Kurzschlussschalteinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf Kurzschlussschalteinrichtun gen, insbesondere in Form von Bypassschaltern, Anordnungen, die mit Kurzschlussschalteinrichtungen ausgestattet sind, und Verfahren zum Betreiben von Kurzschlussschalteinrichtungen.

In leistungselektronischen Anlagen, beispielsweise Umrichtan ordnungen, Multilevelumrichtern, Spannungsstabilisierungsein richtungen, Blindleistungsstellern, etc., besteht das Prob lem, dass unter Umständen Teile der Anlagen möglichst schnell abgeschaltet werden müssen.

Bekanntermaßen kann zum Kurzschließen von Bauelementen ein mechanisch arbeitender pyrotechnischer Bypass-Schalter einge setzt werden. Derartige mechanisch arbeitende pyrotechnische Bypass-Schalter weisen mechanische Teile auf, die durch pyro technische Einwirkung bewegt werden, und Schaltzeiten von we niger als eine Millisekunde erreichen können. Bekannte mecha nisch arbeitende pyrotechnische Bypass-Schalter können im Falle eines Kurzschlusses beispielsweise Kurzschlussenergien von bis zu 150 Kilojoule standhalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kurzschluss schalteinrichtung anzugeben, die schneller als bisherige me chanisch arbeitende pyrotechnische Bypass-Schalter arbeiten kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kurzschluss schalteinrichtung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Kurzschlussschalteinrichtung sind in den Unteransprüchen an gegeben.

Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Kurzschluss schalteinrichtung ein Halbleiterelement mit zumindest einem pn-Übergang und mindestens eine pyrotechnische Zündeinrich tung umfasst, wobei das Halbleiterelement vor dem Zünden der pyrotechnischen Zündeinrichtung aufgrund der Mitwirkung des pn-Übergangs den Sperrzustand aufweist oder zumindest aufwei sen kann und wobei das Halbleiterelement nach dem Zünden der pyrotechnischen Zündeinrichtung von dem von der Zündeinrich tung nach einer Explosion freigesetzten Explosionsgas zumin dest partiell, und zwar zumindest bezüglich des zumindest ei nen pn-Übergangs, zerstört und stromflussrichtungsunabhängig leitfähig gemacht wird.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Kurzschluss schalteinrichtung ist darin zu sehen, dass durch das erfin dungsgemäße Zerstören eines oder mehrerer pn-Übergänge inner halb eines Halbleiterelements besonders kurze SchaltZeiten, beispielsweise im Mikrosekundenbereich, erreicht werden kön nen, weil auf bewegliche mechanische Teile verzichtet werden kann. Auch ist es möglich, die erfindungsgemäße Kurzschluss schalteinrichtung beispielsweise durch entsprechende Bauteil dimensionierung bezüglich auftretender Kurzschlussenergien sehr unempfindlich auszuführen.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Kurzschlussschaltein richtung ist vorgesehen, dass die Kurzschlussschalteinrich tung eine Anode und eine Kathode umfasst, wobei das Halblei terelement ein erstes und ein zweites n-dotiertes Halbleiter gebiet aufweist, von denen das zweite mit der Kathode verbun den ist oder diese selbst bildet, wobei das Halbleiterelement ein erstes und ein zweites p-dotiertes Halbleitergebiet auf weist, von denen das erste mit der Anode verbunden ist oder diese selbst bildet, wobei das erste und das zweite n- dotierte Halbleitergebiet und das erste und das zweite p- dotierte Halbleitergebiet zwischen der Anode und der Kathode zumindest drei elektrisch in Reihe liegende pn-Übergänge bil den, nämlich einen ersten pn-Übergang zwischen dem ersten p- dotierten Halbleitergebiet und dem ersten n-dotierten Halb leitergebiet, einen zweiten pn-Übergang zwischen dem ersten n-dotierten Halbleitergebiet und dem zweiten p-dotierten Halbleitergebiet und einen dritten pn-Übergang zwischen dem zweiten p-dotierten Halbleitergebiet und dem zweiten n- dotierten Halbleitergebiet, und wobei die pyrotechnische Zün deinrichtung derart angeordnet ist, dass sie mit dem von ihr nach einer Explosion freigesetzten Explosionsgas zumindest den dritten pn-Übergang zerstört und dadurch stromflussrich tungsunabhängig leitfähig macht.

Die pyrotechnische Zündeinrichtung ist vorzugsweise derart angeordnet, dass sie mit dem von ihr nach einer Explosion freigesetzten Explosionsgas (vorzugsweise in Form von Plasma bzw. ionisiertem Gas) zumindest den zweiten und dritten pn- Übergang zerstört und stromflussrichtungsunabhängig leitfähig macht. Im Falle eines unversehrten ersten pn-Übergangs wird das Halbleiterelement dann unidirektional leitfähig werden, und zwar in Stromflussrichtung von der Anode in Richtung Ka thode, weil es aufgrund des verbleibenden ersten pn-Übergangs als einfache Diode Weiterarbeiten wird.

Das Halbleiterelement ist insbesondere mit Blick auf einen großen Querschnitt (mit einem Durchmesser von vorzugsweise 4 Zoll oder mehr), hohe Schaltströme und trotzdem kleine Bauhö hen (von beispielsweise weniger als 30 mm) vorzugsweise eine Halbleiterscheibe mit einer ersten und einer der ersten Scheibenseite gegenüberliegenden zweiten Scheibenseite. Der Stromfluss zwischen Anode und Kathode erfolgt vorzugsweise senkrecht zur Scheibenebene.

Die pyrotechnische Zündeinrichtung weist vorzugsweise eine Sprengladung und einen Gasleitkanal auf, der parallel zur Ebene der Halbleiterscheibe angeordnet ist und das von der Sprengladung erzeugte Explosionsgas parallel in Richtung Scheibenmitte leitet.

Das nach einer Explosion freigesetzte Explosionsgas zerstört vorzugsweise den zumindest einen pn-Übergang, insbesondere den dritten pn-Übergang, im Bereich der Scheibenmitte und macht diesen bevorzugt dort stromflussrichtungsunabhängig leitfähig.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das nach einer Explosion freigesetzte Explosionsgas auch den zweiten pn-Übergang im Bereich der Scheibenmitte zerstört und stromflussrichtungs unabhängig leitfähig macht.

Auch ist es von Vorteil, wenn das Halbleiterelement eine Halbleiterscheibe ist, auf deren erster Scheibenseite das erste p-dotierte Halbleitergebiet und die Anode und auf deren anderer zweiter Scheibenseite das zweite n-dotierte Halb leitergebiet und die Kathode angeordnet sind.

Die Kurzschlussschalteinrichtung umfasst vorzugsweise eine Elektrode, die auf einer der Scheibenseiten aufliegt und die Anode oder die Kathode elektrisch kontaktiert.

Der Gasleitkanal der pyrotechnischen Zündeinrichtung wird vorzugsweise durch einen kanalförmigen Hohlraum innerhalb der Elektrode, insbesondere durch ein innerhalb des kanalförmigen Hohlraums angeordnetes Röhrchen, gebildet.

Mit Blick darauf, dass Metallteilchen oder Metallionen ein Durchkontaktieren bzw. "Legieren" von pn-Übergängen fördern können, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die pyrotech nische Zündeinrichtung das nach einer Explosion freigesetzte Explosionsgas auf eine auf dem Halbleiterelement aufgebrachte Metallisierung oder zumindest auch auf die Metallisierung richtet.

Das erste und zweite n-dotierte Halbleitergebiet und das ers te und zweite p-dotierte Halbleitergebiet bilden vorzugsweise einen Thyristor, bei dem das zweite p-dotierte Halbleiterge biet einen Gatebereich des Thyristors bildet.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass sich das zweite p-dotierte Halbleitergebiet in Richtung zu einer der zwei Scheibenseiten erstreckt und von einer auf dieser Scheibenseite aufgebrachten Gateelektrode kontaktiert wird. Die pyrotechnische Zündeinrichtung richtet das nach einer Ex plosion freigesetzte Explosionsgas vorzugsweise auf die den Gatebereich kontaktierende Gatelektrode oder zumindest auch auf die Gateelektrode.

Bei einer anderen bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass sich das zweite p-dotierte Halbleitergebiet zu einer der zwei Scheibenseiten erstreckt, ohne von einer auf dieser Scheibenseite aufgebrachten Gateelektrode kontaktiert zu wer den. Bei dieser letztgenannten Variante richtet die pyrotech nische Zündeinrichtung vorzugsweise das nach einer Explosion freigesetzte Explosionsgas auf das unkontaktierte zweite p- dotierte Halbleitergebiet.

Bei einer wiederum anderen bevorzugten Ausgestaltung ist vor gesehen, dass das zweite p-dotierte Halbleitergebiet von ei ner der zwei Scheibenseiten durch das zweite n-dotierte Halb leitergebiet getrennt wird. Bei dieser letztgenannten Varian te richtet die pyrotechnische Zündeinrichtung vorzugsweise das nach einer Explosion freigesetzte Explosionsgas auf das unkontaktierte zweite n-dotierte Halbleitergebiet.

Bei einer wiederum anderen bevorzugten Ausgestaltung ist vor gesehen, dass das zweite p-dotierte Halbleitergebiet von ei ner der zwei Scheibenseiten durch das zweite n-dotierte Halb leitergebiet getrennt wird und sich die Kathode in den Be reich erstreckt, auf den das von der pyrotechnischen Zündein richtung nach einer Explosion freigesetzte Explosionsgas auf das Halbleiterelement einwirkt. Bei dieser letztgenannten Va riante richtet die pyrotechnische Zündeinrichtung also vor zugsweise das nach einer Explosion freigesetzte Explosionsgas auf, das von der Kathode kontaktierte zweite n-dotierte Halb leitergebiet.

Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf eine Anordnung, insbesondere in Form eines Umrichters, eines Multilevelum- richters, einer Spannungsstabilisierungseinrichtung, eines Blindleistungsstellers und/oder einer Blindleistungskompensa tionsanlage, mit zumindest einer Modulreihenschaltung mit mindestens zwei elektrisch in Reihe geschalteten Teilmodulen und einer Steuereinrichtung zum Ansteuern der Teilmodule. Er findungsgemäß ist vorgesehen, dass die Anordnung zumindest eine Kurzschlussschalteinrichtung aufweist, wie sie oben be schrieben worden ist.

Bezüglich der Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung sowie vorteilhafter Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Anordnung sei auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit der er findungsgemäßen Kurzschlussschalteinrichtung verwiesen.

Vorteilhaft ist es, wenn die zumindest eine Kurzschluss schalteinrichtung Bestandteil eines der Teilmodule ist und parallel zu den äußeren Anschlüssen des Teilmoduls geschaltet ist und diese kurzschließen kann.

Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf ein Verfahren zum Betreiben einer Kurzschlussschalteinrichtung, insbesonde re eines Bypassschalters.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Kurzschlussschalt einrichtung ein Halbleiterelement mit zumindest einem pn- Übergang und mindestens eine pyrotechnische Zündeinrichtung umfasst, wobei das Halbleiterelement vor dem Zünden der pyro technischen Zündeinrichtung unter der Mitwirkung des pn- Übergangs in den Sperrzustand geschaltet wird und wobei das Halbleiterelement durch Zünden der pyrotechnischen Zündein richtung mit dem von der Zündeinrichtung nach einer Explosion freigesetzten Explosionsgas zumindest partiell, und zwar zu mindest bezüglich des zumindest einen pn-Übergangs, zerstört und stromflussrichtungsunabhängig leitfähig gemacht wird.

Bezüglich der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie vorteilhafter Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfah- rens sei auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Kurzschlussschalteinrichtung verwiesen.

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

Figur 1 ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße

Kurzschlussschalteinrichtung vor dem Auslösen einer Zündeinrichtung der Kurzschlussschalteinrichtung,

Figur 2 die Kurzschlussschalteinrichtung gemäß Figur 1 nach dem Auslösen der Zündeinrichtung,

Figur 3 ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße

Kurzschlussschalteinrichtung, bei der ein Gasleitka nal durch einen kanalförmigen Hohlraum in einer Elektrode gebildet wird,

Figur 4 ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Kurzschlussschalteinrichtung ohne Gateelektrode,

Figur 5 ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Kurzschlussschalteinrichtung mit durchgängiger Ka thode,

Figur 6 ein Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Umrichter, der mit Kurzschlussschalteinrichtungen ausgestattet ist,

Figur 7 ein Ausführungsbeispiel für ein Teilmodul, das zur

Bildung von Modulreihenschaltungen bei dem Umrichter gemäß Figur 6 eingesetzt werden kann, und

Figur 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Teilmodul, das zur Bildung von Modulreihenschaltungen bei dem Umrichter gemäß Figur 6 eingesetzt werden kann. In den Figuren werden der Übersicht halber für identische o- der vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet.

Die Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für eine er findungsgemäße Kurzschlussschalteinrichtung 10. Die Kurz schlussschalteinrichtung 10 umfasst ein Halbleiterbauelement 20 und eine pyrotechnische Zündeinrichtung 30.

Das Halbleiterbauelement 20 wird bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 durch eine Halbleiterscheibe gebildet, die eine in der Figur 1 untere erste Scheibenseite 21 und eine in der Figur 1 obere zweite Scheibenseite 22 umfasst.

Das Halbleiterbauelement 20 weist ein erstes p-dotiertes Halbleitergebiet 201, ein zweites p-dotiertes Halbleiterge biet 202, ein erstes n-dotiertes Halbleitergebiet 211 und ein zweites n-dotiertes Halbleitergebiet 212 auf. Die vier Halb leitergebiete 201, 202, 211 und 212 bilden insgesamt drei pn- Übergänge innerhalb des Halbleiterbauelements 20, nämlich ei nen ersten pn-Übergang 221 zwischen dem ersten p-dotierten Halbleitergebiet 201 und dem ersten n-dotierten Halbleiterge biet 211, einen zweiten pn-Übergang 222 zwischen dem ersten n-dotierten Halbleitergebiet 211 und dem zweiten p-dotierten Halbleitergebiet 202 und einen dritten pn-Übergang 223 zwi schen dem zweiten p-dotierten Halbleitergebiet 202 und dem zweiten n-dotierten Halbleitergebiet 212.

Die vier Halbleitergebiete bzw. die drei pn-Übergänge bilden einen Thyristor, bei der das erste p-dotierte Halbleiterge biet 201 durch eine Anode 11, das zweite n-dotierte Halb leitergebiet 212 durch eine Kathode 12 und das zweite p- dotierte Halbleitergebiet 202 durch eine Gateelektrode 13 kontaktiert werden.

Die pyrotechnische Zündeinrichtung 30 umfasst bei dem Ausfüh rungsbeispiel gemäß Figur 1 eine Sprengladung 31, die über einen Gasleitkanal 32 mit der Scheibenmitte auf der zweiten Scheibenseite 22 des Halbleiterbauelements 20 in Verbindung steht. Ein Ende des Gasleitkanals 32 ist auf die Gateelektro de 13 gerichtet und führt ein im Falle einer Zündung der Sprengladung 31 von der Sprengladung 31 erzeugtes Explosions gas G zur Gateelektrode 13 bzw. zur Scheibenmitte des Halb leiterbauelements 20.

Das Halbleiterbauelement 20, die Anode 11, die Kathode 12 und die Gateelektrode 13 können durch einen herkömmlichen bzw. kommerziell erhältlichen Thyristor gebildet sein, wie er all gemein bekannt ist und beispielsweise im Bereich der Umrich tertechnik eingesetzt wird. Im Unterschied zu einer herkömm lichen Beschaltung des Thyristors fehlt es bei dem Ausfüh rungsbeispiel gemäß Figur 1 an einer elektrischen Kontaktie rung der Gateelektrode 13, denn das Zünden des Thyristors wird nicht elektrisch, sondern pyrotechnisch hervorgerufen, weshalb die Gateelektrode 13 lediglich mit dem Gasleitkanal 32 und der Sprengladung 31 in Verbindung steht.

Vor einem Zünden der Sprengladung 31 ist die Kurzschluss schalteinrichtung 10 in einem elektrischen Sperrzustand bzw. stromlos, weil zwischen der Anode 11 und der Kathode 12 man gels Zündstrom zwischen dem zweiten p-dotierten Halbleiterge biet 202 und dem zweiten n-dotierten Halbleitergebiet 212 kein Strom I fließen kann.

Die Figur 2 zeigt die Kurzschlussschalteinrichtung 10 gemäß Figur 1 nach einem Zünden der Sprengladung 31. Es lässt sich erkennen, dass das Explosionsgas G auf die Gateelektrode 13 eingewirkt hat und diese, den zweiten pn-Übergang 222 und den dritten pn-Übergang 223 zumindest lokal zerstört hat, sodass die beiden pn-Übergange 222 und 223 - zumindest in ihren zer störten Bereichen - stromflussrichtungsunabhängig leitfähig gemacht werden.

Durch die Zerstörung der Halbleiterstruktur aufgrund der Ein wirkung des Explosionsgases G verbleibt bei dem Halbleiter bauelement 20 lediglich ein einziger funktionsfähiger pn- Übergang, nämlich der erste pn-Übergang 221 zwischen dem ers ten p-dotierten Halbleitergebiet 201 und dem ersten n-dotier- ten Halbleitergebiet 211. Mit anderen Worten verbleibt elektrisch lediglich eine pn-Diode, die zwischen der Anode 11 und der Kathode 12 entlang der in der Figur 2 eingezeichneten Stromflussrichtung I leitfähig ist. Die Kurzschlussschaltein richtung 10 ist somit unidirektional leitfähig bzw. durchge schaltet, da der ehemalige Thyristor durch eine einfache pn- Diode ersetzt worden ist.

Die Figur 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Kurzschlussschalteinrichtung 10. Bei der Kurzschlussschalteinrichtung 10 gemäß Figur 3 wird der Gas leitkanal 32 der pyrotechnischen Zündeinrichtung 30 durch ei nen kanalförmigen Hohlraum 41 innerhalb einer auf die Kathode 12 aufgesetzten Elektrode 40 gebildet. Die Elektrode 40 hat somit eine Doppelfunktion: Zum einen ermöglicht sie eine ein fache, ganzflächige Kontaktierung der Kathode 12, und zum an deren ermöglicht sie in einfacher Weise das Weiterleiten des Explosionsgases G von der Sprengladung 31 in Richtung zur Gateelektrode 13.

Im Übrigen gelten die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit den Figuren 1 und 2 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 entsprechend.

Die Figur 4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Kurzschlussschalteinrichtung 10. Bei der Kurzschlussschalteinrichtung 10 gemäß Figur 4 ist die Gate elektrode 13 weggelassen, da eine elektrische Kontaktierung des zweiten p-dotierten Halbleitergebiets 202 für die Funkti onsweise der Kurzschlussschalteinrichtung 10 nicht zwingend nötig ist. Auf das Aufbringen der Gateelektrode 13 wird bei der Herstellung der Kurzschlussschalteinrichtung 10 gemäß Fi gur 4 also verzichtet.

Darüber hinaus ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 das zweite p-dotierte Halbleitergebiet 202 von der zweiten Scheibenseite 22 durch das zweite n-dotierte Halbleitergebiet 212 getrennt; dies ist möglich, da die Gateelektrode 13 bzw. der Gateanschluss schlicht fehlt.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 wird das Explosi onsgas G der Sprengladung 31 unmittelbar auf das zweite p- dotierte Halbleitergebiet 202 gerichtet, wodurch es - wie im Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 3 erläutert - zu einer Zerstörung zumindest des zweiten pn-Übergangs 222 und des dritten pn-Übergangs 223 kommt. Durch die Zerstörung der bei den pn-Übergänge 222 und 223 wird aus der Thyristorstruktur des Halbleiterbauelements 20 eine einfache Diodenstruktur, die in Stromflussrichtung von der Anode 11 zur Kathode 12 leitfähig ist.

Die Figur 5 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Kurzschlussschalteinrichtung 10. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 erstreckt sich die Kathode 12 über die gesamte zweite Scheibenseite 22 des Halbleiter bauelements 20. Es fehlt - ebenso wie bei dem Ausführungsbei spiel gemäß Figur 4 - eine Gateelektrode 13.

Darüber hinaus ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 das zweite p-dotierte Halbleitergebiet 202 von der zweiten Scheibenseite 22 durch das zweite n-dotierte Halbleitergebiet 212 getrennt, wie dies auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 der Fall ist.

Im Übrigen gelten die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit den ersten drei Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren 1 bis 4 bei dem vierten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 entspre chend.

Die Figur 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine elektri sche Anordnung in Form eines Umrichters 1000, beispielsweise wie gezeigt eines Multilevelumrichters, der mit Kurzschluss schalteinrichtungen 10, wie sie oben erläutert worden sind, ausgestattet ist. Der Umrichter 1000 weist auf seiner ersten Anschlussseite AS1 drei Wechselspannungsanschlüsse LI, L2 und L3 auf, an denen jeweils ein Wechselstrom in den Umrichter 1000 eingespeist oder aus diesem entnommen werden kann. Auf einer zweiten Anschlussseite AS2 befinden sich zwei Gleich spannungsanschlüsse, an denen ein Gleichstrom Idc in den Um richter 1000 eingespeist oder aus diesem entnommen werden kann; diese sind in der Figur 6 mit dem Bezugszeichen L+ und L- gekennzeichnet.

Die Gleichspannung zwischen den Gleichspannungsanschlüssen L+ und L- trägt das Bezugszeichen Udc. Die jeweils zwischen den Wechselspannungsanschlüssen LI, L2 und L3 anliegende Wechsel spannung trägt das Bezugszeichen Uac.

Der Umrichter 1000 weist drei Reihenschaltungen RI, R2 und R3 auf, deren äußere Anschlüsse die Gleichspannungsanschlüsse L+ und L- des Umrichters 1000 bilden. Die Reihenschaltungen RI, R2 und R3 umfassen jeweils zwei in Reihe geschaltete Modul reihenschaltungen TS.

Jede der Modulreihenschaltungen TS weist jeweils mindestens zwei in Reihe geschaltete Teilmodule SM auf, die jeweils min destens zwei Schaltelemente und einen Kondensator umfassen. Ausführungsbeispiele für geeignete Teilmodule SM werden nach folgend beispielhaft im Zusammenhang mit den Figuren 7 und 8 erläutert.

Der Umrichter 1000 weist eine Steuereinrichtung 2000 auf, die zur Ansteuerung der Teilmodule SM und damit zur Ansteuerung der Modulreihenschaltungen TS geeignet ist. Die Steuerein richtung 2000 weist zu diesem Zweck eine Recheneinrichtung 2100 sowie einen Speicher 2200 auf. In dem Speicher 2200 ist ein Steuerprogrammmodul SPM gespeichert, das die Arbeitsweise der Recheneinrichtung 2100 bestimmt.

Die Figur 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Teilmodul SM, das zwei Schaltelemente S in Form von Transistoren, denen jeweils eine Diode D parallel (bzw. antiparallel) geschaltet ist, sowie als Energiespeicher einen Kondensator C umfasst. Die genannten Komponenten bilden eine Halbbrückenschaltung, die durch Ansteuern der Schaltelemente S - seitens der Steu ereinrichtung 2000 gemäß Figur 6 - einen lediglich bzw. aus schließlich unipolaren Betrieb des Kondensators C ermöglicht.

Die Transistoren und die jeweils parallel geschalteten Dioden D können vorgefertigte Bauteile sein, wie in den Figuren zeichnerisch durch Kästen angedeutet ist; die Transistoren und die jeweils parallel geschalteten Dioden D können bei spielsweise IGBT-Bauelemente sein.

Zu den zwei Anschlüsse Al und A2 sind zwei Kurzschlussschalt einrichtungen 10 parallel geschaltet, und zwar mit unter schiedlicher Polarität; so zeigt die Figur 7, dass die An schlüsse Al und A2 jeweils mit der Anode 11 der einen Kurz schlussschalteinrichtung und der Kathode 12 der anderen Kurz schlussschalteinrichtung 10 verbunden sind. Die Kurzschluss schalteinrichtungen 10 sind vorzugsweise solche, wie sie oben im Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 5 beschrieben worden sind. Durch den antiparallelen Anschluss der zwei Kurz schlussschalteinrichtungen 10 wird ein bidirektionaler Kurz schluss ermöglicht, weil zumindest eine der zwei Kurzschluss schalteinrichtungen 10 nach einer pyrotechnischen Zündung aufgrund des in Flussrichtung gepolten ersten pn-Übergangs 221 leitfähig ist.

Die Figur 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Teilmodul SM, das vier Schaltelemente S in Form von Transistoren, denen jeweils eine Diode parallel geschaltet ist, sowie als Ener giespeicher einen Kondensator C umfasst. Die genannten Kompo nenten bilden eine Vollbrückenschaltung, die durch Ansteuern der Schaltelemente S - seitens der Steuereinrichtung 2000 ge mäß Figur 6 - einen bipolaren Betrieb des Kondensators C er möglicht. Parallel zu den zwei Anschlüssen Al und A2 sind wieder (antiparallel zueinander) zwei Kurzschlussschaltein richtungen 10 geschaltet, vorzugsweise solche, wie sie oben im Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 5 beschrieben worden sind.

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.