Modul eines modularen Multilevelstromrichters

Die Erfindung betri f ft ein Modul eines modularen Multilevelstromrichters und ein Verfahren zum Entladen eines elektrischen Energiespeichers bei einem solchen Modul .

Ein Modul eines modularen Multilevelstromrichters weist oftmals einen Bypassschalter auf , mit dem die Modulanschlüsse bei Auftreten eines modulinternen Fehlers elektrisch überbrückt werden können . Dies ermöglicht es , den Betrieb des modularen Multilevelstromrichters ohne das fehlerhafte Modul fortzusetzen .

Wenn ein modularer Multilevelstromrichter als Gleichrichter betrieben wird und auf der Gleichstromseite ein Kurzschluss auftritt , dann kann der auftretende Kurzschlussstrom durch mindestens eine der modulinternen Dioden, die j eweils antiparallel zu den elektronischen Schaltelementen geschaltet sind, fließen und diese Diode überlasten . Daher ist es denkbar, im Fehlerfall mittels eines zusätzlichen Bauelements die Dioden zu entlasten . Dann kann ein Großteil des auftretenden Fehlerstroms durch das zusätzliche Bauelement fließen und nur ein kleiner Teil des Fehlerstroms fließt über die Diode .

Um ein Modul derart aus zurüsten, würde also ein Bypassschalter und ein zusätzliches Bauelement benötigt werden .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde , ein Modul eines modularen Multilevelstromrichters und ein Verfahren zum Entladen eines elektrischen Energiespeichers bei einem solchen Modul anzugeben, bei denen das Modul kompakt aufgebaut werden kann .

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Modul und ein Verfahren nach den unabhängigen Patentansprüchen . Vor- teilhafte Aus führungs formen des Moduls und des Verfahrens sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben .

Of fenbart wird ein Modul eines modularen Multilevelstromrich- ters

- mit einem ersten Modulanschluss , einem zweiten Modulanschluss , einem ersten elektrischen Leiter, einem zweiten elektrischen Leiter, einem dritten elektrischen Leiter, einer Leistungshalbleiterschaltung und einem elektrischen Energiespeicher,

- wobei die Leistungshalbleiterschaltung ein erstes elektronisches Schaltelement und ein zweites elektronisches Schaltelement aufweist , wobei dem ersten elektronischen Schaltelement eine erste Diode antiparallel geschaltet ist und dem zweiten elektronischen Schaltelement eine zweite Diode antiparallel geschaltet ist ,

- wobei die Leistungshalbleiterschaltung mittels des ersten elektrischen Leiters und des zweiten elektrischen Leiters mit dem Energiespeicher verbunden ist ,

- der erste Modulanschluss mit dem dritten elektrischen Leiter verbunden ist , und

- zwischen den dritten elektrischen Leiter und den zweiten elektrischen Leiter ein erster Thyristor und ein zweiter Thyristor geschaltet sind, wobei der erste Thyristor und der zweite Thyristor eine Antiparallelschaltung bilden . Mit anderen Worten sind der erste Thyristor und der zweite Thyristor antiparallel zueinander geschaltet . Dabei ist vorteilhaft , dass die Antiparallelschaltung des ersten Thyristors und des zweiten Thyristors sehr kompakt und dadurch platzsparend aufgebaut werden kann . Der erste Thyristor kann dann die Funktion des Bypassschalters übernehmen, der zweite Thyristor dient der Entlastung mindestens einer der Dioden .

Das Modul kann so ausgestaltet sein, dass

- der dritte elektrische Leiter ( in einem Zwischenraum) zwischen dem ersten elektrischen Leiter und dem zweiten elektrischen Leiter angeordnet ist .

Dies ermöglicht ebenfalls einen kompakten Aufbau . Das Modul kann so ausgestaltet sein, dass

- der erste Thyristor und der zweite Thyristor ( in einem Zwischenraum) zwischen dem dritten elektrischen Leiter und dem zweiten elektrischen Leiter angeordnet sind .

Mit anderen Worten gesagt , sind in dem Zwischenraum zwischen dem dritten elektrischen Leiter und dem zweiten elektrischen Leiter die beiden Thyristoren in Antiparallelschaltung angeordnet , wobei ein Pol der Antiparallelschaltung elektrisch mit dem dritten elektrischen Leiter verbunden ist und ein zweiter Pol der Antiparallelschaltung elektrisch mit dem zweiten elektrischen Leiter verbunden ist .

Das Modul kann so ausgestaltet sein, dass

- der erste Thyristor und der zweite Thyristor zwischen dem dritten elektrischen Leiter und dem zweiten elektrischen Leiter mechanisch verspannt sind .

Dadurch sind auch bei großen Strömen auftretende Kräfte ( Stromkräfte ) beherrschbar .

Das Modul kann so ausgestaltet sein, dass

- der erste Thyristor und der zweite Thyristor ( in einem Zwischenraum) zwischen dem ersten elektrischen Leiter und dem zweiten elektrischen Leiter angeordnet sind .

Dadurch befinden sich der erste Thyristor und der zweite Thyristor in dem Bereich, in dem die um den ersten elektrischen Leiter und den zweiten elektrischen Leiter herum entstehenden, sich zeitlich ändernden Magnetfelder besonders stark sind .

Das Modul kann so ausgestaltet sein, dass

- der erste Thyristor und der zweite Thyristor als ein ( einziges ) Halbleiterbauelement ausgebildet sind .

Dies spart Platz und Verschaltungsaufwand .

Das Modul kann so ausgestaltet sein, dass

- das Halbleiterbauelement ein Scheibenzellengehäuse aufweist . Insbesondere ist das Scheibenzellengehäuse zwischen dem dritten elektrischen Leiter und dem zweiten elektrischen Leiter mechanisch verspannt .

Dies ermöglicht eine sichere Befestigung der beiden Thyristoren .

Das Modul kann so ausgestaltet sein, dass

- der erste Thyristor derart ( räumlich bzw . in dem Zwischenraum) zwischen dem ersten elektrischen Leiter und dem zweiten elektrischen Leiter angeordnet ist , dass aufgrund eines sich zeitlich ändernden Magnetfelds , welches aufgrund eines durch den ersten elektrischen Leiter und/oder den zweiten elektrischen Leiter fließenden Entladestroms des Energiespeichers entsteht und welches das Halbleitermaterial des ersten Thyristors durchdringt , in dem Halbleitermaterial ein Strom induziert wird, der den ersten Thyristor einschaltet .

Dabei kann der erste Thyristor insbesondere derj enige Thyristor sein, dessen Durchlassrichtung der Durchlassrichtung des zweiten elektronischen Schaltelements entspricht . Das Modul kann also insbesondere so ausgestaltet sein, dass der induzierte Strom denj enigen Thyristor der antiparallel geschalteten Thyristoren einschaltet , dessen Durchlassrichtung der Durchlassrichtung des zweiten elektronischen Schaltelements entspricht .

Wenn der erste Thyristor und der zweite Thyristor als ein ( einziges ) Halbleiterbauelement ausgebildet sind, dann kann das Modul so ausgestaltet sein, dass das Halbleiterbauelement derart ( räumlich bzw . in dem Zwischenraum) zwischen dem ersten elektrischen Leiter und dem zweiten elektrischen Leiter angeordnet ist , dass aufgrund eines sich zeitlich ändernden Magnetfelds , welches aufgrund eines durch den ersten elektrischen Leiter und/oder den zweiten elektrischen Leiter fließenden Entladestroms des Energiespeichers entsteht und welches das Halbleitermaterial des Halbleiterbauelements durchdringt , in dem Halbleitermaterial ein Strom induziert wird, der mindestens einen der antiparallel geschalteten Thyristoren des Halbleiterbauelements einschaltet . Insbesondere kann der induzierte Strom den ersten Thyristor einschalten . Das Modul kann so ausgestaltet sein, dass

- der erste elektrische Leiter, der zweite elektrische Leiter und/oder der dritte elektrische Leiter j eweils als eine ( insbesondere flächig ausgebildete ) Stromschiene ausgestaltet sind .

Dadurch kann insbesondere das aufgrund des Stromflusses durch den ersten elektrischen Leiter und den zweiten elektrischen Leiter entstehende , sich zeitlich ändernde Magnetfeld besonders gut das Halbleitermaterial des ersten Thyristors und/oder des zweiten Thyristors durchdringen . Außerdem kann mittels einer derartigen Stromschiene auch ein großer Entladestrom des Energiespeichers sicher geleitet werden . An einer Stromschiene können die Thyristoren mechanisch stabil verspannt werden .

Das Modul kann so ausgestaltet sein, dass

- der erste Thyristor in einem ( scheibenförmigen) Halbleiterwafer integriert ist .

Das Modul kann auch so ausgestaltet sein, dass

- der erste Thyristor und der zweite Thyristor ( gemeinsam) in einem ( einzigen bzw . gemeinsamen) scheibenförmigen Halbleiterwafer integriert sind .

Dadurch kann die Antiparallelschaltung der Thyristoren besonders kompakt und preisgünstig realisiert werden .

Das Modul kann so ausgestaltet sein, dass

- der erste elektrische Leiter, der zweite elektrische Leiter und/oder der dritte elektrische Leiter j eweils eine ebene Außenfläche aufweisen, das Halbleitermaterial des ersten Thyristors in einem scheibenförmigen Halbleiterwafer angeordnet ist und der scheibenförmige Halbleiterwafer parallel zu mindestens einer der ebenen Außenflächen angeordnet ist .

Dadurch kann der Strom besonders gut in dem Halbleitermaterial induziert werden . Dabei kann insbesondere der erste elektrische Leiter eine erste ebene Außenfläche aufweisen, der zweite elektrische Leiter eine zweite ebene Außenfläche aufweisen, die erste ebene Außenfläche parallel zu der zweiten ebenen Außenfläche angeordnet sein, das Halbleitermaterial des Thyristors den scheibenförmigen Halbleiterwafer ( also eine Scheibe ) bilden und der scheibenförmige Halbleiterwafer parallel zu der ersten ebenen Außenfläche und zu der zweiten ebenen Außenfläche angeordnet sein . Eine derartige Anordnung ermöglicht vorteilhafterweise einen geringen Abstand zwischen dem ersten elektrischen Leiter und dem zweiten elektrischen Leiter . Dadurch kann zwischen dem ersten elektrischen Leiter und dem zweiten elektrischen Leiter ein besonders starkes Magnetfeld erzeugt werden . Außerdem hat sich gezeigt , dass bei einer derartigen Anordnung das sich zeitlich ändernde Magnetfeld das Halbleitermaterial des Thyristors besonders gut durchdringt , so dass in dem Halbleitermaterial des Thyristors zuverlässig der Strom ( der als Gatestrom wirkt ) induziert wird .

Das Modul kann so ausgestaltet sein, dass

- das erste elektronische Schaltelement und das zweite elektronische Schaltelement zu einer Halbbrückenschaltung verschaltet sind .

Dabei kann die Halbbrückenschaltung parallel zu dem Energiespeicher geschaltet sein . Die Halbbrückenschaltung kann aber insbesondere auch ein Teil einer größeren Schaltung sein, beispielsweise ein Teil einer Vollbrückenschaltung . Das Modul kann also beispielsweise ein Halbbrückenmodul oder ein Vollbrückenmodul sein .

Of fenbart wird auch ein modularer Multilevelstromrichter mit einer Viel zahl von solchen Modulen .

Of fenbart wird weiterhin ein Verfahren zum Entladen eines elektrischen Energiespeichers bei einem Modul eines modularen Multi level Stromrichters

- wobei das Modul einen ersten Modulanschluss , einen zweiten Modulanschluss , einen ersten elektrischen Leiter, einen zwei- ten elektrischen Leiter, einen dritten elektrischen Leiter, eine Leistungshalbleiterschaltung und den Energiespeicher aufweist ,

- wobei die Leistungshalbleiterschaltung ein erstes elektronisches Schaltelement und ein zweites elektronisches Schaltelement aufweist , wobei dem ersten elektronischen Schaltelement eine erste Diode antiparallel geschaltet ist und dem zweiten elektronischen Schaltelement eine zweite Diode antiparallel geschaltet ist ,

- wobei die Leistungshalbleiterschaltung mittels des ersten elektrischen Leiters und des zweiten elektrischen Leiters mit dem Energiespeicher verbunden ist ,

- der erste Modulanschluss mit dem dritten elektrischen Leiter verbunden ist , und

- zwischen den dritten elektrischen Leiter und den zweiten elektrischen Leiter ein erster Thyristor und ein zweiter Thyristor geschaltet sind, wobei der erste Thyristor und der zweite Thyristor eine Antiparallelschaltung bilden, wobei bei dem Verfahren

- aufgrund eines sich zeitlich ändernden Magnetfelds , welches aufgrund eines durch den ersten elektrischen Leiter und/oder den zweiten elektrischen Leiter fließenden Entladestroms des Energiespeichers entsteht und welches das Halbleitermaterial des ersten Thyristors durchdringt , in dem Halbleitermaterial ein Strom induziert wird, wodurch der erste Thyristor eingeschaltet wird .

Dabei kann der erste Thyristor insbesondere derj enige Thyristor sein, dessen Durchlassrichtung der Durchlassrichtung des zweiten elektronischen Schaltelements entspricht . Das Verfahren kann also insbesondere so ablaufen, dass durch den ( induzierten) Strom derj enige Thyristor der antiparallel geschalteten Thyristoren eingeschaltet wird, dessen Durchlassrichtung der Durchlassrichtung des zweiten elektronischen Schaltelements entspricht . Das Verfahren kann so ablaufen, dass

- bei Auftreten eines Fehlers in dem Modul der Energiespeicher schlagartig entladen wird, wodurch der Entladestrom des Energiespeichers zu fließen beginnt , und

- mittels des eingeschalteten ersten Thyristors der erste Modulanschluss und der zweite Modulanschluss kurzgeschlossen werden .

Bei dem Modul und dem Verfahren ist besonders vorteilhaft , dass das sich zeitlich ändernde Magnetfeld (welches aufgrund des ansteigenden Entladestroms des Energiespeichers entsteht ) unmittelbar dazu genutzt wird, um den ersten Thyristor einzuschalten ( das heißt , den ersten Thyristor zu zünden) . Dazu sind keine weiteren Bauelemente und auch keine weitere Auswerteschaltung notwendig . Dadurch lässt sich dieses Verfahren sehr einfach, kostengünstig und zuverlässig realisieren . Außerdem werden Zeitverzögerungen beim Einschalten des Thyristors vermieden . Eine Auswerteschaltung, die aus zusätzlichen elektronischen Bauelementen besteht , würde naturgemäß solche Verzögerungen mit sich bringen . Es handelt sich also um einen selbst zündenden Thyristor ohne eine zusätzliche Schaltverzugs zeit aufgrund zusätzlicher Detektions- bzw . Zündelektroniken in einer zusätzlichen Auswerteschaltung . Aufgrund der Abwesenheit von zusätzlichen Bauelementen und einer zusätzlichen Auswerteschaltung treten auch keine zusätzlichen elektrischen Verluste auf . Insbesondere bei einem modularen Multilevelstromrichter , in dem sehr viele Module vorhanden sind, können dadurch die elektrischen Verluste nennenswert verringert werden . Dadurch kann die Energieef fi zienz der Anlage verbessert werden .

Das Modul und das Verfahren ermöglichen also aufgrund der Vermeidung von zusätzlichen elektronischen Bauelemente beziehungsweise der Vermeidung einer zusätzlichen elektronischen Auswerteschaltung eine Kosteneinsparung sowie eine Reduzierung der Aus fallrate ( FIT-Rate , FIT = failure in time ) . Da die nicht vorhandenen Bauelemente nicht kaputtgehen können, wird die Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines Fehlers deutlich reduziert .

Durch die Verwendung des ersten Thyristors und des zweiten Thyristors in einer Antiparallelschaltung kann das Modul sehr kompakt auf gebaut werden . Besonders kompakt kann das Modul aufgebaut werden, wenn der erste Thyristor und der ( antiparallele ) zweite Thyristor in einem einzigen Halbleiterbauelement angeordnet sind . Insbesondere kann dadurch auch eine Ge- wichtsreduktion und eine Kosteneinsparung erreicht werden .

Das Modul und das Verfahren weisen gleiche oder gleichartige Vorteile auf .

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Aus führungsbeispielen näher erläutert . Gleiche Bezugs zeichen verweisen dabei auf gleiche oder gleich wirkende Elemente . Dazu ist in

Figur 1 ein Aus führungsbeispiel eines Stromrichters , der eine Viel zahl von Modulen aufweist , in

Figur 2 ein Aus führungsbeispiel eines Moduls , in

Figur 3 ein weiteres Aus führungsbeispiel eines Moduls , in

Figur 4 ein Aus führungsbeispiel einer Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsanlage , in

Figur 5 ein Aus führungsbeispiel einer Blindleistungs-Kompensationsanlage , in

Figur 6 in Aus führungsbeispiel eines Moduls mit zwei antiparallel geschalteten Thyristoren und in

Figur 7 das Modul aus Figur 6 mit weiteren beispielhaften Details dargestellt .

In Figur 1 ist ein Stromrichter 1 in Form eines modularen Multilevelstromrichters 1 (modular multilevel converter, MMC ) dargestellt . Dieser Multilevelstromrichter 1 weist einen ersten Wechselspannungsanschluss 5 , einen zweiten Wechselspannungsanschluss 7 und einen dritten Wechselspannungsanschluss 9 auf . Der erste Wechselspannungsanschluss 5 ist elektrisch mit einem ersten Phasenmodul zweig 11 und einem zweiten Phasenmodul zweig 13 verbunden . Der erste Phasenmodul zweig 11 und der zweite Phasenmodul zweig 13 bilden ein erstes Phasenmodul 15 des Stromrichters 1 . Das dem ersten Wechselspannungsanschluss 5 abgewandte Ende des ersten Phasenmodul zweigs 11 ist mit einem ersten Gleichspannungsanschluss 16 elektrisch verbunden; das dem ersten Wechselspannungsanschluss 5 abgewandte Ende des zweiten Phasenmodul zweigs 13 ist mit einem zweiten Gleichspannungsanschluss 17 elektrisch verbunden . Der erste Gleichspannungsanschluss 16 ist ein positiver Gleichspannungsanschluss ; der zweite Gleichspannungsanschluss 17 ist ein negativer Gleichspannungsanschluss .

Der zweite Wechselspannungsanschluss 7 ist mit einem Ende eines dritten Phasenmodul zweigs 18 und mit einem Ende eines vierten Phasenmodul zweigs 21 elektrisch verbunden . Der dritte Phasenmodul zweig 18 und der vierte Phasenmodul zweig 21 bilden ein zweites Phasenmodul 24 . Der dritte Wechselspannungsanschluss 9 ist mit einem Ende eines fünften Phasenmodul zweigs 27 und mit einem Ende eines sechsten Phasenmodul zweigs 29 elektrisch verbunden . Der fünfte Phasenmodul zweig 27 und der sechste Phasenmodul zweig 29 bilden ein drittes Phasenmodul 31 .

Das dem zweiten Wechselspannungsanschluss 7 abgewandte Ende des dritten Phasenmodul zweigs 18 und das dem dritten Wechselspannungsanschluss 9 abgewandte Ende des fünften Phasenmodulzweigs 27 sind mit dem ersten Gleichspannungsanschluss 16 elektrisch verbunden . Das dem zweiten Wechselspannungsanschluss 7 abgewandte Ende des vierten Phasenmodul zweigs 21 und das dem dritten Wechselspannungsanschluss 9 abgewandte Ende des sechsten Phasenmodul zweigs 29 sind mit dem zweiten Gleichspannungsanschluss 17 elektrisch verbunden .

Jeder Phasenmodul zweig weist eine Mehrzahl von Modulen ( 1_1 , 1_2 , 1_3 , 1_4 ... l_n; 2_1 ... 2_n; usw . ) auf , welche (mittels ihrer galvanischen Stromanschlüsse ) elektrisch in Reihe ge- schaltet sind . Solche Module werden auch als Submodule bezeichnet . Im Aus führungsbeispiel der Figur 1 weist j eder Phasenmodul zweig n Module auf . Die Anzahl der mittels ihrer galvanischen Stromanschlüsse elektrisch in Reihe geschalteten Module kann sehr verschieden sein, mindestens sind drei Module in Reihe geschaltet , es können aber auch beispielsweise 50 , 100 oder mehr Module elektrisch in Reihe geschaltet sein . Im Aus führungsbeispiel ist n = 36 : der erste Phasenmodul zweig 11 weist also 36 Module 1_1 , 1_2 , 1_3 , ... 1_36 auf . Die anderen Phasenmodul zweige 13 , 18 , 21 , 27 und 29 sind gleichartig auf gebaut .

Im linken Bereich der Figur 1 ist schematisch eine Steuereinrichtung 35 für die Module 1_1 bis 6_n dargestellt . Von dieser zentralen Steuereinrichtung 35 werden optische Nachrichten über eine optische Kommunikationsverbindung 37 ( zum Beispiel über einen Lichtwellenleiter ) zu den einzelnen Modulen übertragen . Die Nachrichtenübertragung zwischen der Steuereinrichtung und einem Modul ist j eweils symbolhaft durch eine Linie 37 dargestellt ; die Richtung der Nachrichtenübertragung ist durch die Pfeilspitzen an den Linien 37 symbolisiert . Dies ist am Beispiel der Module 1_1 , 1_4 und 4_5 dargestellt ; zu den anderen Modulen werden auf die gleiche Art und Weise Nachrichten gesendet beziehungsweise von diesen Modulen Nachrichten empfangen . Beispielsweise sendet die Steuereinrichtung 35 an die einzelnen Module j eweils einen Sollwert zur Höhe der Ausgangsspannung, die das j eweilige Modul bereitstellen soll .

In Figur 2 ist beispielhaft der Aufbau eines Moduls 201 dargestellt . Dabei kann es sich beispielsweise um das Modul 1_1 des ersten Phasenmodul zweigs 11 ( oder auch um eines der anderen in Figur 1 dargestellten Module ) handeln . Das Modul ist als ein Halbbrückenmodul 201 ausgestaltet . Das Modul 201 weist ein erstes ein- und abschaltbares elektronisches Schaltelement 202 ( ein- und abschaltbares Schaltelement 202 ) mit einer ersten antiparallel geschalteten Diode 204 auf . Weiterhin weist das Modul 201 ein zweites ein- und abschalt- bares elektronisches Schaltelement 206 ( ein- und abschaltbares Schaltelement 206 ) mit einer zweiten antiparallel geschalteten Diode 208 sowie einen elektrischen Energiespeicher 210 in Form eines Kondensators 210 auf . Das erste elektronische Schaltelement 202 und das zweite elektronische Schaltelement 206 sind j eweils als ein IGBT ( insulated-gate bipolar transistor ) ausgestaltet . Das erste elektronische Schaltelement 202 ist elektrisch in Reihe geschaltet mit dem zweiten elektronischen Schaltelement 206 . Am Verbindungspunkt zwischen den beiden elektronischen Schaltelementen 202 und 206 ist ein erster galvanischer Modulanschluss 212 angeordnet . An dem Anschluss des zweiten Schaltelements 206 , welcher dem Verbindungspunkt gegenüberliegt , ist ein zweiter galvanischer Modulanschluss 215 angeordnet . Der zweite Modulanschluss 215 ist weiterhin mit einem ersten Anschluss des Energiespeichers 210 verbunden; ein zweiter Anschluss des Energiespeichers 210 ist elektrisch verbunden mit dem Anschluss des ersten Schaltelements 202 , der dem Verbindungspunkt gegenüberliegt .

Der Energiespeicher 210 ist also elektrisch parallel geschaltet zu der Reihenschaltung aus dem ersten Schaltelement 202 und dem zweiten Schaltelement 206 . Durch entsprechende Ansteuerung des ersten Schaltelements 202 und des zweiten Schaltelements 206 durch eine modulinterne elektronische Modulsteuereinrichtung 220 kann erreicht werden, dass zwischen dem ersten galvanischen Modulanschluss 212 und dem zweiten galvanischen Modulanschluss 215 entweder die Spannung des Energiespeichers 210 ausgegeben wird oder keine Spannung ausgegeben wird ( d . h . eine Nullspannung ausgegeben wird) . Durch Zusammenwirken der Module der einzelnen Phasenmodul zweige kann so die j eweils gewünschte Ausgangsspannung des Stromrichters erzeugt werden .

In Figur 3 ist ein weiteres Aus führungsbeispiel eines Moduls 301 des modularen Multilevel-Stromrichters 1 dargestellt . Bei diesem Modul 301 kann es sich beispielsweise um das Modul 1_2 (oder auch um eines der anderen in Figur 1 dargestellten Module ) handeln . Neben dem bereits aus Figur 2 bekannten ersten Schaltelement 202 , zweiten Schaltelement 206 , erster Diode 204 , zweiter Diode 208 und Energiespeicher 210 weist das in Figur 3 dargestellte Modul 301 ein drittes ein- und abschaltbares elektronisches Schaltelement 302 mit einer antiparallel geschalteten dritten Diode 304 sowie ein viertes ein- und abschaltbares elektronisches Schaltelement 306 mit einer antiparallel geschalteten vierten Diode 308 auf . Das dritte ein- und abschaltbare Schaltelement 302 und das vierte ein- und abschaltbare Schaltelement 306 sind j eweils als ein IGBT ausgestaltet . Im Unterschied zur Schaltung der Figur 2 ist der zweite galvanische Modulanschluss 315 nicht mit dem zweiten Schaltelement 206 elektrisch verbunden, sondern mit einem Mittelpunkt einer elektrischen Reihenschaltung aus dem dritten Schaltelement 302 und dem vierten Schaltelement 306 .

Das Modul 301 der Figur 3 ist ein sogenanntes Vollbrücken- Modul 301 . Dieses Vollbrücken-Modul 301 zeichnet sich dadurch aus , dass bei entsprechender Ansteuerung der vier Schaltelemente zwischen dem ersten galvanischen Modulanschluss 212 und dem zweiten galvanischen Modulanschluss 315 wahlweise entweder die positive Spannung des Energiespeichers 210 , die negative Spannung des Energiespeichers 210 oder eine Spannung des Wertes Null (Nullspannung) ausgegeben werden kann . Somit kann also mittels des Vollbrückenmoduls 301 die Polarität der Ausgangsspannung umgekehrt werden . Der Stromrichter 1 kann entweder nur Halbbrücken-Module 201 , nur Vollbrücken-Module 301 oder auch Halbbrücken-Module 201 und Vollbrücken-Module 301 aufweisen . Uber den ersten galvanischen Modulanschluss 212 und den zweiten galvanischen Modulanschluss 215 , 315 fließen große elektrische Ströme des Stromrichters .

In Figur 4 ist schematisch ein Aus führungsbeispiel einer Hochspannungs-Gleichstrom-Ubertragungsanlage 401 dargestellt . Diese Hochspannungs-Gleichstrom-Ubertragungsanlage 401 weist zwei Stromrichter 1 auf , wie sie in Figur 1 dargestellt sind . Diese beiden Stromrichter 1 sind gleichspannungsseitig über eine Hochspannungs-Gleichstrom-Verbindung 405 elektrisch miteinander verbunden . Dabei sind die beiden positiven Gleich- Spannungsanschlüsse 16 der Stromrichter 1 mittels einer ersten Hochspannungs-Gleichstrom-Leitung 405a elektrisch miteinander verbunden; die beiden negativen Gleichspannungsanschlüsse 17 der beiden Stromrichter 1 sind mittels einer zweiten Hochspannungs-Gleichstrom-Leitung 405b elektrisch miteinander verbunden . Mittels einer derartigen Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsanlage 401 kann elektrische Energie über weite Entfernungen übertragen werden; die Hochspannungs-Gleichstrom-Verbindung 405 weist dann eine entsprechende Länge auf .

In Figur 5 ist ein Aus führungsbeispiel eines Stromrichters 501 dargestellt , welcher als ein Blindleistungskompensator 501 dient . Dieser Stromrichter 501 weist lediglich die drei Phasenmodul zweige 11 , 18 und 27 auf , welche drei Phasenmodule 505 , 507 und 509 des Stromrichters bilden . Die Anzahl der Phasenmodule 505 , 507 und 509 entspricht der Anzahl der Phasen eines Wechselspannungsnetzes 511 , an das der Stromrichter 501 angeschlossen ist .

Die drei Phasenmodul zweige 11 , 18 und 27 sind sternförmig miteinander verbunden . Das dem Sternpunkt entgegengesetzte Ende der drei Phasenmodul zweige ist mit j eweils einer Phasenleitung 515 , 517 und 519 des dreiphasigen Wechselspannungsnetzes 511 elektrisch verbunden . Die drei Phasenmodule 505 , 507 und 509 können in einem anderen Aus führungsbeispiel anstelle in Sternschaltung auch in Dreieckschaltung geschaltet sein . Der Stromrichter 501 kann das Wechselspannungsnetz 511 mit Blindleistung versorgen oder Blindleistung aus dem Wechselspannungsnetz 511 entnehmen .

In Figur 6 ist beispielhaft der konstruktive Aufbau des Moduls 201 dargestellt . Ein Gehäuse 603 mit einer nicht näher dargestellten Leistungshalbleiterschaltung 605 weist den ersten Modulanschluss 212 und den zweiten Modulanschluss 215 auf . Die Leistungshalbleiterschaltung 605 ist mittels eines ersten elektrischen Leiters 621 und eines zweiten elektrischen Leiters 622 mit dem nicht näher dargestellten elektri- sehen Energiespeicher 210 elektrisch verbunden . Der elektrische Energiespeicher 210 ist in einem Energiespeichergehäuse 624 angeordnet . In einem Zwischenraum zwischen dem ersten elektrischen Leiter 621 und dem zweiten elektrischen Leiter 622 ist ein dritter elektrischer Leiter 623 angeordnet . Der erste elektrische Leiter 621 , der zweite elektrische Leiter 622 und der dritte elektrische Leiter 623 sind im Aus führungsbeispiel j eweils als eine Stromschiene ausgestaltet . Diese Stromschiene weist insbesondere j eweils ein Flachprofil auf . Der erste elektrische Leiter, der zweite elektrische Leiter und/oder der dritte elektrische Leiter weisen also j eweils mindestens eine ebene Außenfläche 626 auf .

Im Bereich zwischen der Leistungshalbleiterschaltung 605 und dem elektrischen Energiespeicher 210 sind also der erste elektrische Leiter 621 , der zweite elektrische Leiter 622 und der dritte elektrische Leiter 623 angeordnet . Dieser Bereich kann als Gleichspannungs-Stromschienenbereich 625 bezeichnet werden .

Zwischen dem dritten elektrischen Leiter 623 und dem zweiten elektrischen Leiter 622 ist ein Thyristorelement 630 angeordnet . Das Thyristorelement 630 befindet sich im Bereich 625 der Gleichspannungs-Stromschienen, also im Gleichspannungs- Stromschienenbereich 625 . Das Thyristorelement 630 weist eine Antiparallelschaltung mit einem ersten Thyristor 701 und einem zweiten Thyristor 702 auf , wie in der Figur 7 zu erkennen ist .

Das Thyristorelement ist im Aus führungsbeispiel als eine Scheibenzelle 630 ausgestaltet . Die Scheibenzelle ist insbesondere zwischen dem dritten elektrischen Leiter 623 und dem zweiten elektrischen Leiter 622 mechanisch verspannt . Der dritte elektrische Leiter 623 , das Thyristorelement 630 und der zweite elektrische Leiter 622 bilden einen Spannverband . Dieser Spannverband (beziehungsweise die mechanische Verspannung) bewirken einen guten elektrischen Kontakt zwischen dem dritten elektrischen Leiter 623 , dem Thyristorelement 630 und dem zweiten elektrischen Leiter 622 . Außerdem ist die elektrische Kontaktierung des Thyristorelements 630 aufgrund der Verspannung beziehungsweise des Spannverbandes mechanisch so stabil , dass die elektrische Kontaktierung die aufgrund eines großen Entladestromes wirkenden Stromkräfte zuverlässig aufnehmen kann .

Das Thyristorelement 630 hat im Aus führungsbeispiel die Form einer Scheibenzelle ; das Thyristorelement 630 weist ein Scheibenzellengehäuse 632 auf . Mit anderen Worten hat das Thyristorelement 630 eine kreis zylinderförmige Gestalt mit einer runden Grundfläche und einer runden Deckfläche . Mit solchen scheibenzellenförmigen Thyristorelementen bzw . Thyristoren lassen sich insbesondere mechanisch stabile Spannverbände realisieren .

Das Thyristorelement 630 weist einen scheibenförmigen Halbleiterwafer 635 auf , der das Halbleitermaterial des ersten Thyristors 701 und insbesondere auch das Halbleitermaterial des zweiten Thyristors 702 beinhaltet . Der erste Thyristor

701 ist also in den Halbleiterwafer 635 integriert , insbesondere sind der erste Thyristor 701 und der zweite Thyristor

702 in einem einzigen bzw . gemeinsamen Halbleiterwafer 635 integriert .

Der Halbleiterwafer 635 bildet eine Scheibe ( scheibenförmiges Halbleitermaterial , Halbleitermaterial-Scheibe ) . Der Halbleiterwafer 635 ist im Querschnitt dargestellt . In der Seitenansicht hat der Halbleiterwafer 635 eine kreis förmige Gestalt .

Der erste elektrische Leiter 621 , der zweite elektrische Leiter 622 und/oder der dritte elektrische Leiter 633 weisen j eweils mindestens die eine ebene Außenfläche 626 auf ; sie sind j eweils als eine flächig ausgebildete Stromschiene realisiert . Das Halbleitermaterial des ersten Thyristors 701 ist in dem scheibenförmigen Halbleiterwafer 635 angeordnet und der scheibenförmige Halbleiterwafer 635 ist parallel zu min- destens einer der ebenen Außenflächen 626 angeordnet . Insbesondere ist der scheibenförmige Halbleiterwafer 635 parallel zu der ebenen Außenfläche 626 des zweiten elektrischen Leiters 622 angeordnet . Dadurch kann das sich zeitlich ändernde Magnetfeld das Halbleitermaterial des ersten Thyristors besonders gut durchdringen, so dass in dem Halbleitermaterial des ersten Thyristors zuverlässig ein Strom ( der als Gatestrom wirkt ) induziert werden kann .

In Figur 7 ist das Modul 201 mit einer beispielhaften Leistungshalbleiterschaltung 605 , dem Thyristorelement 630 und dem elektrischen Energiespeicher 210 dargestellt .

Der elektrische Energiespeicher 210 ist im Aus führungsbeispiel ein elektrischer Kondensator 210 , genauer gesagt ein unipolarer elektrischer Kondensator (mit einem positiven Kondensatoranschluss ( + ) und einem negativen Kondensatoranschluss ( - ) ) . Der erste elektrische Leiter 621 ist ein positiver elektrischer Leiter ; der zweite elektrische Leiter 622 ist ein negativer elektrischer Leiter . Der Energiespeicher 210 kann aber in anderen Aus führungsbeispielen auch ein anderer Energiespeicher sein, beispielsweise ein anderer Typ Kondensator, eine elektrische Batterie oder ein elektrischer Akkumulator . Das Thyristorelement 630 weist eine Antiparallelschaltung aus dem ersten Thyristor 701 und dem zweiten Thyristor 702 auf ; der erste Thyristor 701 und der zweiten Thyristor 702 sind also antiparallel geschaltet . Das Thyristorelement 630 kann auch als ein bidirektionales Thyristorelement bzw . als ein bidirektionaler Thyristor bezeichnet werden .

Im Aus führungsbeispiel sind der erste Thyristor 701 und der zweite Thyristor 702 als ein einziges Halbleiterbauelement 630 ausgebildet . Das Thyristorelement 630 stellt ein solches Halbleiterbauelement dar . Dabei sind insbesondere der erste

Thyristor 701 und der zweite Thyristor 702 ( gemeinsam) in dem ( einzigen bzw . gemeinsamen) Halbleiterwafer 635 integriert .

Alternativ kann für den ersten Thyristor und den zweiten Thy- ristor aber auch j eweils ein eigener Halbleiterwafer vorhanden sein . Ein Halbleiterbauelement , das zwei Thyristoren in einer Antiparallelschaltung aufweist , ist dem Fachmann als solches bekannt .

Die Leistungshalbleiterschaltung 605 weist das erste elektronische Schaltelement 202 , das zweite elektronische Schaltelement 206 , die erste Diode 204 und die zweite Diode 208 auf . Es ist zu erkennen, dass der erste Modulanschluss 212 elektrisch mit dem dritten elektrischen Leiter 623 verbunden ist . Der zweite Modulanschluss 215 ist elektrisch mit dem zweiten elektrischen Leiter 622 verbunden .

An den Verbindungspunkt zwischen dem ersten elektronischen Schaltelement 202 und dem zweiten elektronischen Schaltelement 206 ist der erste Modulanschluss 212 angeschlossen . Der Anschluss des ersten Schaltelements 202 , welcher dem Verbindungspunkt gegenüberliegt , (hier : der Kollektor ) ist elektrisch mit dem ersten Leiter 621 verbunden . Zwischen den ersten Modulanschluss 212 und den zweiten Modulanschluss 215 ist die zweite Diode 208 und das zweite elektronische Schaltelement 206 geschaltet . Der erste Modulanschluss 212 ist mit der Kathode der zweiten Diode 208 verbunden, der zweite Modulanschluss 215 mit der Anode der zweiten Diode 208 verbunden ist .

Das Thyristorelement 630 weist den ersten Thyristor 701 und den zweiten Thyristor 702 auf , wobei der erste Thyristor 701 und der zweite Thyristor 702 antiparallel geschaltet sind (Antiparallelschaltung) . Ein Anschluss der Antiparallelschaltung ist elektrisch mit dem dritten elektrischen Leiter 623 verbunden; der andere Anschluss der Antiparallelschaltung ist elektrisch mit dem zweiten elektrischen Leiter 622 verbunden .

Die Anode (Anodenanschluss ) des ersten Thyristors 701 ist elektrisch mit dem dritten elektrischen Leiter 623 verbunden . Die Kathode (Kathodenanschluss ) des ersten Thyristors 701 ist elektrisch mit dem zweiten elektrischen Leiter 622 verbunden . Das Gate ( Gateanschluss ) des ersten Thyristors 701 ist im Aus führungsbeispiel unbeschaltet . Mit anderen Worten ist dieses Gate of fen, das heißt , nicht mit anderen Bauelementen verbunden .

Wenn der zweite Thyristor 702 eingeschaltet ( gezündet ) wird, dann fließt ein Strom von dem zweiten elektrischen Leiter 622 durch das Thyristorelement 630 zu dem dritten elektrischen Leiter 623 . Die Richtung 705 des Stromflusses ist durch einen Pfeil dargestellt .

Wenn der erste Thyristor 701 eingeschaltet ( gezündet ) wird, dann fließt der Strom von dem dritten elektrischen Leiter 623 durch das Thyristorelement 630 zu dem zweiten elektrischen Leiter 622 . Der Strom fließt dann also in die entgegengesetzte Richtung zu der Richtung des Pfeiles 705 . Wenn beide Thyristoren 701 und 702 eingeschaltet sind, dann kann der Strom in beiden Richtungen durch das Thyristorelement 630 fließen . Dies ist beispielsweise auch dann der Fall , wenn der erste Thyristor oder der zweite Thyristor ( aufgrund eines hohen Stromflusses und der dadurch entstehenden Wärme im Halbleitermaterial ) durchlegiert ist ; dann ist ein Stromfluss in beiden Richtungen möglich . Dies ist durch einen zweiten Pfeil 708 dargestellt , der zwei Richtungen 708 des Stromes symbolisiert .

Im Fehlerfall läuft bei dem Modul 201 folgendes Verfahren ab : Als Ausgangspunkt sei angenommen, dass der elektrische Energiespeicher 210 aufgeladen ist . Die Thyristoren 701 und 702 sind ausgeschaltet (nicht gezündet ) , das heißt , die Thyristoren 701 und 702 sperren den Stromfluss . Daraufhin tritt in der Leistungshalbleiterschaltung 605 ein Fehler ( also ein modulinterner Fehler ) auf : Beispielsweise werden ( fehlerhafterweise ) das erste elektronische Schaltelement 202 und das zweite elektronische Schaltelement 206 gleichzeitig elektrisch leitend; es tritt ein sogenannter Brückenkurzschluss in der durch das erste elektronische Schaltelement 202 und das zweite elektronische Schaltelement 206 gebildeten Halbbrücke auf . Dadurch wird der elektrische Energiespeicher 210 kurzgeschlossen und ein Entladestrom 715 beginnt plötzlich zu fließen .

Der Entladestrom 715 fließt zunächst ausgehend von dem positiven Anschluss des Energiespeichers 210 über den ersten elektrischen Leiter 621 zu der Leistungshalbleiterschaltung 605 . Dort fließt der Entladestrom 715 über das erste elektronische Schaltelement 202 und das zweite elektronische Schaltelement 206 . Danach fließt der Entladestrom 715 über den zweiten elektrischen Leiter 622 zurück zu dem negativen Anschluss des Energiespeichers 210 . Dabei weist der Entladestrom im ersten elektrischen Leiter 621 und in dem zweiten elektrischen Leiter 622 j eweils entgegengesetzte Richtungen auf . Der Entladestrom 715 wird lediglich begrenzt durch Streukapazitäten und ohmsche Widerstände , welche in dem ersten elektrischen Leiter, dem zweiten elektrischen Leiter sowie der Leistungshalbleiterschaltung 605 auftreten . Daher steigt der Entladestrom 715 relativ schnell an .

Aufgrund des ( ansteigenden) Entladestroms 715 wird um den ersten elektrischen Leiter 621 herum ein sich zeitlich änderndes Magnetfeld erzeugt . Aufgrund des Entladestroms 715 wird auch um den zweiten elektrischen Leiter 622 herum ein sich zeitlich änderndes Magnetfeld erzeugt . Diese beiden Magnetfelder überlagern sich und durchdringen beide das Thyristorelement 630 und damit das Halbleitermaterial des ersten Thyristors 701 und des zweiten Thyristors 702 . Die Thyristoren 701 und 702 sind nämlich räumlich benachbart zu dem ersten elektrischen Leiter 621 und dem zweiten elektrischen Leiter 622 angeordnet . Insbesondere sind die Thyristoren 701 und 702 räumlich benachbart zu dem zweiten elektrischen Leiter 622 angeordnet . Die Thyristoren 701 und 702 weisen ein Außengehäuse aus anti-magnetischem Material auf , welches das die Thyristoren 701 und 702 durchdringende Magnetfeld nicht oder nur wenig behindert . Durch das sich zeitlich ändernde Magnetfeld wird insbesondere in dem Halbleitermaterial des ersten Thyristors 701 ein Strom induziert , beispielsweise ein Wirbelstrom . Dieser Strom wirkt als ein Gatestrom ( interner Gatestrom, innerer Gatestrom) oder Zündstrom und bewirkt ein Einschalten des ersten Thyristors 701 ( d . h . ein Zünden des ersten Thyristors 701 ) . Der erste Thyristor 701 verbindet dann den dritten elektrischen Leiter 623 elektrisch mit dem zweiten elektrischen Leiter 622 . Dadurch verbindet der erste Thyristor 701 den ersten Modulanschluss 212 elektrisch mit dem zweiten Modulanschluss 215 . Mit anderen Worten gesagt , schließt der erste Thyristor 701 den ersten Modulanschluss 212 mit dem zweiten Modulanschluss 215 kurz . Der erste Thyristor 701 arbeitet also im Aus führungsbeispiel als ein Bypassschalter . Bei Auftreten eines modulinternen Fehlers , der eine schlagartige Entladung des Energiespeichers 201 zur Folge hat , zündet der erste Thyristor 701 ( d . h . der Bypassschalter 701 schließt ) und überbrückt dadurch das Modul 201 . Das Modul 201 ist dann in der j eweiligen Modul-Reihenschaltung nicht mehr aktiv; der Stromrichter kann ohne dieses Modul Weiterarbeiten .

Der Thyristor 701 legiert aufgrund des hohen Entladestroms 715 durch und ist danach in beiden Richtungen dauerhaft leitend ( auch ohne dass ein Gatestrom fließt ) . Dadurch wird ein conduct-on- f ail-Verhalten des ersten Thyristors 701 erreicht .

Nachdem der erste Thyristors 701 durchlegiert ist , kann optional der erste Thyristors 701 bzw . das Thyristorelement 630 (weiterhin) gekühlt werden . Dazu kann beispielsweise eine Wasserkühlung eingesetzt werden . Zum Beispiel kann mittels der Wasserkühlung eine Fläche des zweiten elektrischen Leiters 622 gekühlt werden, wodurch indirekt auch der erste Thyristors 701 bzw . das Thyristorelement 630 gekühlt wird . Insbesondere kann diej enige Fläche des zweiten elektrischen Leiters 622 gekühlt werden, die der Außenfläche 626 des zweiten elektrischen Leiters 622 gegenüberliegt . Die anderen leistungselektronischen Bauelemente des Moduls 201 können natür- lieh auch gekühlt werden, beispielsweise mittels der Wasserkühlung .

Der erste Thyristor 701 wird also durch den induzierten Strom (Wirbelstrom) eingeschaltet . Das Gate ( der Gateanschluss ) des ersten Thyristors 701 kann dabei unbeschaltet sein . Das Gate braucht nicht einmal aus dem Gehäuse des Thyristorelements 630 herausgeführt zu sein . Der erste Thyristor 701 wird insbesondere erst dann durch den induzierten Strom ( Gatestrom oder Zündstrom) eingeschaltet , wenn die zeitliche Änderung des Magnetfelds einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet . Entscheidend ist dabei die zeitliche Änderung des Magnetfelds am Ort des Halbleitermaterials des ersten Thyristors . Am Halbleitermaterial des ersten Thyristors lassen sich besonders große zeitliche Änderungen des Magnetfeldes realisieren, wenn der erste Thyristor sehr nahe an dem zweiten elektrischen Leiter 622 angeordnet ist . Mit anderen Worten gesagt , wird durch den induzierten Strom ( Gatestrom oder Zündstrom) der erste Thyristor 701 eingeschaltet , wenn die zeitliche Änderung des Entladestroms ( insbesondere in dem zweiten elektrischen Leiter 622 ) einen Schwellwert überschreitet . Dieser Schwellwert kann beispielsweise bei einem Wert zwischen 5 und 50 kA pro ps liegen .

Als Alternative zu dem unbeschalteten ( oder sogar gar nicht aus dem Thyristorgehäuse herausgeführten) Gate kann das Gate auch mittels einer konstanten Impedanz ungleich Null abgeschlossen sein . Als eine weitere Alternative kann an das Gate aber auch eine Ansteuereinheit angeschlossen sein, die bei einem entladefreien Fehler ( also bei einem Fehler, der nicht mit einem Entladen des Energiespeichers 210 bzw . mit einem kurzschlussartigen Entladestrom 715 des Energiespeichers einhergeht ) einen Gatestrom in das Gate des ersten Thyristors 701 einspeist . Ein derartiger entladefreier Fehler kann beispielsweise ein Überladen des Energiespeichers 210 sein, was zwar nicht unmittelbar zu einem kurzschlussartigen Entladestrom 715 führt , aber dennoch verhindert werden sollte . Der zweite Thyristor 702 kann auf bekannte Art und Weise dann gezündet ( eingeschaltet ) werden, wenn aufgrund eines Fehlers auf der Gleichstromseite des Stromrichters ein Kurzschluss auftritt und der Kurzschlussstrom die zweite Diode 208 zu überlasten droht . Der zweite Thyristor 702 entlastet dann die zweite Diode 208 , indem ein großer Teil des Kurzschlussstroms über den Thyristor 702 fließt .

Die Erfindung wurde am Beispiel eines Halbbrückenmoduls erläutert . In anderen Aus führungsbeispielen können aber auch andere Module eines modularen Multilevelstromrichters gleichartig ausgestaltet sein, beispielsweise andere Arten von Halbbrückenmodulen oder ein Vollbrückenmodul .

Bei dem Modul sind der Bypassschalter und die Entlastungsschaltung für die Diode in dem Thyristorelement 630 vereint , also vorteilhafterweise in einem einzigen Element . Das Thyristorelement 630 ist im Gleichspannungs-Stromschienenbereich 625 des Moduls angeordnet . Dadurch wird erreicht , dass bei einer schlagartigen Entladung des Energiespeichers ( z . B . bei einer sogenannten Zwischenkreisentladung) automatisch eine Selbst Zündung des ersten Thyristors erfolgt . Dadurch wird das Modul überbrückt ; es ist daraufhin in der Reihenschaltung der Module in dem Stromrichter ( in dem j eweiligen Phasenmodulzweig) nicht mehr wirksam . Gleichzeitig legiert der erste Thyristor durch und ist dadurch dauerhaft in beiden Richtungen leitend . Der erste Thyristor realisiert also eine Conduct-on- f ail-Funktion . Dadurch wird ein dauerhafter Bypass-Pfad geschaf fen, so dass der Zweigstrom des Stromrichters weiterhin fließen kann . Der Stromrichter kann also Weiterarbeiten, insbesondere auch dann, wenn das Modul beschädigt ist und daher nicht mehr ordnungsgemäß funktioniert .

Es wurde ein Modul eines modularen Multilevelstromrichters beschrieben, dass insbesondere kompakt aufgebaut werden kann und bei dem bei Auftreten eines modulinternen Fehlers zuverlässig eine Modulüberbrückung erfolgt . Be zugs Zeichen

I Multilevelstromrichter

5 erster Wechselspannungsanschluss

7 zweiter Wechselspannungsanschluss

9 dritter Wechselspannungsanschluss

I I erster Phasenmodul zweig

13 zweiter Phasenmodul zweig

15 erstes Phasenmodul

16 erster Gleichspannungsanschluss

17 zweiter Gleichspannungsanschluss

18 dritter Phasenmodul zweig

21 vierter Phasenmodul zweig

24 zweites Phasenmodul

27 fünfter Phasenmodul zweig

29 sechster Phasenmodul zweig

31 drittes Phasenmodul

35 Steuereinrichtung

37 Kommunikationsverbindung

1_1 ... 6_n

Module

201 Modul

202 erstes elektronisches Schaltelement

204 erste antiparallel geschaltete Diode

206 zweites elektronisches Schaltelement

208 zweite antiparallel geschaltete Diode

210 elektrischer Energiespeicher

212 erster Modulanschluss

215 zweiter Modulanschluss

220 Modulsteuereinrichtung

301 Modul

302 drittes elektronisches Schaltelement

304 dritte antiparallel geschaltete Diode

306 viertes elektronisches Schaltelement

308 vierte antiparallel geschaltete Diode

315 zweiter Modulanschluss Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsanlage Ho chspannungs- Gl eichstrom-Verb indung a erste Ho chspannungs -Gleichstrom- Leitungb zweite Ho chspannungs -Gleichstrom- Leitung

Blindleistungskompensator , 507 , 509 Phasenmodule

Wechsel spannungsnetz , 517 , 519

Phasenleitungen

Gehäuse

Leistungshalbleiterschaltung erster elektrischer Leiter zweiter elektrischer Leiter dritter elektrischer Leiter Ene rgie spei ehe rgehäuse Gleichspannungs-Stromschienenbereich ebene Außenfläche Thyristorelement

Scheibenzellengehäuse Halbleiterwafer erster Thyristor zweiter Thyristor Richtung des Stromflusses Richtungen des Stromflusses Entladestrom