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Title:
MODULAR CONVERTER CIRCUIT HAVING SUB-MODULES, WHICH ARE OPERATED IN LINEAR OPERATION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/150057
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a converter circuit (1), comprising a direct-voltage connection (13); at least one alternating-voltage connection (12); and at least one phase module (10), wherein the phase module (10) has a series connection of an upper and a lower converter valve (11a, 11b), wherein an electrical link between the upper and the lower converter valve (11a, 11b) is the alternating-voltage connection (12), wherein the connections (14a, 14b) of the phase module (10) are electrically connected to the direct-voltage connection (13), wherein the upper and the lower converter valve (11a, 11b) each have at least two sub-modules (20, 30), which are arranged electrically in series, wherein the sub-modules (20, 30) have at least one capacitor (42), at least one power semiconductor (41), and a control assembly (50) for controlling the power semiconductors (41), wherein at least one converter valve (11a, 11b) has a sub-module (30) suitable for linear operation, and wherein the converter circuit (1) has a control assembly (50), which enables the linear operation of the sub-module (30) suitable for linear operation. The invention further relates to a method for operating a converter circuit (1) according to the invention, wherein at least one sub-module (30) is operated in linear operation in at least one converter valve (11a, 11b).

Inventors:
FRIEDRICH, Christian (Krämerstraße 34, Schmelz/Hüttersdorf, 66839, DE)
Application Number:
EP2015/055342
Publication Date:
October 08, 2015
Filing Date:
March 13, 2015
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Wittelsbacherplatz 2, München, 80333, DE)
International Classes:
H02M1/12; H02M7/483
Domestic Patent References:
WO2011124260A12011-10-13
Foreign References:
US5886504A1999-03-23
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Claims:
Patentansprüche

1. Stromrichterschaltung (1) aufweisend

- einen Gleichspannungsanschluss (13),

- mindestens einen wechselspannungsseitigen Anschluss (12) und

- mindestens ein Phasenmodul (10),

wobei das Phasenmodul (10) eine Reihenschaltung von einem oberen und einem unteren Stromrichterventil (IIa, IIb) auf- weist,

wobei eine elektrische Verbindung zwischen dem oberen und dem unteren Stromrichterventil (IIa, IIb) den wechselspannungs¬ seitigen Anschluss (12) darstellt,

wobei die Anschlüsse (14a, 14b) des Phasenmoduls (10) mit dem Gleichspannungsanschluss (13) elektrisch verbunden sind, wobei das obere und das untere Stromrichterventil (IIa, IIb) jeweils wenigstens zwei Submodule (20, 30) aufweisen, die elektrisch in Reihe angeordnet sind,

wobei die Submodule (20, 30) mindestens einen Kondensator (42), mindestens einen Leistungshalbleiter (41) und eine Ansteuerbaugruppe (50) zur Ansteuerung der Leistungshalbleiter (41) aufweisen,

wobei mindestens ein Stromrichterventil (IIa, IIb) ein für einen Linearbetrieb geeignetes Submodul (30) aufweist und wobei die Stromrichterschaltung (1) eine Ansteuerbaugruppe

(50) aufweist, die den Linearbetrieb des für einen Linearbe¬ trieb geeigneten Submoduls (30) ermöglicht.

2. Stromrichterschaltung (1) 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 Stromrichterschaltung

(1) mehrere Phasenmodule (10) aufweist, die in einer Paral¬ lelschaltung zueinander angeordnet sind.

3. Stromrichterschaltung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass jedes

Phasenmodul (10) mindestens ein für den Linearbetrieb geeig¬ netes Submodul (30) aufweist.

4. Stromrichterschaltung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis

3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass jedes obere und jedes untere Stromrichterventil (IIa, IIb) mindes¬ tens ein für den Linearbetrieb geeignetes Submodul (30) auf- weisen.

5. Stromrichterschaltung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis

4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das für den Linearbetrieb geeignete Submodul (30) und die übrigen Submodule (20) Leistungshalbleiter (41) mit gleicher Spannungssperrfähigkeit aufweisen.

6. Stromrichterschaltung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis

5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Stromrichterschaltung (1) eine Regelvorrichtung (51) aufweist, die mit den Ansteuerbaugruppen (50) elektrisch verbunden ist, wobei der Regelvorrichtung (51) ein Sollwert (52) für die Spannung zwischen dem wechselspannungsseitigem Anschluss (12) und einem Bezugspotential vorgebbar ist, wobei die Stromrichterschaltung (1) derart betreibbar ist, dass die Spannung zwischen dem wechselspannungsseitigem Anschluss (12) und einem Bezugspotential dem Sollwert (52) entspricht.

7. Stromrichterschaltung (1) nach einem der Ansprüche 1 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

Stromrichterschaltung (1) eine Regelvorrichtung (51) aufweist, die mit den Ansteuerbaugruppen (50) elektrisch verbunden ist, wobei der Regelvorrichtung (51) ein Sollwert (52) für die Spannung zwischen zwei wechselspannungsseitigen An- Schlüssen (12) vorgebbar ist, wobei die Stromrichterschaltung (1) derart betreibbar ist, dass die Spannung zwischen zwei wechselspannungsseitigen Anschlüssen (12) dem Sollwert (52) entspricht . 8. Stromrichterschaltung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Spannung zwischen zwei wechselspannungsseitigen Anschlüssen (12) oder die Spannung zwischen dem wechselspannungsseitigem Anschluss (12) und einem Bezugspotential als Sinusverlauf erzeugbar ist.

9. Stromrichterschaltung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Leistungshalbleiter (41) des für den Linearbetrieb geeigneten Submoduls (30) Feldeffekttransistoren, insbesondere MOSFETs, aufweisen . 10. Verfahren zum Betreiben einer Stromrichterschaltung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass in mindestens einem Strom¬ richterventil (IIa, IIb) mindestens ein Submodul (30) im Li¬ nearbetrieb betrieben wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass in jedem Phasenmodul (10) mindestens ein Submodul (30) im Linearbetrieb betrieben wird. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass in jedem obe¬ ren und jedem unteren Stromrichterventil (IIa, IIb) mindes¬ tens ein Submodul (30) im Linearbetrieb betrieben wird. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das für den Linearbetrieb geeigneten Submoduls (30) im Linearbetrieb be¬ trieben wird, wobei ein Arbeitspunkt derart eingestellt wird, dass am wechselspannungsseitigen Anschluss gegenüber einem Bezugspotential eine Spannung erzeugt wird, die dem der Re¬ gelvorrichtung vorgegebenen Sollwert entspricht.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das für den Linearbetrieb geeigneten Submoduls (30) im Linearbetrieb be¬ trieben wird, wobei ein Arbeitspunkt derart eingestellt wird, dass zwischen zwei wechselspannungsseitigen Anschlüssen eine Spannung erzeugt wird, die dem der Regelvorrichtung vorgegebenen Sollwert entspricht.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, d a - d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die zwischen zwei wechselspannungsseitigen Anschlüssen erzeugte Spannung oder zwischen einem wechselspannungsseitige Anschluss (12) und einem Bezugspotential erzeugte Spannung einen Sinusverlauf darstellt, der frei von Oberschwingungen ist.

Description:
Beschreibung

Modulare Stromrichterschaltung mit Submodulen, die im Linearbetrieb betrieben werden

Die Erfindung betrifft eine Stromrichterschaltung aufweisend

- einen Gleichspannungsanschluss ,

- mindestens einen wechselspannungsseitigen Anschluss und

- mindestens ein Phasenmodul,

wobei das Phasenmodul eine Reihenschaltung von einem oberen und einem unteren Stromrichterventil aufweist,

wobei eine elektrische Verbindung zwischen dem oberen und dem unteren Stromrichterventil den wechselspannungsseitigen Anschluss darstellt,

wobei Anschlüsse des Phasenmoduls mit dem Gleichspannungsan ¬ schluss elektrisch verbunden sind,

wobei das obere und das untere Stromrichterventil jeweils we ¬ nigstens zwei Submodule aufweisen, die elektrisch in Reihe angeordnet sind,

wobei die Submodule mindestens einen Kondensator und mindes ¬ tens einen Leistungshalbleiter aufweisen

Stromrichter werden dazu verwendet, elektrische Leistung be ¬ züglich Spannungshöhe, Stromhöhe, Frequenz und Phasenlage um- zuwandeln. Stromrichter für die Umwandlung von Wechselspannung in Gleichspannung bzw. von Wechselstrom in Gleichstrom werden als Gleichrichter bezeichnet. Demgegenüber bezeichnet man Stromrichter für die Umwandlung von Gleichspannung in Wechselspannung bzw. von Gleichstrom in Wechselstrom als Wechselrichter. Stromrichter für die Umwandlung von Leistungen mit Spannungen/Strömen einer Frequenz in eine andere Frequenz werden als (Frequenz-) Umrichter bezeichnet.

Stromrichter werden eingesetzt, um elektrische Maschinen und Motoren gezielt mit elektrischer Energie zu versorgen. Dadurch sind diese elektrische Maschinen und Motoren durch die Stromrichter steuerbar und regelbar. Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die Steuerung von Energieflüssen, die Kompensation von Oberschwingungen und das Bereitstellen von Blindleistung in Energieversorgungsnetzen. Darüber hinaus sind Stromrichter an der verlustarmen Übertragung von Energie mittels Hochspannungsgleichstromübertragung (HGÜ) beteiligt.

Bei der Beschreibung der wechselspannungsseitigen Ausgangsspannung von Stromrichtern unterscheidet man zwischen einer verketteten Spannung, die zwischen den einzelnen wechselspannungsseitigen Ausgängen des Stromrichters anliegt, einer Spannung zwischen einem Ausgang und einem Bezugspotential, auch als Leiterspannung bezeichnet und einem Nullsystem. Das Nullsystem wird gebildet, indem die Leiterspannungen addiert werden und durch die Anzahl der Leiter geteilt wird. Die Spannung des Nullsystems hat dabei keinen Einfluss auf die verkettete Spannung.

Auf leistungselektronischer Basis kann mit Hilfe von Stromrichtern eine periodische Wechselspannung auf zwei Arten generiert werden:

- Pulsfrequentes Schalten (Pulsweitenmodulation)

- Lineares Stellen/Regeln.

Beim pulsfrequenten Schalten werden Halbleiter in beliebiger Topologie mit einer Frequenz deutlich höher als die Frequenz der Ausgangsspannung gesteuert. Die Spannungsform wird über eine variable Pulsweite eingeprägt. Vorgeschaltete Energie ¬ speicher glätten Strom und Spannung. Es verbleibt neben der gewünschten Spannung eine hochfrequente Störung auf den Ausgangsgrößen, die durch entsprechend hohen Filteraufwand redu- zierbar, aber meist nicht völlig eliminierbar ist. Um eine

Ausgangsspannung mit hoher Qualität zu erhalten muss mit der größten möglichen Pulsfrequenz geschaltet werden. Energiespeicher und Filter auf der Ausgangsseite müssen hinreichend groß dimensioniert sein. Beides reduziert den Gesamtwirkungs- grad des Systems erheblich und ist mit hohen Kosten verbunden . Mit einem linearen Steller lässt sich durch gezieltes Öffnen und Reduzieren der Halbleiter-Ventile eine beliebige Aus ¬ gangsspannungsform ohne hochfrequente Störungen einstellen. Dabei wird die Spannungsdifferenz zwischen DC-Spannung und Wechselspannung im Halbleiter vollständig in Wärme umgewandelt. Je nach Aussteuergrad und Kurvenform wird im Halbleiter mehr Wärmeenergie umgesetzt als elektrisch nach außen abgege ¬ ben wird. Kleinere Aussteuergrade reduzieren den Wirkungsgrad weiter. Der lineare Steller kommt daher in der Energietechnik aufgrund seiner sehr hohen Verluste nur äußerst selten zum Einsatz. Aufgrund der hohen Anforderung an Kühlung sind nur Anwendungen mit relativ kleinen Leistungen sinnvoll realisierbar . Darüber hinaus ist ein modulare Multilevel-Stromrichter aus der DE 101 03 031 AI bekannt. Bei diesem Aufbau kann bereits eine Ausgangsspannung mit geringen Oberschwingungen erzeugt werden, da die mit dem modularen Multilevel-Stromrichter erzeugte Ausgangsspannung eine Treppenform darstellt. Filter zur Beseitigung von Oberschwingungen können bei diesem Stromrichter besonders klein und aufwandsarm realisiert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kostengünsti ¬ gen und zuverlässigen modularen Multilevel-Stromrichter anzu- geben, dessen Ausgangsspannung einen Sinusverlauf annehmen kann ohne dabei störende Oberschwingungen zu enthalten.

Diese Aufgabe wird durch eine Stromrichterschaltung dadurch gelöst, dass mindestens ein Stromrichterventil ein für einen Linearbetrieb geeignetes Submodul aufweist und

dass die Stromrichterschaltung eine Ansteuerbaugruppe auf ¬ weist, die den Linearbetrieb des für einen Linearbetrieb ge ¬ eigneten Submoduls ermöglicht. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich die Oberschwingungen in der wechselspannungsseitigen Ausgangsspannung dadurch reduzieren lassen, dass mindestens ein

Submodul für einen Linearbetrieb geeignet ist. Durch diese Betriebsart kann die Spannung des einen Submoduls kontinuierlich verändert werden, so dass es zu keinen Sprüngen in der Ausgangsspannung kommt. Damit ist am Ausgang ein beliebiger kontinuierlicher Spannungsverlauf erzeugbar. Dabei ist die Erzeugung eines Sinusverlaufs als Ausgangsspannung eines Stromrichters besonders vorteilhaft. Da die Sprünge in der Ausgangsspannung Oberschwingungen in der Ausgangsspannung verursachen, können die Oberschwingungen mit einer kontinuierlichen Änderung der Ausgangsspannung vermieden werden. Es ist vorgesehen, dass mindestens ein Submodul mindestens eines Phasenmoduls im Linearbetrieb betrieben wird. Damit ergibt sich bei n in Reihe angeordneten Submodulen, n-1 Submodule mit geringen Verlusten aufgrund des pulsfrequenten Schaltens. Nur ein Modul wird mit größeren Verlusten betrieben. Da al- lerdings an diesem nur ein Bruchteil der Zwischenkreisspan- nung anliegt, verursacht dieses Modul auch nur einen Bruch ¬ teil der Verluste, die ein bisher bekannter linearer Steller verursacht. Damit ist er aufgrund deutlich geringerer Küh ¬ lungsanforderungen einfacher herstellbar und auch betreibbar. Wegen der geringen Verluste lassen sich auch Stromrichter mit großen Leistungen realisieren, die eine reine sinusförmige Ausgangsspannung am wechselspannungsseitigen Ausgang bereitstellen . Im Gegensatz zu den bereits bekannten linearen Stellern weist diese Stromrichterschaltung bereits aufgrund ihrer Anzahl in Reihe angeordneten Submodule bereits einen hohen Wirkungsgrad auf . Durch den kombinierten Einsatz von Halbleitern im geschalteten und linearen Betrieb ergibt sich eine hocheffiziente Um ¬ formung von elektrischer Spannung oder elektrischem Strom von einer Gleichgröße in eine ideale periodische Wechselgröße be ¬ liebiger Amplitude, Frequenz und Form. Durch die große Anzahl in Reihe geschalteter Submodule ist die Schaltleistung je Halbleiter beim Einsatz von n Submodulen je Phasenmodul um den Faktor n geringer als bei konventionellen 2-Punkt Wechselrichtern, dadurch reduziert sich die Verlustleistung im linearen Betrieb auf einen Faktor < 1/n. Bei entsprechender Auslegung ermöglicht die niedrige Spannung des Submoduls eine direkte Versorgung der Steuerungselektronik des Submoduls aus diesem Submodul ohne vorgeschalteten Wandler.

Damit eignet sich die Stromrichterschaltung auch im Besonderen dazu, diese für Mess- und Prüfzwecke zu verwenden, da sie einen benötigten Spannungsverlauf genau erzeugen kann. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltungsform weist die Stromrichterschaltung mehrere Phasenmodule auf, die in einer Pa ¬ rallelschaltung zueinander angeordnet sind. Mit einer derartigen Anordnung lassen sich auch mehrphasige, insbesondere dreiphasige, Komponenten mit den wechselspannungsseitigen Lastanschlüssen verbinden. Somit kann auch diesen mehrphasigen Komponenten mit Hilfe der erfindungsgemäßen Stromrichterschaltung eine sinusförmige Ausgangsspannung zur Verfügung gestellt werden. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform weist jedes Phasenmodul mindestens ein für den Linearbetrieb geeigne ¬ tes Submodul auf. Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass sich die Ausgangsspannung aller wechselspannungsseitigen Anschlüsse derart mit dem im Linearbetrieb befindli- chen Submodulen beeinflusst werden kann, dass an den wechselspannungsseitigen Anschlüssen ein beliebiger kontinuierlicher Zeitverlauf, insbesondere ein Sinusverlauf, der Aus ¬ gangsspannung realisierbar ist. Das bedeutet, dass der Anteil an Oberschwingungen eines Sinusverlaufs gleich oder nahezu null ist.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform weist jedes obere und jedes untere Stromrichterventil mindestens ein für den Linearbetrieb geeignetes Submodul auf. Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, eine Symmetrie zwischen positiven und negativen Potential des Zwischenkreises herzustel ¬ len. Dieses ermöglicht neben der Bereitstellung von kontinuierlichen Zeitverläufen der Ausgangsspannung eine einfachere Regelung von Kreisströmen, die zur Symmetrierung der

Kondensatorspannungen der einzelnen Submodule genutzt werden kann. Darüber hinaus ist ein Nullsystem der wechselspannungs- seitigen Ausgangsspannung durch diese Anordnung leichter be- einflussbar. Dadurch können negative Auswirkungen, wie z.B. Lagerströme bei Motoren, vermieden oder zumindest deutlich reduziert werden.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform weisen das für den Linearbetrieb geeignete Submodul und die übrigen Submodule Leistungshalbleiter mit gleicher Spannungssperrfä ¬ higkeit auf. Dieses für den Linearbetrieb geeignete Submodul ist besonders einfach herstellbar. Aufgrund der gleichen Spannungssperrfähigkeit können in allen Submodulen die glei- chen Bauteile verwendet werden. Diese Eigenschaft erhöht die Anzahl der Gleichteile im Stromrichter, so dass dieser einfach und kostengünstig herstellbar ist.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform weist die Stromrichterschaltung eine Regelvorrichtung auf, die mit den Ansteuerbaugruppen elektrisch verbunden ist, wobei der Regelvorrichtung ein Sollwert für die Spannung zwischen dem wech- selspannungsseitigem Anschluss und einem Bezugspotential vorgebbar ist und wobei die Stromrichterschaltung derart betreibbar ist, dass die Spannung zwischen dem wechselspan- nungsseitigem Anschluss und einem Bezugspotential dem Soll ¬ wert entspricht. Dabei wird dieser Sollwert nicht nur im zeitlichen Mittel erreicht, wie es bei pulsweitenmodulierten (PWM) Spannungen möglich ist. Der Sollwert wird zu jedem Zeitpunkt erreicht. Allerdings ist aufgrund von Signallauf ¬ zeiten und Antwortzeiten in der Regelstrecke mit einem leichten Zeitverzug zwischen Sollwertvorgabe und Realisierung der Ausgangsspannung, die dem Sollwert entspricht, zu rechnen. Damit können der Regelung der Stromrichterschaltungen belie- bige Zeitverläufe vorgegeben werden, die die Stromrichterschaltung als Spannung gegenüber dem Bezugspotential am wech- selspannungsseitigen Anschluss herstellt. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform weist die Stromrichterschaltung eine Regelvorrichtung auf, die mit den Ansteuerbaugruppen elektrisch verbunden ist, wobei der Regelvorrichtung ein Sollwert für die Spannung zwischen zwei wech- selspannungsseitigen Anschlüssen vorgebbar ist und wobei die Stromrichterschaltung derart betreibbar ist, dass die Spannung zwischen zwei wechselspannungsseitigen Anschlüssen dem Sollwert entspricht. Dieses Ausführungsbeispiel entspricht im Prinzip dem vorgenannten, wobei allerdings die Regelung nicht auf eine Spannung zwischen einem wechselspannungsseitigem An- schluss und Bezugspotential sondern auf die Spannung zwischen zwei wechselspannungsseitigen Anschlüssen ausgerichtet ist.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform ist die Spannung zwischen zwei wechselspannungsseitigen Anschlüssen oder die Spannung zwischen dem wechselspannungsseitigem An- schluss und einem Bezugspotential als Sinusverlauf erzeugbar. Der besondere Vorteil besteht darin, dass der Sinusverlauf für viele Anwendung benötigt wird und in der Vergangenheit durch mehr oder weniger aufwändige und kostenintensive Fil ¬ terschaltungen realisiert werden musste. Auf diese Filterschaltung kann nun verzichtet werden. Beim Anschluss beispielsweise an ein Energieversorgungsnetz treten aufgrund des guten sinusförmigen Verlaufs der Ausgangsspannung der Strom- richterschaltung keine hochfrequenten störenden Ströme auf. Genauso verhält es sich bei an der Stromrichterschaltung angeschlossenen Lasten. Auch diese sind teilweise empfindlich gegenüber Oberschwingungen, die mit der erfindungsgemäßen Stromrichterschaltung nicht auftreten.

Damit eignet sich die Stromrichterschaltung auch im Besonderen dazu, diese für Mess- und Prüfzwecke zu verwenden, da sie einen benötigten Spannungsverlauf genau erzeugen kann. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform weisen die Leistungshalbleiter des für den Linearbetrieb geeigneten Submoduls Feldeffekttransistoren, insbesondere MOSFETs, auf. Diese sind insbesondere dahingehend optimiert, einen Linear- betrieb zu realisieren. Ein für den Linearbetrieb geeignetes Submodul ist insbesondere mit diesen Halbleiterelementen einfach, kostengünstig und zuverlässig realisierbar. Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:

FIG 1 eine Phase einer erfindungsgemäßen Stromrichterschaltung

FIG 2 eine dreiphasige erfindungsgemäße Stromrichter ¬ schaltung

FIG 3 ein Submodul der erfindungsgemäßen Stromrichterschaltung mit Ansteuereinheit und Regelvorrichtung und

FIG 4 ein Submodul mit MOSFETs als Leistungshalbleiter.

Die FIG 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Stromrichterschaltung 1. Diese weist einen Gleichspannungsan- schluss 13 auf. Mit diesen verbunden ist das Phasenmodul 10 mit seinen Anschlüssen 14a, 14b. Das Phasenmodul 10 umfasst die Reihenschaltung eines oberen Stromrichterventils IIa und eines unteren Stromrichterventils IIb. Der Verbindungspunkt dieser beiden Stromrichterventile IIa, IIb bildet den wech- selspannungsseitigen Anschluss 12. Die beiden Stromrichterventile IIa und 111b weisen wiederum jeweils eine Reihen ¬ schaltung von Submodulen 20,30 auf. Jedes dieser Submodule steht in Verbindung mit einer Ansteuerbaugruppe, die vorteil ¬ hafterweise in der Nähe des Submoduls 20, 30 oder sogar in- nerhalb des Submoduls 20,30 angeordnet ist. In dem darge ¬ stellten Ausführungsbeispiel weist das obere Stromrichterven ¬ til ein für den Linearbetrieb geeignetes Submodul 30 auf. Dieses wird über seine Ansteuerbaugruppe 50 derart ange ¬ steuert, dass am wechselspannungsseitigen Ausgang gegenüber einem Bezugspotential eine Spannung mit kontinuierlichem

Zeitverlauf erzeugt werden kann. Bei der Realisierung eines Sinusverlaufs der Ausgangsspannung kann diese ohne Oberschwingungsanteile realisiert werden. Für die Regelung von Strömen innerhalb der Stromrichterschal ¬ tung 1 hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn in Reihe zu den Submodulen 20, 30 eine Induktivität vorhanden ist. Dieses ist insbesondere für mehrphasige wechselspannungsseitige Aus- gangsspannungen vorteilhaft, um Kreisströme zur Symmetrierung der Kondensatorspannungen zu erzeugen.

Die FIG 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfin ¬ dungsgemäßen Stromrichterschaltung 1. Zur Vermeidung von Wie- derholungen bezüglich übereinstimmender Bestandteile des Systems wird auf die Beschreibung zur FIG 1 und die dort einge ¬ führten Bezugszeichen verwiesen. Im Gegensatz zum vorhergehenden Ausführungsbeispiel ist diese Stromrichterschaltung 1 mit dreiphasigen wechselspannungsseitigen Anschlüssen 12 aus- geführt. Diese sind insbesondere zum Anschluss an ein Ener ¬ gieversorgungsnetz geeignet. Das Energieversorgungsnetz stellt dabei ein Drehstromnetz dar. Ebenso können mit den drei wechselspannungsseitigen Anschlüssen elektrische Verbraucher, wie beispielsweise Motoren, gespeist werden, die zur Steuerung ihrer Drehzahl und ihres Drehmomentes eine in

Spannungshöhe und Frequenz veränderbare Spannungsquelle benö ¬ tigen. Aufgrund des Spannungsverlaufes am Ausgang können die ¬ se Verbraucher ohne eine Filterschaltung betrieben werden. Jedes Stromrichterventil weist in der Reihenschaltung der Submodule 20, 30 ein für den Linearbetrieb geeignetes

Submodul 30. Damit ist dieser Aufbau zum einen symmetrisch in Bezug auf die einzelnen Phasenmodule 10 und damit auch in Be ¬ zug auf die wechselspannungsseitigen Anschlüsse 12. Damit können die an den wechselspannungsseitigen Anschlüssen erzeugten Spannungen alle in gleicher Weise einen entsprechend vorgebbaren Spannungsverlauf erzeugen. Da jedes obere und un ¬ tere Stromrichterventil I I a , I Ib eines jeden Phasenmoduls 10 in diesem Ausführungsbeispiel ein für den Linearbetrieb ge- eignetes Submodul 30 aufweist, können die Spannungen der wechselspannungsseitigen Anschlüsse eines jeden Phasenmoduls 10 unabhängig voneinander vorgegeben werden. Aufgrund der genauen Sinusform an den wechselspannungsseiti ¬ gen Anschlüssen eignet sich diese Stromrichterschaltung im Besonderen auch für Mess- und Prüfzwecke, die eine besonders hohe Anforderung an die Spannungsform einer Spannungsquelle haben.

FIG 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Submoduls 20, 30. Dieses umfasst zwei in Reihe geschaltete Halbleiter 41 und einen parallel zu dieser Reihenschaltung angeordneten Konden- sator 42. An den Anschlussklemmen 43 des Submoduls kann an den nicht im Linearbetrieb betriebenen Submodulen die Spannung des Kondensators oder die Spannung null angelegt werden. Die Ansteuerung der Leistungshalbleiter 41 erfolgt durch die Ansteuerbaugruppe 50. Wenn diese Ansteuerbaugruppe 50 in der Lage ist, das Submodul nicht nur wie zuvor beschreiben im

Schaltbetrieb sondern auch den Linearbetrieb des Submoduls 30 ermöglicht, so kann bei diesem für den Linearbetrieb geeigne ¬ ten Submodul 30 jede beliebige Spannung der Spannung 0 und der Spannung des Kondensators an den Anschlussklemmen 43 des Submoduls 30 angelegt werden. Die Vorgabe, welcher Spannungs ¬ wert einzustellen ist, erhält die Ansteuerbaugruppe 50 von der übergeordneten Regelvorrichtung 51. Diese Regelvorrichtung 51 steuert die einzelnen Ansteuerbaugruppen 50 mit der Information an, welche Spannung das betreffende Submodul 20,30 an seinen Anschlussklemmen 43 zu liefern hat. Bei im

Schaltbetrieb befindlichen Submodulen 20 gibt es hier nur eine digitale Information 0V oder Uc, während die im Linearbe ¬ trieb betriebenen Submodule 30 einen genauen Spannungswert aus der übergeordneten Regelvorrichtung 51 erhalten. Die Re- gelvorrichtung 51 wiederum ermittelt diese Ansteuersignale an die Ansteuerbaugruppen 50 aus der Vorgabe eines Sollwertes 52. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn der Regelvorrichtung Informationen über die Phasenströme und den Spannungen an den wechselspannungsseitigen Anschlüssen 12 der Stromrichterschaltung 1 zur Verfügung stehen. FIG 4 zeigt den Aufbau eines für den Linearbetrieb geeigneten Submoduls 30 mit MOSFETs. Dabei werden für die Leistungshal ¬ beleiter 41 des Submoduls 30 MOSFETs verwendet. Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht alleine durch die offenbarten Bei ¬ spiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fach ¬ mann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Er- findung zu verlassen.