DE202016102164U1

DE202016102164U1 - Stromrichter mit Überspannungsableiter

Info

Publication number: DE202016102164U1
Application number: DE202016102164.2U
Authority: DE
Original assignee: ABB Technology AG
Current assignee: Hitachi Energy Ltd
Priority date: 2016-04-22
Filing date: 2016-04-22
Publication date: 2016-05-20
Anticipated expiration: 2026-04-23
Also published as: CN206117493U

Abstract

Stromrichter (1) zum Übertragen von Strom zwischen einem Hochspannungs-DC-Anschluss (81) und einem Hochspannungs-AC-Anschluss (80, 80a–c), wobei der Stromrichter (1) eine Stromrichterbaugruppe (6, 6a–c) aufweist, die aufweist: einen ersten Umrichterzweig (13a), eine erste Phasenreaktanzspule (15a), eine zweite Phasenreaktanzspule (15b) und einen zweiten Umrichterzweig (13b), der seriell zwischen den positiven und negativen Anschlüssen des DC-Anschlusses (81) verbunden ist; wobei der Hochspannungs-AC-Anschluss (80, 80a–c) zwischen dem ersten Umrichterzweig und dem zweiten Umrichterzweig vorgesehen ist; und jeder der Umrichterzweige (13a–b) mehrere Umrichterzellen (32a–d, 32) aufweist und jede der Umrichterzellen (32a–d, 32) ein Schaltelement (40, 40a–d) und ein Energiespeicherelement (41) aufweist; wobei der Stromrichter (1) ferner einen ersten Überspannungsableiter (4a) aufweist, der parallel zur ersten Phasenreaktanzspule (15a) vorgesehen ist, und einen zweiten Überspannungsableiter (4b), der parallel zur zweiten Phasenreaktanzspule (15b) vorgesehen ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft einen Stromrichter zum Übertragen von Strom zwischen einem Hochspannungs-DC(Gleichstrom)-Anschluss und einem Hochspannungs-AC(Wechselstrom)-Anschluss, wobei der Stromrichter Überspannungsableiter aufweist.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Hochspannungsumwandlung zwischen DC und AC sind für eine Vielzahl von unterschiedlichen Anwendungen auf dem Fachgebiet bekannt. Eine solche Anwendung betrifft HVDC (Hochspannungs-DC).
Das Konzept modularer Mehrstufenumrichter (M2C) bezeichnet eine Klasse von Spannungszwischenkreisumrichtern (VSC). Der M2C weist eine Anzahl von Umrichterzellen auf, von denen jede Schaltelemente und ein Energiespeicherelement aufweist.
Phasenreaktanzspulen sind auf der AC-Seite des Umrichters zwischen einem Umrichtertransformator und dem Umrichter selbst vorgesehen, um als Filter zum Bereitstellen einer geeigneten AC-Stromkurve zu agieren. Die Phasenreaktanzspulen müssen jedoch geschützt werden.
KURZDARSTELLUNG
Es ist eine Aufgabe, Probleme im Stand der Technik zumindest teilweise zu lösen oder zu verringern, und insbesondere, die Fähigkeit und Beständigkeit des Schutzes von Phasenreaktanzspulen in Stromrichtern zu verbessern, sodass sie Blitzstößen widerstehen.
Die Probleme im Stand der Technik werden gelöst durch den erfindungsgemäßen Stromrichter gemäß Schutzanspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen, weitere Aspekte und Details ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Stromrichter zum Übertragen von Strom zwischen einem Hochspannungs-DC-Anschluss (HVDC-Anschluss) und einem Hochspannungs-AC-Anschluss bereitgestellt. Der Stromrichter weist eine Stromrichterbaugruppe auf, die aufweist: einen ersten Umrichterzweig, eine erste Phasenreaktanzspule, eine zweite Phasenreaktanzspule und einen zweiten Umrichterzweig, der seriell zwischen den positiven und negativen Anschlüssen des DC-Anschlusses verbunden ist; wobei der Hochspannungs-AC-Anschluss zwischen dem ersten Umrichterzweig und dem zweiten Umrichterzweig vorgesehen ist; wobei jeder der Umrichterzweige mehrere Umrichterzellen aufweist und jede der Umrichterzellen ein Schaltelement und ein Energiespeicherelement aufweist; wobei der Stromrichter ferner einen ersten Überspannungsableiter aufweist, der parallel zur ersten Phasenreaktanzspule vorgesehen ist, und einen zweiten Überspannungsableiter, der parallel zur zweiten Phasenreaktanzspule vorgesehen ist.
Der erste Überspannungsableiter kann innerhalb eines Raums angeordnet sein, der durch Spulen der ersten Phasenreaktanzspule definiert ist, und der zweite Überspannungsableiter kann innerhalb eines Raums angeordnet sein, der durch Spulen der zweiten Phasenreaktanzspule definiert ist.
Der Stromrichter kann ferner einen Transformator aufweisen, der zwischen dem Mittelpunkt und dem Wechselstromanschluss vorgesehen ist.
Die Umrichterzellen können Vollbrückenumrichterzellen sein oder die Umrichterzellen können Halbbrückenumrichterzellen sein. Eine Kombination von Vollbrückenumrichterzellen und Halbbrückenumrichterzellen ist ebenfalls möglich.
Der Stromrichter kann drei der Stromrichterbaugruppen für den Anschluss zwischen einem gemeinsamen Hochspannungs-DC-Anschluss und einem Dreiphasen-Hochspannungs-AC-Anschluss aufweisen.
Generell sollen alle in den Ansprüchen verwendeten Begriffe gemäß ihrer gewöhnlichen Bedeutung in dem technischen Gebiet interpretiert werden, es sei denn, dass es explizit anderweitig hierin definiert ist. Alle Bezugnahmen auf „ein/eine/der/die/das Element, Vorrichtung, Komponente, Mittel, Schritt usw.” sollen offen als auf mindestens eine Instanz des Elements, der Vorrichtung, der Komponente, des Mittels, Schrittes usw. interpretiert werden, es sei denn, es ist ausdrücklich anders angegeben. Die Schritte jedes Verfahrens, das hier offenbart wird, müssen nicht in der genauen offenbarten Reihenfolge ausgeführt werden, es sei denn, es ist explizit angegeben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird jetzt beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben:
1 ist eine Prinzipdarstellung eines Einphasenstromrichters zum Umwandeln von Strom zwischen DC und AC;
2 ist eine Prinzipdarstellung eines Dreiphasenstromrichters zum Umwandeln von Strom zwischen DC und AC;
3 ist eine Prinzipdarstellung, das eine Ausführungsform der Stromrichterbaugruppen der 1 und 2 veranschaulicht, die durch eine einzelne Stromrichterbaugruppe dargestellt ist;
4 ist eine schematische Querschnittdarstellung, welche die Anordnung des Überspannungsableiters von 3 gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht;
5 ist eine Prinzipdarstellung, die mögliche Umrichterzellenanordnungen von Umrichterzweigen von 3 veranschaulicht; und
die 6A–C sind Prinzipdarstellungen, die Ausführungsformen von Umrichterzellen des Umrichterzweigs von 5 veranschaulichen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die Erfindung wird jetzt im Folgenden unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen vollständiger beschrieben, in denen bestimmte Ausführungsformen der Erfindung gezeigt sind. Diese Erfindung kann jedoch in vielen verschiedenen Formen verkörpert werden und sollte nicht als auf die hier beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ausgelegt werden; stattdessen werden diese Ausführungsformen beispielhaft bereitgestellt, sodass diese Offenlegung gründlich und vollständig ist und den Umfang der Erfindung den Fachmann vollständig übermittelt. Gleiche Nummern verweisen in der gesamten Beschreibung auf gleiche Elemente.
1 ist eine Prinzipdarstellung eines Stromrichters 1 für das Umwandeln von Strom zwischen DC und AC. Der Stromrichter 1 wandelt Strom in jeder Richtung zwischen einem Hochspannungs-DC(HVDC)-Anschluss 81 und einem Hochspannungs-AC-Anschluss 80 um. Der DC-Anschluss 81 weist einen positiven Anschluss DC⁺ und einen negativen Anschluss DC^– auf. Der AC-Anschluss 80 weist einen Phasenanschluss AC auf. Ein Erdungsanschluss (nicht gezeigt) kann ebenfalls vorgesehen sein. Strom kann von DC nach AC oder umgekehrt fließen. Der Stromrichter 1 weist eine Stromrichterbaugruppe 6 auf, welche die eigentliche Stromumwandlung ausführt. Diese Aufteilung zwischen dem Stromrichter 1 und der Stromrichterbaugruppe 6 muss nicht durch unterschiedliche physische Objekte repräsentiert sein, wobei der Stromrichter 1 und die Stromrichterbaugruppe 6 in der Praxis die gleiche Vorrichtung sind.
Hinsichtlich der Spannung sollen positiv und negativ hier beide als relative Begriffe und nicht absolut interpretiert werden. Mit anderen Worten hat der positive Anschluss DC⁺ des DC-Anschlusses 81 eine höhere Spannung als der negative Anschluss DC^– des DC-Anschlusses 81. Daher könnte beispielsweise der positive Anschluss oder der negative Anschluss auf Erdpotenzial sein.
2 ist eine Prinzipdarstellung eines Dreiphasenstromrichters 1 zum Umwandeln von Strom zwischen DC und AC. Der Dreiphasenstromrichter 1 weist hier drei Stromrichterbaugruppen 6a–c auf. Auf diese Weise weist der AC-Anschluss hier drei Phasenanschlüsse 80a, 80b und 80c auf, um in der Lage zu sein, beispielsweise einen Dreiphasenanschluss an ein AC-Stromnetz, eine AC-Stromquelle oder einen AC-Stromverbraucher bereitzustellen. Optional ist zudem eine AC-Erdungsklemme (nicht gezeigt) vorgesehen. Ein entsprechender mehrphasiger Stromrichter kann für andere als drei Phasen durch Verbinden der gleichen Anzahl an Stromrichterbaugruppen, wie es Phasen gibt, erreicht werden. Auf diese Weise können Mehrphasenstromrichter für jede geeignete Phasenzahl wie zwei, vier, fünf, sechs usw. Phasen bereitgestellt werden.
3 ist eine Prinzipdarstellung, die eine Ausführungsform der Stromrichterbaugruppen 6, 6a–c der 1 und 2 veranschaulicht, die hier durch eine einzelne Stromrichterbaugruppe 6 dargestellt sind. Die Stromrichterbaugruppe 6 weist einen ersten Umrichterzweig 13a, eine erste Phasenreaktanzspule 15a, eine zweite Phasenreaktanzspule 15b und einen zweiten Umrichterzweig 13b, der seriell zwischen den positiven und negativen Anschlüssen DC⁺, DC^– des DC-Anschlusses 81 verbunden ist, auf. Die Phasenreaktanzspulen 15a–b agieren als Filter, um eine ausreichend sinusförmige (oder quadratische, sägezahnförmige usw.) Wellenform am AC-Anschluss 80 bereitzustellen.
Ein erster Überspannungsableiter 4a ist parallel zu der ersten Phasenreaktanzspule 15a vorgesehen. Analog ist ein zweiter Überspannungsableiter 4b parallel zur zweiten Phasenreaktanzspule 15b vorgesehen. Jeder der Überspannungsableiter 4a–b ist eine Vorrichtung, welche die entsprechenden Phasenreaktanzspulen 15a–b gegen Transientenspannungsstöße durch Überbrücken der entsprechenden Phasenreaktanzspulen 15a–b schützt, wenn ein Spannungsstoß auftritt.
Der AC-Anschluss 80 ist zwischen dem ersten Umrichterzweig 13a und dem zweiten Umrichterzweig 13b vorgesehen. Mit der Anordnung der ersten Phasenreaktanzspule 15a und der zweiten Phasenreaktanzspule 15b zwischen dem ersten Umrichterzweig 13a und dem zweiten Umrichterzweig 13b wie gezeigt in 3 ist der AC-Anschluss 80 zwischen der ersten Phasenreaktanzspule 15a und der zweiten Phasenreaktanzspule 15b vorgesehen.
Ein DC-seitiger Kondensator 12 ist optional zwischen den positiven und negativen Gleichspannungsanschlüssen DC⁺ und DC^– angeordnet, um einem AC-Strom zu ermöglichen, mit geringster Wirkung zu zirkulieren. Optional gibt es zwei in Reihe verbundene DC-seitige Kondensatoren (nicht gezeigt), bei denen der Punkt zwischen den Kondensatoren mit der Erde verbunden ist. Wenn ein mehrphasiger Stromrichter 1 wie der in 2 gezeigte verwendet wird, kann der DC-seitige Kondensator 12 optional ausgelassen werden, da ein AC-Strom zwischen den DC-Seiten der verschiedenen Phasen der Wandlerbaugruppen zirkulieren kann.
Die Stromrichterbaugruppe ist ein Mehrstufenumrichter, wobei jeder der Umrichterzweige 13a–b mehrere Umrichterzellen aufweist. Die Umrichterzellen können individuell gesteuert werden, um eine feinere Granularität in der Umwandlung zu erreichen, um z. B. eine sinusförmigere (oder quadratischere, sägezahnförmigere usw.) Stromumwandlung zu erreichen. Des Weiteren resultiert durch individuelles Steuern von jeder der Umrichterzellen jedes Schalten in einer relativ kleinen Spannungsdifferenz am AC-Anschluss im Vergleich dazu, wenn ein einzelner Schalter (wie ein Thyristor) die entsprechenden Umrichterzweige 13a–b ersetzt. Da jedes Schalten in einer kleineren Spannungsdifferenz am AC-Anschluss resultiert, ist der Einfluss von Streukapazitäten in den Phasenreaktanzspulen 15a–b im Vergleich zur Situation mit einem einzelnen Schalter in hohem Maße reduziert. Des Weiteren ist die Schaltfrequenz für jede Umrichterzelle reduziert und daher werden Schaltverluste reduziert.
Eine Steuerung 50 steuert den Betrieb des Umrichterzweigs 13a–b. Die Steuerung 50 kann eine einzelne Steuerung sein oder in eine Zentralsteuerung und lokale Steuerungen für jeden Umrichterzweig 13a–b und/oder jede Umrichterzelle unterteilt sein. Während die Steuerung 50 hier als außerhalb von der Stromrichterbaugruppe vorgesehen gezeigt ist, kann ein Teil oder die Gesamtheit der Steuerung 50 auch als Teil der Stromrichterbaugruppe 6 vorgesehen sein.
Die Ausführungsform, die von der Stromrichterbaugruppe von 3 gezeigt ist, ist nur ein Beispiel und die Prinzipien, die hier dargestellt werden, können auf jeden Typ von geeigneten Stromrichterbaugruppen angewandt werden, die Umrichterzellen verwenden, die z. B. in Umrichterzweigen beinhaltet sind. Es können beispielsweise Stromrichterbaugruppen, bei denen Umrichterzellen für die verschiedenen Phasen seriell zwischen den DC-Anschlüssen verbunden sind, verwendet werden, oder Shunt- und Reihenhybridumrichter (die sowohl Umrichterzellen als auch Schalter aufweisen, die von Umrichterzellen getrennt sind).
Der AC-Anschluss 80 ist mit externen Komponenten wie z. B. einem Transformator 21 verbunden.
Im Stand der Technik gibt es keine Schutzvorrichtungen, die zu Phasenreaktanzspulen 15a–b parallelgeschaltet sind. Daher hängt der Stehblitzstoßspannungspegel (LIWV-Pegel) von Phasenreaktanzspulen größtenteils von der Betriebsspannung (Phase gegen Erde) und einem hereinkommenden Blitzstrom ab. Als Resultat müssen die LIWVs normalerweise relativ hoch sein, sich aber auch durch unterschiedliche Spannungspegel unterscheiden, die in unterschiedlichen Installationen angewandt werden. Die LIWV über die Phasenreaktanzspulen kann durch Summieren des Phase-gegen-Erde-Blitzstoßspannungsschutzpegels (LIPL) und der maximalen Phase-gegen-Erde-Betriebsspannung und dann Hinzufügen von Margen berechnet werden.
Die hohen und nicht standardisierten LIWVs des Standes der Technik haben eine Anzahl von Nachteilen. Zunächst resultiert eine höhere LIWV von der Phasenreaktanzspule in größeren Abmessungen und höheren Kosten für den Reaktor. In einigen schweren Fällen könnten zwei separate Spulen aufgrund der hohen LIWV-Anforderung in Reihe erforderlich sein und dies wird in hohem Maße den Raum vergrößern, der von dieser Komponente eingenommen wird, und wird die Gesamtkosten des Projekts erhöhen. Zweitens kann dies auch die Höhe einer Sammelschiene des Stromrichters vergrößern, was die Höhenanforderung für die Stromrichterhalle und auch die Projektkosten erhöhen kann. Drittens können sich das Design von Umrichterphasenreaktanzspulen und das Anlagenlayout aufgrund einer kleinen Änderung von Spannungspegeln des Projekts unterscheiden, was für Projektstandardisierung und Kosteneinsparung nicht vorteilhaft ist.
Diese Nachteile können sehr ernsthaft sein, wenn sich die Wandlerphasenreaktanzspulen in einer Außenumgebung befinden oder die Dauerbetriebsspannung (Phase gegen Erde) der Umrichterphasenreaktanzspulen hoch ist, wie z. B. für asymmetrische VSC-Systeme, bei denen ein Gleichspannungsoffset im Spannungsprofil beinhaltet ist.
Alle diese Nachteile werden mit hier dargestellten Ausführungsformen gelöst, bei denen die Überspannungsableiter 4a–b parallel zu den Phasenreaktanzspulen 15a–b vorgesehen sind. Durch Hinzufügen der Überspannungsableiter 4a–b kann die LIWV erheblich verringert werden und daher können die Abmessungen der Reaktoren 15a–b und der Stationsplatzbedarf reduziert werden. Des Weiteren wird mit den Überspannungsableitern 4a–b die LIWV der Phasenreaktanzspulen 15a–b durch den Ableiter und den Blitzstrom bestimmt anstatt durch die tatsächliche Betriebsspannung, wodurch die LIWV in großem Maße für Systeme mit unterschiedlichen Gleichspannungspegeln standardisiert sein kann.
Zusammenfassend werden die Größe und die Kosten von Phasenreaktanzspulen reduziert. Das Risiko, zwei Spulen für die Phasenreaktanzspulen zu benötigen, wird in hohem Maße reduziert oder gar eliminiert. Der Platzbedarf der Umrichterstation und der Stromrichterhalle wird reduziert, was ebenfalls die Kosten reduziert. Letztendlich führt die standardisierte Phasenreaktanzspulenkonstruktion bei unterschiedlichen Projekten zu Zeiteinsparungen und Kosteneinsparungen für Ingenieure.
4 ist eine schematische Querschnittdarstellung, welche die Anordnung der Überspannungsableiter 4a–b von 3 gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht. Die Überspannungsableiter 4a–b sind in dieser Figur durch einen einzelnen Überspannungsableiter 4 dargestellt und die Phasenreaktanzspulen 15a–b sind durch eine Einphasenreaktanzspule 15 dargestellt. Es ist zu beachten, dass der Überspannungsableiter 4 optional ein Mehrsäulenüberspannungsableiter sein kann. Elektrisch ist der Überspannungsableiter 4 parallel zu der Phasenreaktanzspule 15 vorgesehen. Um Platz zu sparen, ist der Überspannungsableiter 4 bei dieser Ausführungsform jedoch innerhalb eines Raums angeordnet, der durch die Spulen 17 der Phasenreaktanzspule 15 definiert ist. Es ist zu beachten, dass die Form der Spulen 17 und des Überspannungsableiters 4 vollständig unterschiedlich sein kann, solange der Überspannungsableiter 4 innerhalb des Raums vorgesehen ist, der durch die Spulen 17 definiert ist. Es ist zu beachten, dass bei einer Ausführungsform der Überspannungsableiter außerhalb der Spulen 17 (nicht gezeigt) vorgesehen sein kann.
5 ist eine Prinzipdarstellung, die mögliche Umrichterzellenanordnungen von Umrichterzweigen von 3 veranschaulicht. 5 veranschaulicht die Struktur von irgendeinem der Umrichterzweige 13a–b, die hier durch einen einzelnen Umrichterzweig 13 dargestellt sind. Der Umrichterzweig 13 ist ein Mehrstufenumrichter und weist mehrere Umrichterzellen 32a–d auf, wobei jede Umrichterzelle 32a–d durch die Steuerung 50 gesteuert wird.
Die Umrichterzellen 32a–d können in Reihe geschaltet sein, um die Nennspannung zu erhöhen, oder parallel, um den Nennstrom zu erhöhen. Die in Reihe verbundenen Umrichterzellen 32a–d können individuell gesteuert werden, um eine feinere Granularität in der Umwandlung zu erreichen, um z. B. eine sinusförmigere (oder quadratischere, sägezahnförmigere usw.) Stromumwandlung zu erreichen. Außerdem wird durch Steuern der in Reihe verbundenen Umrichterzellen auf diese Weise die Schaltfrequenz jeder Umrichterzelle relativ niedrig, was verglichen mit höheren Schaltfrequenzen in niedrigen Schaltverlusten resultiert. Während der Umrichterzweig 13 hier mit vier Umrichterzellen 32a–d veranschaulicht ist, ist jegliche Anzahl von Umrichterzellen möglich, einschließlich ein, zwei, drei oder mehr. Bei einer Ausführungsform liegt die Anzahl an Umrichterzellen in jedem Umrichterzweig 13 im Bereich von 30 bis 1000 Umrichterzellen.
Die 6A–C sind Prinzipdarstellungen, die Ausführungsformen von Umrichterzellen 32a–d des Umrichterzweigs von 5 veranschaulichen. Es ist zu beachten, dass die Ausführungsformen der 6A–C nur Beispiele sind und Umrichterzellen von jeder geeigneten Struktur von Umrichterzellen, die einen Teil einer mehrstufigen Brückenkonfiguration bilden, verwendet werden könnten.
Jede der Umrichterzellen 32a–d ist hier als eine einzelne Umrichterzelle 32 dargestellt. Eine Umrichterzelle 32 ist eine Kombination von einem oder mehreren Halbleiterschaltelementen wie Transistoren oder Thyristoren und einem oder mehreren Energiespeicherelementen 41 wie Kondensatoren, Superkondensatoren, Induktoren, Batterien usw. Optional kann eine Umrichterzelle 32 eine mehrstufige Wandlerstruktur an sich sein wie ein fliegender Kondensator oder eine MPC(Multi-Point-Clamped)- oder ANPC(Active-Neutral-Point-Clamped)-Mehrstufenstruktur sein.
6A veranschaulicht eine Umrichterzelle, die ein Schaltelement 40 und ein Energiespeicherelement 41 in der Form eines Kondensators aufweist. Das Schaltelement 40 kann beispielsweise unter Verwendung eines Bipolartransistors mit isoliertem Gate (IGBT), eines integrierten gatekommutierten Thyristors (IGCT), eines Gateausschaltthyristors (GTO) oder jedes anderen geeigneten Hochleistungshalbleiterbauelements implementiert werden. Tatsächlich kann die Umrichterzelle 32 von 6A als eine allgemeinere Darstellung der Umrichterzelle betrachtet werden, die in 6B gezeigt ist, welche hier als Nächstes beschrieben wird.
6B veranschaulicht eine Umrichterzelle 32, die eine Halbbrückenstruktur implementiert. Die Umrichterzelle 32 weist einen Zweig von zwei seriellen Schaltelementen 40a–b auf, wie z. B. in der Form von IGBTs, IGCTs, GTOs usw. Optional gibt es eine Antiparalleldiode, die über jedes Schaltelement 40a–b (nicht gezeigt) verbunden ist. Ein Energiespeicherelement 41 ist ebenfalls parallel zu dem Zweig der Schaltelemente 40a–b vorgesehen. Die durch die Umrichterzelle 32 synthetisierte Spannung kann daher entweder null oder die Spannung des Energiespeicherelements 41 sein.
6C veranschaulicht eine Umrichterzelle 32 die eine Vollbrückenstruktur implementiert. Die Umrichterzelle 32 weist hier vier Schaltelemente 40a–d auf, wie z. B. IGBTs, IGCTs, GTOs usw. Optional gibt es eine Antiparalleldiode, die über jedes Schaltelement 40a–d (nicht gezeigt) verbunden ist. Ein Energiespeicherelement 41 ist ebenfalls parallel über einen ersten Zweig von zwei Schaltelementen 40a–b und einen zweiten Zweig von zwei Schaltelementen 40c–d vorgesehen. Verglichen mit der Halbbrücke von 6B ermöglicht die Vollbrückenstruktur die Synthese einer Spannung, die fähig ist, beide Vorzeichen anzunehmen, wobei die Spannung der Umrichterzelle entweder Null, die Spannung des Energiespeicherelements 41 oder eine umgekehrte Spannung des Energiespeicherelements 41 sein kann.
Die Erfindung wurde vorstehend hauptsächlich unter Bezugnahme auf einige Ausführungsformen beschrieben. Ein Fachmann wird jedoch ohne Weiteres erkennen, dass andere Ausführungsformen als diejenigen, die vorstehend offenbart wurden, gleichermaßen im Umfang der Erfindung möglich sind, wie er durch die angefügten Patentansprüche definiert ist.

Claims

Stromrichter (1) zum Übertragen von Strom zwischen einem Hochspannungs-DC-Anschluss (81) und einem Hochspannungs-AC-Anschluss (80, 80a–c), wobei der Stromrichter (1) eine Stromrichterbaugruppe (6, 6a–c) aufweist, die aufweist: einen ersten Umrichterzweig (13a), eine erste Phasenreaktanzspule (15a), eine zweite Phasenreaktanzspule (15b) und einen zweiten Umrichterzweig (13b), der seriell zwischen den positiven und negativen Anschlüssen des DC-Anschlusses (81) verbunden ist; wobei der Hochspannungs-AC-Anschluss (80, 80a–c) zwischen dem ersten Umrichterzweig und dem zweiten Umrichterzweig vorgesehen ist; und jeder der Umrichterzweige (13a–b) mehrere Umrichterzellen (32a–d, 32) aufweist und jede der Umrichterzellen (32a–d, 32) ein Schaltelement (40, 40a–d) und ein Energiespeicherelement (41) aufweist; wobei der Stromrichter (1) ferner einen ersten Überspannungsableiter (4a) aufweist, der parallel zur ersten Phasenreaktanzspule (15a) vorgesehen ist, und einen zweiten Überspannungsableiter (4b), der parallel zur zweiten Phasenreaktanzspule (15b) vorgesehen ist.
Stromrichter (1) nach Anspruch 1, wobei der erste Überspannungsableiter (4a) innerhalb eines Raums angeordnet ist, der durch Spulen (17) der ersten Phasenreaktanzspule (15a) definiert ist, und der zweite Überspannungsableiter (4b) innerhalb eines Raums angeordnet ist, der durch Spulen der zweiten Phasenreaktanzspule (15b) definiert ist.
Stromrichter (1) nach Anspruch 1 oder 2, ferner aufweisend einen Transformator (21), der mit dem Hochspannungs-AC-Anschluss (80, 80a–c) verbunden ist.
Stromrichter (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Umrichterzellen (32a–d, 32) Vollbrückenumrichterzellen sind.
Stromrichter (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Umrichterzellen (32a–d, 32) Halbbrückenumrichterzellen sind.
Stromrichter (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, aufweisend drei der Stromrichterbaugruppen (6, 6a–c) zum Anschluss zwischen einem gemeinsamen Hochspannungs-DC-Anschluss und einem Dreiphasen-Hochspannungs-AC-Anschluss (80a–c).