ES2710557T3

ES2710557T3 - Protección de corriente de cortocircuito para un submódulo de un convertidor multinivel modular (MMC)

Info

Publication number: ES2710557T3
Application number: ES11767224T
Authority: ES
Inventors: Markus Billmann; Jörg Dorn; Herbert Gambach; Marcus Wahle
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Siemens AG; Infineon Technologies Bipolar GmbH and Co KG
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Siemens AG; Infineon Technologies Bipolar GmbH and Co KG
Priority date: 2011-09-29
Filing date: 2011-09-29
Publication date: 2019-04-25
Anticipated expiration: 2031-09-29
Also published as: EP2748906A1; WO2013044961A1; EP2748906B1

Abstract

Submódulo (31) para un convertidor multinivel con un acumulador de energía unipolar (16), dos bornes de conexión (22, 23) y un circuito semiconductor (17, 26) que presenta al menos dos interruptores semiconductores de potencia (18,19,27,28) que pueden ser activados, a los cuales, respectivamente por fuera de la carcasa del semiconductor (2) del interruptor semiconductor de potencia (18,19,27,28), está conectado de forma paralela en sentido opuesto un diodo libre (20,21,29,30) separado, donde al acumulador de energía unipolar (16) está conectado de forma paralela al menos un componente semiconductor (32), con baja inductancia, el cual puentea el acumulador de energía (16) en caso de una falla, donde cada interruptor semiconductor de potencia (18,19,27,28) presenta chips del semiconductor de potencia (8) dispuestos en una carcasa del semiconductor (2), que pueden controlarse de forma exclusiva, con conexiones de carga de chip, donde conductores de resistencia (12) conectan unas con otras las conexiones de carga de chip de los chips del semiconductor de potencia (8), caracterizado porque cada diodo libre (20,21,27,28) es un diodo de célula de disco que se encuentra en contacto por presión para evitar conductores de resistencia, y forma parte de una unidad de circuito (39) que presenta una placa de emisor (41), así como una placa de colector (42), entre las cuales está sujetado el diodo de célula de disco (20,21,29,30), donde la placa de colector (42) está conectada con una conexión del colector (5) del interruptor semiconductor de potencia (18,19,27,28), y la placa de emisor (41) está conectada con una conexión de emisor (4) del interruptor de semiconductor de potencia (18,19,27,28), la cual está conectada de forma paralela con respecto al diodo libre (20,21,29,30) mencionado.

Description

DESCRIPCION

Proteccion de corriente de cortocircuito para un submodulo de un convertidor multinivel modular (MMC)

La invencion hace referencia a un submodulo para un convertidor multinivel con un acumulador de energfa unipolar, dos bornes de conexion y un circuito semiconductor que presenta al menos dos interruptores de semiconductor de potencia que pueden ser activados, a los cuales, respectivamente esta conectado de forma paralela en sentido opuesto un diodo libre separado, donde al acumulador de energfa unipolar esta conectado de forma paralela al menos un componente semiconductor, con baja inductancia, el cual puentea el acumulador de energfa en caso de una falla.

Un submodulo de este tipo ya se conoce por la solicitud DE 10323 220 A1. El submodulo allf mostrado presenta cuatro interruptores semiconductores de potencia controlables en forma de IGBTs, a los cuales respectivamente esta conectado un diodo libre de forma paralela, en sentido opuesto. Ademas esta proporcionado un condensador del acumulador, con el cual, de forma conjunta, los IGBTs conforman un asf llamado circuito de puente completo. En el caso de la utilizacion de modulos IGBT usuales en la industria, cuyos chips estan conectados unos con otros del lado del emisor mediante conductores de resistencia, para evitar que los conductores de resistencia se fundan o se rompan debido a una formacion de arco voltaico, al condensador del acumulador, del lado de tension continua, esta conectado paralelamente un componente de semiconductor. De este modo, el componente de semiconductor y el condensador del acumulador estan conectados uno con otro con baja inductancia, de modo que el componente de semiconductor absorbe esencialmente la corriente de cortocircuito suministrada desde el condensador del acumulador tan pronto como este pasa a su estado conductor. Como componente semiconductor se sugiere por ejemplo un diodo inverso o sin embargo tambien un tiristor, cuya conexion de control esta conectada a un circuito de deteccion que esta configurado para detectar un aumento de corriente extraordinariamente rapido o la superacion de una corriente maxima o de una tension maxima, y en ese caso enciende el tiristor. El tiristor o el diodo inverso estan disenados de modo que se destruyen por ejemplo debido a que se produce un aumento de corriente elevado (di/dt). El componente de semiconductor pasa a su estado conductor. Ante todo en las publicaciones en idioma ingles esto se denomina como "falla parcial". Debido al componente de semiconductor paralelamente conductor, el condensador del acumulador se descarga, de modo que, en el mejor de los casos, los IGBTs y los diodos libres no se destruyen. Los diodos libres no destruidos, entonces, junto con el componente de semiconductor con falla parcial, proporciona una conexion conductora en ambas direcciones de la corriente, entre los bornes de conexion del submodulo. Expresado de otro modo, el submodulo defectuoso se encuentra puenteado. Un puenteo de esa clase es ventajoso, puesto que los dos submodulos bipolares, en el area de la transmision de energfa de alta tension, se utilizan usualmente en circuitos en serie. Debido a las tensiones elevadas que predominan allf, los circuitos en serie de esa clase comprenden varios cientos de submodulos. Es evidente que la falla de un unico submodulo no debe conducir a una desconexion de toda la instalacion. A traves del puenteo del submodulo mediante el diodo libre y el componente de semiconductor con falla parcial, sin embargo, el convertidor en el cual esta instalado el submodulo puede continuar funcionando, donde la funcion del submodulo defectuoso es asumida por los submodulos restantes del circuito en serie.

En el submodulo antes mencionado se presenta la desventaja de que no se asegura en todos los casos que los diodos libres no resulten danados. Mas bien, a pesar del efecto del componente de semiconductor conectado con baja inductancia pueden producirse en los diodos libres corrientes de fuga tan elevadas, que sus conductores de resistencia se rompan o se fundan. Esto conduce a una destruccion de los diodos libres, de modo que los bornes de conexion del submodulo defectuoso ya no se encuentran puenteados.

Por la solicitud WO 2010/081555 se conoce ademas un submodulo para un convertidor multinivel modular (MMC). Los interruptores semiconductores de potencia, asf como los diodos libres del submodulo, conectados a estos de forma antiparalela, en forma de chips, estan sujetados entre placas conductoras, en una asf llamada disposicion de paquete comprimido. Paralelamente con respecto a los chips de semiconductor, entre las placas conductoras esta dispuesto adicionalmente un interruptor mecanico. El interruptor mecanico se activa en el caso de una falla de uno de los semiconductores, de modo que se produce una conexion de derivacion entre las placas conductoras.

En la solicitud WO 2006/136123 A1 se describe otro submodulo para un MMC. Dicho submodulo comprende un dispositivo de proteccion formado por dos secciones del conductor que se extienden en sentido opuesto, las cuales, debido a un rechazo mutuo en el caso de corrientes de fuga elevadas, provocan un puenteo de todo el submodulo. Un elemento de fusible adicional, dispuesto entre los bornes del submodulo, en forma de un diodo de celula de disco, se destruye en el caso de una falla, formando una ruta de corriente adicional.

Por la solicitud WO 2006/1014430 A1 se conoce ademas una unidad de valvula para una valvula de convertidor de un convertidor de circuito intermedio de tension con un dispositivo de monitoreo. Cada unidad de valvula comprende interruptores semiconductores conectados de forma paralela. El dispositivo de monitoreo conocido determina un caso de falla de un semiconductor de la valvula de convertidor de corriente, despues de lo cual los semiconductores de la unidad de valvula correspondiente pasan a un estado con un circuito de corriente cerrado en la unidad de valvula.

En la solicitud EP 0785625 A2 se describe una disposicion de proteccion para un dispositivo de conmutacion, en donde un tiristor esta dispuesto paralelamente con respecto al dispositivo de conmutacion y, en el caso de una falla, puede conformar una ruta de corriente de puenteo duradera, de menor impedancia, para el dispositivo de conmutacion.

En la solicitud US 2008/0205093 A1 se describe una disposicion de convertidor, en donde en un modulo de semiconductor, adicionalmente con respecto a los diodos libres, estan proporcionados diodos de proteccion paralelos, paralelamente con respecto al elemento de conmutacion semiconductor. Dichos diodos pueden estar realizados como diodos que se encuentran en contacto por presion.

Por lo tanto, el objeto de la invencion consiste en proporcionar un submodulo de la clase mencionada en la introduccion, el cual, en el caso de una falla, puentee de modo fiable los dos bornes de conexion del submodulo.

La invencion soluciona dicho objeto a traves de las caracteristicas de la reivindicacion 1 independiente. Segun la invencion se proporciona un submodulo, en donde, independientemente de la seleccion de los interruptores semiconductores de potencia, en el caso de una falla, esta proporcionada una ruta de corriente en ambas direcciones, la cual se extiende exclusivamente sobre semiconductores que se encuentran en contacto por presion. Los componentes semiconductores que se encuentran en contacto por presion estan fabricados a base de silicio. Esto aplica tambien para el diodo de celula de disco. Los chips semiconductores de silicio presentan la propiedad de que los mismos se destruyen en el caso de gradientes de corriente o de tension elevados, o tambien en el caso de una corriente demasiado elevada que circula por los mismos, o en el caso de una tension demasiado grande que disminuye en los mismos, donde estos pasan a un estado conductor. Esa propiedad, en las publicaciones en idioma ingles, se denomina como "falla parcial" o "conduccion en falla". En el caso de una falla, de este modo, se proporcionan rutas de corriente de baja inductancia en ambas direcciones, las cuales puentean el submodulo defectuoso. Ademas, el acumulador de energia puede descargarse de forma segura mediante al menos un componente semiconductor, donde debido a la conexion de baja inductancia se evita que el interruptor de semiconductor de potencia se cargue con una corriente de fuga elevada. De este modo, el interruptor de semiconductor de potencia puede estar realizado como interruptor de semiconductor de potencia usual en la industria, el cual presenta por lo tanto una pluralidad de chips de semiconductor de potencia, cuyas conexiones de carga estan conectadas unas con otras mediante conductores de resistencia. En el caso de una falla, en los conductores de resistencia ya no pueden producirse densidades de corriente tan elevadas, de modo que debido a un fundido o a una rotura de los conductores de resistencia, provocados por intensidades del campo magnetico elevadas, se produce un arco voltaico. Segun la invencion, se evita por tanto una explosion del submodulo y se asegura que la descarga del acumulador de energia tenga lugar esencialmente mediante los semiconductores que se encuentran en contacto por presion. El soporte mecanico de los diodos de celula de disco tiene lugar con la ayuda de la placa de colector y de emisor.

Aun cuando debido a la descarga del acumulador de energia o a causa de un cortocircuito en la red conectada una corriente de fuga elevada circule a traves de los diodos libres, estos no interrumpen la ruta de corriente mediante el submodulo segun la invencion. Mas bien los diodos libres, aun en el caso de su destruccion, se vuelven igualmente conductores, de modo que el submodulo defectuoso esta puenteado de modo fiable.

Segun la invencion, el diodo de celula de disco presenta una capa de deformacion elastica y electricamente conductora. La capa de deformacion elasticamente deformable impide una destruccion del respectivo diodo de celula de disco debido a las fuerzas de sujecion mecanicas que se producen. Para ello, la capa de deformacion presenta una elasticidad adecuada. Por ejemplo, la capa de deformacion se compone de cobre y presenta un grosor conveniente que depende de la presion de la sujecion. Naturalmente, el diodo de celula de disco esta conectado en sentido opuesto, paralelamente con respecto a la direccion de paso del interruptor de semiconductor de potencia, al cual el mismo esta conectado de forma paralela. El interruptor de semiconductor de potencia conectado de forma paralela presenta chips semiconductores de potencia controlables de forma exclusiva, como por ejemplo IGBTs, GTOs, IGCTs o similares. Los diodos que actuan como diodos libres estan dispuestos fuera de la carcasa del semiconductor del interruptor de semiconductor de potencia, en forma del diodo de celula de disco. Para ello, todos los chips de semiconductor de potencia controlables del semiconductor de potencia presentan una direccion de paso comun, de modo que se posibilita un control del flujo de corriente en esa direccion. La direccion de paso no controlable del diodo de celula de disco esta orientada de forma opuesta con respecto a la direccion de paso de los chips de semiconductor de potencia controlables del semiconductor de potencia.

Para evitar conductores de resistencia, cada diodo de celula de disco que se encuentra en contacto por presion. Para ello, este forma parte de una unidad de circuito que dispone de placas de colector y de emisor metalicas, de manera conveniente. La sujecion tiene lugar con la ayuda de las placas de colector y de emisor mencionadas, entre las cuales esta dispuesto el diodo de celula de disco. En este caso, los medios de sujecion se utilizan para constituir una fuerza de sujecion entre las placas mencionadas. Las placas de colector y de emisor estan realizadas de forma electricamente conductora y preferentemente planas. Segun la invencion, por lo tanto, es posible que varias unidades de circuito esten conectadas electricamente unas con otras en un circuito en serie, donde las unidades de circuito estan apiladas unas sobre otras y se sujetan como una pila. La estructura exacta del circuito semiconductor se abordara en detalle mas adelante.

Segun una variante preferente, el componente semiconductor, o cada componente semiconductor, es un tiristor, cuya conexion de control esta conectada a medios para la deteccion del caso de falla, donde el tiristor esta disenado de modo que el mismo, despues de su encendido, se destruye debido a la corriente de fuga que se produce, y a continuacion permanece de forma conductora. Segun esa variante preferente de la invencion, un tiristor esta conectado de forma paralela al acumulador de energia, con baja inductancia. En el sentido de la invencion, esto significa que la inductancia de la ruta de corriente que conduce mediante el componente o los componentes semiconductores es menor que la inductancia de la ruta de corriente que conduce mediante el circuito semiconductor. De este modo se asegura que la corriente, en el caso de una falla, despues del cortocircuito del tiristor o de la falla parcial de otro componente semiconductor, circule mediante el componente o los componentes semiconductores y precisamente no mediante partes del circuito semiconductor. El tiristor, el cual se denomina aqui tambien como tiristor de descarga, esta orientado de modo que el mismo, en su estado conductor, se encarga de un puenteo o, expresado de otro modo, de un cortocircuito del acumulador de energia. A traves del encendido del tiristor, de este modo, el acumulador de energia se descarga de forma selectiva y activa. De este modo, debido a la conexion de baja inductancia, la corriente de fuga circula casi exclusivamente mediante el tiristor, el cual en particular se destruye debido a las velocidades de aumento de corriente elevadas que se producen, y pasa a un estado conductor. Despues de la descarga del acumulador de energia, de este modo, en ambas direcciones se proporciona una ruta de corriente, paralelamente con respecto al acumulador de energia. Dependiendo de la realizacion del circuito semiconductor, la potencia circula entre los dos bornes de conexion, mediante los diodos de celula de disco y/o mediante el tiristor con falla parcial, el cual se denomina aqui tambien como tiristor de descarga.

De manera ventajosa, los medios para la deteccion de un caso de falla presentan un circuito sensor que esta configurado para detectar variables de monitoreo del submodulo en forma de una variacion de tension, de una variacion de corriente, de una corriente y/o de una tension que disminuye en el acumulador de energia, donde el circuito sensor enciende el tiristor de descarga cuando la variable de monitoreo supera un valor umbral previamente establecido. Un circuito sensor de este tipo es conocido por ejemplo por la solicitud DE 10323 220 A1. El circuito sensor, de manera ventajosa, comprende un seccionador de tension capacitiva u ohmico, en el cual un diodo de ruptura esta conectado de forma paralela a uno de los condensadores o resistencias del seccionador de tension. Si la tension que disminuye en el condensador puenteado y, con ello en el diodo de ruptura, supera la tension de ruptura inversa, en la entrada de control de un semiconductor de potencia que puede activarse se genera una tension que finalmente se ocupa de la descarga de un condensador de carga. La corriente de descarga es conducida mediante una bobina de encendido que esta conectada a la entrada de control del tiristor. La tension inducida por la bobina de encendido enciende el tiristor. En el caso de una variante un poco modificada, para encender el tiristor se utilizan inductancias en forma de bobinas.

Segun otra variante de la invencion, los medios para la deteccion del caso de falla presentan un diodo de ruptura, en el cual disminuye una tension que al menos es proporcional con respecto a la tension que disminuye en el acumulador de energia, donde el diodo de ruptura esta conectado con la entrada de control del tiristor y esta disenado de modo que el mismo se vuelve conductor al superarse una tension limite previamente establecida. En el marco de la invencion, la conexion mencionada entre el diodo de ruptura y la entrada de control del tiristor de ningun modo debe tener lugar de forma directa - del modo antes indicado. Mas bien, pueden utilizarse otros componentes electronicos o electricos para encender el tiristor del modo mas seguro y rapido posible despues de la reaccion del diodo de ruptura. A este respecto se remite nuevamente a la solicitud DE 10323220 A1.

En una variante preferente, el diodo de ruptura esta integrado en el tiristor, de modo que un circuito de activacion adicional se ha vuelto innecesario.

Segun una variante diferente, los medios para detectar el caso de falla comprenden medios de acoplamiento que estan conectados del lado de entrada con la entrada de control del tiristor, donde los medios de acoplamiento estan acoplados de forma inductiva con una linea de conexion que se extiende entre el acumulador de energia y el circuito semiconductor. A traves del acoplamiento inductivo, en el caso de un aumento de corriente rapido se genera una tension de encendido suficientemente elevada para encender el tiristor. De este modo puede encenderse el tiristor, donde al mismo tiempo se evita un aumento de corriente demasiado elevado en el circuito semiconductor. De este modo se evitan interconexiones costosas o unidades electronicas de activacion.

De manera conveniente, los componentes de semiconductor comprenden un tiristor y un diodo inverso, donde tanto el tiristor, como tambien el diodo inverso estan conectados paralelamente con baja inductancia al acumulador de energia. Segun esa variante de la invencion, se procura un puenteado y una descarga del acumulador de energia que tiene lugar al mismo tiempo, tambien cuando deben presentarse procesos de inversion que no son detectados por los medios para detectar el caso de falla.

Segun la reivindicacion 1 independiente, cada circuito de semiconductor de potencia presenta chips del semiconductor de potencia dispuestos en una carcasa del semiconductor, donde conductores de resistencia conectan unas con otras las conexiones de carga de chip de los chips del semiconductor de potencia. De este modo, en el submodulo estan introducidos interruptores de semiconductor de potencia usuales en la industria, los cuales estan configurados para conducir la corriente de carga. Segun un perfeccionamiento conveniente, la unidad de circuito dispone de una pared lateral electricamente aislante y circunferencialmente cerrada, cuya altura es mas reducida que la altura del diodo de celula de disco, donde la placa de emisor, la placa de colector y la pared lateral conforman una carcasa del circuito. Segun ese ejemplo de ejecucion, el diodo (los diodos) con su capa de deformacion absorbe(n) ademas la presion en el caso de una sujecion. Al mismo tiempo, sin embargo, se proporciona una carcsa que proporciona una proteccion frente a suciedad o explosiones. Para sostener sin tension la pared lateral, la placa de emisor y la placa de colector, de manera ventajosa, presentan medios de retencion adecuados en forma de ranuras de retencion, salientes de retencion con plegado libre o similares. Segun otra variante de la invencion, la carcasa del semiconductor dispone de una placa base electricamente conductora, donde cada chip de semiconductor de potencia del interruptor de semiconductor de potencia presenta dos conexiones del chip, y con una de sus conexiones de carga del chip esta conectado de forma electricamente conductora con la placa base, de modo que la placa base conforma una de las conexiones de carga del interruptor de semiconductor de potencia. Segun esa variante de la invencion se utiliza un interruptor de semiconductor de potencia unido modificado de forma conveniente. Este presenta conexiones de carga que estan dispuestas en lado de la carcasa, de la carcasa del semiconductor, en lados de la carcasa apartados unos de otros. De este modo es posible conectar de forma mecanica y electrica el interruptor de semiconductor de potencia con su placa base, directamente con una de las placas de la unidad de circuito. De manera conveniente, la placa base esta unida a la placa del colector, por ejemplo atornillada. La conexion de emisor del semiconductor de potencia, en cambio, esta conectada a la placa de emisor con lineas de conexion electricas adecuadas.

En una realizacion ventajosa de esa variante del submodulo segun la invencion, cada chip de semiconductor de potencia del interruptor de semiconductor de potencia esta conectado de forma plana con la placa base o con una capa intermedia electricamente conductora que se encuentra en contacto electrico con la placa base. El chip de semiconductor de potencia, para ello, con el metodo deseado, puede conectarse de forma plana con la placa base, directamente o con la capa intermedia. De manera ventajosa, el chip de semiconductor de potencia esta soldado de forma plana.

De manera conveniente, estan proporcionados medios de refrigeracion para refrigerar los chips de semiconductor de potencia. Para ello, tubos de refrigeracion se extienden por ejemplo a traves de la placa de colector y/o de emisor. Estos, por ejemplo, se encuentran en contacto plano termicamente conductor con una placa base. Los tubos de refrigeracion estan fabricados por ejemplo de un material no conductor, el cual sin embargo presenta una conductividad termica suficiente para la refrigeracion. A diferencia de ello, en la placa de refrigeracion estan realizadas peroraciones tubulares, donde los tubos de refrigeracion electricamente no conductores desembocan en las perforaciones de forma estanca al fluido. Como liquido de refrigeracion es adecuada por ejemplo el agua desmineralizada. A diferencia de ello, los tubos de refrigeracion pueden extenderse sin embargo a traves de la propia placa base, la cual actua entonces como placa de refrigeracion. Naturalmente, tambien la placa base puede presentar perforaciones tubulares.

De manera conveniente, el circuito semiconductor, junto con el acumulador de energia, conforma un circuito de medio puente. Un circuito de medio puente dispone de un circuito en serie de dos unidades de circuito, donde un borne de conexion esta conectado al punto de potencial entre las dos unidades de circuito mencionadas. El otro borne de conexion esta conectado directamente a un borne del acumulador de energia. Si el acumulador de energia es un condensador de acumulador unipolar, el borne de conexion mencionado, por lo tanto, esta conectado a una placa o a un polo del condensador de acumulador.

En lugar de dos unidades de circuito individuales, el circuito en serie de semiconductor de potencia puede presentar tambien dos circuitos en serie de varias unidades de circuito. Las unidades de circuito de un circuito en serie se activan de forma sincrona, de modo que el circuito en serie actua como un interruptor individual. De acuerdo con esa realizacion del submodulo segun la invencion, por tanto, estan proporcionados dos circuitos en serie de unidades de circuito, donde los circuitos en serie mencionados nuevamente estan conectados en serie. El circuito en serie de semiconductor de potencia con los dos circuitos en serie de unidades de circuito, a su vez, esta conectado paralelamente con respecto al acumulador de energia y, con ello, esta conectado paralelamente al componente de semiconductor. Un borne de conexion se situa en el punto de potencial entre los circuitos en serie de las unidades de circuito, donde el otro borne de conexion a su vez esta conectado con un borne del acumulador de energia o con un polo del condensador de acumulador.

A diferencia de ello, el circuito semiconductor, junto con el acumulador de energia, conforma un circuito de puente completo. Segun esa realizacion de la invencion estan proporcionadas cuatro unidades de circuito. De este modo, respectivamente dos unidades de circuito conforman nuevamente un circuito en serie de semiconductor de potencia que, respectivamente, esta conectado al acumulador de energia y, con ello, esta conectado paralelamente al componente de semiconductor. El punto de potencial entre las unidades de circuito esta conectado respectivamente con un borne de conexion. En lugar de una unica unidad de circuito, tambien en el circuito de puente completo, la funcion de una unica unidad de circuito puede ser cumplida por un circuito en serie de por ejemplo ocho unidades de circuito. Los interruptores de semiconductor de potencia de las unidades de circuito conectadas en serie se activan nuevamente de forma sincrona. De este modo, por ejemplo la placa de colector de una unidad de circuito puede estar directamente en contacto sobre la placa de emisor de las unidades de circuito directamente contiguas, donde las unidades de circuito estan sujetadas unas con otras mediante medios de sujecion. De este modo, entre las unidades de circuito del circuito en serie esta proporcionado un contacto de presion. El punto de potencial entre dos circuitos en serie de unidades de circuito esta conectado nuevamente con un borne de conexion del submodulo.

Segun otra variante de la invencion, para cada unidad de circuito estan proporcionados medios de cortocircuito que estan configurados para cortocircuitar la placa de emisor y la placa de colector en el caso de una falla. Con la ayuda de los medios de cortocircuito se incrementa aun mas la proteccion del interruptor de semiconductor de potencia controlable.

De manera ventajosa, los medios de cortocircuito, junto con medios de activacion convenientes, presentan un interruptor de puenteo. El interruptor de puenteo, en el estado cerrado, puentea la placa de emisor y la placa de colector. Como interruptor de puenteo se considera un interruptor mecanico o un interruptor electrico, como por ejemplo un tiristor. Como interruptor mecanico se utiliza por ejemplo un interruptor con accionamiento pirotecnico o electromagnetico. El encendido o la activacion del interruptor de puenteo tiene lugar a traves de medios de activacion adecuados. Por ejemplo, los medios de activacion detectan una distribucion de corriente asimetrica en el interruptor de semiconductor de potencia debido al dano de chips de semiconductor de potencia.

De manera ventajosa, los medios de cortocircuito estan dispuestos entre la placa de emisor y la placa de colector. En ese caso, la placa de emisor y la placa de colector conforman por ejemplo una carcasa del circuito, donde los medios de cortocircuito estan dispuestos al menos parcialmente en la carcasa del circuito. La carcasa del circuito proporciona una proteccion frente a suciedad y, en caso necesario, tambien frente a explosiones en el interior de la carcasa del circuito. Por ejemplo, los medios de activacion estan dispuestos dentro de la carcasa del circuito, mientras que el interruptor de puenteo esta dispuesto por fuera de la carcasa del circuito. A diferencia de ello, tambien el interruptor de cortocircuito esta dispuesto dentro de la carcasa del circuito. Segun otra variante, la carcasa del circuito puede estar disenada de forma estanca al gas y puede estar llenada con un gas de proteccion. Esto reduce las distancias de contacto del interruptor mecanico que deben observarse, y conduce a un cierre mas rapido del interruptor.

Segun una variante preferente, cada interruptor de semiconductor de potencia de una unidad de circuito esta equipado con al menos dos segmentos de semiconductor de potencia conectados paralelamente uno con respecto a otro, los cuales respectivamente presentan dos conexiones de carga en forma de un colector o conexion de emisor, donde los medios de cortocircuito presentan medios para detectar una distribucion asimetrica de la corriente en las conexiones de carga del interruptor de semiconductor de potencia asociado. Segun esa variante de la invencion, los medios de activacion para activar el interruptor estan realizados a traves de medios para detectar una distribucion asimetrica de la corriente en las conexiones de carga del interruptor de semiconductor de potencia. Debido a ello es posible una deteccion de fallos sencilla tambien en el caso de interruptores de semiconductor de potencia conectados en serie, de modo que se posibilita un puenteo de los interruptores de semiconductor de potencia defectuosos de la conexion en serie, por tanto en una pila. Se proporciona ademas un dispositivo de deteccion y de activacion que no requiere un suministro de energia propio o para el cual en todo caso es suficiente con potencias muy reducidas para abastecer de energia a los componentes necesarios para el monitoreo de fallas. Los segmentos de semiconductor de potencia de cada interruptor de semiconductor de potencia del submodulo conforman rutas de corriente conectadas de forma paralela unas con respecto a otras e independientes en alto grado. De este modo, cada segmento de semiconductor de potencia dispone de sus dos propias conexiones de carga, a saber, de la conexion de colector, asi como de la conexion de emisor, donde las conexiones de emisor, o preferentemente de colector, pueden estar conectadas electricamente unas con otras y conformar una conexion de carga comun. En ese caso, los medios para detectar una distribucion asimetrica de la corriente estan dispuestos en las conexiones de carga conectadas electricamente unas con otras.

De manera ventajosa, los medios para detectar una distribucion de corriente asimetrica presentan sensores de medicion que estan configurados para detectar un flujo de corriente mediante al menos dos conexiones de carga o para detectar una variable derivada del flujo de corriente mencionado. Los sensores de medicion estan asociados por ejemplo a una conexion de carga, donde los mismos detectan el flujo de corriente en la entrada de la conexion de carga mencionada y lo comparan con el flujo de corriente en otra conexion de carga. Si los dos flujos de corriente detectados no son iguales puede deducirse una falla del interruptor de semiconductor de potencia. De este modo, al menos dos segmentos de semiconductor de potencia disponen de al menos un sensor de medicion que esta asociado de forma fija a ese segmento. Las senales de medicion de los sensores de medicion de las conexiones de emisor o de colector se comparan unas con otras, donde en el caso de la presencia de una asimetria o de una asimetria que supera un valor umbral previamente establecido, se deduce la presencia de una falla y a continuacion por ejemplo se cierra un interruptor de derivacion para puentear el respectivo interruptor de semiconductor de potencia.

De manera conveniente, la cantidad de sensores de medicion corresponde a un numero entero par, donde los sensores de medicion se dividen en dos mitades y las senales de los sensores de medicion de una mitad con signos opuestos se suman a las senales de los sensores de medicion de la otra mitad. Con esa realizacion ventajosa de la invencion se simplifica la inversion requerida para la evaluacion, con la consecuencia de costes aun mas reducidos. Segun esa realizacion ventajosa, en el caso de una distribucion de corriente simetrica en los segmentos de semiconductor de potencia y, con ello, en las conexiones de carga individuales, una adicion de las senales de medicion llega a cero. En cambio, si la suma de las senales de medicion de los sensores de medicion supera un valor umbral previamente establecido, puede deducirse la presencia de una falla del semiconductor de potencia. La adicion de las senales del sensor de medicion puede lograrse por ejemplo a traves de una interconexion conveniente de los sensores de medicion, donde el valor umbral se implementa en la practica a traves de una unidad mecanica de activacion que dispone de una cierta inercia de respuesta. La interconexion, por tanto por ejemplo el circuito paralelo o en serie de los sensores de medicion, depende del tipo de sensor de medicion utilizado. El signo diferente de las senales de medicion puede alcanzarse a traves de diferentes direcciones de bobinado en las bobinas de medicion de los sensores de medicion.

De manera ventajosa, en cada conexion de colector y/o en cada conexion de emisor esta dispuesto un sensor de medicion. Por ejemplo, 2n segmentos de semiconductor de potencia estan realizados en el interruptor de semiconductor de potencia, en donde n es un numero entero. En el caso de cuatro segmentos de semiconductor de potencia, por ejemplo las conexiones de colector se equipan respectivamente con un sensor de medicion, donde las respectivas senales de medicion se suman con signos diferentes. Esto puede tener lugar tambien paralelamente en la respectiva conexion de emisor, donde las senales de medicion de los sensores de medicion se suman con signos opuestos que estan dispuestos en las dos conexiones de emisor. A diferencia de ello, sin embargo, tambien es posible disponer respectivamente un sensor de medicion en la conexion de colector de un segmento de semiconductor de potencia y en la conexion de colector del otro segmento de semiconductor de potencia, donde las senales de medicion de los dos sensores de medicion se suman unas a otras con signos diferentes.

Segun otra variante de la invencion, los medios para la deteccion de una distribucion de corriente asimetrica comprenden una culata magneticamente blanda y al menos un sensor de medicion que esta configurado para detectar un campo magnetico en la culata magneticamente blanda. Segun ese perfeccionamiento ventajoso se utiliza una culata magneticamente blanda para concentrar una variable derivada de flujos de corriente, en ese caso, un campo magnetico. Esa concentracion reduce la inversion en cuanto a la tecnica de medicion. De este modo, la culata magneticamente blanda, de modo conveniente, rodea uno o varios pares de conexiones de carga, de modo que en el caso de una distribucion de corriente simetrica en las conexiones de carga rodeadas por la culata magneticamente blanda los campos magneticos que se presentan en la culata magneticamente blanda se extinguen en todo caso de forma mutua en una seccion monitoreada por tecnicas de medicion. Solo en el caso de una distribucion de corriente asimetrica o, expresado de otro modo, no simetrica, se produce un aumento del campo magnetico en la culata magneticamente blanda o en su seccion monitoreada. El campo magnetico es una variable comprobable que, por ejemplo, puede ser detectada por una unica bobina de medicion de un sensor de medicion, la cual esta enrollada alrededor de una cara de la culata magneticamente blanda. Puesto que no se requieren varios sensores de medicion, sino tan solo un sensor de medicion, los costes del submodulo se reducen.

De manera conveniente, la culata magneticamente blanda rodea conexiones de carga del interruptor de semiconductor asociado, en forma de pares. Por ejemplo, la culata rodea una conexion de colector de un segmento de semiconductor de potencia, asi como una conexion de emisor del otro segmento de semiconductor de potencia. A diferencia de ello, la culata magneticamente blanda comprende dos conexiones de emision de segmentos de semiconductor de potencia paralelos, asi como dos conexiones de colector de otros segmentos de semiconductor de potencia paralelos. En este contexto tambien es posible que la culata magneticamente blanda rodee cuatro conexiones de emision de cuatro segmentos de semiconductor de potencia. Naturalmente, tambien barras intermedias pueden estar conformadas en la culata magneticamente blanda, de modo que respectivamente dos conexiones de colector o de emisor del interruptor de semiconductor de potencia estan rodeadas por las mismas caras de la culata magneticamente blanda. En esa variante, los campos magneticos se extinguen en el funcionamiento normal solo de forma mutua en la barra de conexion. En la barra de union esta dispuesto el sensor de medicion.

De manera conveniente, al menos un componente de semiconductor esta equipado con un sistema de refrigeracion. Como sistema de refrigeracion es adecuado por ejemplo un sistema de refrigeracion por agua que presenta un circuito de refrigeracion con un intercambiador de calor. En el circuito de refrigeracion circula un liquido de refrigeracion, como por ejemplo agua desmineralizada. El sistema de refrigeracion disipa el calor que se genera a traves de la corriente de funcionamiento que circula mediante el componente semiconductor, despues de que el mismo ha fallado de forma parcial.

Otras realizaciones convenientes y ventajas de la invencion son objeto de la siguiente descripcion de ejemplos de ejecucion de la invencion mediante referencia a las figuras del dibujo, donde los mismos simbolos de referencia remiten a los componentes que actuan del mismo modo, y donde las figuras muestran:

Figura 1: un interruptor de semiconductor de potencia usual en la industria, segun el estado del arte, Figura 2: la fijacion de un chip de semiconductor de potencia en el interruptor de semiconductor de potencia segun la figura 1,

Figura 3: la estructura de un interruptor IGBT que se encuentra en contacto por presion, segun el estado del arte, Figura 4: un esquema de circuito equivalente de un submodulo conocido por la practica,

Figura 5: un esquema de circuito equivalente de un submodulo conocido por la practica,

Figura 6: un esquema de circuito equivalente de un ejemplo de ejecucion del submodulo segun la invencion, Figura 7: un esquema de circuito equivalente de otro ejemplo de ejecucion del submodulo segun la invencion, Figura 8: un esquema de circuito equivalente de otro ejemplo de ejecucion del submodulo segun la invencion, Figura 9: una unidad de circuito de un submodulo segun la invencion en una vista lateral en seccion,

Figura 10: otra unidad de circuito posible, en una vista lateral,

Figura 11: una unidad de circuito posible para un submodulo segun la invencion en una vista superior,

Figura 12: un circuito en serie de unidades de circuito, el cual es adecuado para la estructura de un submodulo segun la invencion,

Figura 13: otra realizacion posible de una unidad de circuito para un submodulo segun la invencion, y

Figura 14: un interruptor de semiconductor de potencia que es particularmente adecuado para una utilizacion en una unidad de circuito para un ejemplo de ejecucion del submodulo segun la invencion.

La figura 1 muestra un interruptor de semiconductor de potencia 1 segun el estado del arte, en una vista en perspectiva, el cual se denomina tambien como modulo de semiconductor de potencia. Puede observarse que el interruptor de semiconductor de potencia 1 presenta una carcasa del semiconductor 2 que se compone de un material aislante no conductor y que esta conectado a una placa base 3 metalica. En su lado superior, el interruptor de semiconductor de potencia 1 presenta tres conexiones de emisor 4, asi como tres conexiones de colector 5, que son conducidas hacia fuera desde la carcasa del semiconductor 2. Para la activacion se utiliza una asi llamada conexion de portal o de control 6. Puede observarse ademas una conexion de emisor auxiliar 7a con el cual a la conexion de control 6 se le puede imprimir el potencial electrico conveniente. Una conexion de colector auxiliar se indica con la referencia 7b. Naturalmente es posible que la conexion de carga provista del simbolo de referencia 4 conforme la conexion de colector y la conexion de carga 5 provista del simbolo de referencia 5 conforme la conexion de emisor.

Dentro de la carcasa de semiconductor 2 estan dispuestos chips de semiconductor de potencia, por ejemplo chips IGBT-(transistores de puerta aislada), los cuales igualmente corresponden al estado del arte y se muestran en la figura 2.

La figura 2, en una vista lateral, muestra esquematicamente un chip IGTB 8 del interruptor de semiconductor de potencia 1 segun la figura 1, el cual esta conectado mediante una union por soldadura 9 a una capa de cobre conductora 10 que esta aplicada sobre un sustrato 11 no conductor, por ejemplo de una ceramica conveniente. El sustrato 11, de forma mecanica, esta conectado a la placa base 3 mediante otra union por soldadura 9. Para la conexion electrica con otros chips de semiconductor de potencia 8 se utilizan conductores de resistencia 12, de los cuales en la figura 2, con el fin de una mayor claridad, solo se muestra uno. Los conductores de resistencia 12, en el ejemplo de ejecucion mostrado, estan conectados con el lado de emisor del chip IGBT 8, como conexion de carga de chip. Puede observarse ademas que la capa de cobre 10 conforma vias conductoras con las cuales se posibilita una interconexion conveniente de los chips IGBT 8, mediante los conductores de resistencia 12. Los conductores de resistencia se utilizan de este modo para conectar las conexiones de carga de chip.

El interruptor de semiconductor de potencia 1 mostrado en la figura 1 presenta en total 24 chips IGBT segun la figura 2, asi como doce chips de diodos conectados de modo correspondiente paralelamente en sentido opuesto, los cuales estan colocados todos en la carcasa 2. De manera alternativa con respecto a esto, tambien pueden estar instalados 18 chips IGBT y 18 chips de diodos. Como otra alternativa, 36 chips IGBT conductores en inversa pueden estar colocados en la carcasa, donde un diodo paralelo en sentido opuesto y el chip IGBT estan integrados en un chip. Esos chips de semiconductor de potencia 8 estan dispuestos entre segmentos de semiconductor de potencia conectados paralelamente, independientes uno de otro en alto grado, de modo que un segmento de semiconductor de potencia dispone respectivamente de ocho chips IGBT y de cuatro chips de diodo. Las conexiones de carga de esos tres segmentos de semiconductor de potencia, por tanto tres conexiones de emisor 4, asi como tres conexiones de colector 5, son conducidas individualmente hacia el exterior desde la carcasa del semiconductor 2 y, con ello, pueden contactarse de forma individual. Segun el estado del arte, las conexiones de carga estan dispuestas en el mismo lado de la carcasa. Durante el funcionamiento normal, toda la corriente que circula mediante el interruptor de semiconductor de potencia 1 se divide de forma aproximadamente identica entre los tres segmentos de semiconductor de potencia con su respectiva conexion de emisor 4 y de colector 5. Expresado de otro modo, el alimentador de cada conexion de colector 5, asi como el alimentador de cada conexion de emisor 4, conduce aproximadamente hacia la misma corriente.

La figura 3 muestra un chip IGBT 8 de un interruptor de semiconductor de potencia 1 que se encuentra en contacto por presion, ya conocido, el cual igualmente presenta la propiedad mencionada en la introduccion de "conduccion en falla". El interruptor de semiconductor de potencia 1 mostrado en la figura 3 esta dividido igualmente en segmentos, donde cada segmento dispone de una conexion de emisor 4, asi como de una conexion de colector 5. A diferencia del modo de construccion modular, un "paquete comprimido" segun la figura 3, sobre el lado de emisor, no presenta sin embargo conductores de resistencia para conectar las conexiones de carga de los chips IGBT 8. En su lado emisor, se aplica presion a los chips de semiconductor de potencia 8 mediante un elemento de resorte 13, de modo que del lado del emisor se proporciona un contacto por presion. Del lado del colector, los chips IGBT 8 por ejemplo estan soldados. La conexion electricamente conductora con la conexion de emisor 4 se proporciona mediante un conductor de banda flexible 14, con el cual el elemento de resorte 13 esta puenteado electricamente. En el caso de una falla, el chip de semiconductor de potencia 8 se vuelve conductor, de modo que se proporciona la propiedad de "conduccion en falla" deseada. En el caso de un circuito en serie del asi llamado paquete comprimido segun la figura 3, la falla de un interruptor semiconductor de potencia 1 no conduce a que todo el circuito en serie ya no pueda continuar funcionando. Mas bien, los interruptores de semiconductor de potencia 1 conectados en serie al interruptor de semiconductor de potencia defectuoso 1 asumen la funcion que habia cumplido hasta el momento el interruptor de semiconductor de potencia defectuoso 1, donde los conductores de banda 14 del chip defectuoso estan en condiciones de conducir toda la corriente de carga. En el caso de trabajos de mantenimiento que tienen lugar segun un turno, finalmente el interruptor de semiconductor de potencia defectuoso 1 puede ser reemplazado.

La figura 4 muestra un esquema de circuito equivalente de un submodulo conocido por la practica. Puede observarse que el submodulo conforma un asi llamado circuito de medio puente. En este caso, a un acumulador de energia 16 esta conectado de forma paralela un circuito en serie 17, el cual se compone de dos interruptores de semiconductor de potencia 18 y 19, donde a cada uno de los interruptores de semiconductor de potencia 18 y 19 esta conectado de forma paralela, en sentido opuesto, respectivamente un diodo libre 20 y 21. El interruptor de semiconductor de potencia 18 y el diodo libre 20, asi como 19 y 21, forman un interruptor de semiconductor de potencia 1 segun la figura 1 y estan dispuestos respectivamente en una carcasa del semiconductor 2 comun. En el punto de potencial entre los interruptores de semiconductor de potencia 18 y 19, asi como entre los diodos libres 20 y 21, esta conectado un primer borne de conexion 22. Un segundo borne de conexion 23 esta conectado directamente a un borne del acumulador de energia 16. Durante el funcionamiento, el acumulador de energia 16, el cual preferentemente esta realizado como condensador del acumulador, esta cargado, de modo que en el mismo disminuye una tension del acumulador de energia Uc. Dependiendo de la activacion de los interruptores de semiconductor de potencia 18 y 19, de este modo, puede generarse la tension que disminuye en el acumulador de energia 16, o sin embargo una tension de equilibrio en los bornes de conexion 22 y 23. Un circuito en serie de submodulos de esa clase, de este modo, puede considerarse como fuente de tension, cuya tension inicial o total puede modificarse por etapas.

Los circuitos en serie de los submodulos de esa clase se utilizan en los asi llamados convertidores multinivel. Los convertidores multinivel son conocidos por el experto, de modo que aqui no es necesario abordar con mas detalle su topologia. Solamente cabe senalar que los convertidores multinivel, en las publicaciones en idioma ingles, se denominan como ""Multi-Level-Converter" o tambien como "Modular Multi-Level-Converter (MMC)". Un MMC se compone de asi llamados modulos de fase que esencialmente se componen de un circuito en serie de los submodulos mencionados. Los submodulos forman un asi llamado puente de Graetz (puente de 6 pulsos). La cantidad de los modulos de fase corresponde a la cantidad de las fases de la red de tension alterna De este modo, un modulo de fase se extiende entre dos conexiones de tension continua para los polos de un circuito intermedio de tension continua. Ademas, cada modulo de fase esta equipado con una conexion de tension alterna que se utiliza para la conexion a una fase de una red de tension alterna. Dos o varios MMCs conectados respectivamente a una red de tension alterna, los cuales estan conectados unos con otros mediante un circuito intermedio de tension continua, o bien mediante una red de tension continua, se denominan como instalaciones (HGU), de transmision de corriente continua de alta tension.

La falla de un interruptor de semiconductor de potencia o de la unidad electronica asociada, debido a exigencias de disponibilidad, no puede conducir a una desconexion de todo el MMCs o de toda la instalacion HGU. Despues de la falla de un interruptor de semiconductor de potencia 18 o 19, para poner a disposicion una ruta de corriente de baja impedancia, los bornes de conexion 22 y 23 pueden ser puenteados a traves de un interruptor de derivacion 24. La activacion del interruptor de derivacion 24 tiene lugar mediante una deteccion de la superacion de un nivel de tension o de un gradiente de la tension o de la corriente en el acumulador de energia 16. Para ello, sin embargo, se necesita un suministro de energia relativamente costoso para la unidad electronica de monitoreo, la cual proporciona la senal de activacion necesaria para el interruptor de derivacion 24. Como interruptor de derivacion 24 es adecuado por ejemplo un interruptor mecanico accionamiento pirotecnicamente. El submodulo defectuoso puenteado puede reemplazarse en los proximos trabajos de mantenimiento.

En el caso de un cortocircuito en el circuito intermedio de tension continua de la instalacion HGU se produce una corriente de cortocircuito que es conducida mediante el diodo libre 21, la cual es operada por la red de tension alterna conectada. Para evitar una destruccion del diodo libre 21, a este se encuentra conectado de forma paralela un tiristor de proteccion paralela 25, del lado de tension alterna. Expresado de otro modo, el tiristor de proteccion paralela 25 esta dispuesto entre el primer 22 y el segundo borne de conexion 23. El tiristor de proteccion paralela 25 puede descargar el diodo libre 21 rapidamente, por tanto ya despues de pocos microsegundos.

La figura 5 muestra otro ejemplo de ejecucion de un submodulo 15, conocido por la practica, el cual, en el caso mostrado, esta realizado como circuito de puente completo. El circuito de puente completo se diferencia del circuito de medio puente mostrado en la figura 4 en el hecho de que se proporciona un segundo circuito en serie 26 de interruptores de semiconductor de potencia 27 y 28, donde a los interruptores de semiconductor de potencia 27, 28 esta conectado otra vez paralelamente, en sentido opuesto, respectivamente un diodo libre 29, asi como 30. El segundo borne de conexion 23 ahora ya no esta conectado directamente o indirectamente a un polo del acumulador de energia 16. Mas bien, tambien el segundo borne de conexion 23 esta conectado al punto de potencial entre dos interruptores de semiconductor de potencia 27 y 28. En el primer y en el segundo borne de conexion, dependiendo de la activacion de los interruptores de semiconductor de potencia 18, 19, 27 y 28, puede generarse ahora la tension del acumulador de energia que disminuye en el acumulador de energia 16, la tension del acumulador de energia inversa, o sin embargo una tension de equilibrio. Para la transmision de la corriente continua de alta tension, el circuito de puente completo presenta la ventaja de que, en el caso de un cortocircuito del lado de tension continua, la corriente de cortocircuito no puede circular sin impedimentos mediante diodos libres. Los cortocircuitos del lado de tension continua pueden dominarse mejor con el circuito de puente completo. No obstante, se considera una desventaja que el circuito de puente completo necesita el doble de interruptores de semiconductor de potencia que el circuito de medio puente. Esto repercute tambien de forma desventajosa sobre las perdidas que se producen. Sin embargo, un tiristor de proteccion paralela 25 ya no es necesario en el caso de un circuito de puente completo.

Del modo ya explicado, en el caso de una falla el interruptor de derivacion 24 debe cerrarse para evitar el apagado de toda la instalacion HGU. El interruptor de cortocircuito 24 esta configurado para conducir la corriente de funcionamiento. Desde la aparicion y la deteccion del caso de una falla hasta el cierre del interruptor de derivacion 24 mecanico transcurren usualmente hasta 1 milisegundos. En ese lapso de tiempo, corrientes de cortocircuito elevadas circulan mediante los chips de semiconductor de potencia de los semiconductores de potencia 18, 19, 20 y 21, asi como 27, 28, 29 y 30. Las corrientes elevadas conducen primero a una falla de un chip, donde a continuacion toda la corriente de carga se concentra en ese chip averiado. Los conductores de resistencia conectados a ese chip averiado se sobrecargan a traves de la corriente de carga, de modo que estos se funden y se rompen debido a fuerzas magneticas elevadas. Esto conduce a la formacion de un arco voltaico y, con ello, a la explosion de todo el interruptor de semiconductor de potencia. Por tanto, los interruptores de semiconductor de potencia 18, 19, 20, 21, 27, 28, 29 y 30, segun el estado del arte, estan dispuestos en una carcasa del submodulo resistente a explosiones, la cual impide una propagacion no controlada de los gases de la explosion y, con ello, una destruccion del MMCs.

La figura 6 muestra un ejemplo de ejecucion del submodulo 31 segun la invencion, el cual nuevamente esta estructurado como circuito de medio puente y, con ello, corresponde en gran medida al submodulo 15 mostrado en la figura 4. Tambien en este caso, a un acumulador de energia 16 nuevamente esta conectado de forma paralela un circuito en serie 17, el cual se compone de dos interruptores de semiconductor de potencia 18 y 19, donde a cada uno de los interruptores de semiconductor de potencia 18 y 19 nuevamente esta conectado de forma paralela, en sentido opuesto, un diodo libre 20 y 21. Ademas, sin embargo, se proporciona un tiristor de descarga 32 como componente de semiconductor, el cual esta conectado paralelamente al acumulador de energia 16, con baja inductancia. El tiristor de descarga 32 presenta una conexion de control 33 a la cual estan conectados medios de acoplamiento. Los medios de acoplamiento comprenden una bobina 34, asi como una resistencia ohmica 35. De este modo, la bobina rodea un conductor de conexion 35 que proporciona una conexion electrica del acumulador de energia 16 con el circuito semiconductor, en forma del circuito en serie 17. Ademas, en la figura 6 se ilustran esquematicamente inductancias, en donde se muestran la inductancia L1 del primer circuito electrico, la cual conduce al acumulador de energia 16 mediante el tiristor de descarga 32, y la inductancia L2 de un segundo circuito electrico, la cual conduce desde el acumulador de energia 16 mediante el circuito en serie 17. En el marco de la invencion, el termino union de baja inductancia significa que la inductancia L1 del circuito electrico que conduce mediante el tiristor de descarga 32, es mas reducida que la inductancia L2 del circuito electrico que conduce mediante el circuito en serie 17.

A diferencia del ejemplo de ejecucion mostrado en la figura 4, los diodos libres 20 y 21 estan realizados como diodos libres separados que no estan dispuestos junto con los chips de semiconductor de potencia controlables de los interruptores de semiconductor de potencia 18 y 19 en una carcasa. Los diodos libres 20 y 21 estan realizados como diodos de celula de disco externas. De este modo, los diodos de celula de disco 20 y 21 estan dispuestos respectivamente entre una placa de colector y una placa de emisor de una unidad de circuito y, de manera conveniente, presentan una capa de deformacion electricamente conductora y elastica, de modo que los diodos libres 20 y 21 no pueden destruirse debido a la sujecion entre la placa de colector y la placa de emisor. La capa de deformacion es electricamente conductora y elastica. La misma se compone por ejemplo de cobre. La placa de emisor esta conectada con la conexion de emisor del interruptor de semiconductor de potencia 18 o 19 asociado. La placa de colector, en cambio, esta conectada a la conexion de colector del interruptor de semiconductor de potencia 18, asi como 19. La estructura de esa unidad de circuito 39 se abordara en detalle mas adelante.

En el caso de una falla del interruptor de semiconductor de potencia 18, asi como 19, o de su unidad electronica, se presentan de inmediato corrientes de cortocircuito elevadas que son impulsadas por el acumulador de energia 16. Se produce por tanto un aumento de presion rapido en la linea de conexion 36. Debido al acoplamiento inductivo de la conexion de control 33 del tiristor de descarga 32, en la conexion de control 33, a traves del gradiente de corriente, es inducida una tension que provoca un encendido del tiristor de descarga 32. Por lo tanto, el tiristor de descarga 32, en el caso de una falla, pasa a su estado conductor. Expresado de otro modo, el acumulador de energia 16 cortocircuita tambien a traves del tiristor de descarga 32. Debido a la conexion de baja inductancia, ahora una corriente de descarga circula esencialmente mediante el tiristor de descarga 32. En el caso de tensiones en el rango de 2 a 20kV, las cuales pueden reducirse en el acumulador de energia 16, inmediatamente despues de su encendido se produce un aumento de corriente muy intenso tambien en el tiristor de descarga 32, el cual debido a ello falla de forma parcial, de modo que se vuelve conductor en ambas direcciones. El tiristor de descarga 32 recibe entonces esencialmente toda la corriente de descarga del acumulador de energia 16, donde los interruptores de semiconductor de potencia 18 y 19 estan protegidos de corrientes elevadas. No tiene lugar la conformacion de un arco voltaico. Los diodos libres 20 y 21 estan realizados como diodos de celula de disco, de modo que los mismos no se destruyen tampoco en el caso de corrientes de cortocircuito mas elevadas. Sin embargo, si la corriente que circula mediante los diodos libres 20 y 21, o un aumento de corriente o un aumento de tension superan un valor umbral establecido, sin embargo, a pesar del tiristor de descarga 32, puede producirse una destruccion de los diodos libres 20 y 21 En el marco de la invencion, esto tampoco conduce sin embargo a una formacion de arco voltaico o a una averia de los diodos. Mas bien, los diodos libres 20 y 21, debido a la utilizacion de chips que se encuentran en contacto por presion, presentan una asi llamada propiedad de conduccion en falla. Expresado de otro modo, en el marco de la invencion, en el caso de una falla, un flujo de corriente se proporciona solamente mediante componentes que se encuentran en contacto por presion. Se produce de este modo un puenteo seguro del submodulo 31 defectuoso, en el caso de una falla. En el marco de la invencion ya no se necesitan interruptores mecanicos costosos entre los bornes de conexion 22 y 23. Esto aplica tambien para el tiristor de proteccion paralela indicado con la referencia 25 en la figura 4, para proteger el diodo libre 21. El mismo esta realizado ahora como diodo de celula de disco que puede fallar parcialmente, el cual posee una resistencia I2t elevada.

La figura 7 muestra otro ejemplo de ejecucion del submodulo segun la invencion, el cual se diferencia del ejemplo de ejecucion mostrado en la figura 6, en el hecho de que el mismo esta realizado como circuito de puente completo segun la figura 5. Tambien en este caso los diodos libres 20, 21, 29 y 30 estan realizados nuevamente como diodos de celula de disco, los cuales estan sujetados respectivamente entre una placa de emisor y una placa de colector de una unidad de circuito 39. Con la ayuda del tiristor de puenteo o de descarga 32, de este modo, en el caso de una falla se procura que los interruptores de semiconductor de potencia 18, 19, 27 y 28 esten protegidos de corrientes de fuga elevadas. En el caso de una falla, un flujo de corriente es posible solamente mediante componentes que se encuentran en contacto por presion, en ambas direcciones, mediante el submodulo segun la invencion.

Para poder conducir de forma segura las corrientes de funcionamiento tambien durante periodos mas prolongados, el tiristor de descarga 32 esta equipado con un sistema de refrigeracion. El sistema de refrigeracion comprende un circuito de refrigeracion en donde circula un liquido de refrigeracion, como agua desmineralizada. Se proporciona ademas un intercambiador de calor conectado con el circuito de refrigeracion. Un tiristor de descarga refrigerado puede utilizarse en principio en cualquier submodulo segun la invencion. Por ejemplo, el tiristor de descarga 32 del submodulo segun las figuras 6, 7 u 8 es un tiristor de descarga refrigerado.

La figura 8 muestra otro ejemplo de ejecucion del submodulo 31 segun la invencion, el cual esta realizado como el submodulo 31 mostrado en la figura 6, como circuito de medio puente. El circuito de medio puente dispone de un acumulador de energia 16 y de un unico circuito en serie 17 como circuito de semiconductor, el cual esta conectado de forma paralela al acumulador de energia 16. El circuito en serie 17 esta equipado nuevamente con dos interruptores de semiconductor de potencia 18, 19 conectados en serie, que pueden desconectarse, a los cuales respectivamente estan conectados paralelamente, en sentido opuesto, dos diodos de celula de disco 20, 21 separados. Los diodos de celula de disco 20, 21 actuan como diodos libres. Los interruptores de semiconductor de potencia 18, 19 estan realizados como modulos IGBT usuales en la industria y, de este modo, disponen de conductores de resistencia que se utilizan para conducir la corriente de carga del respectivo interruptor de semiconductor de potencia 18, asi como 19. Tambien el tiristor de descarga 32 puede observarse en un circuito paralelo con respecto al acumulador de energia. El mecanismo de activacion para el tiristor de descarga 32 corresponde al mecanismo de activacion mostrado en la figura 6. Tanto el submodulo 31 segun la figura 6, como tambien el submodulo 31 segun la figura 8, presentan un primer borne de conexion 22 que esta conectado al punto de potencial entre los interruptores de semiconductor de potencia 18 y 19. En los dos submodulos 31, el segundo borne de conexion 23 esta conectado a un borne o polo del acumulador de energia 16. En el ejemplo de ejecucion del submodulo 31 segun la figura 6, el segundo borne de conexion 23, sin embargo, esta conectado directamente al emisor del interruptor de semiconductor de potencia 19 y, con ello, esta conectado directamente al polo negativo del acumulador de energia 16. En el submodulo 31 segun la figura 8, en cambio, el segundo borne de conexion 23 esta conectado directamente al colector del interruptor de semiconductor de potencia 18 y, con ello, al polo positivo del acumulador de energia 16. El funcionamiento de los submodulos 31 mostrado en las figuras 6 y 8, sin embargo, es casi identico. Dependiendo del estado de conmutacion de los interruptores de semiconductor de potencia 18 y 19, entre el primer 22 y el segundo borne de conexion 23 puede generarse la tension que disminuye en el acumulador de energia 16, o sin embargo, una tension de equilibrio. Dependiendo de la realizacion del circuito de medio puente cambia solamente la polaridad de los bornes de conexion 22, 23 del submodulo 31.

La figura 9 muestra un ejemplo de ejecucion de una unidad de circuito 39 que comprende un interruptor de semiconductor de potencia 18, asi como un diodo libre 20 que esta conectado paralelamente, en sentido opuesto, con respecto al interruptor de semiconductor de potencia 18. El interruptor de semiconductor de potencia 18 esta estructurado de forma similar al interruptor de semiconductor de potencia mostrado en la figura 1 y dispone de cuatro segmentos de semiconductor de potencia paralelos, de los cuales cada segmento de semiconductor de potencia conforma una conexion de emisor 4 y una conexion de colector 5 dispuesta oculta en la figura 9. Las conexiones de carga 4, 5 mencionadas son conducidas hacia el exterior desde una carcasa del semiconductor 2 electricamente no conductor, en el cual estan dispuestos chips de semiconductor de potencia que pueden activarse de forma exclusiva, y preferentemente chips IGTB 8. Las conexiones de emisor de chip de los chips de semiconductor de potencia 8, entre otras cosas, estan conectadas unas con otras mediante conductores de resistencia.

En la figura 9 puede observarse ademas que las conexiones de emisor 4, mediante una linea de alimentacion o linea de conduccion 40, estan conectadas a una placa de emisor 41, mientras que las conexiones de colector que no pueden observarse en la figura 9, mediante lineas de conexion correspondientes, estan conectadas electricamente a una placa de colector 42. Entre la placa de emisor 41 y la placa de colector 42 esta dispuesto un diodo libre 20 con una capa de deformacion de cobre 43 que impide una destruccion mecanica de los diodos de celula de disco 20 en el caso de una sujecion entre las placas 41 y 42. Puede observarse ademas la pared lateral 44 de un material no conductor, cuya altura es algo menor que la altura del diodo de celula de disco 20, incluyendo la capa de deformacion 43. De este modo, la presion que se presenta en el caso de una sujecion es absorbida solamente por el diodo de celula de disco 20, asi como por la capa de deformacion 43. La pared lateral 44 protege de suciedad o similares. Para la sujecion positiva de la pared lateral 44 pueden observarse soportes positivos en forma de salientes de retencion 45 que estan dispuestos en la placa de emisor 41, asi como en la placa de colector 42. Para refrigerar los chips IGBT 8 se utilizan tubos de refrigeracion 46 que desembocan en perforaciones de las placas 41, 42. Los tubos de refrigeracion 46 estan fabricados de un material no conductor, donde agua desmineralizada circula en los tubos de refrigeracion 46. De este modo se proporciona un sistema de refrigeracion aislado. En el ejemplo de ejecucion mostrado, los tubos de refrigeracion 46 se extienden tanto hasta la placa de colector 42, como tambien hasta la placa de emisor 41.

La figura 10 muestra otro ejemplo de ejecucion de una unidad de circuito 39 para un submodulo 31 segun la invencion, en una vista lateral parcialmente seccionada. El ejemplo de ejecucion mostrado en la figura 10 se diferencia del ejemplo de ejecucion mostrado en la figura 9, en el hecho de que ya no esta proporcionada una pared lateral aislante 44. Mas bien, el interruptor de semiconductor de potencia 18 y el diodo libre 22 estan dispuestos expuestos entre la placa de emisor 41 y la placa de colector 42. Nuevamente, el diodo de celula de disco 20 con su capa de deformacion 43 se utiliza para absorber la presion de sujecion entre las placas 41 y 42 mencionadas. Ademas, sin embargo, se proporcionan medios de cortocircuito que presentan una culata magneticamente blanda 47, la cual rodea cuatro conexiones de emisor 4. En el centro de la culata magneticamente blanda 47 esta dispuesta una barra de conexion que no puede observarse aqui, de modo que respectivamente dos conexiones de emisor estan rodeadas por caras comunes de la culata 47. Alrededor de la barra de conexion central esta enrollada una bobina de medicion que esta configurada para detectar un campo magnetico. La salida de la bobina de medicion esta conectada directamente a una unidad de activacion 49 que esta configurada para cerrar un interruptor mecanico 50. La unidad de activacion 49, a modo de ejemplo, es un accionamiento pirotecnico o un accionamiento electromagnetico. Naturalmente, tambien es posible realizar el interruptor 50 como interruptor electronico, donde la linea de senal 48 se utiliza entonces para el encendido electrico directo del interruptor de puenteo 50. Puede observarse ademas que solamente la placa de colector 42 esta equipada con tubos de refrigeracion 46.

La figura 11 muestra otro ejemplo de ejecucion de una unidad de circuito 39 para el submodulo 31 segun la invencion. En la forma de ejecucion segun la figura 11 se proporciona nuevamente un interruptor de semiconductor de potencia 18, al cual se encuentra conectado paralelamente, en sentido opuesto, el diodo libre 20. En la vista superior mostrada pueden observarse las conexiones de colector 5 del interruptor de semiconductor de potencia 18, las cuales estan conectadas a la placa de colector 42 mediante las lineas de conexion 51. Puede observarse ademas que la culata magneticamente blanda 47 rodea dos conexiones de emisor 4, asi como dos conexiones de colector 5. Durante el funcionamiento normal del interruptor de semiconductor de potencia 18 se produce una distribucion de corriente simetrica en las conexiones de carga 4, 5. Los campos magneticos que se presentan en la culata magneticamente blanda 47 se extinguen de forma mutua. Una bobina de medicion 52 que comprende una cara de la culata magneticamente blanda 47, por lo tanto, no puede detectar ningun campo magnetico. En el caso de una falla, sin embargo, se produce una concentracion del flujo de corriente en una de las conexiones de emisor 4 o en una de las conexiones de colector 5, debido a lo cual una distribucion de corriente asimetrica genera un campo magnetico en la culata magneticamente blanda 47. En la salida del electrodo de medicion 52, de este modo, se recibe una senal de activacion que es suministrada a la unidad de activacion 49, la cual se encarga de una activacion del interruptor 50. De este modo, en el caso de una falla, el interruptor de semiconductor de potencia 18 se protege de forma adicional.

La figura 12 muestra un circuito en serie 54 de unidades de circuito 39, las cuales por ejemplo estan realizadas segun la figura 9, 10 u 11. Puede observarse que las unidades de circuito 39 estan apiladas unas sobre otras, donde la placa de colector 42 de una unidad de circuito 39 esta en contacto plano con una placa de emisor 41 de la unidad de unidad de circuito 39 directamente contigua. Las unidades de circuito 39, de este modo, se encuentran en contacto por presion unas con otras. Para procurar un buen contacto suficiente, las unidades de circuito 39 estan sujetadas unas con otras. Para ello se utilizan dos placas de sujecion 55 que estan sujetadas de forma fija una con otra mediante medios de traccion 56. De este modo, un circuito en serie 54 de esa clase puede utilizarse en lugar de una unica unidad de circuito 39 en el circuito de puente completo o de medio puente segun las figuras 6 o 7. El primer borne de conexion 22, entonces, estaria conectado con un punto de potencial entre dos circuitos en serie 54 segun la figura 12, donde el circuito en serie 17 segun la figura 6 estaria conformado a traves de dos circuitos en serie 54 segun la figura 12. Los interruptores de semiconductor de potencia, que pueden ser activados, de las unidades de circuito 39 del circuito en serie 54, se temporizan de forma sincrona unos con otros y, con ello, se activan. Segun esa realizacion de la invencion pueden dominarse tensiones mas elevadas. Pueden utilizarse acumuladores de energia 16 mas grandes, por ejemplo en forma de condensadores del acumulador, en los cuales disminuye una tension mas elevada. De este modo, por ejemplo, una unidad de circuito 39 esta disenada para tensiones de entre 2kV y 4kV. Un circuito en serie de cuatro unidades de circuito segun la figura 12, de este modo, esta configurado para conmutar tensiones en el orden de magnitud de por ejemplo 8kV a 16kV. De este modo se reduce la cantidad de submodulos en un modulo de fase de una instalacion ^hGU.

La figura 13 muestra un interruptor de semiconductor de potencia que difiere del interruptor de semiconductor de potencia representado en la figura 1. Puede observarse que el interruptor de semiconductor de potencia 18 mostrado en la figura 13 presenta en su lado superior solamente tres conexiones de emisor 4 que son conducidas hacia el exterior, desde la carcasa 2 electricamente no conductora. Las conexiones de emisor 4 de los chips de semiconductor de potencia dispuestos en la carcasa de semiconductor 2, en cambio, se encuentran en contacto directo con la placa base 3 que, en el interruptor de semiconductor de potencia 18 mostrado en la figura 13, se utiliza por tanto como conexion de colector 5. La conexion plana directa de las conexiones de colector de chip, por ejemplo, tiene lugar debido a que los chips de semiconductor de potencia 8, por ejemplo chips IGBT 8, no estan soldados sobre una ceramica electricamente aislante. Mas bien, la conexion de colector del chip esta soldada sobre una placa soporte metalica que a su vez esta en contacto plano electricamente no conductor con la placa base 3. Puede suprimirse por lo tanto un desplazamiento adicional.

La figura 14 muestra una unidad de circuito para un submodulo segun la invencion en una vista superior, donde fue seleccionado un interruptor de semiconductor de potencia 18 que esta estructurado segun la figura 13. El interruptor de semiconductor de potencia 18 mostrado en la figura 14, sin embargo, en lugar de tres, presenta cuatro segmentos de semiconductor de potencia, de modo que cuatro conexiones de emisor 4 son conducidas hacia el exterior desde la carcasa del semiconductor 2. A su vez, las conexiones de emisor 4 estan rodeadas por la culata magneticamente blanda 47, donde la culata magneticamente blanda 47 conforma una barra de conexion central 57. Alrededor de la barra de conexion 57 esta enrollada una bobina de medicion 52, cuya salida esta conectada a la unidad de activacion 49 mediante lineas de senal 48. La unidad de activacion 49 se utiliza a su vez para conmutar un interruptor 50. Segun esa realizacion de la invencion en la barra de conexion 57, en el caso de una distribucion de corriente simetrica, no puede detectarse ningun campo magnetico, ya que esos campos magneticos que se presentan debido a la distribucion de corriente simetrica en las conexiones de emisor 4, se extinguen de forma mutua. En el caso de una distribucion de corriente asimetrica, por tanto en el caso de una falla, sin embargo, se produce un campo magnetico detectable en la barra de conexion 57 y, con ello, una activacion del interruptor 50.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Submodulo (31) para un convertidor multinivel con un acumulador de energia unipolar (16), dos bornes de conexion (22, 23) y un circuito semiconductor (17, 26) que presenta al menos dos interruptores semiconductores de potencia (18,19,27,28) que pueden ser activados, a los cuales, respectivamente por fuera de la carcasa del semiconductor (2) del interruptor semiconductor de potencia (18,19,27,28), esta conectado de forma paralela en sentido opuesto un diodo libre (20,21,29,30) separado, donde al acumulador de energia unipolar (16) esta conectado de forma paralela al menos un componente semiconductor (32), con baja inductancia, el cual puentea el acumulador de energia (16) en caso de una falla, donde cada interruptor semiconductor de potencia (18,19,27,28) presenta chips del semiconductor de potencia (8) dispuestos en una carcasa del semiconductor (2), que pueden controlarse de forma exclusiva, con conexiones de carga de chip, donde conductores de resistencia (12) conectan unas con otras las conexiones de carga de chip de los chips del semiconductor de potencia (8), caracterizado porque cada diodo libre (20,21,27,28) es un diodo de celula de disco que se encuentra en contacto por presion para evitar conductores de resistencia, y forma parte de una unidad de circuito (39) que presenta una placa de emisor (41), asi como una placa de colector (42), entre las cuales esta sujetado el diodo de celula de disco (20,21,29,30), donde la placa de colector (42) esta conectada con una conexion del colector (5) del interruptor semiconductor de potencia (18,19,27,28), y la placa de emisor (41) esta conectada con una conexion de emisor (4) del interruptor de semiconductor de potencia (18,19,27,28), la cual esta conectada de forma paralela con respecto al diodo libre (20,21,29,30) mencionado.

2. Submodulo (31) segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el componente semiconductor es un tiristor (32), cuya conexion de control (33) esta conectada con medios (34,35) para detectar el caso de falla, donde el tiristor (32) esta disenado de modo que despues de su encendido, se destruye debido a la corriente de fuga que se produce, y a continuacion permanece de forma conductora.

3. Submodulo (31) segun la reivindicacion 2, caracterizado porque los medios para la deteccion de un caso de falla presentan un circuito sensor que esta configurado para detectar variables de monitoreo del submodulo en forma de una variacion de tension, de una variacion de corriente, de una corriente y/o de una tension que disminuye en el acumulador de energia, donde el circuito sensor enciende el tiristor (32) cuando la variable de monitoreo supera un valor umbral previamente establecido.

4. Submodulo (31) segun la reivindicacion 2, caracterizado porque los medios para la deteccion del caso de falla presentan un diodo de ruptura, en el cual disminuye la tension que disminuye en el acumulador de energia (16), donde el diodo de ruptura esta conectado con la entrada de control (33) del tiristor (32) y esta disenado de modo que el mismo se vuelve conductor al superarse una tension limite previamente establecida.

5. Submodulo (31) segun la reivindicacion 2, caracterizado porque los medios para la deteccion del caso de falla presentan medios de acoplamiento (34) que estan conectados del lado de entrada con la entrada de control del tiristor (32), donde los medios de acoplamiento (34) estan acoplados de forma inductiva con una linea de conexion (36) que se extiende entre el acumulador de energia (16) y el circuito semiconductor (17, 26).

6. Submodulo (31) segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los componentes semiconductores presentan un tiristor (32) y un diodo inverso, donde tanto el tiristor (32), como tambien los diodos inversos estan conectados paralelamente con baja inductancia al acumulador de energia (16).

7. Submodulo (31) segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque cada unidad de circuito (39) presenta una pared lateral (4) electricamente aislante y circunferencialmente cerrada, cuya altura es un poco mas reducida que la altura del diodo de celula de disco (20, 43), donde la placa de emisor (41), la placa de colector (42) y la pared lateral (44) conforman una carcasa del circuito.

8. Submodulo (31) segun la reivindicacion 7, caracterizado porque la pared lateral (44) esta sostenida de forma positiva por la placa de emisor (41) y/o por la placa de colector (42).

9. Submodulo (31) segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque al menos un componente semiconductor (32) esta equipado con un sistema de refrigeracion.

10. Submodulo (31) segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el circuito semiconductor (17), junto con el acumulador de energia (16), conforma un circuito de medio puente.

11. Submodulo (31) segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el circuito semiconductor (17,26), junto con el acumulador de energia (16), conforma un circuito de puente completo.

12. Submodulo (31) segun la reivindicacion 10 u 11, caracterizado porque el circuito semiconductor (17, 26) presenta dos o cuatro circuitos en serie (54) de unidades de circuito.

13. Submodulo (31) segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque cada unidad de circuito (39) esta equipada con medios de cortocircuito (47,48,49,50,52,57) adicionales que estan configurados para cortocircuitar la placa de emisor (41) y la placa de colector (42) en caso de una falla.

14. Submodulo (31) segun la reivindicacion 13, caracterizado porque cada interruptor de semiconductor de potencia (18,19,27,28) de una unidad de circuito (39) esta equipado con al menos dos segmentos de semiconductor de potencia conectados paralelamente uno con respecto a otro, los cuales presentan respectivamente dos conexiones de carga en forma de una conexion del colector (5) o del emisor (4), donde los medios de cortocircuito presentan medios (47,48,52,57) para detectar una distribucion asimetrica de la corriente en las conexiones de carga (4, 5) del interruptor de semiconductor de potencia (18,19,27,28).

15. Submodulo (31) segun la reivindicacion 14, caracterizado porque los medios para la deteccion de una distribucion de corriente asimetrica presentan al menos un sensor de medicion (52) que esta/n configurado/s para la deteccion de un flujo de corriente mediante al menos dos conexiones de carga (4, 5) o para la deteccion de una variable derivada del flujo de corriente mencionado.

16. Submodulo (31) segun la reivindicacion 14, caracterizado porque los medios para la deteccion de una distribucion de corriente asimetrica presentan una culata magneticamente blanda (47) y al menos un sensor de medicion (52) que esta configurado para detectar un campo magnetico en la culata magneticamente blanda (47).

17. Submodulo (31) segun una de las reivindicaciones 14 a 16, caracterizado porque los medios de cortocircuito presentan un interruptor de puenteo (50) que esta conectado a medios (47,48,52,57) para detectar una distribucion de corriente asimetrica de un modo en el cual el interruptor de puenteo (50) se cierra en caso de presentarse una distribucion de corriente asimetrica.