EP4519970A1 - Mehrpunktumrichter mit mechanisch geschaltetem entladewiderstand und erdungsschalter - Google Patents

Mehrpunktumrichter mit mechanisch geschaltetem entladewiderstand und erdungsschalter

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Publication number
EP4519970A1
EP4519970A1 EP23726298.5A EP23726298A EP4519970A1 EP 4519970 A1 EP4519970 A1 EP 4519970A1 EP 23726298 A EP23726298 A EP 23726298A EP 4519970 A1 EP4519970 A1 EP 4519970A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
contact
switch
level converter
capacitor
cell
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP23726298.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ilknur COLAK
Josef Wittmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Scheubeck GmbH and Co
Original Assignee
Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Maschinenfabrik Reinhausen GmbH, Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG filed Critical Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Publication of EP4519970A1 publication Critical patent/EP4519970A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/42—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/322—Means for rapidly discharging a capacitor of the converter for protecting electrical components or for preventing electrical shock
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections

Definitions

  • the invention relates to a multi-level converter.
  • the object of the invention is to provide a multi-level converter that is easy to maintain and has a simple structure and can also be safely and repeatedly put into a voltage-free state.
  • the invention proposes a multi-level converter, comprising: a capacitor; a resistance; a first switch operated by a first motor driver; a second switch operated by a second motor driver; wherein the first switch in a closed state connects the capacitor to the resistor and short-circuits it; the second switch in the closed state connects the capacitor to a ground potential; the first switch is closed before the second switch.
  • the multi-level converter is designed to be particularly simple and cost-effective for disconnection, ie for discharging and grounding.
  • the multi level converter then assumes a voltage-free state.
  • the first and second switches have their own motor drives that can be controlled separately. After the capacitor is short-circuited by the first switch using a resistor or via the resistor, the capacitors are largely discharged.
  • the second switch finally grounds the capacitor and ensures that the multi level converter is placed in a voltage-free state. When pressed, the switches are in a fixed order closed.
  • the multi level converter can be designed in any way, wherein the first switch comprises a first and a second contact tooth; the first and second contact teeth are electrically connected to the resistor; the first contact tooth, the resistor and the second contact tooth form an electrical series connection.
  • the contact teeth each have contact surfaces.
  • the multi level converter can be designed in any way, with the second switch comprising a movable contact; the movable contact is electrically connected to the ground potential.
  • the movable contact can be designed as a contact rail, which is electrically connected to the ground potential, for example via cable.
  • the multi-level converter can be designed in any way, with a contact module being provided with a first switch-on contact and a second switch-on contact; the first switch-on contact has a first contact point and a second contact point; the second switch-on contact has a first contact point and a second contact point.
  • the multi-level converter can be designed in any way, wherein in the closed state of the first switch the first contact tooth contacts the first contact point of the first switch-on contact and the second contact tooth contacts the first contact point of the second switch-on contact and in the closed state of the second switch the movable contact contacted the second contact point of the first switch-on contact and the second contact point of the second switch-on contact.
  • the first switch is thus formed from the contact teeth and the first contact points of the first and second switch-on contacts.
  • the second switch is thus made up of the movable contact and the second contact points of the first and second Switch-on contact formed.
  • the contact rail contacts the first and second switching contacts.
  • the multi-level converter can be designed in any way, with the capacitor being part of a cell.
  • the multi level converter can be designed in any way, with multiple capacitors being provided which are part of a single cell; multiple cells are provided; each cell is assigned a first and a second switching contact; each cell can be discharged via two contact teeth and a resistor; each cell can be grounded via a common movable contact.
  • a multi-level converter can have several capacitors that are arranged individually or together in cells.
  • each of the cells must be designed to be connectable to the first and second switches.
  • Each cell can be assigned a separate resistor or multiple resistors.
  • Each cell is connected to a common second switch so that they can be connected to ground potential via the second switch.
  • Each cell can be assigned its own first switch, through which the capacitors of the cells are discharged.
  • the multi-level converter can be designed in any way, with twelve cells being provided and each cell emitting a voltage of 2kV.
  • the multi-level converter can be designed in any way, with the multi-level converter operating in a medium voltage range of 20kV.
  • the multi-level converter can be designed in any way, with each cell having at least one semiconductor switching element and one inductor.
  • a method for unlocking a multi-level converter wherein in a first step the first switch is actuated by a first motor drive and thereby short-circuits a capacitor with a resistor; in a second step, the second switch is actuated by a second motor drive and thereby connects the capacitor to a ground potential; the second step is only carried out when the capacitor has been discharged.
  • the capacitors When the multi-level converter is switched off, i.e. switched off without voltage, the capacitors are discharged and, after they have been discharged, the capacitors are additionally grounded. It is important here that grounding, i.e. the actuation of the second switch, only takes place when the capacitors have been completely or at least almost completely discharged. This makes it possible to work safely on the multi-level converter.
  • Fig. 1 shows a circuit of a multi-level converter
  • FIG. 3 shows a second detailed view of the multi-level converter with the first and second switches
  • Fig. 4 is a detailed view of the first and second switches.
  • Figure 1 shows a first embodiment of a multi-level converter 1.
  • This has at least one capacitor 2, which is part of a cell 9.
  • at least one resistor 3 is provided, which can be connected in parallel to or connected to the capacitor 2 with the aid of a first switch 4 and a first motor drive 40, whereby the capacitor 2 is short-circuited with or via the resistor 3.
  • a second switch 5 is provided, which can connect the capacitor 2 to a ground potential 20 with the aid of a second motor drive 50.
  • the capacitor 2 is short-circuited with or via the resistor 3
  • the capacitor 2 is discharged.
  • the capacitor 2 is connected to the ground potential 20, the capacitor 2 is discharged grounded. Short-circuiting always occurs before grounding.
  • the multi-level converter 1 has a cell 9 with a capacitor 2.
  • the multi-level converter 1 can preferably have twelve cells 9, each with at least one capacitor 2.
  • FIGS 2 to 4 show a detailed representation of the multi-level converter 1, as well as the first and second switches 4, 5. All elements of the multi-level converter 1 are arranged in a housing 10 with a frame.
  • the first switch 4 has at least a first contact tooth 4.1 and a second contact tooth 4.2.
  • Each contact tooth consists of a carrier with a first and a second contact plate, the contact plates being arranged on two opposite sides of the carrier.
  • Each of the contact teeth 4.1, 4.2 or the contact plates of each contact tooth is preferably electrically conductively connected to at least one resistor 3 via a first and a second line 6.1, 6.2.
  • the contact teeth 4.1, 4.2 and the at least one resistor 3 form an electrical series connection via the lines 6.1, 6.2.
  • the contact teeth 4.1, 4.2 are arranged on a safety strip 41.
  • the switching edge 41 is made of a non-conductive material, so that the two contact teeth 4.1, 4.2 are insulated from one another, i.e. not electrically conductive.
  • the switching edge 41 is preferably connected to the first motor drive 40 via a mechanism 42, which is designed, for example, as a toggle lever device.
  • the first motor drive 40 is preferably designed as a linear motor with a rotating spindle.
  • the second switch 5 has a movable contact 5.1, which is designed as a contact rail.
  • the movable contact 5.1 or the rail is preferably connected to the ground potential 20 via a line (not shown here).
  • the second switch 5 and in particular its movable contact 5.1 is preferably actuated via a further mechanism 52, which is designed, for example, as a toggle lever device, and the second motor drive 50.
  • the second motor drive 50 is preferably designed as a linear motor with a rotating spindle.
  • a contact module 7 which can be connected by both the first and the second switch 4, 5.
  • the contact module 7 has at least one first connection contact 7.1 and at least one second connection contact 7.2, which are arranged on an insulating material support.
  • Both switch-on contacts 7.1, 7.2 each have a first contact point 7.11, 7.21 and a second contact point 7.12, 7.22.
  • the first switch-on contact 7.1 has a first side 2.1 of the capacitor 2 and the second Switch-on contact 7.2 is electrically connected to a second side 2.2.
  • the first motor drive 40 actuates the first switch 4 in such a way that the first motor drive 40 acts the mechanism 42 on the switching edge 41.
  • the switching edge 41 carries out a vertical movement from bottom to top towards the contact module 7.
  • the first contact tooth 4.1 is connected via the first contact point 7.11 of the first switch-on contact 7.1 and the second contact tooth 4.2 is connected via the first contact point 7.21 of the second switch-on contact 7.2.
  • the capacitor 2 is short-circuited and discharged via the resistor 3.
  • the second motor drive 50 actuates the second switch 5 in such a way that the second motor drive 50 acts on the movable contact 5.1 by means of the mechanism 52.
  • the movable contact 5.1 carries out a vertical movement from bottom to top towards the contact module 7.
  • a distance of at least 280mm is preferably covered. This route is particularly intended for an application range of the multi-level converter of 20kV.
  • the second contact points 7.12, 7.22 of the switch-on contacts 7.1, 7.2 in the open, i.e. non-conductive, state are at least 280 mm away from the movable contact 5.1.
  • the movable contact 5.1 When the second switch 5 is actuated, the movable contact 5.1 is electrically conductively connected to the switch-on contacts 7.1, 7.2 via the respective second contact points 7.12, 7.22. This creates a connection between the ground potential 20 and the capacitor 4; the capacitor 2 is grounded.
  • the contact module 7 with its switching contacts 7.1, 7.2 thus offers a common contact point for the connection to the resistor 3 and the ground potential 20.
  • Both the switching edge 41 and the movable contact 5.1, which is designed as a rail, are operated by the corresponding motor drives 40, 50 moves through a vertical movement and finally carry out the switching.
  • a defined period of time must be maintained between the actuation of the first switch 4 and the second switch 5, during which a complete discharge of the capacitor can be assumed.
  • the switching contacts 7.1, 7.2 of the switching edge 7 are preferably designed as spring-loaded contact blades.
  • the multi-level converter 1 can have several capacitors 2.
  • each capacitor has a first switch, a second switch and a resistor assigned. If there are several first switches, these are driven or actuated together via the first motor drive 40. Several second switches are driven or actuated together via the second motor drive 50.
  • the motor drives 40, 50 are actuated or controlled by a control device.
  • the control device has means or is set up in such a way that the first motor drive 40 and then the second motor drive 50 are always actuated.
  • the multi-level converter 1 can have limit switches that transmit the actuation of the first and second switches 4, 5 to the control device. This determines the switching sequence of the first and second switches 4, 5.
  • the contact module 7 accordingly has a pair of separate switch-on contacts 7.1, 7.2 for each cell 9 or capacitor 2.
  • the movable contact 5.1 is designed to be correspondingly large so that it can contact all switch-on contacts of the multi-level converter and thus ground several cells 9 with all capacitors 2.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Trip Switchboards (AREA)
  • Gas-Insulated Switchgears (AREA)

Abstract

Multi Level Konverter (1), umfassend - einen Kondensator (2); - einen Widerstand (3); - einen ersten Schalter (4), der durch einen ersten Motorantrieb (40) betätigt wird; - einen zweiten Schalter (5), der durch einen zweiten Motorantrieb (50) betätigt wird; wobei - der erste Schalter (4) in einem geschlossenen Zustand den Kondensator (2) mit dem Widerstand (3) verbindet und diesen kurzschließt; der zweite Schalter (5) im geschlossenen Zustand den Kondensator (2) mit einem Erdpotential (20) verbindet.

Description

MEHRPUNKTUMRICHTER MIT MECHANISCH GESCHALTETEM ENTLADEWIDERSTAND UND ERDUNGSSCHALTER
Die Erfindung betrifft einen Multi Level Konverter.
Multi Level Konverter bestehen grundsätzlich aus einer Vielzahl von Halbleiterschaltern, Kondensatoren und Spulen. Die verbauten Kondensatoren speichern regelmäßig große Energiemengen. Um eine sichere Wartung oder Störungsbehebung eines Multi Level Konverters zu ermöglichen, müssen sämtliche Elemente vor der Wartung in einen spannungsfreien Zustand versetzt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Multi Level Konverter bereitzustellen, der wartungsfreundlich und einfach aufgebaut ist und weiterhin sicher und mehrfach in einen spannungsfreien Zustand versetzt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Erfindung schlägt gemäß einer ersten Ausführungsform einen Multi Level Konverter vor, aufweisend: einen Kondensator; einen Widerstand; einen ersten Schalter, der durch einen ersten Motorantrieb betätigt wird; einen zweiten Schalter, der durch einen zweiten Motorantrieb betätigt wird; wobei der erste Schalter in einem geschlossenen Zustand den Kondensator mit dem Widerstand verbindet und diesen kurzschließt; der zweite Schalter im geschlossenen Zustand den Kondensator mit einem Erdpotential verbindet; der erste Schalter vor dem zweiten Schalter geschlossen wird.
Der Multi Level Konverter ist besonders einfach und kostengünstig zum Freischalten, d.h. zum Entladen und zum Erden ausgestaltet. Der Multi Level Konverter nimmt dann einen spannungsfreien Zustand ein. Der erste und der zweite Schalter weisen eigene Motorantriebe auf, die separat ansteuerbar sind. Nach dem Kurzschließen des Kondensators durch den ersten Schalter mittels eines Widerstandes bzw. über den Widerstand werden die Kondensatoren weitestgehend entladen. Der zweite Schalter erdet den Kondensator schließlich und stellt sicher, dass der Multi Level Konverter in einen spannungsfreien Zustand versetzt wird. Beim Betätigen werden die Schalter somit in einer festen Reihenfolge geschlossen.
Der Multi Level Konverter kann auf beliebige Art und Weise ausgestaltet sein, wobei der erste Schalter einen ersten und einen zweiten Kontaktzahn umfasst; der erste und der zweite Kontaktzahn mit dem Widerstand elektrisch leitend verbunden sind; der erste Kontaktzahn, der Widerstand und der zweite Kontaktzahn eine elektrische Reihenschaltung bilden.
Die Kontaktzähne weisen jeweils Kontaktflächen auf.
Der Multi Level Konverter kann auf beliebige Art und Weise ausgestaltet sein, wobei der zweite Schalter einen beweglichen Kontakt umfasst; der bewegliche Kontakt mit dem Erdpotential elektrisch leitend verbunden ist.
Der bewegliche Kontakt kann als Kontaktschiene ausgebildet sein, die beispielsweise über Kabel mit dem Erdpotential elektrisch leitend verbunden ist.
Der Multi Level Konverter kann auf beliebige Art und Weise ausgestaltet sein, wobei ein Kontaktmodul mit einem ersten Aufschaltkontakt und einem zweiten Aufschaltkontakt vorgesehen ist; der erste Aufschaltkontakt einen ersten Kontaktpunkt und einen zweiten Kontaktpunkt aufweist; der zweite Aufschaltkontakt einen ersten Kontaktpunkt und einen zweiten Kontaktpunkt aufweist.
Der Multi Level Konverter kann auf beliebige Art und Weise ausgestaltet sein, wobei im geschlossenen Zustand des ersten Schalters der erste Kontaktzahn den ersten Kontaktpunkt des ersten Aufschaltkontakts und der zweite Kontaktzahn den ersten Kontaktpunkt des zweiten Aufschaltkontakts kontaktiert und im geschlossenen Zustand des zweiten Schalters der bewegliche Kontakt den zweiten Kontaktpunkt des ersten Aufschaltkontakts und zweiten Kontaktpunkt des zweiten Aufschaltkontakts kontaktiert.
Der erste Schalter wird somit aus den Kontaktzähnen und den ersten Kontaktpunkten des ersten und zweiten Aufschaltkontakts gebildet. Der zweite Schalter wird somit aus dem beweglichen Kontakt und den zweiten Kontaktpunkten des ersten und zweiten Aufschaltkontakts gebildet.
Alternativ kontaktiert die Kontaktschiene den ersten und zweiten Aufschaltkontakt.
Der Multi Level Konverter kann auf beliebige Art und Weise ausgestaltet sein, wobei der Kondensator ein Teil einer Zelle ist.
Der Multi Level Konverter kann auf beliebige Art und Weise ausgestaltet sein, wobei mehrere Kondensatoren vorgesehen sind, die ein Teil einer einzelnen Zelle sind; mehrere Zellen vorgesehen sind; jeder Zelle ein jeweils erster und ein zweiter Aufschaltkontakt zugeordnet ist; jede Zelle über jeweils zwei Kontaktzähne und einen Widerstand entladen werden kann; jede Zelle über einen gemeinsamen beweglichen Kontakt geerdet werden kann.
Je nach Anforderung kann ein Multi Level Konverter mehrere Kondensatoren aufweisen, die einzeln oder gemeinsam in Zellen angeordnet sind. Bei einer Ausführungsform mit mehreren Zellen muss jede der Zellen mit dem ersten und dem zweiten Schalter verbindbar ausgestaltet sein. Jeder Zelle kann ein separater Widerstand bzw. mehrere Widerstände zugewiesen werden. Jede Zelle ist mit einem gemeinsamen zweiten Schalter verbunden, sodass diese über den zweiten Schalter mit dem Erdpotential verbunden werden können. Jeder Zelle kann ein eigener erster Schalter zugewiesen sein, durch den die Kondensatoren der Zellen entladen werden.
Der Multi Level Konverter kann auf beliebige Art und Weise ausgestaltet sein, wobei zwölf Zellen vorgesehen sind und jede Zelle eine Spannung von 2kV abgibt.
Der Multi Level Konverter kann auf beliebige Art und Weise ausgestaltet sein, wobei der Multi Level Konverter in einem Mittelspannungsbereich von 20kV arbeitet.
Der Multi Level Konverter kann auf beliebige Art und Weise ausgestaltet sein, wobei jede Zelle mindestens ein Halbleiterschaltelement und eine Induktivität aufweist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist ein Verfahren zum Freischalten eines Multi Level Konverters vorgesehen, wobei in einem ersten Schritt der erste Schalter durch einen ersten Motorantrieb betätigt wird und dabei einen Kondensator mit einem Widerstand kurzschließt; in einem zweiten Schritt der zweite Schalter durch einen zweiten Motorantrieb betätigt wird und dabei den Kondensator mit einem Erdpotential verbindet; der zweite Schritt erst durchgeführt wird, wenn der Kondensator entladen wurde.
Beim Freischalten, also spannungsfrei Schalten des Multi Level Konverters, werden die Kondensatoren entladen und nach deren Entladung eine zusätzliche Erdung der Kondensatoren durchgeführt. Hier ist es wichtig, dass die Erdung, also die Betätigung des zweiten Schalters, erst dann erfolgt, wenn die Kondensatoren vollständig oder zumindest fast vollständig entladen wurden. Damit wird ein sicheres Arbeiten am Multi Level Konverter ermöglicht.
Nachfolgend ist die Erfindung und ihre Vorteile unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schaltung eines Multi Level Konverters;
Fig. 2 eine erste Detailansicht des Multi Level Konverters mit einem ersten und einem zweiten Schalter;
Fig. 3 eine zweite Detailansicht des Multi Level Konverters mit dem ersten und dem zweiten Schalter;
Fig. 4 eine Detailansicht des ersten und des zweiten Schalters.
Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dafür dar, wie der erfindungsgemäße Multi Level Konverter ausgebildet sein kann und stellen somit keine abschließende Begrenzung der Erfindung dar.
Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform eines Multi Level Konverters 1. Dieser weist mindestens einen Kondensator 2 auf, der Teil eine Zelle 9 ist. Weiterhin ist mindestens ein Widerstand 3 vorgesehen, der mit Hilfe eines ersten Schalters 4 und eines ersten Motorantriebs 40 parallel zum Kondensator 2 geschaltet bzw. mit diesem verbunden werden kann, wodurch der Kondensator 2 mit dem bzw. über den Widerstand 3 kurzgeschlossen wird. Weiterhin ist ein zweiter Schalter 5 vorgesehen, der mit Hilfe eines zweiten Motorantriebs 50 den Kondensator 2 mit einem Erdpotential 20 verbinden kann. Beim Kurzschließen des Kondensators 2 mit dem bzw. über den Widerstand 3 erfolgt die Entladung des Kondensators 2. Beim Verbinden des Kondensators 2 mit dem Erdpotential 20 wird der Kondensator 2 geerdet. Das Kurzschließen erfolgt stets vor dem Erden. Nach dem Kurzschließen der damit verbundenen Entladung des Kondensators und dem Erden, können ohne jegliche Gefahr für Personen am Multi Level Konverter Arbeiten, wie z.B. Wartungen, etc. durchgeführt werden. In der hier gezeigten Ausführungsform weist der Multi Level Konverter 1 eine Zelle 9 mit einem Kondensator 2 auf. Vorzugsweise kann der Multi Level Konverter 1 zwölf Zellen 9 mit jeweils mindestens einem Kondensator 2 aufweisen.
Figuren 2 bis 4 zeigen eine detaillierte Darstellung des Multi Level Konverters 1 , sowie des ersten und zweiten Schalters 4, 5. Sämtliche Elemente des Multi Level Konverters 1 sind in einem Gehäuse 10 mit einem Rahmen angeordnet. Der erste Schalter 4 weist mindestens einen ersten Kontaktzahn 4.1 und einen zweiten Kontaktzahn 4.2 auf. Jeder Kontaktzahn besteht aus einem Träger mit einem ersten und einem zweiten Kontaktblech, wobei die Kontaktbleche auf zwei gegenüberliegenden Seiten des Trägers angeordnet sind. Jeder der Kontaktzähne 4.1 , 4.2 bzw. die Kontaktbleche eines jeden Kontaktzahns ist vorzugsweise über eine erste und eine zweite Leitung 6.1 , 6.2 mit mindestens einem Widerstand 3 elektrisch leitend verbunden. Die Kontaktzähne 4.1 , 4.2 und der mindestens eine Widerstand 3 bilden über die Leitungen 6.1 , 6.2 eine elektrische Reihenschaltung. Weiterhin sind die Kontaktzähne 4.1 , 4.2 auf einer Schaltleiste 41 angeordnet. Die Schaltleiste 41 ist aus einem nicht leitenden Material ausgestaltet, sodass die beiden Kontaktzähne 4.1 , 4.2 isoliert, also nicht elektrisch leitend, zu einender sind. Die Schaltleiste 41 ist vorzugsweise über einen Mechanismus 42, der beispielsweise als Kniehebelvorrichtung ausgebildet ist, mit dem ersten Motorantrieb 40 verbunden. Der erste Motorantrieb 40 ist vorzugsweise als Linearmotor mit einer Drehspindel ausgebildet.
Der zweite Schalter 5 weist einen beweglichen Kontakt 5.1 auf, der als Kontaktschiene ausgebildet ist. Der bewegliche Kontakt 5.1 bzw. die Schiene ist vorzugsweise über eine Leitung (hier nicht dargestellt) mit dem Erdpotential 20 verbunden. Der zweite Schalter 5 und insbesondere dessen beweglicher Kontakt 5.1 wird vorzugsweise über einen weiteren Mechanismus 52, der beispielsweise als Kniehebelvorrichtung ausgebildet ist, und den zweiten Motorantrieb 50 betätigt. Der zweite Motorantrieb 50 ist vorzugsweise als Linearmotor mit einer Drehspindel ausgebildet.
Weiterhin ist ein Kontaktmodul 7 vorgesehen, das sowohl von dem ersten als auch von dem zweiten Schalter 4, 5 beschältet werden kann. Dabei weist das Kontaktmodul 7 mindestens einen ersten Aufschaltkontakt 7.1 und mindestens einen zweiten Aufschaltkontakt 7.2 auf, die auf einem Isolierstoffträger angeordnet sind. Beide Aufschaltkontakte 7.1 , 7.2 weisen jeweils einen ersten Kontaktpunkt 7.11 , 7.21 und einen zweiten Kontaktpunkt 7.12, 7.22 auf. Der erste Aufschaltkontakt 7.1 ist mit einer ersten Seite 2.1 des Kondensators 2 und der zweite Aufschaltkontakt 7.2 mit einer zweiten Seite 2.2 elektrisch leitend verbunden.
Der erste Motorantrieb 40 betätigt den ersten Schalter 4 derart, dass der erste Motorantrieb 40 den Mechanismus 42 auf die Schaltleiste 41 wirkt. Die Schaltleiste 41 führt dabei eine vertikale Bewegung von unten nach oben hin zum Kontaktmodul 7 aus. Beim Betätigen des ersten Schalters 4 werden also der erste Kontaktzahn 4.1 über den ersten Kontaktpunkt 7.1 1 des ersten Aufschaltkontakts 7.1 und der zweite Kontaktzahn 4.2 über den ersten Kontaktpunkt 7.21 des zweiten Aufschaltkontakts 7.2 verbunden. Dabei wird der Kondensator 2 über den Widerstand 3 kurzgeschlossen und entladen.
Der zweite Motorantrieb 50 betätigt den zweiten Schalter 5 derart, dass der zweite Motorantrieb 50 mittels des Mechanismus 52 auf den beweglichen Kontakt 5.1 wirkt. Der bewegliche Kontakt 5.1 führt dabei eine vertikale Bewegung von unten nach oben hin zum Kontaktmodul 7 aus. Hierbei wird vorzugsweise eine Strecke von mindestens 280mm zurückgelegt. Diese Strecke ist insbesondere bei einem Einsatzbereich des Multi Level Konverters von 20kV vorgesehen. Mit anderen Worten sind die zweiten Kontaktpunkte 7.12, 7.22 der Aufschaltkontakte 7.1 , 7.2 im offenen, also nicht leitenden Zustand, mindestens 280mm von dem beweglichen Kontakt 5.1 entfernt. Beim Betätigen des zweiten Schalters 5 wird also der bewegliche Kontakt 5.1 über die jeweiligen zweiten Kontaktpunkte 7.12, 7.22 mit den Aufschaltkontakten 7.1 , 7.2 elektrisch leitend verbunden. Damit wird eine Verbindung zwischen dem Erdpotential 20 und dem Kondensator 4 hergestellt; der Kondensator 2 wird geerdet.
Das Kontaktmodul 7 mit seinen Aufschaltkontakten 7.1 , 7.2 bietet damit einen gemeinsamen Kontaktpunkt für die Verbindung mit dem Widerstand 3 und dem Erdpotential 20. Sowohl die Schaltleiste 41 als auch der bewegliche Kontakt 5.1 , der als Schiene ausgebildet ist, werden durch die entsprechenden Motorantriebe 40, 50 durch eine vertikale Bewegung bewegt und führen schlussendlich die Schaltung durch.
Dabei erfolgt die Betätigung des ersten Schalters 4, also der Schaltleiste 41 , mit den Kontaktzähnen 4.1 , 4.2, stets vor der Betätigung des zweiten Schalters 5, also des ersten beweglichen Kontakts 5.1. Zwischen der Betätigung des ersten Schalters 4 und des zweiten Schalters 5 ist eine definierte Zeitdauer einzuhalten, in der von einer vollständigen Entladung des Kondensators ausgegangen werden kann. Die Aufschaltkontakte 7.1 , 7.2 der Schaltleiste 7 sind vorzugsweise als gefederte Kontaktmesser ausgestaltet.
Der Multi Level Konverter 1 kann mehrere Kondensatoren 2 aufweisen. Vorzugsweise ist jedem Kondensator jeweils ein erster Schalter, ein zweiter Schalter und ein Widerstand zugeordnet. Bei mehreren ersten Schaltern werden diese über den ersten Motorantrieb 40 gemeinsam angetrieben bzw. betätigt. Mehrere zweite Schalter werden über den zweiten Motorantrieb 50 gemeinsam angetrieben bzw. betätigt.
Die Motorantriebe 40, 50 werden durch eine Steuervorrichtung betätigt bzw. gesteuert. Die Steuervorrichtung weist Mittel auf bzw. ist entsprechend derart eingerichtet, dass stets der erste Motorantrieb 40 und dann der zweite Motorantrieb 50 betätigt werden. Hierfür kann der Multi Level Konverter 1 Endschalter aufweisen, die die Betätigung des ersten und zweiten Schalters 4, 5 an die Steuervorrichtung übermitteln. Damit wird die Schaltreihenfolge des ersten und des zweiten Schalters 4, 5 festgelegt. Bei einem Multi Level Konverter mit mehreren Zellen 9 und mehreren Kondensatoren 2 sind die Schalter 4, 5 entsprechend mehrfach vorhanden. Das Kontaktmodul 7 weist entsprechend für jede Zelle 9 bzw. Kondensator 2 ein Paar separate Aufschaltkontakte 7.1 , 7.2 auf. Auch sind jeweils ein Paar Kontaktzähne 4.1 , 4.2 mit entsprechenden Kontaktflächen vorhanden. Der bewegliche Kontakt 5.1 ist entsprechend groß ausgestaltet, sodass dieser sämtliche Aufschaltkontakte des Multi Level Konverters kontaktieren und damit mehrere Zellen 9 mit sämtlichen Kondensatoren 2 erden kann.
Bezugszeichenliste
1 Multi Level Konverter
2 Kondensator
3 Widerstand
4 erster Schalter
4.1 erster Kontaktzahn
4.2 zweiter Kontaktzahn
5 zweiter Schalter
6.1 erste Leitung
6.2 zweite Leitung
7 Kontaktmodul
7.1 erster Aufschaltkontakt
7.2 zweiter Aufschaltkontakt
7.11 erster Kontaktpunkt von 7.1
7.21 erster Kontaktpunkt von 7.2
7.12 zweiter Kontaktpunkt von 7.1
7.22 zweiter Kontaktpunkt von 7.2
9 Zelle
10 Gehäuse
20 Erdpotential
40 erster Motorantrieb
42 Mechanismus 50 zweiter Motorantrieb
52 Mechanismus

Claims

Patentansprüche
1. Multi Level Konverter (1 ), umfassend einen Kondensator (2); einen Widerstand (3); einen ersten Schalter (4), der durch einen ersten Motorantrieb (40) betätigt wird; einen zweiten Schalter (5), der durch einen zweiten Motorantrieb (50) betätigt wird; wobei der erste Schalter (4) in einem geschlossenen Zustand den Kondensator (2) mit dem Widerstand (3) verbindet und diesen kurzschließt; der zweite Schalter (5) im geschlossenen Zustand den Kondensator (2) mit einem Erdpotential (20) verbindet.
2. Multi Level Konverter (1 ) nach Anspruch 1 , wobei der erste Schalter (4) einen ersten und einen zweiten Kontaktzahn (4.1 , 4.2) umfasst; der erste und der zweite Kontaktzahn (4.1 , 4.2) mit dem Widerstand (3) elektrisch leitend verbunden sind; der erste Kontaktzahn (4.1 ), der Widerstand (3) und der zweite Kontaktzahn (4.2) eine elektrische Reihenschaltung bilden.
3. Multi Level Konverter (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei der zweite Schalter (5) einen beweglichen Kontakt (5.1 ) umfasst; der bewegliche Kontakt (5.1 ) mit dem Erdpotential (20) elektrisch leitend verbunden ist.
4. Multi Level Konverter (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Kontaktmodul (7) mit einem ersten Aufschaltkontakt (7.1 ) und einem zweiten Aufschaltkontakt (7.2) vorgesehen ist; der erste Aufschaltkontakt (7.1 ) einen ersten Kontaktpunkt (7.11 ) und einen zweiten Kontaktpunkt (7.12) aufweist; der zweite Aufschaltkontakt (7.2) einen ersten Kontaktpunkt (7.21 ) und einen zweiten Kontaktpunkt (7.22) aufweist.
5. Multi Level Konverter (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei im geschlossenen Zustand des ersten Schalters (4) der erste Kontaktzahn (4.1 ) den ersten Kontaktpunkt (7.11 ) des ersten Aufschaltkontakts (7.1 ) und der zweiten Kontaktzahn (4.2) den ersten Kontaktpunkt (7.21 ) des zweiten Aufschaltkontakts (7.1 ) kontaktiert und im geschlossenen Zustand des zweiten Schalters (5) der bewegliche Kontakt (5) den zweiten Kontaktpunkt (7.12) des ersten Aufschaltkontakts (7.1) und zweiten Kontaktpunkt (7.22) des zweiten Aufschaltkontakts (7.1) kontaktiert.
6. Multi Level Konverter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Zelle (9) vorgesehen ist und der Kondensator (2) ein Teil der Zelle (9) ist.
7. Multi Level Konverter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Zelle (9) mehrere Kondensatoren (2) aufweisen kann.
8.- Multi Level Konverter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei mehrere Zellen (9) vorgesehen sind; jeder Zelle (9) jeweils ein erster und jeweils ein zweiter Aufschaltkontakt (7.1 , 7.2) zugeordnet ist; jede Zelle (9) über jeweils zwei Kontaktzähne (4.1 , 4.2) und einen Widerstand (3) entladen werden kann; jede Zelle (9) über einen gemeinsamen beweglichen Kontakt (5.1 ) geerdet werden kann.
9. Multi Level Konverter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei zwölf Zellen (9) vorgesehen sind und jede Zelle (9) eine Spannung von 2kV abgibt.
10. Multi Level Konverter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Multi Level Konverter in einem Mittelspannungsbereich von 20kV arbeitet.
11 . Multi Level Konverter (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei jede Zelle (9) mindestens ein Halbleiterschaltelement und eine Induktivität aufweist.
12. Verfahren zum Freischalten eines Multi Level Konverters (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , wobei in einem ersten Schritt der erste Schalter (4) durch einen ersten Motorantrieb (40) betätigt wird und dabei einen Kondensator (2) mit einem Widerstand (3) kurzschließt; in einem zweiten Schritt der zweite Schalter (5) durch einen zweiten Motorantrieb (50) betätigt wird und dabei den Kondensator (2) mit einem Erdpotential (20) verbindet; der zweite Schritt erst durchgeführt wird, wenn der Kondensator (2) entladen wurde.
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