CH703022A2 - Circuit for a multilevel inverter with thyristor switch. - Google Patents

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CH703022A2
CH703022A2 CH00613/10A CH6132010A CH703022A2 CH 703022 A2 CH703022 A2 CH 703022A2 CH 00613/10 A CH00613/10 A CH 00613/10A CH 6132010 A CH6132010 A CH 6132010A CH 703022 A2 CH703022 A2 CH 703022A2
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Abstract

Diese Schaltung für einen Multilevel-Umrichter besteht aus einzelnen Zellen, welche aus einem Zwischenkreiskondensator, sowie für jede Phase aus 2 Halbleiterschaltern (S1N, S1P, S2N, S2P), 2 Freilaufdioden (D1N, D1P, D2N, D2P) und 2 Thyristoren (T1P, T1N, T2P, T2N) besteht. Die Zwischenkreise der Zellen werden in Serie zusammengeschaltet, die zu einer Phase gehörenden Thyristoren aller Zellen sind zusammengeschaltet und bilden den Phasenausgang des Umrichters. Bei jeder Phase ist jeweils ein Thyristor eingeschaltet, welcher so die für diese Phase aktive Zelle auswählt. Um das Umschalten der Thyristoren zu ermöglichen, wird eine zusätzliche Spannungsquelle benötigt.This circuit for a multilevel inverter consists of individual cells, which consist of a DC link capacitor, and for each phase of 2 semiconductor switches (S1N, S1P, S2N, S2P), 2 freewheeling diodes (D1N, D1P, D2N, D2P) and 2 thyristors (T1P , T1N, T2P, T2N). The intermediate circuits of the cells are connected in series, the thyristors belonging to one phase of all cells are interconnected and form the phase output of the converter. For each phase, a thyristor is activated, which selects the cell active for this phase. To enable the switching of the thyristors, an additional voltage source is needed.

Description

Technisches GebietTechnical area

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Leistungselektronik. Anwendungsgebiete sind zum Beispiel Umrichter in der Antriebstechnik oder in der Stromversorgung. Zur Erhöhung der Spannung und Reduktion der Oberwellen der Umrichter können Mehr-Punkt-Umrichter (Multilevel-Umrichter) eingesetzt werden. The invention relates to the field of power electronics. Fields of application are, for example, converters in drive technology or in the power supply. To increase the voltage and reduce the harmonics of the inverters, multi-level inverters (multilevel inverters) can be used.

Stand der TechnikState of the art

[0002] Die üblicherweise in Umrichtern eingesetzten Schaltungstopologien lassen sich grob in 3 Kategorien einteilen, nämlich in Spannungszwischenkreis-Umrichter, Stromzwischenkreis-Umrichter und Direktumrichter. The circuit topologies commonly used in converters can be roughly divided into 3 categories, namely in voltage source inverter, power source inverter and cycloconverter.

[0003] Die Spannungszwischenkreis-Umrichter lassen sich unterteilen in die Anzahl Zustände, in welche jede Umrichterphase geschaltet werden kann. Bei einem Zweipunkt-Umrichter kann jede Umrichterphase in 2 unterschiedliche Zustände geschaltet werden (+ und -). Bei einem Multilevel-Umrichter kann jede Umrichterphase in mehr als 2 unterschiedliche Zustände geschaltet werden, so zum Beispiel beim Dreipunkt-Umrichter in 3 unterschiedliche Zustände (+, 0 und -). The voltage source inverter can be divided into the number of states in which each inverter phase can be switched. For a two-position inverter, each inverter phase can be switched to 2 different states (+ and -). In the case of a multilevel inverter, each inverter phase can be switched to more than 2 different states, for example three different states (+, 0 and -) for the three-level inverter in 3.

[0004] Typische Vertreter der Multilevel-Umrichter sind der Neutral-Point-Clamped-Umrichter (NPC), der Flying-Capacitor-Umrichter, der kaskadierte H-Brücken-Umrichter (CHB) sowie der modulare Multilevel-Umrichter (M2C). Typical representatives of the multilevel inverters are the neutral-point-clamped inverter (NPC), the flying capacitor inverter, the cascaded H-bridge converter (CHB) and the modular multilevel inverter (M2C).

[0005] Bei diesen Multilevel-Schaltungstopologien fliesst der Strom jeder Umrichterphase durch mehrere Halbleiterschalter (d.h. durch abschaltbare Leistungshalbleiter wie z.B. IGBT, IGCT, GTO oder MOSFET) oder Freilaufdioden (d.h. schnellschaltende Dioden). In these multilevel circuit topologies, the current of each inverter phase flows through a plurality of semiconductor switches (i.e., turn-off power semiconductors such as IGBT, IGCT, GTO, or MOSFET) or freewheeling diodes (i.e., fast-switching diodes).

[0006] Dabei fliesst der Strom durch umso mehr Halbleiterschalter oder Freilaufdioden, je mehr Level eine Schaltung aufweist. In this case, the current flows through all the more semiconductor switches or freewheeling diodes, the more level has a circuit.

[0007] Eine Übersicht über die bekannten Multilevel-Umrichter ist zum Beispiel in der Publikation «Diode-clamped Multilevel Voltage Source Converter for Medium Voltage Dynamic Voltage Restorer» von P. Boonchiam und N. Mithulananthan zu finden. An overview of the known multilevel inverters can be found, for example, in the publication "Diode-clamped Multilevel Voltage Source Converter for Medium Voltage Dynamic Voltage Restorer" by P. Boonchiam and N. Mithulananthan.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

[0008] Die Schaltung gemäss dieser Erfindung besteht aus mindestens 2 seriegeschalteten Zellen. Jede Zelle kann eine oder mehrere Umrichterphasen aufweisen, welche parallel am gleichen Zwischenkreiskondensator angeschlossen sind. The circuit according to this invention consists of at least 2 series-connected cells. Each cell may have one or more inverter phases connected in parallel to the same DC link capacitor.

[0009] Jede Zelle besteht aus einem Zwischenkreiskondensator bzw. einer Gleichspannungsquelle und pro Stromrichtung und Phase aus je einem abschaltbaren Halbleiter, einer Freilaufdiode (schnelle Diode) und einem Thyristor. Each cell consists of an intermediate circuit capacitor or a DC voltage source and per current direction and phase of a turn-off semiconductor, a freewheeling diode (fast diode) and a thyristor.

[0010] Die für jede Phase aktive Zelle wird durch das Thyristor-Netzwerk an den Phasenanschluss des Umrichters geschaltet. The cell active for each phase is switched by the thyristor network to the phase connection of the inverter.

[0011] Die entsprechenden Thyristoren werden nur mit der Grundfrequenz des Phasenstromes geschaltet. The corresponding thyristors are switched only with the fundamental frequency of the phase current.

[0012] Da die Thyristoren nicht aktiv abgeschaltet werden können, wird zum Umschalten der Thyristoren eine zusätzliche Spannungsquelle, die Kommutierungs-Spannungsquelle, verwendet. Since the thyristors can not be switched off actively, an additional voltage source, the commutation voltage source is used to switch the thyristors.

[0013] Für eine 3-Punktschaltung werden 2 solche Zellen seriegeschaltet, für eine 5-Punkt-Schaltung werden 4 solche Zellen seriegeschaltet. For a 3-point circuit 2 such cells are connected in series, for a 5-point circuit 4 such cells are connected in series.

[0014] In der Schaltung gemäss dieser Erfindung fliesst der Strom jeder Umrichterphase nur durch einen Halbleiterschalter (abschaltbarer Leistungshalbleiter) oder eine Freilaufdiode (schnelle Diode) sowie durch einen Thyristor. In the circuit according to this invention, the current of each converter phase flows only through a semiconductor switch (turn-off power semiconductor) or a freewheeling diode (fast diode) and through a thyristor.

[0015] Die Durchlassverluste der Thyristoren sind deutlich geringer als jene der Halbleiterschalter oder Freilaufdioden. Aus diesem Grund weist die Schaltungstopologie gemäss dieser Erfindung deutlich tiefere Durchlassverluste als die bisher bekannten Schaltungstopologien auf. The forward losses of the thyristors are significantly lower than those of the semiconductor switches or freewheeling diodes. For this reason, the circuit topology according to this invention has significantly lower forward losses than the previously known circuit topologies.

[0016] Da die Schaltverluste gegenüber den bisherigen Schaltungstopologien unverändert bleiben, weisst die Schaltung gemäss dieser Erfindung insgesamt geringere Halbleiterverluste auf. Since the switching losses remain unchanged compared to the previous circuit topologies, the circuit according to this invention has overall lower semiconductor losses.

[0017] Damit verbessert sich der Wirkungsgrad des Umrichters und die Kosten für die Halbleiter und ihre Kühlung werden reduziert. This improves the efficiency of the inverter and the cost of the semiconductor and its cooling are reduced.

[0018] Ein weiterer Vorteil der Schaltung gemäss dieser Erfindung besteht darin, dass bei den Schaltvorgängen der Halbleiterschalter jeweils nur ein Halbleiterschalter und eine Freilaufdiode innerhalb der gleichen Zelle beteiligt sind. Another advantage of the circuit according to this invention is that in the switching operations of the semiconductor switches in each case only a semiconductor switch and a freewheeling diode are involved within the same cell.

[0019] Deshalb müssen jeweils nur die Phasen innerhalb einer Zelle niederinduktiv aufgebaut sein, und nicht die komplette Schaltung wie beim Neutral-Point-Clamped-Umrichter (NPC) oder dem Flying-Capacitor-Umrichter. Dies reduziert die Anforderungen an den mechanischen Aufbau der Schaltung. Therefore, only the phases must be constructed within a cell low inductance, and not the complete circuit as in the neutral-point-clamped inverter (NPC) or the flying capacitor inverter. This reduces the requirements for the mechanical structure of the circuit.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

[0020] Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert. In the following the invention will be explained in more detail with reference to embodiments in conjunction with the drawings.

[0021] In allen Figuren sind die Halbleiterschalter als IGBTs dargestellt, stellvertretend für irgendeinen Typ von abschaltbarem Halbleiterelement (IGBT, IGCT, GTO oder MOSFET). In all the figures, the semiconductor switches are represented as IGBTs representative of any type of semiconductor switchable element (IGBT, IGCT, GTO or MOSFET).

[0022] Es zeigen: <tb>Fig. 1<sep>Das Schaltschema einer Zelle für eine Umrichterphase mit beiden Stromrichtungen für die erfindungsgemässe Schaltung; <tb>Fig. 2<sep>Das Schaltschema einer Zelle für eine Umrichterphase mit beiden Stromrichtungen, wobei die Anschlüsse der Halbleiterschalter für beide Stromrichtungen miteinander verbunden sind; <tb>Fig. 3<sep>Das Schaltschema einer erfindungsgemässen Dreipunkt-Schaltung für eine Umrichterphase mit beiden Stromrichtungen; <tb>Fig. 4<sep>Das Schaltschema einer erfindungsgemässen Dreipunkt-Schaltung für eine Umrichterphase mit beiden Stromrichtungen mit zusätzlichen Hilfskommutierungs-Schaltungen; <tb>Fig. 5<sep>Das Schaltschema einer erfindungsgemässen Fünfpunkt-Schaltung für eine Umrichterphase mit beiden Stromrichtungen, mit einem sternförmigen Thyristor-Netzwerk; <tb>Fig. 6<sep>Das Schaltschema einer erfindungsgemässen Fünfpunkt-Schaltung für eine Umrichterphase mit beiden Stromrichtungen, mit einem kettenförmigen Thyristor-Netzwerk; <tb>Fig. 7<sep>Das Schaltschema einer erfindungsgemässen Dreipunkt-Schaltung für eine Umrichterphase mit einem Laststromwinkel von 0 Grad; <tb>Fig. 8<sep>Das Schaltschema einer erfindungsgemässen Dreipunkt-Schaltung für eine Umrichterphase mit einem Laststromwinkel von 180 Grad;Show: <Tb> FIG. 1 <sep> The circuit diagram of a cell for an inverter phase with two current directions for the circuit according to the invention; <Tb> FIG. 2 <sep> The circuit diagram of a cell for an inverter phase with both current directions, wherein the terminals of the semiconductor switches are connected to each other for both current directions; <Tb> FIG. 3 <sep> The circuit diagram of an inventive three-point circuit for a converter phase with two current directions; <Tb> FIG. 4 <sep> The circuit diagram of a three-point circuit according to the invention for a converter phase with both current directions with additional auxiliary commutation circuits; <Tb> FIG. 5 <sep> The circuit diagram of a five-point circuit according to the invention for a converter phase with both current directions, with a star-shaped thyristor network; <Tb> FIG. 6 <sep> The circuit diagram of a five-point circuit according to the invention for an inverter phase with two current directions, with a chain-type thyristor network; <Tb> FIG. 7 <sep> The circuit diagram of a three-point circuit according to the invention for a converter phase with a load current angle of 0 degrees; <Tb> FIG. 8 <sep> The circuit diagram of a three-point circuit according to the invention for a converter phase with a load current angle of 180 degrees;

Ausführung der ErfindungEmbodiment of the invention

[0023] Die Schaltungstopologie gemäss dieser Erfindung besteht aus mehreren Zellen. Jede Zelle kann eine oder mehrere Umrichterphasen aufweisen, welche parallel am gleichen Zwischenkreiskondensator angeschlossen sind. The circuit topology according to this invention consists of several cells. Each cell may have one or more inverter phases connected in parallel to the same DC link capacitor.

[0024] Eine Zelle besteht aus einem Zwischenkreiskondensator (CZK), dessen Spannung als weitgehend konstant betrachtet werden kann, sowie pro Umrichterphase und jede ihrer Stromrichtungen aus einem abschaltbaren Halbleiter (SP bzw. SN), einer Freilaufdiode (DP bzw. DN) und einem Thyristor (TP bzw. TN). A cell consists of a DC link capacitor (CZK), the voltage can be considered as substantially constant, and per converter phase and each of their current directions of a turn-off semiconductor (SP or SN), a freewheeling diode (DP or DN) and a Thyristor (TP or TN).

[0025] Die Stromrichtung, welche aus einer Zelle hinausführt, wird als positiv bezeichnet. The current direction which leads out of a cell is called positive.

[0026] Eine Zelle, welche für eine Phase und beide Stromrichtungen ausgelegt ist, ist in Zeichnung 1dargestellt. A cell designed for one phase and both current directions is shown in drawing 1.

[0027] Die Zelle gemäss Fig. 1verhält sich wie folgt: The cell according to FIG. 1 behaves as follows:

[0028] Bei positivem Phasenstrom leitet TP. TN ist gesperrt. For a positive phase current TP passes. TN is locked.

[0029] SP taktet, d.h. wird ein- und ausgeschaltet, und schaltet somit den Phasenanschluss AC auf CZK+ oder CZK-. Während SP ausgeschaltet ist, fliesst der Phasenstrom durch DP. SP clocks, i. is switched on and off, thus switching the phase connection AC to CZK + or CZK-. While SP is off, the phase current flows through DP.

[0030] Bei negativem Phasenstrom leitet TN. TP ist gesperrt. With a negative phase current, TN conducts. TP is locked.

[0031] SN taktet, d.h. wird ein- und ausgeschaltet, und schaltet somit den Phasenanschluss AC auf CZK+ oder CZK-. Während SN ausgeschaltet ist, fliesst der Strom durch DN. SN clocks, i. is switched on and off, thus switching the phase connection AC to CZK + or CZK-. While SN is off, the current flows through DN.

[0032] Fig. 2 zeigt eine Zelle mit gleichen Eigenschaften wie die Zelle gemäss Fig. 1, wobei die Anschlüsse der Halbleiterschalter für die beiden Stromrichtungen miteinander verbunden sind. Fig. 2 shows a cell with the same characteristics as the cell according to Fig. 1, wherein the terminals of the semiconductor switches for the two current directions are interconnected.

[0033] Um eine Multilevel-Schaltung zu erhalten, werden nun mehrere solche Zellen zusammengeschaltet. In order to obtain a multilevel circuit, several such cells are now interconnected.

[0034] Die Zwischenkreiskondensatoren werden in Serie verbunden, allerdings nicht direkt, sondern über die Kommutierungs-Spannungsquelle (UK), welche entgegengesetzt zu den Zwischenkreiskondensatoren gepolt ist. Dadurch werden die Zwischenkreiskondensatoren um die Spannung UK versetzt, um dadurch die Kommutierung (das heisst das Umschalten) der Thyristoren zu ermöglichen. Das ist notwendig, weil die Thyristoren nicht über ein Steuersignal, sondern nur mithilfe einer negativen Anoden-Kathoden-Spannung gelöscht werden können. The DC link capacitors are connected in series, but not directly, but via the commutation voltage source (UK), which is polarized opposite to the DC link capacitors. As a result, the DC link capacitors are offset by the voltage UK, thereby enabling the commutation (that is, the switching) of the thyristors. This is necessary because the thyristors can not be erased by a control signal, but only by using a negative anode-cathode voltage.

[0035] Die Kommutierungs-Spannungsquelle weist eine relativ geringe Gleichspannung (z.B ca. 20 V auf). The commutation voltage source has a relatively low DC voltage (for example about 20 V).

[0036] Die Thyristoren der jeweils gleichen Umrichterphase von allen Zellen werden direkt oder über weitere Thyristoren miteinander verbunden und ergeben so den Phasenanschluss des Umrichters für jede Phase. The thyristors of the respective same inverter phase of all cells are connected to each other directly or via other thyristors and thus provide the phase connection of the inverter for each phase.

[0037] Für jede Umrichterphase ist jeweils der Thyristor einer einzigen Zelle leitend. So wird die für diese Umrichterphase aktive Zelle ausgewählt. Über den leitenden Thyristor wird, abhängig vom Zustand des Halbleiterschalters der aktiven Zelle, entweder das Minus- oder das Plus-Potential des Zwischenkreiskondensators der aktiven Zelle auf den Phasenanschluss geschaltet. For each inverter phase, the thyristor of a single cell is in each case conductive. Thus, the cell active for this inverter phase is selected. Depending on the state of the semiconductor switch of the active cell, either the negative or the positive potential of the DC link capacitor of the active cell is switched to the phase connection via the conductive thyristor.

[0038] Fig. 3 zeigt eine entsprechende Anordnung mit 2 Zellen für eine Phase. Diese Schaltung entspricht einer 3-Punktschaltung, da der Phasenanschluss wahlweise an die Zwischenkreispotentiale CZK1+, CZK1-, CZK2+ oder CZK2- geschaltet werden kann, wobei die Potentiale CZK1- und CZK2+ nur eine kleine Differenz (entsprechend der Kommutierungs-Hilfsspannung) aufweisen. Fig. 3 shows a corresponding arrangement with 2 cells for one phase. This circuit corresponds to a 3-point circuit, since the phase connection can optionally be switched to the DC link potentials CZK1 +, CZK1-, CZK2 + or CZK2-, the potentials CZK1- and CZK2 + having only a small difference (corresponding to the commutation auxiliary voltage).

[0039] Für die Funktionsweise der erfindungsgemässen Schaltung ist es wichtig, dass die Thyristoren von einer aktiven Zelle auf eine benachbarte Zelle umgeschaltet (kommutiert) werden können. For the operation of the inventive circuit, it is important that the thyristors can be switched from one active cell to an adjacent cell (commutated) can be.

[0040] Im Folgenden sind deshalb diese Umschaltvorgänge der Thyristoren zur Auswahl der aktiven Zelle in Detail beschrieben. Diese Umschaltvorgänge verlaufen für verschiedene Phasenanschlüsse jeweils unabhängig voneinander. In the following, therefore, these switching operations of the thyristors for selecting the active cell are described in detail. These switching operations are independent of each other for different phase connections.

[0041] Dabei sind 4 mögliche Umschaltvorgänge zu betrachten, die Beschreibungen beziehen sich auf die beispielhafte Darstellung in Fig. 3: 4 possible switching operations are to be considered, the descriptions refer to the exemplary representation in Fig. 3:

[0042] Kommutierung von Zelle 1 zu Zelle 2 bei positivem Phasenstrom: Thyristor T1P leitet, alle anderen Thyristoren sperren. Der Halbleiterschalter S1P taktet. Commutation of cell 1 to cell 2 with positive phase current: thyristor T1P conducts, blocking all other thyristors. The semiconductor switch S1P clocks.

[0043] S1P schaltet ab, der Phasenstrom fliesst dann durch die Freilaufdiode D1P. S1P turns off, the phase current then flows through the freewheeling diode D1P.

[0044] Der Halbleiterschalter S2P und der Thyristor T2P werden eingeschaltet. The semiconductor switch S2P and the thyristor T2P are turned on.

[0045] Thyristor T1P wird durch den Stromkreis S2P - T2P - T1P - D1P - UK1 abkommutiert und schaltet aus. Thyristor T1P is commutated by the circuit S2P - T2P - T1P - D1P - UK1 and turns off.

[0046] Jetzt leitet Thyristor T2P, alle anderen Thyristoren sperren. Halbleiterschalter S2P taktet. Now directs thyristor T2P, lock all other thyristors. Semiconductor switch S2P clocks.

[0047] Kommutierung von Zelle 1 zu Zelle 2 bei negativem Phasenstrom: Thyristor T1N leitet, alle anderen Thyristoren sperren. Der Halbleiterschalter S1N taktet. Commutation of cell 1 to cell 2 with negative phase current: thyristor T1N conducts, blocking all other thyristors. The semiconductor switch S1N is clocked.

[0048] S1N schaltet ab, der Phasenstrom fliesst dann durch die Freilaufdiode D1N. Der Thyristor T2N wird eingeschaltet. S1N turns off, the phase current then flows through the freewheeling diode D1N. The thyristor T2N is turned on.

[0049] Thyristor T1N wird durch den Stromkreis D1N -T1N -T2N - D2N - UK1 - CZK1 abkommutiert und schaltet aus. Thyristor T1N is commutated by the circuit D1N -T1N -T2N - D2N - UK1 - CZK1 and turns off.

[0050] Jetzt leitet Thyristor T2N, alle anderen Thyristoren sperren. Halbleiterschalter S2N taktet. Now directs thyristor T2N, lock all other thyristors. Semiconductor switch S2N clocks.

[0051] Kommutierung von Zelle 2 zu Zelle 1 bei positivem Phasenstrom: Thyristor T2P leitet, alle anderen Thyristoren sperren. Der Halbleiterschalter S2P taktet. Commutation of cell 2 to cell 1 with positive phase current: thyristor T2P conducts, blocking all other thyristors. The semiconductor switch S2P is clocking.

[0052] S2P schaltet ab, der Phasenstrom fliesst dann durch die Freilaufdiode D2P. Der Thyristor T1P wird eingeschaltet. S2P switches off, the phase current then flows through the freewheeling diode D2P. The thyristor T1P is switched on.

[0053] Thyristor T2P wird durch den Stromkreis D1P - T1P - T2P - D2P - CZK2 - UK1 abkommutiert und schaltet aus. Thyristor T2P is commutated by the circuit D1P - T1P - T2P - D2P - CZK2 - UK1 and turns off.

[0054] Jetzt leitet Thyristor T1P, alle anderen Thyristoren sperren. Halbleiterschalter S1P taktet. Now directs thyristor T1P, lock all other thyristors. Semiconductor switch S1P clocks.

[0055] Kommutierung von Zelle 2 zu Zelle 1 bei negativem Phasenstrom: Thyristor T2N leitet, alle anderen Thyristoren sperren. Der Halbleiterschalter S2N taktet. Commutation of cell 2 to cell 1 with negative phase current: thyristor T2N conducts, blocking all other thyristors. The semiconductor switch S2N is clocking.

[0056] S2N schaltet ab, der Phasenstrom fliesst dann durch die Freilaufdiode D2N. Der Halbleiterschalter S1N und der Thyristor T1N werden eingeschaltet. Thyristor T2N wird durch den Stromkreis D2N - T2N - T1N - S1N - UK1 abkommutiert und schaltet aus. S2N switches off, the phase current then flows through the freewheeling diode D2N. The semiconductor switch S1N and the thyristor T1N are turned on. Thyristor T2N is commutated by the circuit D2N-T2N-T1N-S1N-UK1 and turns off.

[0057] Jetzt leitet Thyristor T2N, alle anderen Thyristoren sperren. Halbleiterschalter S2N taktet. Now directs thyristor T2N, lock all other thyristors. Semiconductor switch S2N clocks.

[0058] Die bisher beschriebenen Kommutierungsvorgänge weisen für die Thyristoren 2 unterschiedliche Kommutierungsspannungen auf. Je nach Kommutierungsvorgang beträgt die Kommutierungsspannung UK1 oder (CZK1 - UK1) bzw. (CZK2 - UK1). Da die Kommutierungsspannung das Schaltverhalten der Thyristoren beeinflusst, kann es unerwünscht sein, die Spannung (CZK1 - UK1) (bzw. CZK2 - UK1) als Kommutierungsspannung zu verwenden, denn diese ist erheblich höher als die eigentliche Kommutierungsspannung UK1. The commutation processes described so far have different commutation voltages for the thyristors 2. Depending on the commutation process, the commutation voltage is UK1 or (CZK1 - UK1) or (CZK2 - UK1). Since the commutation voltage affects the switching behavior of the thyristors, it may be undesirable to use the voltage (CZK1 - UK1) (or CZK2 - UK1) as the commutation voltage, because this is considerably higher than the actual commutation voltage UK1.

[0059] Mit zwei zusätzlichen Kommutierungs-Hilfsschaltungen kann erreicht werden, dass für alle Kommutierungsvorgänge die gleiche Kommutierungsspannung wirksam ist. Die Schaltung mit 2 Zellen und den beiden zusätzlichen Kommutierungs-Hilfsschaltungen ist in Fig. 4 dargestellt. With two additional commutation auxiliary circuits can be achieved that for all Kommutierungsvorgänge the same commutation voltage is effective. The circuit with 2 cells and the two additional commutation auxiliary circuits is shown in FIG.

[0060] Die beiden Kommutierungs-Hilfsschaltungen werden durch die Spannungsquellen UK11 und UK12 gespeist, welche sinnvollerweise etwa die gleiche Spannung wie UK1 aufweisen. The two commutation auxiliary circuits are fed by the voltage sources UK11 and UK12, which usefully have approximately the same voltage as UK1.

[0061] Die Schalter SK11 bzw. SK12 sind abschaltbare Leistungshalbleiter. The switches SK11 and SK12 are turn-off power semiconductors.

[0062] SK11 und SH2 sind normalerweise gesperrt, sie werden nur während dem entsprechenden Kommutierungsvorgang kurzzeitig eingeschaltet. SK11 and SH2 are normally disabled, they are only briefly turned on during the corresponding commutation.

[0063] Die Dioden DK11, DK12, DK13 und DK14 dienen dazu, die Spannungsbeanspruchung der Halbleiterschalter SK11 bzw. SK12 auf Spannungen entsprechend den Spannungsquellen UK11 bzw. UK12 zu begrenzen. The diodes DK11, DK12, DK13 and DK14 serve to limit the voltage stress of the semiconductor switches SK11 and SK12 to voltages corresponding to the voltage sources UK11 and UK12, respectively.

[0064] Im Folgenden sind die Umschaltvorgänge der Thyristoren unter Berücksichtigung der Kommutierungs-Hilfsschaltungen beschrieben. In the following, the switching operations of the thyristors are described in consideration of the commutation auxiliary circuits.

[0065] Dabei sind 4 mögliche Umschaltvorgänge zu betrachten, die Beschreibungen beziehen sich auf die beispielhafte Darstellung in Fig. 4: 4 possible switching operations are to be considered, the descriptions refer to the exemplary representation in FIG. 4:

[0066] Kommutierung von Zelle 1 zu Zelle 2 bei positivem Phasenstrom: SK11 und SK12 sperren während dem gesamten Kommutierungsvorgang, d.h die Kommutierungs-Hilfsschaltungen sind nicht aktiv. Die Kommutierung läuft ab wie zuvor beschrieben: Thyristor T1P leitet, alle anderen Thyristoren sperren. Der Halbleiterschalter S1P taktet. Commutation of cell 1 to cell 2 with positive phase current: SK11 and SK12 lock during the entire commutation process, that is, the commutation auxiliary circuits are not active. The commutation takes place as described above: Thyristor T1P conducts, all other thyristors block. The semiconductor switch S1P clocks.

[0067] S1P schaltet ab, der Phasenstrom fliesst dann durch die Freilaufdiode D1P. S1P turns off, the phase current then flows through the freewheeling diode D1P.

[0068] Der Halbleiterschalter S2P und der Thyristor T2P werden eingeschaltet. The semiconductor switch S2P and the thyristor T2P are turned on.

[0069] Thyristor T1P wird durch den Stromkreis S2P - T2P - T1P - D1P - UK1 abkommutiert und schaltet aus. Thyristor T1P is commutated by the circuit S2P - T2P - T1P - D1P - UK1 and turns off.

[0070] Jetzt leitet Thyristor T2P, alle anderen Thyristoren sperren. Halbleiterschalter S2P taktet. Now directs thyristor T2P, lock all other thyristors. Semiconductor switch S2P clocks.

[0071] Kommutierung von Zelle 1 zu Zelle 2 bei negativem Phasenstrom: Thyristor T1N leitet, alle anderen Thyristoren sperren. Der Halbleiterschalter S1N taktet. Commutation of cell 1 to cell 2 with negative phase current: thyristor T1N conducts, blocking all other thyristors. The semiconductor switch S1N is clocked.

[0072] Dann bleibt S1N eingeschaltet, womit der Phasenstrom durch S1N fliesst. Then, S1N remains turned on, whereby the phase current flows through S1N.

[0073] Thyristor T2N und der Kommutierungs-Halbleiterschalter SK12 werden eingeschaltet. Thyristor T2N and the commutation semiconductor switch SK12 are turned on.

[0074] Thyristor T1N wird durch den Stromkreis S1N - T1N - T2N - DK13 - SK12 - UK12 - The thyristor T1N is connected through the circuit S1N - T1N - T2N - DK13 - SK12 - UK12 -

[0075] UK1 abkommutiert und schaltet aus. UK1 abkommutiert and switches off.

[0076] Jetzt leitet Thyristor T2N, alle anderen Thyristoren sperren. Now directs thyristor T2N, lock all other thyristors.

[0077] Kommutierungs-Halbleiterschalter SK12 wird ausgeschaltet und Halbleiterschalter S2N taktet. Commutation semiconductor switch SK12 is turned off and semiconductor switch S2N is clocked.

[0078] Kommutierung von Zelle 2 zu Zelle 1 bei positivem Phasenstrom: Thyristor T2P leitet, alle anderen Thyristoren sperren. Der Halbleiterschalter S2P taktet. Commutation of cell 2 to cell 1 with positive phase current: thyristor T2P conducts, blocking all other thyristors. The semiconductor switch S2P is clocking.

[0079] Dann bleibt S2P eingeschaltet, womit der Phasenstrom durch S2P fliesst. Thyristor T1P und der Kommutierungs-Halbleiterschalter SK11 werden eingeschaltet. Thyristor T2P wird durch den Stromkreis SK11 - DK11 - T1P - T2P - S2P - UK11 abkommutiert und schaltet aus. Then, S2P remains turned on, whereby the phase current flows through S2P. Thyristor T1P and the commutation semiconductor switch SK11 are turned on. Thyristor T2P is commutated by the circuit SK11 - DK11 - T1P - T2P - S2P - UK11 and switches off.

[0080] Jetzt leitet Thyristor T1P, alle anderen Thyristoren sperren. Now directs thyristor T1P, lock all other thyristors.

[0081] Kommutierungs-Halbleiterschalter SK11 wird ausgeschaltet und Halbleiterschalter S1P taktet. Commutation semiconductor switch SK11 is turned off and semiconductor switch S1P is clocked.

[0082] Kommutierung von Zelle 2 zu Zelle 1 bei negativem Phasenstrom: SK11 und SK12 sperren während dem gesamten Kommutierungsvorgang, d.h. die Kommutierungs-Hilfsschaltungen sind nicht aktiv. Die Kommutierung läuft ab wie zuvor beschrieben: Thyristor T2N leitet, alle anderen Thyristoren sperren. Der Halbleiterschalter S2N taktet. Commutation of cell 2 to cell 1 with negative phase current: SK11 and SK12 lock during the entire commutation process, i. the commutation auxiliary circuits are not active. The commutation takes place as described above: Thyristor T2N conducts, all other thyristors block. The semiconductor switch S2N is clocking.

[0083] S2N schaltet ab, der Phasenstrom fliesst dann durch die Freilaufdiode D2N. Der Halbleiterschalter S1N und der Thyristor T1N werden eingeschaltet. Thyristor T2N wird durch den Stromkreis D2N - T2N - T1N - S1N - UK1 abkommutiert und schaltet aus. S2N turns off, the phase current then flows through the freewheeling diode D2N. The semiconductor switch S1N and the thyristor T1N are turned on. Thyristor T2N is commutated by the circuit D2N-T2N-T1N-S1N-UK1 and turns off.

[0084] Jetzt leitet Thyristor T2N, alle anderen Thyristoren sperren. Halbleiterschalter S2N taktet. Now, thyristor T2N conducts, blocking all other thyristors. Semiconductor switch S2N clocks.

[0085] Die Fig. 2, 3 und 4zeigen das neue Schaltungskonzept in einer Ausführung mit 2 Zellen. Dies entspricht der sogenannten Dreipunkt-Schaltungen. Sinngemäss können auf diese Weise Schaltungen mit einer beliebigen Anzahl Zellen und Phasen ausgeführt werden. Figures 2, 3 and 4 show the new circuit concept in a 2 cell design. This corresponds to the so-called three-point circuits. By analogy, circuits with any number of cells and phases can be executed in this way.

[0086] Das Zusammenschalten der Phasenanschlüsse der einzelnen Zellen kann durch unterschiedliche Thyristor-Netzwerke realisiert werden. Die Wahl des geeigneten Netzwerkes hängt vor allem von der Spannungsauslegung ab. Grundsätzlich sinnvoll ist ein sternförmiges Netzwerk oder ein kettenförmiges Netzwerk. The interconnection of the phase connections of the individual cells can be realized by different thyristor networks. The choice of the suitable network depends above all on the voltage design. Basically, a star-shaped network or a chain-like network makes sense.

[0087] Fig. 5 zeigt beispielshaft eine Schaltung mit 4 Zellen, 3 Phasen und einem sternförmigen Thyristor-Netzwerk. Der besseren Übersicht wegen sind die Kommutierungs-Hilfsschaltungen gemäss Fig. 4 nicht gezeichnet. By way of example, FIG. 5 shows a circuit with 4 cells, 3 phases and a star-shaped thyristor network. For better clarity, the commutation auxiliary circuits according to FIG. 4 are not shown.

[0088] Fig. 6 zeigt beispielshaft eine Schaltung mit 4 Zellen, 3 Phasen und einem kettenförmigen Thyristor-Netzwerk. Der besseren Übersicht wegen sind die Kommutierungs-Hilfsschaltungen gemäss Fig. 4 nicht gezeichnet. Fig. 6 shows by way of example a circuit with 4 cells, 3 phases and a chain-shaped thyristor network. For better clarity, the commutation auxiliary circuits according to FIG. 4 are not shown.

[0089] Bei dieser Anordnung der Thyristoren werden diese nur durch die Spannung entsprechend einer einzelnen Zelle beansprucht. In this arrangement, the thyristors are claimed only by the voltage corresponding to a single cell.

[0090] Abhängig vom Winkel des Phasenstromes gegenüber der Phasenspannung (cos phi) müssen nicht alle Halbleiter in allen Zellen bestückt sein. Depending on the angle of the phase current with respect to the phase voltage (cos phi), not all semiconductors in all cells need to be populated.

[0091] Fig. 7 zeigt beispielshaft eine Schaltung mit 2 Zellen und 1 Phase, für einen Phasenstrom mit einem Winkel von 0 Grad zur Phasenspannung (cos phi = 1). Fig. 7 shows an example of a circuit with 2 cells and 1 phase, for a phase current at an angle of 0 degrees to the phase voltage (cos phi = 1).

[0092] Der besseren Übersicht wegen sind die Kommutierungs-Hilfsschaltungen gemäss Fig. 4nicht gezeichnet. For better clarity, the commutation auxiliary circuits according to FIG. 4 are not drawn.

[0093] Fig. 8 zeigt beispielshaft eine Schaltung mit 2 Leveln und 1 Phase, für einen Phasenstrom mit einem Winkel von 0 Grad zur Phasenspannung (cos phi = -1). Der besseren Übersicht wegen sind die Kommutierungs-Hilfsschaltungen gemäss Fig. 4nicht gezeichnet. Fig. 8 shows by way of example a circuit with 2 levels and 1 phase, for a phase current with an angle of 0 degrees to the phase voltage (cos phi = -1). For better clarity, the commutation auxiliary circuits according to FIG. 4 are not drawn.

Bezeichnungslistename list

[0094] <tb>CZK<sep>Zwischenkreiskondensator einer Zelle <tb>CZK1, CZK2, CZK3, CZK4<sep>Zwischenkreiskondensator der Zelle 1, Zelle 2, usw. <tb>DK11, DK12, DK13, DK14<sep>Dioden der Kommutierungs-Hilfsschaltungen <tb>DN<sep>Freilaufdiode für negativen Phasenstrom <tb>D1N, D2N, D3N, D4N<sep>Freilaufdiode für negativen Phasenstrom der Zelle 1, Zelle 2, usw. <tb>D1RN, D1SN, D1TN<sep>Freilaufdiode der Zelle 1 für negativen Phasenstrom für Phase R, Phase S, usw. <tb>D2RN, D2SN, D2TN<sep>Freilaufdiode der Zelle 2 für negativen Phasenstrom für Phase R, Phase S, usw. <tb>DP<sep>Freilaufdiode für positiven Phasenstrom <tb>D1P, D2P, D3P, D4P<sep>Freilaufdiode für positiven Phasenstrom der Zelle 1, Zelle 2, usw. <tb>D1RP, D1SP, D1TP<sep>Freilaufdiode der Zelle 1 für positiven Phasenstrom für Phase R, Phase S, usw. <tb>D2RP, D2SP, D2TP<sep>Freilaufdiode der Zelle 2 für positiven Phasenstrom für Phase R, Phase S, usw. <tb>SK11, SK12<sep>Halbleiterschalter für die Kommutierungs-Hilfsschaltung <tb>SN<sep>Halbleiterschalter für negativen Phasenstrom <tb>S1N, S2N, S3N, S4N<sep>Halbleiterschalter für negativen Phasenstrom der Zelle 1, Zelle 2, usw <tb>S1RN, S1SN, S1TN<sep>Halbleiterschalter der Zelle 1 für negativen Phasenstrom für Phase R, Phase S, usw. <tb>S2RN, S2SN, S2TN<sep>Halbleiterschalter der Zelle 2 für negativen Phasenstrom für Phase R, Phase S, usw. <tb>SP<sep>Halbleiterschalter für positiven Phasenstrom <tb>S1P, S2P, S3P, S4P<sep>Halbleiterschalter für positiven Phasenstrom der Zelle 1, Zelle 2, usw. <tb>S1RP, S1SP, S1TP<sep>Halbleiterschalter der Zelle 1 für positiven Phasenstrom für Phase R, Phase S, usw. <tb>S2RP, S2SP, S2TP<sep>Halbleiterschalter der Zelle 2 für positiven Phasenstrom für Phase R, Phase S, usw. <tb>TN<sep>Thyristor für negativen Phasenstrom <tb>T1N, T2N.T3N, T4N<sep>Thyristor für negativen Phasenstrom der Zelle 1, Zelle 2, usw. <tb>T11N,T21N,T31N,T41N<sep>Thyristor für negativen Phasenstrom bei kettenförmigem Thyristor-Netzwerk <tb>T1RN, T1SN, T1TN<sep>Thyristor der Zelle 1 für negativen Phasenstrom für Phase R, Phase S, usw. <tb>T2RN, T2SN, T2TN<sep>Thyristor der Zelle 2 für negativen Phasenstrom für Phase R, Phase S, usw. <tb>TP<sep>Thyristor für positiven Phasenstrom <tb>T1 P, T2P, T3P, T4P<sep>Thyristor für positiven Phasenstrom der Zelle 1, Zelle 2, usw. <tb>T11P, T21P, T31P, T41P<sep>Thyristor für positiven Phasenstrom bei kettenförmigem Thyristor-Netzwerk <tb>T1RP, T1SP, T1TP<sep>Thyristor der Zelle 1 für positiven Phasenstrom für Phase R, Phase S, usw. <tb>T2RP, T2SP, T2TP<sep>Thyristor der Zelle 2 für positiven Phasenstrom für Phase R, Phase S, usw. <tb>UK<sep>Kommutierungs-Spannungsquelle <tb>UK1, UK2, UK3<sep>Kommutierungs-Spannungsquelle der Zelle 1, Zelle 2, usw. <tb>UK11, UK12<sep>Kommutierungs-Hilfsspannungsquellen[0094] <tb> CZK <sep> DC link capacitor of a cell <tb> CZK1, CZK2, CZK3, CZK4 <sep> DC link capacitor of cell 1, cell 2, etc. <tb> DK11, DK12, DK13, DK14 <sep> Diodes of the commutation auxiliary circuits <tb> DN <sep> Free-wheeling diode for negative phase current <tb> D1N, D2N, D3N, D4N <sep> Freewheeling diode for negative phase current of cell 1, cell 2, etc. <tb> D1RN, D1SN, D1TN <sep> Free-wheeling diode of cell 1 for negative phase current for phase R, phase S, etc. <tb> D2RN, D2SN, D2TN <sep> Free-wheeling diode of cell 2 for negative phase current for phase R, phase S, etc. <tb> DP <sep> Free-wheeling diode for positive phase current <tb> D1P, D2P, D3P, D4P <sep> Free-wheeling diode for positive phase current of cell 1, cell 2, etc. <tb> D1RP, D1SP, D1TP <sep> Free-wheeling diode of cell 1 for positive phase current for phase R, phase S, etc. <tb> D2RP, D2SP, D2TP <sep> Cell 2 freewheeling diode for positive phase current for phase R, phase S, etc. <tb> SK11, SK12 <sep> Semiconductor switch for the commutation auxiliary circuit <tb> SN <sep> semiconductor switch for negative phase current <S1>, S2N, S3N, S4N <sep> semiconductor negative phase current switch of cell 1, cell 2, etc <tb> S1RN, S1SN, S1TN <sep> Semiconductor switch of cell 1 for negative phase current for phase R, phase S, etc. <tb> S2RN, S2SN, S2TN <sep> Cell Phase 2 semiconductor switch for phase negative phase current, phase S, etc. <tb> SP <sep> semiconductor switch for positive phase current <tb> S1P, S2P, S3P, S4P <sep> Positive phase current semiconductor switch of cell 1, cell 2, etc. <tb> S1RP, S1SP, S1TP <sep> Solid state cell semiconductor switch 1 for phase R, phase S, etc. <S2> S2RP, S2SP, S2TP <sep> Positive phase current semiconductor cell switch for phase R, phase S, etc. <tb> TN <sep> thyristor for negative phase current <tb> T1N, T2N.T3N, T4N <sep> thyristor for negative phase current of cell 1, cell 2, etc. <tb> T11N, T21N, T31N, T41N <sep> Thyristor for negative phase current in a thyristor network <tb> T1RN, T1SN, T1TN <sep> thyristor of cell 1 for negative phase current for phase R, phase S, etc. <tb> T2RN, T2SN, T2TN <sep> Thyristor of cell 2 for negative phase current for phase R, phase S, etc. <tb> TP <sep> thyristor for positive phase current T1, T2P, T3P, T4P <sep> thyristor for positive phase current of cell 1, cell 2, etc. <tb> T11P, T21P, T31P, T41P <sep> Thyristor for positive phase current in a thyristor network <tb> T1RP, T1SP, T1TP <sep> Thyristor of cell 1 for positive phase current for phase R, phase S, etc. <T2> T2RP, T2SP, T2TP <thp> Thyristor of cell 2 for positive phase current for phase R, phase S, etc. <Tb> UK <sep> commutation voltage source <tb> UK1, UK2, UK3 <sep> cell 1 commutation voltage source, cell 2, etc. <tb> UK11, UK12 <sep> commutation auxiliary power sources

Claims (5)

1. Multilevel-Umrichter umfassend a) mindestens 2 Zellen, bestehend aus dem Zwischenkreiskondensator (CZK1, CZK2); sowie b) mindestens eine Phase, welche für jede Stromrichtung in jeder Zelle je einen Halbleiterschalter (S1P, S2P, S1N, S2N), eine Freilaufdiode (D1P, D2P, D1N, D2N) und einen Thyristor (T1P, T2P, T1N, T2N) aufweist; dadurch gekennzeichnet, dass c) die positiven Anschlüsse der Halbleiterschalter für die positive Stromrichtung (S1P bzw. S2P) mit den positiven Anschlüssen der Zwischenkreiskondensatoren (CZK1 bzw. CZK2) und deren negative Anschlüsse mit den Anoden der Thyristoren für die positive Stromrichtung (T1P bzw. T2P) der jeweiligen Zelle verbunden sind; d) die Anoden der Freilaufdioden für die positive Stromrichtung (D1P bzw. D2P) mit den negativen Anschlüssen der Zwischenkreiskondensatoren (CZK1 bzw. CZK2) und deren Kathoden mit den Anoden der Thyristoren für die positive Stromrichtung (T1P bzw. T2P) der jeweiligen Zelle verbunden sind; e) die negativen Anschlüsse der Halbleiterschalter für die negative Stromrichtung (S1N bzw. S2N) mit den negativen Anschlüssen der Zwischenkreiskondensatoren (CZK1 bzw. CZK2) und deren positive Anschlüsse mit den Kathoden der Thyristoren für die negative Stromrichtung (T1N bzw. T2N) der jeweiligen Zelle verbunden sind; f) die Kathoden der Freilaufdioden für die negative Stromrichtung (D1N bzw. D2N) mit den positiven Anschlüssen der Zwischenkreiskondensatoren (CZK1 bzw. CZK2) und deren Anoden mit den Kathoden der Thyristoren für die negative Stromrichtung (T1N bzw. T2N) der jeweiligen Zelle verbunden sind; g) die Zwischenkreiskondensatoren (CZK1, CZK2) mittels einer Kommutierungs-Spannungsquelle (UK) seriell verbunden werden, wobei die Kommutierungs-Spannungsquelle (UK) die entgegengesetzte Polarität der Zwischenkreiskondensatoren (CZK1, CZK2) aufweist; h) die Anoden der Thyristoren für die positive Stromrichtung (T1P, T2P) einer Phase von allen Zellen mit einander direkt oder über weitere Thyristoren miteinander und mit dem Phasenanschluss des Umrichters verbunden sind; i) die Kathoden der Thyristoren für die negative Stromrichtung (T1N, T2N) einer Phase von allen Zellen mit einander direkt oder über weitere Thyristoren miteinander und mit dem Phasenanschluss des Umrichters verbunden sind;1. Multilevel inverter comprising a) at least 2 cells, consisting of the DC link capacitor (CZK1, CZK2); such as b) at least one phase having a semiconductor switch (S1P, S2P, S1N, S2N), a freewheeling diode (D1P, D2P, D1N, D2N) and a thyristor (T1P, T2P, T1N, T2N) for each current direction in each cell ; characterized in that c) the positive terminals of the semiconductor switches for the positive current direction (S1P or S2P) with the positive terminals of the DC link capacitors (CZK1 or CZK2) and their negative terminals to the anodes of the thyristors for the positive current direction (T1P or T2P) of the respective Cell are connected; d) the anodes of the freewheeling diodes for the positive current direction (D1P or D2P) with the negative terminals of the DC link capacitors (CZK1 and CZK2) and their cathodes connected to the anodes of the thyristors for the positive current direction (T1P or T2P) of each cell are; e) the negative terminals of the semiconductor switches for the negative current direction (S1N or S2N) with the negative terminals of the DC link capacitors (CZK1 and CZK2) and their positive terminals to the cathodes of the thyristors for the negative current direction (T1N or T2N) of the respective Cell are connected; f) the cathodes of the freewheeling diodes for the negative current direction (D1N or D2N) to the positive terminals of the DC link capacitors (CZK1 and CZK2) and their anodes connected to the cathodes of the thyristors for the negative current direction (T1N or T2N) of each cell are; g) the DC link capacitors (CZK1, CZK2) are connected in series by means of a commutation voltage source (UK), the commutation voltage source (UK) having the opposite polarity of the DC link capacitors (CZK1, CZK2); h) the anodes of the thyristors for the positive current direction (T1P, T2P) of one phase of all cells are connected to each other directly or via further thyristors with each other and with the phase connection of the inverter; i) the cathodes of the thyristors for the negative current direction (T1N, T2N) of one phase of all cells are connected to each other directly or via further thyristors with each other and with the phase connection of the inverter; 2. Multilevel-Umrichter gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommutierung der Thyristoren verbessert wird durch zusätzliche Kommutierungs-Hilfsschaltungen, bestehend aus a) einer Hilfsspannungsquelle (UK11), deren negativer Pol am positiven Pol der Kommutierungs-Spannungsquelle (UK) angeschlossen ist; b) einer Hilfsspannungsquelle (UK12), deren positiver Pol am negativen Pol der Kommutierungs-Spannungsquelle (UK) angeschlossen ist; c) einem Halbleiterschalter (SK11), dessen positiver Pol am positiven Pol der Hilfsspannungsquelle (UK11) angeschlossen ist; d) einem Halbleiterschalter (SK12), dessen negativer Pol am negativen Pol der Hilfsspannungsquelle (UK11) angeschlossen ist; e) einer Diode (DK11), deren Anode am negativen Anschluss des Halbleiterschalters (SK11) und deren Kathode am negativen Pol des Halbleiterschalters (S1P) angeschlossen ist; f) einer Diode (DK12), deren Anode am negativen Anschluss der Hilfsspannungsquelle (UK11) und deren Kathode am negativen Pol des Halbleiterschalters (SK11) angeschlossen ist; g) einer Diode (DK13), deren Anode am positiven Anschluss des Halbleiterschalters (S2N) und deren Kathode am positiven Pol des Halbleiterschalters (SK12) angeschlossen ist; sowie h) einer Diode (DKM), deren Anode am positiven Anschluss des Halbleiterschalters (SK12) und deren Kathode positiven Anschluss der Hilfsspannungsquelle (UK12) angeschlossen ist.2. Multilevel inverter according to claim 1, characterized in that the commutation of the thyristors is improved by additional commutation auxiliary circuits consisting of a) an auxiliary voltage source (UK11) whose negative pole is connected to the positive pole of the commutation voltage source (UK); b) an auxiliary voltage source (UK12) whose positive pole is connected to the negative pole of the commutation voltage source (UK); c) a semiconductor switch (SK11) whose positive pole is connected to the positive pole of the auxiliary voltage source (UK11); d) a semiconductor switch (SK12) whose negative pole is connected to the negative pole of the auxiliary voltage source (UK11); e) a diode (DK11) whose anode is connected to the negative terminal of the semiconductor switch (SK11) and whose cathode is connected to the negative pole of the semiconductor switch (S1P); f) a diode (DK12) whose anode is connected to the negative terminal of the auxiliary voltage source (UK11) and whose cathode is connected to the negative pole of the semiconductor switch (SK11); g) a diode (DK13) whose anode is connected to the positive terminal of the semiconductor switch (S2N) and whose cathode is connected to the positive pole of the semiconductor switch (SK12); such as h) a diode (DKM) whose anode is connected to the positive terminal of the semiconductor switch (SK12) and whose cathode positive terminal of the auxiliary voltage source (UK12). 3. Multilevel-Umrichter gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Thyristor-Netzwerk sternförmig angeordnet ist, d.h. die Phasenanschlüsse der jeweiligen Phase von allen Zellen sind miteinander verbunden und bilden so den Umrichter-Phasenanschluss dieser Phase.3. Multilevel inverter according to claim 1, characterized in that the thyristor network is arranged in a star shape, i. the phase terminals of the respective phase of all cells are connected together, thus forming the inverter phase connection of this phase. 4. Multilevel-Umrichter gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Thyristor-Netzwerk kettenförmig angeordnet ist, d.h. zwischen den Phasenanschlüssen der jeweiligen Phase von potentialmässig benachbarten Zellen sowie zwischen den mittleren Zellen und dem Umrichter-Phasenanschluss können zusätzliche Thyristoren geschaltet sein, um die Spannungsbeanspruchung der einzelnen Thyristoren zu reduzieren.4. Multilevel converter according to claim 1, characterized in that the thyristor network is arranged in a chain, i. additional thyristors may be connected between the phase terminals of the respective phase of potential-adjacent cells and between the middle cells and the converter phase connection in order to reduce the voltage loading of the individual thyristors. 5. Multilevel-Umrichter gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Zelle die Halbleiterschalter für beide Stromrichtungen miteinander verbunden sind, d.h. der negative Anschluss des Halbleiterschalters für den positiven Strom (SP), der positive Anschluss des Halbleiterschalters für den negativen Strom (SN), die Kathode der Freilaufdiode für den positiven Strom (DP) und die Anode der Freilaufdiode für den negativen Strom (DN) sind miteinander verbunden.5. Multilevel inverter according to claim 1, characterized in that within the cell, the semiconductor switches for both current directions are interconnected, i. the negative terminal of the semiconductor switch for the positive current (SP), the positive terminal of the semiconductor switch for the negative current (SN), the cathode of the freewheeling diode for the positive current (DP) and the anode of the freewheeling diode for the negative current (DN) connected with each other.
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