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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für einen Umrichter,
- – wobei der Umrichter zwischen einem mit einem positiven Potenzial einer Gleichspannung verbundenen ersten Gleichspannungsanschluss und einem mit einer Wechselspannung verbundenen Wechselspannungsanschluss einen ersten Teilstrang aufweist,
- – wobei der Umrichter zwischen einem mit einem negativen Potenzial der Gleichspannung verbundenen zweiten Gleichspannungsanschluss und dem Wechselspannungsanschluss einen zweiten Teilstrang aufweist,
- – wobei der erste Teilstrang und der zweite Teilstrang jeweils eine Anzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Modulen aufweisen,
- – wobei die Module jeweils einen Eingangsanschluss und einen Ausgangsanschluss aufweisen,
- – wobei zwischen dem jeweiligen Eingangsanschluss und dem jeweiligen Ausgangsanschluss eine erste Schaltungsanordnung und eine aus einem Speicherkondensator und einer zweiten Schaltungsanordnung bestehende Reihenschaltung angeordnet sind,
- – wobei die erste Schaltungsanordnung aus einem ersten elektronischen Schaltelement und einer dem ersten elektronischen Schaltelement parallel geschalteten ersten Diode besteht,
- – wobei die zweite Schaltungsanordnung aus einem zweiten elektronischen Schaltelement und einer dem zweiten elektronischen Schaltelement parallel geschalteten zweiten Diode besteht,
- – wobei ein vom Eingangsanschluss zum Ausgangsanschluss gerichteter Strom je nach Schaltzustand des ersten elektronischen Schaltelements entweder über das erste elektronische Schaltelement oder über die zweite Diode geführt wird,
- – wobei ein vom Ausgangsanschluss zum Eingangsanschluss gerichteter Strom je nach Schaltzustand des zweiten elektronischen Schaltelements entweder über das zweite elektronische Schaltelement oder über die erste Diode geführt wird.
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Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Steuerprogramm für eine Steuereinrichtung für einen Umrichter,
- – wobei der Umrichter zwischen einem mit einem positiven Potenzial einer Gleichspannung verbundenen ersten Gleichspannungsanschluss und einem mit einer Wechselspannung verbundenen Wechselspannungsanschluss einen ersten Teilstrang aufweist,
- – wobei der Umrichter zwischen einem mit einem negativen Potenzial der Gleichspannung verbundenen zweiten Gleichspannungsanschluss und dem Wechselspannungsanschluss einen zweiten Teilstrang aufweist,
- – wobei der erste Teilstrang und der zweite Teilstrang jeweils eine Anzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Modulen aufweisen,
- – wobei die Module jeweils einen Eingangsanschluss und einen Ausgangsanschluss aufweisen,
- – wobei zwischen dem jeweiligen Eingangsanschluss und dem jeweiligen Ausgangsanschluss eine erste Schaltungsanordnung und eine aus einem Speicherkondensator und einer zweiten Schaltungsanordnung bestehende Reihenschaltung angeordnet sind,
- – wobei die erste Schaltungsanordnung aus einem ersten elektronischen Schaltelement und einer dem ersten elektronischen Schaltelement parallel geschalteten ersten Diode besteht,
- – wobei die zweite Schaltungsanordnung aus einem zweiten elektronischen Schaltelement und einer dem zweiten elektronischen Schaltelement parallel geschalteten zweiten Diode besteht,
- – wobei ein vom Eingangsanschluss zum Ausgangsanschluss gerichteter Strom je nach Schaltzustand des ersten elektronischen Schaltelements entweder über das erste elektronische Schaltelement oder über die zweite Diode geführt wird,
- – wobei ein vom Ausgangsanschluss zum Eingangsanschluss gerichteter Strom je nach Schaltzustand des zweiten elektronischen Schaltelements entweder über das zweite elektronische Schaltelement oder über die erste Diode geführt wird,
- – wobei das Steuerprogramm Maschinencode umfasst, der von der Steuereinrichtung abarbeitbar ist.
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Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Steuereinrichtung für einen Umrichter, wobei die Steuereinrichtung mit einem derartigen Steuerprogramm programmiert ist, so dass die Steuereinrichtung den Umrichter gemäß einem derartigen Betriebsverfahren steuert.
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Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin einen Umrichter,
- – wobei der Umrichter zwischen einem mit einem positiven Potenzial einer Gleichspannung verbundenen ersten Gleichspannungsanschluss und einem mit einer Wechselspannung verbundenen Wechselspannungsanschluss einen ersten Teilstrang aufweist,
- – wobei der Umrichter zwischen einem mit einem negativen Potenzial der Gleichspannung verbundenen zweiten Gleichspannungsanschluss und dem Wechselspannungsanschluss einen zweiten Teilstrang aufweist,
- – wobei der erste Teilstrang und der zweite Teilstrang jeweils eine Anzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Modulen aufweisen,
- – wobei die Module jeweils einen Eingangsanschluss und einen Ausgangsanschluss aufweisen,
- – wobei zwischen dem jeweiligen Eingangsanschluss und dem jeweiligen Ausgangsanschluss eine erste Schaltungsanordnung und eine aus einem Speicherkondensator und einer zweiten Schaltungsanordnung bestehende Reihenschaltung angeordnet sind,
- – wobei die erste Schaltungsanordnung aus einem ersten elektronischen Schaltelement und einer dem ersten elektronischen Schaltelement parallel geschalteten ersten Diode besteht,
- – wobei die zweite Schaltungsanordnung aus einem zweiten elektronischen Schaltelement und einer dem zweiten elektronischen Schaltelement parallel geschalteten zweiten Diode besteht,
- – wobei ein vom Eingangsanschluss zum Ausgangsanschluss gerichteter Strom je nach Schaltzustand des ersten elektronischen Schaltelements entweder über das erste elektronische Schaltelement oder über die zweite Diode geführt wird,
- – wobei ein vom Ausgangsanschluss zum Eingangsanschluss gerichteter Strom je nach Schaltzustand des zweiten elektronischen Schaltelements entweder über das zweite elektronische Schaltelement oder über die erste Diode geführt wird.
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Das Betriebsverfahren, das Steuerprogramm, die Steuereinrichtung und der Umrichter sind beispielsweise aus der
DE 101 03 031 A1 bekannt.
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Bei einem Umrichter der obenstehend erläuterten Art – nachfolgend entsprechend der üblichen Praxis kurz als Multilevelkonverter bezeichnet – sind pro Teilstrang in der Regel eine Vielzahl von Modulen vorhanden. In Einzelfällen kann die Anzahl an Modulen pro Teilstrang 100 und mehr betragen.
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Aufgrund von nicht vorhersehbaren Fehlern, die ihre Ursache außerhalb des Multilevelkonverters haben können, kann es zu einem Überschlag (Kurzschluss) zwischen Modulen kommen. Bezogen auf die Reihenschaltung der Module liegen zwischen den beiden Modulen, zwischen denen es zum Kurzschluss kommt, oftmals weitere Module. Tritt ein derartiger Überschlag auf, kommt es im Stand der Technik zu einem sehr hohen Kurzschlussstrom durch die betroffenen elektronischen Schaltelemente. Der Kurzschlussstrom kann so hoch sein, dass die elektronischen Schaltelemente geschädigt werden (Direktausfall) bzw. vorgeschädigt werden, so dass sie später vorzeitig – d.h. vor Ablauf der normalen Lebensdauer – ausfallen.
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Im Stand der Technik wird versucht, der Schädigung der elektronischen Schaltelemente durch eine spezielle Ansteuerung der elektronischen Schaltelemente in einem derartigen Fehlerfall entgegenzuwirken. Die Lösungen des Standes der Technik arbeiten jedoch nicht vollauf befriedigend.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Möglichkeiten zu schaffen, Schädigungen von elektronischen Schaltelementen so weit wie möglich zu vermeiden.
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Die Aufgabe wird durch ein Betriebsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Betriebsverfahrens ist Gegenstand des abhängigen Anspruchs 2.
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Erfindungsgemäß wird ein Betriebsverfahren der eingangs genannten Art dadurch ausgestaltet, dass im Falle eines vom Eingangsanschluss zum Ausgangsanschluss gerichteten Stromes das erste elektronische Schaltelement von einer Steuereinrichtung des Umrichters nach Bedarf geschaltet wird und das zweite elektronische Schaltelement von der Steuereinrichtung permanent ausgeschaltet gehalten wird.
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Die vorliegende Erfindung beruht somit zunächst auf der Erkenntnis, dass ein Kurzschlussstrom nur dann fließt, wenn bei mindestens einem betroffenen Modul der Speicherkondensator in den durch den Kurzschluss überbrückten Strompfad eingeschleift ist. Denn nur dann besteht eine den Kurzschlussstrom treibende Potenzialdifferenz zwischen den beiden miteinander kurzgeschlossenen Stellen. Weiterhin beruht die vorliegende Erfindung auf der Erkenntnis, dass der Kurzschlussstrom aufgrund der Potenzialdifferenz der Speicherkondensatoren stets vom Ausgangsanschluss zum Eingangsanschluss der Module gerichtet ist. Schließlich beruht die vorliegende Erfindung auf der Erkenntnis, dass im Normalbetrieb – wenn also kein Fehlerfall vorliegt, insbesondere kein Kurzschluss – pro Stromrichtung (vom Eingangsanschluss zum Ausgangsanschluss und umgekehrt) jeweils nur eines der beiden elektronischen Schaltelemente benötigt wird. Das jeweils andere der beiden elektronischen Schaltelemente wird im Stand der Technik zwar auch geschaltet, und zwar im Gegentakt zum eigentlichen benötigten elektronischen Schaltelement. Erfindungsgemäß wird die Möglichkeit geschaffen, für eine der beiden Stromrichtungen im Kurzschlussfall den Stromfluss über das zweite elektronische Schaltelement dadurch zu unterbinden, dass das entsprechende zweite elektronische Schaltelement bereits vor dem Kurzschlussfall schlichtweg ausgeschaltet bleibt, weil es in dieser Stromrichtung nicht benötigt wird.
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Vorzugsweise werden zusätzlich im Falle eines vom Ausgangsanschluss zum Eingangsanschluss gerichteten Stromes von der Steuereinrichtung das zweite elektronische Schaltelement nach Bedarf geschaltet und erste elektronische Schaltelement permanent ausgeschaltet gehalten. Diese Ausgestaltung kann aufgrund der symmetrischen Vorgehensweise Vorteile bei der Auslegung der Steuereinrichtung bieten. Weiterhin reduziert für die ersten elektronischen Schaltelemente sich die Anzahl an Schaltvorgängen, was sich positiv auf deren Lebensdauer auswirkt. Auch wird die Gefahr einer fehlerhaften Auslegung der Steuereinrichtung reduziert.
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Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Steuerprogramm mit den Merkmalen des Anspruchs 3 gelöst. Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Steuerprogramms ist Gegenstand des abhängigen Anspruchs 4.
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Erfindungsgemäß bewirkt die Abarbeitung des Maschinencodes durch die Steuereinrichtung, dass die Steuereinrichtung im Falle eines vom Eingangsanschluss zum Ausgangsanschluss gerichteten Stromes das erste elektronische Schaltelement nach Bedarf schaltet und das zweite elektronische Schaltelement permanent ausgeschaltet hält.
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Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Steuereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst. Erfindungsgemäß ist die Steuereinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Steuerprogramm programmiert, so dass die Steuereinrichtung den Umrichter gemäß einem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren steuert.
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Die Aufgabe wird weiterhin durch einen Umrichter mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. Erfindungsgemäß wird ein Umrichter der eingangs genannten Art dadurch ausgestaltet, dass er eine Steuereinrichtung aufweist, die im Falle eines vom Eingangsanschluss zum Ausgangsanschluss gerichteten Stromes das erste elektronische Schaltelement nach Bedarf schaltet und dass zweite elektronische Schaltelement permanent ausgeschaltet hält.
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Die vorteilhaften Ausgestaltungen des Steuerprogramms und des Umrichters korrespondieren inhaltlich mit der vorteilhaften Ausgestaltung des Betriebsverfahrens.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen in schematischer Darstellung:
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1 einen Umrichter,
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2 ein Modul,
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3 bis 6 Schaltdiagramme und
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7 einen Abschnitt eines Teilstrangs.
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Nachfolgend wird in Verbindung mit den 1 und 2 zunächst der Aufbau eines Multilevelkonverters erläutert. Der in Verbindung mit den 1 und 2 erläuterte Aufbau entspricht dem Stand der Technik, findet aber auch bei der vorliegenden Erfindung Anwendung.
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Gemäß 1 weist ein Umrichter einen ersten Teilstrang 1 und einen zweiten Teilstrang 2 auf. Der erste Teilstrang 1 ist zwischen einem ersten Gleichspannungsanschluss 3 und einem Wechselspannungsanschluss 4 angeordnet, der zweite Teilstrang 2 zwischen einem zweiten Gleichspannungsanschluss 5 und dem Wechselspannungsanschluss 4. Der erste Gleichspannungsanschluss 3 ist mit einem positiven Potenzial einer Gleichspannung UDC verbunden. Der zweite Gleichspannungsanschluss 5 ist mit einem negativen Potenzial der Gleichspannung UDC verbunden. Der Wechselspannungsanschluss 4 ist mit einer Wechselspannung UAC verbunden.
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Der Umrichter von 1 kann nach Bedarf zum Gleichrichten der Wechselspannung UAC oder zum Wechselrichten der Gleichspannung UDC verwendet werden. Oftmals sind sogar zwei derartige Umrichter in Reihe geschaltet, wobei mittels des einen Umrichters eine Gleichrichtung einer ersten Wechselspannung erfolgt und mittels des anderen Umrichters eine Wechselrichtung der gleichgerichteten Spannung erfolgt. Diese Konfiguration findet beispielsweise bei der Hochspannungs-Gleichstromübertragung (HGÜ) Anwendung.
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Die beiden Teilstränge 1, 2 sind untereinander in der Regel gleich aufgebaut. Insbesondere weisen die beiden Teilstränge 1, 2 jeweils eine Anzahl von Modulen 6 auf, die untereinander elektrisch in Reihe geschaltet sind. Jedes der Module 6 weist einen Eingangsanschluss 7 und einen Ausgangsanschluss 8 auf. Die Module 6 sind untereinander in der Regel gleich aufgebaut. Nachfolgend wird in Verbindung mit 2 – stellvertretend für alle Module 6 – der Aufbau eines der Module 6 näher erläutert.
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Gemäß 2 ist zwischen dem Eingangsanschluss 7 des Moduls 6 und dem Ausgangsanschluss 8 des Moduls 6 eine erste Schaltungsanordnung angeordnet. Die erste Schaltungsanordnung besteht aus einem ersten elektronischen Schaltelement 9 und einer ersten Diode 10. Das erste elektronische Schaltelement 9 kann beispielsweise als MOSFET oder als IGBT ausgebildet sein. Entscheidend ist, dass das erste elektronische Schaltelement 9 nicht nur eingeschaltet (d.h. auf leitend geschaltet) werden kann, sondern auch wieder ausgeschaltet (d.h. gesperrt) werden kann. Die erste Diode 10 ist dem ersten elektronischen Schaltelement 9 parallel geschaltet. Sie kann als eigenständiges Bauteil ausgebildet sein oder in das erste elektronische Schaltelement 9 integriert sein.
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Zwischen dem Eingangsanschluss 7 und dem Ausgangsanschluss 8 des Moduls 6 ist weiterhin eine Reihenschaltung angeordnet. Die Reihenschaltung besteht aus einem Speicherkondensator 11, dem eine zweite Schaltungsanordnung in Reihe geschaltet ist. Der Speicherkondensator 11 kann entsprechend der Darstellung in 2 an den Ausgangsanschluss 8 angrenzen. Alternativ kann er an den Eingangsanschluss 7 angrenzen. Die zweite Schaltungsanordnung besteht aus einem zweiten elektronischen Schaltelement 12 und einer zweiten Diode 13. Das zweite elektronische Schaltelement 12 kann – analog zum ersten elektronischen Schaltelement 9 – beispielsweise als MOSFET oder als IGBT ausgebildet sein. Entscheidend ist wieder, dass das zweite elektronische Schaltelement 12 nicht nur eingeschaltet, sondern auch wieder ausgeschaltet werden kann. Die zweite Diode 13 ist dem zweiten elektronischen Schaltelement 12 parallel geschaltet. Sie kann als eigenständiges Bauteil ausgebildet sein oder in das zweite elektronische Schaltelement 12 integriert sein. In der Regel sind die erste Schaltungsanordnung und die zweite Schaltungsanordnung untereinander völlig gleich ausgebildet.
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Je nach Betriebszustand des Umrichters ist ein in dem Modul 6 fließender Strom I entweder vom Eingangsanschluss 7 zum Ausgangsanschluss 8 gerichtet (positiver Strom, Strom I > 0) oder umgekehrt vom Ausgangsanschluss 8 zum Eingangsanschluss 7 gerichtet (negativer Strom, Strom I < 0). Wenn der Strom I positiv ist, also vom Eingangsanschluss 7 zum Ausgangsanschluss 8 fließt, wird der Strom I je nach Schaltzustand des ersten elektronischen Schaltelements 9 entweder über das erste elektronische Schaltelement 9 oder über die zweite Diode 13 geführt. Insbesondere fließt der positive Strom I über das erste elektronische Schaltelement 9, wenn das erste elektronische Schaltelement 9 eingeschaltet ist. Anderenfalls fließt der positive Strom I über die zweite Diode 13. Wenn umgekehrt der Strom I negativ ist, also vom Ausgangsanschluss 8 zum Eingangsanschluss 7 fließt, wird der Strom I je nach Schaltzustand des zweiten elektronischen Schaltelements 12 entweder über das zweite elektronische Schaltelement 12 oder über die erste Diode 10 geführt. Insbesondere fließt der negative Strom I über das zweite elektronische Schaltelement 12, wenn das zweite elektronische Schaltelement 12 eingeschaltet ist. Anderenfalls fließt der negative Strom I über die erste Diode 10.
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3 zeigt für ein prinzipiell beliebiges der Module 6 die Ansteuerung von dessen erstem Schaltelement 9 für den Fall eines positiven Stromes I. In analoger Weise zeigt 4 für dasselbe Modul 6 die Ansteuerung von dessen zweitem Schaltelement 12 für den Fall eines positiven Stromes I. Gemäß 3 wird das erste Schaltelement 9 von einer Steuereinrichtung 14 des Umrichters (siehe 1) nach Bedarf geschaltet. Das zweite elektronische Schaltelement 12 wird von der Steuereinrichtung 14 gemäß 4 permanent ausgeschaltet gehalten. Dies steht im Gegensatz zum Stand der Technik, in dem das zweite elektronische Schaltelement 12 eingeschaltet wird, wenn das erste Schaltelement 9 ausgeschaltet wird. Dies ist in 4 gestrichelt angedeutet.
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5 zeigt für ein prinzipiell beliebiges der Module 6 die Ansteuerung von dessen erstem Schaltelement 9 für den Fall eines negativen Stromes I. In analoger Weise zeigt 6 für dasselbe Modul 6 die Ansteuerung von dessen zweitem Schaltelement 12 für den Fall eines negativen Stromes I. Gemäß 6 wird das zweite Schaltelement 12 von der Steuereinrichtung 14 nach Bedarf geschaltet. Das erste elektronische Schaltelement 9 wird von der Steuereinrichtung 14 gemäß 5 permanent ausgeschaltet gehalten. Auch dies steht im Gegensatz zum Stand der Technik, in dem das erste elektronische Schaltelement 9 eingeschaltet wird, wenn das zweite Schaltelement 12 ausgeschaltet wird. Dies ist in 5 gestrichelt angedeutet.
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Ob in dem in Verbindung mit den 3 bis 6 beschriebenen Modul 6 ein positiver oder ein negativer Strom I fließt, kann der Steuereinrichtung 14 beispielsweise dadurch bekannt sein, dass in den Teilsträngen 1, 2 fließende Strangströme I1, I2 und eventuell auch ein über den Wechselspannungsanschluss 4 fließender Wechselstrom IAC mittels entsprechender Stromsensoren (nicht dargestellt) erfasst werden. Alternativ kann das Vorzeichen des Stromes I für das jeweilige Modul 6 der Steuereinrichtung 14 aufgrund anderer Umstände bekannt sein.
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Die Steuereinrichtung 14 ist in der Regel programmierbar. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 14 einen Prozessor aufweisen, der ein Programm sequenziell abarbeitet. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinrichtung 14 programmierbare Logikbausteine aufweisen, welche mittels einer entsprechenden Programmierung eine Hardwareverschaltung realisieren. Beispiele derartiger Logikbausteine sind FPGAs (= field programmable gate arrays) und PLAs (= programmable logic arrays). In dem Fall, dass die Steuereinrichtung 14 programmierbar ist, wird die Wirkungsweise der Steuereinrichtung 14 durch ein Steuerprogramm 15 festgelegt, mit dem die Steuereinrichtung 14 programmiert ist. Das Steuerprogramm 15 umfasst in diesem Fall Maschinencode 16, der von der Steuereinrichtung 14 abarbeitbar ist. Die Abarbeitung des Maschinencodes 16 bewirkt in diesem Fall die entsprechende Wirkungsweise der Steuereinrichtung 14.
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7 zeigt den entscheidenden Vorteil der vorliegenden Erfindung.
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In 7 ist zunächst angenommen, dass der vor dem Auftreten eines Kurzschlusses fließende Strom I positiv ist. Weiterhin ist angenommen, dass bei einem der Module 6 – in 7 zur Unterscheidung von den anderen Modulen 6 mit dem Zusatz A versehen – das erste elektronische Schaltelement 9 eingeschaltet ist. Weiterhin ist angenommen, dass bei einem anderen der Module 6 – in 7 zur Unterscheidung von den anderen Modulen 6 mit dem Zusatz B versehen – das erste elektronische Schaltelement 9 ausgeschaltet ist. Für die anderen Module 6 gelten die nachfolgenden Ausführungen zu Modul 6A bzw. Modul 6B in analoger Weise, und zwar je nachdem, ob deren jeweiliges erstes elektronisches Schaltelement 9 eingeschaltet oder ausgeschaltet ist.
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Bei einem positiven Strom I fließt bei jedem eingeschalteten ersten elektrischen Schaltelement 9 eines Moduls 6 der Strom I vom jeweiligen Eingangsanschluss 7 über das jeweilige erste elektronische Schaltelement 9 zum jeweiligen Ausgangsanschluss 8. Bei jedem ausgeschalteten ersten elektrischen Schaltelement 9 eines Moduls 6 fließt der Strom I vom jeweiligen Eingangsanschluss 7 über die jeweilige zweite Diode 13 und den Speicherkondensator 11 zum jeweiligen Ausgangsanschluss 8. Die entsprechenden Stromflüsse sind in den Modulen 6A und 6B mit durchgezogenen Linien eingezeichnet.
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Wenn nun in dem in 7 dargestellten Zustand ein Kurzschlusspfad 17 zwischen dem obersten und dem untersten der in 7 dargestellten Module 6 auftritt, bricht die äußere Spannung zusammen, welche den positiven Strom I getrieben hat. Der Strom I geht daher abrupt auf 0 zurück. Die in den Speicherkondensatoren 11 der Module 6 gespeicherten Ladungen sind jedoch noch vorhanden.
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Wenn nun – wie im Stand der Technik üblich – bei den Modulen 6, deren jeweiliges erstes elektronisches Schaltelement 9 ausgeschaltet ist, das jeweilige zweite elektronische Schaltelement 12 eingeschaltet wäre, (siehe exemplarisch das Modul 6B) könnte sich über die eingeschalteten zweiten elektronischen Schaltelemente 12, die ersten Dioden 10 der anderen Module 6 (siehe exemplarisch das Modul 6A) und den Kurzschlusspfad 17 als solchen ein geschlossener Stromkreis ausbilden. Über diesen Stromkreis würden sich die Speicherkondensatoren 11 der Module 6B entladen. Der sich ergebende Kurzschlussstrom (in 7 mit gestrichelten Linien angedeutet) würde sehr hohe Werte annehmen. Aufgrund des Umstands, dass erfindungsgemäß und im Gegensatz zum Stand der Technik bei einem positiven Strom I die zweiten elektronischen Schaltelemente 12 permanent ausgeschaltet bleiben, kann sich dieser geschlossene Stromkreis nicht ausbilden, so dass kein Kurzschlussstrom fließt.
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Zusammengefasst betrifft die vorliegende Erfindung somit folgenden Sachverhalt:
Ein Multilevelkonverter weist eine Vielzahl von einzelnen Modulen 6 auf, die jeweils einen Eingangsanschluss 7 und einen Ausgangsanschluss 8 aufweisen. Zwischen den beiden Anschlüssen 7, 8 befinden sich jeweils eine erste Schaltungsanordnung und eine aus einem jeweiligen Speicherkondensator 11 und einer zweiten Schaltungsanordnung bestehende Reihenschaltung. Die Schaltungsanordnungen bestehen jeweils aus einem ersten bzw. zweiten elektronischen Schaltelement 9, 12 und einer dem jeweiligen elektronischen Schaltelement 9, 12 parallel geschalteten ersten bzw. zweiten Diode 10, 13. Ein positiver Strom I – d.h. Stromfluss vom Eingangsanschluss 7 zum Ausgangsanschluss 8 – fließt je nach Schaltzustand des ersten Schaltelements 9 über dieses Schaltelement 9 oder über die zweite Diode 13. Ein negativer Strom I fließt je nach Schaltzustand des zweiten Schaltelements 12 über dieses Schaltelement 12 oder über die erste Diode 10. Bei einem positiven Strom I wird das erste elektronische Schaltelement 9 von einer Steuereinrichtung 14 des Umrichters nach Bedarf geschaltet. Das zweite elektronische Schaltelement 12 wird von der Steuereinrichtung 14 permanent ausgeschaltet gehalten.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 2
- Teilstränge
- 3, 5
- Gleichspannungsanschlüsse
- 4
- Wechselspannungsanschluss
- 6, 6A, 6B
- Module
- 7
- Eingangsanschluss
- 8
- Ausgangsanschluss
- 9, 12
- Schaltelemente
- 10, 13
- Dioden
- 11
- Speicherkondensator
- 14
- Steuereinrichtung
- 15
- Steuerprogramm
- 16
- Maschinencode
- 17
- Kurzschlusspfad
- I, I1, I2, IAC
- Ströme
- UAC
- Wechselspannung
- UDC
- Gleichspannung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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