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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines modularen Multilevelkonverters mit Modularmen aus Zwei-Quadranten-Modulen, wodurch bei Schaltwechseln eine harte Kommutierung bei einer von dem Multilevelkonverter umfassten Feldeffekttransistoren eigenen Body-Diode vermieden wird. Ferner wird der modulare Multilevelkonverter mit Modularmen aus Zwei-Quadranten-Modulen beansprucht.
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Ein modularer Multilevelkonverter ist eine Anordnung mehrerer elektrisch verbundener Module, die jeweils mindestens einen Energiespeicher und mehrere Halbleiterschalter zum Verschalten der Energiespeicher zwischen den Modulen aufweisen. Durch eine dynamische Verschaltung kann so aus einer Gleichspannung der Energiespeicher eine Wechselspannung bspw. zum Betreiben einer elektrischen Maschine erzeugt werden. Ein Beispiel stellt der von R. Marquardt in der Druckschrift
US 2018/0109202 offenbarte modulare Multilevelkonverter, auch als MMC oder M2C abgekürzt, dar.
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Problematisch bei modularen Multilevelkonvertern ist, dass bei Schaltvorgängen eine Belastung der Halbleiterschalter in den Modulen sehr hoch ist, da aktiv Strom kommutiert werden muss, auch als „Hard-Switching“ bzw. harte Kommutierung bezeichnet. Dies bedeutet, dass Strom, der durch einen Halbleiterschalter einer Halbbrücke fließt, aktiv auf den anderen Halbleiterschalter gezwungen werden muss. Insbesondere bei Schaltübergangen in einem abzuschaltenden Feldeffekttransistor, bei denen der Strom sozusagen rückwärts, also vom Source-Kontakt zum Drain-Kontakt fließt, ist die Belastung sehr hoch. Wird der Feldeffekttransistor, der im Allgemeinen eine intrinsische Body-Diode umfasst, abgeschaltet, fließt der Strom auf der Body-Diode in gleicher Richtung weiter, bis der zweite Feldeffekttransistor der Halbbrücke einschaltet. In diesem Moment sinkt eine Vorwärtsspannung der Body-Diode ab, durchläuft null und wird negativ. Der Stromfluss versiegt entsprechend und der Strom muss über den gerade angeschalteten zweiten Feldeffekttransistor fließen.
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Allerdings erfolgt der voranstehend beschriebene Vorgang gewöhnlicherweise nicht derart ideal. Body-Dioden enthalten eine hohe Raumladung im pn-Übergang. Eine damit verbundene Ladung wird nicht nur durch sogenannte Majoritätsladungsträger, bspw. Elektronen in n-dotierten Gebieten und Löcher in p-dotierten Gebieten, sondern insbesondere durch Minoritätsladungsträger, welche bei fehlendem Feld rein durch langsame Diffusion und Rekombination verschwinden können, gebildet. Diese Ladung kann beim Übergang in einen Sperrzustand weiter leiten und führt zu einem Stromimpuls, der nach einem Ausschwemmen der Ladung schlagartig zusammenbricht und einen induktiven Spannungspuls erzeugt, der die Halbleiter der Schaltung zerstören kann. Ein solcher Mechanismus wird auch als Reverse Recovery bezeichnet.
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Die Body-Diode ist in der Regel tief in eine Transistorstruktur eingebettet und verwendet dort eine Sperrzone des Transistors. Je höher eine Sperrspannung des jeweilig gewählten Transistormaterials ist, desto länger ist ein Pfad durch die Sperrzone. Je niedriger ein An-Widerstand des Transistors ist, also je höher eine Stromleistungsfähigkeit des Transistors ist, desto größer ist eine Querschnittsfläche der Sperrzone. Ein aus Pfad und Querschnittsfläche gebildetes Volumen steigt also mit der Spannung und der Stromleistungsfähigkeit an, und je größer das Volumen ist, desto mehr Reverse-Recovery-Ladung liegt vor. Entsprechend weisen insbesondere Feldeffekttransistoren bei höheren Spannungen (z.B. größer als 200 V) und niedrigen Kanalwiderständen meist unbeherrschbar hohe Reverse-Recovery-Ladungen auf.
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Dem Stand der Technik ist eine Parallelschaltung von Dioden mit extrem geringer Vorwärtsspannung und geringer Minoritätsträgerladung bekannt, damit ein Strom nicht auf der Body-Diode sondern überwiegend auf einer externen Diode, welche bspw. durch eine Schottky-Diode gebildet sein kann, fließt. Allerdings verhindert meist bereits eine durch einen Strompfad durch die externe Diode gebildete höhere Induktivität, dass ein wesentlicher Teil des Stromes innerhalb einer kurzen Zeit zwischen Ausschalten eines der beiden Halbbrückentransistoren und Anschalten des anderen der beiden Halbbrückentransistoren der Strom auf die externe Diode wechselt. Ein Integrieren der externen Diode in Gehäuse oder Modul des Transistors ist jedoch kostspielig.
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Die US-amerikanische Druckschrift
US 2013/0208521 A1 offenbart einen DC/AC-Wandler mit mindestens einem Arm, der einen ersten und einen zweiten Konverter-Block aufweist. Während der erste Konverter-Block zur Anbindung an ein Wechselstrom-Netzwerk vorgesehen ist und hierzu eine Vielzahl an Thyristoren umfasst, weist der zweite Konverter-Block Gleichspannungsanschlüsse auf und ist aus in Reihe verschalteten bipolaren Zwei-Quadranten-Modulen mit jeweils zwei Halbbrücken und einem Energiespeicher zusammengesetzt.
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In der Druckschrift
US 2014/0254205 A1 wird ein Gleichstromwandler zum Verbinden zweier Hochvolt-Stromübertragungsnetze beschrieben, der mittels eines Wandlers einen ersten Gleichstrom in einen Wechselstrom transformiert, und den Wechselstrom mittels eines Gleichrichters zu einem zweiten Gleichstrom transformiert. Zumindest der Wandler weist dabei mindestens zwei Arme aus gleichartigen bipolaren Zwei-Quadranten-Modulen auf.
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Die Druckschrift
US 2015/0028826 A1 beschreibt eine Steuerung durch einen Zwischenkreis-Wandler, um mittels einer Reihenschaltung einer Vielzahl an Vier-Quadranten-Modulen und eines Energiewandlers eine Stromwellenform zu modulieren, ohne ein Energielevel an den Anschlüssen des Zwischenkreis-Wandlers zu verändern.
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Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Multilevelkonverters bereitzustellen, welches eine harte Kommutierung des Stromes zwischen Schaltern und insbesondere von der Body-Diode auf den benachbarten Transistor vermeidet. Dabei sollen kostenintensiven Schaltungen vermieden werden, welche meist auch einen höheren Platzbedarf benötigen. Ferner soll eine hierzu entsprechende Schaltung vorgestellt werden.
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Zur Lösung der voranstehend genannten Aufgabe wird ein Verfahren zur Herstellung eines modularen Multilevelkonverters mit Modularmen aus Zwei-Quadranten-Modulen vorgeschlagen, bei dem der modulare Multilevelkonverter mindestens einen Doppelstrang aus zwei Modularmen, bei dem ein jeweiliger Modularm mindestens zwei seriell verschaltete Module aufweist, umfasst. Ein Modul weist einen ersten Modulanschluss und einen zweiten Modulanschluss auf. Zwischen den beiden Modulanschlüssen werden eine obere Stromschiene und eine untere Stromschiene angeordnet, wobei dann zwischen den beiden Stromschienen ein Energiespeicher angeordnet wird. In der oberen Stromschiene wird unmittelbar vor dem ersten Modulanschluss eine erste Diode mit ihrer Kathode in Richtung Energiespeicher eingefügt. Weiter wird in der oberen Stromschiene unmittelbar vor dem zweiten Modulanschluss eine Parallelschaltung aus einem ersten Schalter und einer zweiten Diode mit ihrer Kathode in Richtung Energiespeicher eingefügt. In der unteren Stromschiene wird unmittelbar vor dem ersten Modulanschluss eine Parallelschaltung aus einem zweiten Schalter und einer dritten Diode mit ihrer Anode in Richtung Energiespeicher eingefügt. Weiter wird in der unteren Stromschiene unmittelbar vor dem zweiten Modulanschluss eine vierte Diode mit ihrer Anode in Richtung Energiespeicher eingefügt. Jeder Modularm wird in Betrieb nur von einem Strom in eine Stromrichtung von einem ersten Ende des jeweiligen Modularms zu einem zweiten Ende des jeweiligen Modularms durchflossen. Zur seriellen Verschaltung eines jeweiligen Moduls mit einem jeweiligen Nachbarmodul wird der zweite Modulanschluss des jeweiligen Moduls mit dem ersten Modulanschluss des jeweiligen Nachbarmoduls in Stromrichtung verschaltet. Der mindestens eine Doppelstrang an Modularmen wird aus einem Zusammenschluss des ersten Endes eines zweiten Modularmes mit einem zweiten Ende eines ersten Modularmes zu einem ersten Doppelstranganschluss, und einem Zusammenschluss des zweiten Endes des zweiten Modularmes mit einem ersten Ende des ersten Modularmes zu einem zweiten Doppelstranganschluss gebildet.
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Die Anordnung der jeweiligen Dioden bzw. Schalter erfolgt an den Enden der jeweiligen Stromschienen vor den jeweiligen Modulanschlüssen und wird als „unmittelbar“ bezeichnet, um damit auszudrücken, dass im Gegensatz dazu der Energiespeicher zwischen den jeweiligen Enden der beiden Stromschienen diese verbindet.
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Das Zwei-Quadranten-Modul kann bei vorgegebener Stromrichtung durch geeignete Verschaltung seines Energiespeichers über den ersten Schalter und den zweiten Schalter auf den durchgeleiteten Strom sowohl im positiven wie auch im negativen Quadranten einer Strom-Spannungsebene, welche gemeinhin durch jeweils zwei Vorzeichenmöglichkeiten für Strom und Spannung vier Quadranten aufweist, aktuieren. Durch den erfindungsgemäßen mindestens einen Doppelstrang als Parallelkombination der beiden Modularme können somit alle vier Quadranten der Strom-Spannungsebene bedient werden.
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Da jeder Modularm zur Durchleitung von Strom in einer Stromrichtung ausgelegt ist, kann gegenüber einem Vier-Quadranten-Modul, welches bspw. statt der ersten Diode und der vierten Diode eine jeweilige zusätzliche Parallelschaltung aus Schalter und Diode aufweist, vorteilhaft auf eben diese zusätzlichen Parallelschaltungen verzichtet werden. Dies bedeutet, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhaft gegenüber dem Vier-Quadranten-Modul die Hälfte der dort implementierten aktiven Schalter eingespart werden kann und stattdessen Dioden zum Einsatz kommen. Besonders vorteilhaft können hierzu solche Dioden verwendet werden, die eine geringe oder keine Reverse-Recovery-Ladung aufweisen. Als Beispiel können hierbei Schottky-Dioden angeführt werden, deren Durchleitung auf Majoritätsladungsträgern basiert, wodurch kein oder nur ein sehr geringer Reverse-Recovery-Effekt auftritt.
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Ein bisheriges modulares Multilevelkonvertersystem, wie bspw. der MMSPC beschrieben in „Goetz, S.M.; Peterchev, A.V.; Weyh, T., „Modular Multilevel Converter With Series and Parallel Module Connectivity: Topology and Control,“ Power Electronics, IEEE Transactions on, vol.30, no.1, pp.203,215, 2015. doi: 10.1109/TPEL.2014.2310225, erzeugt Spannungsdifferenzen zwischen zwei Anschlussterminals, bspw. eines Energienetzes oder eines Traktionssystems eines Elektroautos, durch eine Konfiguration einer elektrischen Verschaltung von Energiespeichern in Modulen und durch eine Schaltmodulation zwischen Schaltzuständen zur Bildung beliebiger Zwischenzustände. Demgegenüber ersetzt der durch das erfindungsgemäße Verfahren bereitgestellte modulare Multilevelkonverter mit Modularmen aus Zwei-Quadranten-Modulen jeden Arm des MMSPC durch eine Parallelkombination auf zweierlei Art verschalteter aber sonst baugleicher Zwei-Quadranten-Module, welche bei nur einer Stromrichtung beide Spannungspolaritäten bedienen. Durch die voranstehend erwähnte Einsparung der Hälfte der Schalter in den Modularmen aus Zwei-Quadranten-Modulen steigt bei erfindungsgemäßer Anordnung der Parallelkombination insgesamt eine Anzahl an aktiven Schaltern bspw. Halbleitertransistoren nicht.
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Die jeweiligen mindestens zwei in den jeweiligen Modularmen des mindestens einen Doppelstrangs seriell verschalteten Module sind zwar im Aufbau stets gleich, werden aber als Ergebnis der Verschaltung des Doppelstrangs bezogen auf die jeweiligen Modularme zueinander invers angeordnet, d. h. das Modul im dem jeweiligen einen Modularm ergibt sich spiegelsymmetrisch mit dem jeweiligen Energiespeicher als Spiegelachse aus dem Modul in dem jeweiligen anderen Modularm. Entsprechend ist eine Steuerung daher vorteilhaft dazu ausgelegt, rein durch eine Software bzw. durch eine Logik eine Adressierung des ersten Schalters mit der Adressierung des zweiten Schalters in den jeweiligen Modulen eines jeweiligen Modularmes zu vertauschen. Mit dieser Ausgestaltung lässt sich aus gleichartig angeordneten bzw. hergestellten Modularmen eine jeweilig für einen Doppelstrang benötigte Konfiguration erzeugen. Letztlich wird vorteilhaft nur ein einziger Modulhardwaretyp benötigt, was die Herstellung enorm vergünstigt.
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Als Energiespeicher kann ein Gleichspannungsspeicher aus folgender Liste gewählt werden: Kondensator, Elektrolytkondensator, Batterie, Energiezelle. Dabei kann der Gleichspannungsspeicher bspw. als eine prismatische Zelle, als eine Rundzelle oder als eine Pouch-Zelle ausgebildet sein. Auch Kombinationen mehrerer oder verschiedener Gleichspannungsspeicher, bspw. als Batteriepaket, sind denkbar.
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In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden drei Doppelstränge mit ihrem jeweiligen ersten Doppelstranganschluss zu einem Neutralpunkt zusammengeschaltet. Durch den jeweiligen zweiten Doppelstranganschluss wird eine jeweilige Phase einer Dreiphasenwechselstromversorgung gebildet.
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In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die jeweilig sich entsprechenden Phasen zweier Dreiphasendoppelstränge zu einem Dreiphasenausgang zusammengeschaltet. Durch die jeweiligen Neutralpunkte werden zwei Pole eines Gleichspannungsanschlusses gebildet.
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In einer noch weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die jeweilige Parallelschaltung eines Schalters mit einer Diode durch einen Feldeffekttransistor mit intrinsischer Body-Diode gebildet. Der Feldeffekttransistor kann bspw. ein MOSFET sein.
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In einer fortgesetzt weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die jeweilige erste Diode und/oder die jeweilige vierte Diode durch eine Schottky-Diode gebildet.
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In einer fortgesetzt noch weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Energiespeicher eines jeweiligen Moduls durch eine jeweilige Nachladeschaltung für einen Dauerbetrieb mit Energie versorgt.
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Ferner wird ein modularer Multilevelkonverter mit Modularmen aus Zwei-Quadranten-Modulen beansprucht, der mindestens einen Doppelstrang aus zwei Modularmen, wobei ein jeweiliger Modularm mindestens zwei seriell verschaltete Module aufweist, umfasst. Ein Modul weist einen ersten Modulanschluss und einen zweiten Modulanschluss auf. Zwischen den beiden Modulanschlüssen sind eine obere Stromschiene und eine untere Stromschiene angeordnet, wobei zwischen den beiden Stromschienen ein Energiespeicher angeordnet ist. In der oberen Stromschiene ist unmittelbar vor dem ersten Modulanschluss eine erste Diode mit ihrer Kathode in Richtung Energiespeicher eingefügt. Weiter ist in der oberen Stromschiene unmittelbar vor dem zweiten Modulanschluss eine Parallelschaltung aus einem ersten Schalter und einer zweiten Diode mit ihrer Kathode in Richtung Energiespeicher eingefügt. In der unteren Stromschiene ist unmittelbar vor dem ersten Modulanschluss eine Parallelschaltung aus einem zweiten Schalter und einer dritten Diode mit ihrer Anode in Richtung Energiespeicher eingefügt. In der unteren Stromschiene ist unmittelbar vor dem zweiten Modulanschluss eine vierte Diode mit ihrer Anode in Richtung Energiespeicher eingefügt. Jeder Modularm ist in Betrieb nur von einem Strom in eine Stromrichtung von einem ersten Ende des jeweiligen Modularms zu einem zweiten Ende des jeweiligen Modularms durchflossen. Zur seriellen Verschaltung eines jeweiligen Moduls mit einem jeweiligen Nachbarmodul ist der zweite Modulanschluss des jeweiligen Moduls mit dem ersten Modulanschluss des jeweiligen Nachbarmoduls in Stromrichtung zu verschalten bzw. verschaltet. Der mindestens eine Doppelstrang an Modularmen ist aus einem Zusammenschluss des ersten Endes eines zweiten Modularmes mit einem zweiten Ende eines ersten Modularmes zu einem ersten Doppelstranganschluss, und einem Zusammenschluss des zweiten Endes des zweiten Modularmes mit einem ersten Ende des ersten Modularmes zu einem zweiten Doppelstranganschluss gebildet.
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Mit dem erfindungsgemäßen modularen Multilevelkonverter kann eine Wechselstromphase für eine sich an dem ersten und dem zweiten Doppelstranganschluss befindliche Last bereitgestellt werden. Als Verwendungen kommen bspw. eine Blindleistungskompensation oder eine Eliminierung von Netzharmonischen und Verzerrungen in Frage.
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Ab einer bestimmten Spannungsamplitude des durch den Doppelstrang fließenden bzw. von ihm bereitgestellten Stromes ergeben sich Ausgleichsströme zwischen den beiden Modularmen, d. h. Ströme eines treibenden Modularmes werden von dem anderen Modularm aufgenommen und fließen nicht zu der mit den Doppelstranganschlüssen verschalteten Last.
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In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen modularen Multilevelkonverters sind drei Doppelstränge mit ihrem jeweiligen ersten Doppelstranganschluss zu einem Neutralpunkt zusammengeschaltet. Durch den jeweiligen zweiten Doppelstranganschluss ist eine jeweilige Phase einer Dreiphasenwechselstromversorgung gebildet. Neben einer solchen Verschaltung als Stern, bei der eine Zahl verschalteter Doppelstränge der Zahl an bereitgestellten Phasen entspricht, ist es auch denkbar, mehrere Doppelstränge zu einem Ring zu verbinden.
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In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen modularen Multilevelkonverters sind die jeweilig sich entsprechenden Phasen zweier Dreiphasendoppelstränge zu einem Dreiphasenausgang zusammengeschaltet. Weiter ist durch einen jeweiligen Neutralpunkt ein jeweiliger Pol eines Gleichspannungsanschlusses gebildet. Hierdurch wird eine Variante eines modularen Multilevelkonverter dargestellt, welche beliebig zwischen dreiphasigem Wechselstrom und Gleichstrom wandeln kann (siehe auch 3).
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In einer noch weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen modularen Multilevelkonverters sind eine oder mehrere der Dioden durch eine jeweilige Schottky-Diode gebildet.
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In einer fortgesetzt weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen modularen Multilevelkonverters ist die jeweilige Parallelschaltung eines Schalters mit einer Diode durch einen Feldeffekttransistor mit intrinsischer Body-Diode gebildet.
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In einer fortgesetzt noch weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen modularen Multilevelkonverters ist der Energiespeicher eines jeweiligen Moduls durch eine jeweilige Nachladeschaltung für einen Dauerbetrieb mit Energie versorgt.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben, gleichen Komponenten sind dieselben Bezugszeichen zugeordnet.
- 1 zeigt schematisch eine Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen modularen Multilevelkonverters in einer Einphasenvariante.
- 2 zeigt schematisch eine weitere Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen modularen Multilevelkonverters in einer Dreiphasenvariante.
- 3 zeigt schematisch eine noch weitere Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen modularen Multilevelkonverters in einer Dreiphasenkonvertervariante.
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In 1 wird schematisch eine Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen modularen Multilevelkonverters in einer Einphasenvariante als Doppelstrangschaltung 100 gezeigt, bei der ein erster Modularm 101 und ein zweiter Modularm 102 zusammengeschaltet sind. Mit einem ersten Doppelstranganschluss 105 und einem zweiten Doppelstranganschluss 106 kann bspw. ein Elektromotor eines Traktionssystems eines Fahrzeuges verbunden sein. Auch ein Stromnetz ist als Last denkbar. Ausgehend von dem zweiten Doppelstranganschluss 106 fließt in den ersten Modularm 101 ausschließlich ein Input-Strom 103 hinein und in den zweiten Modularm 102 ausschließlich ein Output-Strom 104 heraus. Der erste Modularm 101 ist aus gleichartigen seriell verschalteten Modulen des Modultyps 110 zusammengesetzt, wobei ein jeweiliges Modul zwischen einem ersten Modulanschluss 111 und einem zweiten Modulanschluss 112 eine obere Stromschiene 107 und eine untere Stromschiene 108 aufweist, zwischen denen ein Energiespeicher 119 angeordnet ist. Die obere Stromschiene 107 ist mit dem ersten Modulanschluss 111 über eine Diode 113 verschaltet, und mit dem zweiten Modulanschluss 112 über eine Parallelschaltung aus einem ersten Schalter 114 und einer zweiten Diode 115 verschaltet. Die untere Stromschiene 108 ist mit dem ersten Modulanschluss 111 über eine Parallelschaltung aus einem zweiten Schalter 116 und einer dritten Diode 117 verschaltet, und mit dem zweiten Modulanschluss 112 über eine vierte Diode 118 verschaltet. Analog hierzu ist der zweite Modularm 102 aus gleichartigen seriell verschalteten Modulen des Modultyps 120 zusammengesetzt. Der Modultyp 120 des zweiten Modularms 102 wird aus dem ersten Modultyp 110 des ersten Modularmes 101 durch Spiegelung mit dem Energiespeicher 119 als Spiegelachse erhalten, d. h. dass zur Bildung des zweiten Modultyps 120 aus dem ersten Modultyp 110 der erste Modulanschluss 111, der zweite Modulanschluss 112, die erste Diode 113, der erste Schalter 114, die zweite Diode 115, der zweite Schalter 116, die dritte Diode 117, die vierte Diode 118 und der Energiespeicher 119 des ersten Modultyps 110 jeweilig in den ersten Modulanschluss 121, den zweiten Modulanschluss 122, die erste Diode 123, den ersten Schalter 124, die zweite Diode 125, den zweiten Schalter 116, die dritte Diode 127, die vierte Diode 128 und den Energiespeicher 129 des zweiten Modultyps 120 durch Spiegelung übergehen. Die so erhaltenen Modularme 101, 102 können jeweils zwei Quadranten einer Strom-Spannungsebene mit vier Quadranten bedienen. Gezeigt wird dies ist in den kleinen Schaubildern 198, 199, in denen ein Laststrom Icoil 192 über eine Modularmspannung Varm 191 aufgetragen ist. Der erste Modularm 101 bedient hierbei zwei negative Stromquadranten 193, der zweite Modularm 102 zwei positive Stromquadranten 194. Die jeweiligen Module 110, 120 werden daher auch als Zwei-Quadranten-Module 110, 120 bezeichnet, wobei sie bezogen auf die jeweilig zugeordnete Stromrichtung 103, 104 bipolar aktuieren, d. h. den jeweiligen Energiespeicher 119, 129 seriell-plus oder seriell-minus oder unter Umgehung (bypass) verschalten können.
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In 2 wird schematisch eine weitere Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen modularen Multilevelkonverters in einer Dreiphasenvariante 200 gezeigt, wobei drei Doppelstränge 100 mit den Modulen 110 und den Modulen 120 aus 1 zusammengeschaltet werden. Hierzu wird jeweils der erste Doppelstranganschluss (Bezugszeichen 105 in 1) zu einem Neutralpunkt 204 zusammengeschlossen, während durch den jeweiligen zweiten Doppelstranganschluss (Bezugszeichen 106 in 1) eine jeweilige Phase 201, 202, 203 eines Dreiphasen-Multilevelkonverters 200 gebildet wird.
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In 3 wird schematisch eine noch weitere Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen modularen Multilevelkonverters in einer Dreiphasenkonvertervariante 300 gezeigt. Der jeweilige erste Doppelstranganschluss (Bezugszeichen 105 in 1) eines ersten Dreiphasen-Multilevelkonverters (Bezugszeichen 200 in 2) ist zu einem Pluspol 301 eines Gleichspannungsanschlusses zusammengeschaltet. Der jeweilige erste Doppelstranganschluss (Bezugszeichen 105 in 1) eines zweiten Dreiphasen-Multilevelkonverters (Bezugszeichen 200 in 2) ist zu einem Minuspol 302 des Gleichspannungsanschlusses zusammengeschaltet. Die jeweiligen zweiten Doppelstranganschlüsse (Bezugszeichen 106 in 1) beider Dreiphasen-Multilevelkonverter (Bezugszeichen 200 in 2) sind jeweilig miteinander verbunden und bilden einen Dreiphasenausgang 303. Die so gebildete Dreiphasenkonvertervariante 300 kann als Konverter zwischen einem Gleichspannungsnetz und einem Wechselspannungsnetz verwendet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2018/0109202 [0002]
- US 2013/0208521 A1 [0007]
- US 2014/0254205 A1 [0008]
- US 2015/0028826 A1 [0009]
