Anschluss

AC2 Anschluss

C Kondensator

DC1 Gleichspannungsanschluss

DC2 Gleichspannungsanschluss

Ie Eingangswechselstrom

L1-L3 Wechselspannungsanschlüsse R Reihenschaltung

S1-S4 Schalter

Ur Reihenschaltungsspannung

Uzk Kondensatorspannung X1-X6 Anschlüsse

Y Sternpunkt

Y1-Y3 Wechselspannungsanschlüsse