KR101890253B1 - 멀티레벨 컨버터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복수의 직렬접속된 서브모듈(SB)을 갖는 멀티레벨 컨버터(10)에 관한 것이고, 서브모듈들 각각은 적어도 하나의 제1 스위치, 하나의 제2 스위치 및 하나의 커패시터를 포함하고 방전 페이즈들 동안 커패시터에 의해 전류를 출력하고 충전 페이즈들 동안 커패시터를 충전하기 위한 전류를 수신한다. 본 발명에 따르면, 서브모듈들(SB) 중 적어도 하나는 서로 갈바닉 접속되는 2개의 부분 모듈(TM1, TM2)을 포함하거나 서로 갈바닉 접속되는 2개의 부분 모듈(TM1, TM2)에 의해 형성되고, 부분 모듈들 각각은 제1 스위치(S1), 제2 스위치(S2) 및 커패시터(C1, C2)와, 또한 제1 및 제2 부분 모듈 단자(A1, A2)를 갖고, 2개의 부분 모듈(TM1, TM2) 사이의 갈바닉 접속(V1, V2, V3, V4)은 적어도 하나의 유도성 요소(I1, I2, I3, I4)를 포함한다.

Description

멀티레벨 컨버터{MULTILEVEL CONVERTER}
본 발명은 특허 청구항 제1항의 전제부에 따른 특징들을 갖는 멀티레벨 컨버터에 관한 것이다.
그러한 멀티레벨 컨버터는 논문 "Modulares Stromrichterkonzept feur Netzkupplungsan-wendungen bei hohen Spannungen"["Modular converter concept for grid coupling applications at high voltages"](Rainer Marquardt, Anton Lesnicar and Jeurgen Hildinger, Institute for electrical drive engineering, power electronics and control systems at the Bundeswehr University Munich, ETG specialist conference: Components in power electronics and their applications, 2002, Bad Nauheim)에 기술된다. 이전에 알려진 멀티레벨 컨버터는 복수의 직렬접속된 서브모듈을 구비하고, 이들 각각은 제1 스위치, 제2 스위치 및 커패시터를 포함하고, 방전 페이즈(phase)들에서 커패시터에 의해 외부를 향하는 전류를 출력하고, 충전 페이즈들에서 커패시터를 충전하기 위한 전류를 수신한다. 중앙 프로세서는 멀티레벨 컨버터의 동작의 모드를 제어하는 역할을 한다.
이전에 알려진 멀티레벨 컨버터들에서는, 서브모듈들 중 하나의 고장의 경우, 예를 들어 커패시터의 급방전의 경우, 서브모듈의 양쪽 스위치들이 잘못된 방식으로 스위칭 온 된다면, 서브모듈의 파괴가 발생하고 서브모듈 하우징이 파열할 수 있는 문제가 있다. 서브모듈 하우징들의 그와 같은 파열은 다른 이웃하는 서브모듈들에게 악영향을 미칠 수 있어, 후자가 마찬가지로 기계적 작용 때문에 작동이 안 되고, 결국 단락 전류를 운반하는 결과를 가져온다. 다시 말하면, 멀티레벨 컨버터의 모든 서브모듈들이 파괴되는 결과를 가져올 수 있는 연쇄 반응이 일어날 수 있다.
전술한 서브모듈 하우징들의 파열 또는 서브모듈들의 파괴의 연쇄 반응의 문제를 방지하기 위해, 이전에 알려진 멀티레벨 컨버터들은 특히, 안정적인 서브모듈 하우징들을 구비하지만, 이것은 멀티레벨 컨버터들의 매우 큰 중량과 다량의 재료의 사용을 초래한다.
대안적으로, 서브모듈들에 단락 전류가 있는 경우에 일어나는 로딩이 서브모듈 하우징들의 파열이 회피될 만큼 충분히 낮게 유지되도록 서브모듈들의 커패시터들의 커패시턴스를 충분히 작게 선택하는 것이 알려져 있다.
본 발명은 전술한 서브모듈들의 파괴의 문제가 특히 간단하고 비용 효과적으로 회피되거나 적어도 감소되는 멀티레벨 컨버터를 명시하는 목적을 기초로 한다.
이 목적은 특허 청구항 제1항에 청구된 특징들을 포함하는 멀티레벨 컨버터에 의하여 본 발명에 따라 달성된다. 본 발명에 따른 멀티레벨 컨버터의 유리한 구성들은 종속 청구항들에 명시된다.
따라서, 본 발명은, 서브모듈들 중 적어도 하나가 서로 갈바닉 접속되는(galvanically connected) 2개의 부분 모듈을 포함하거나 서로 갈바닉 접속되는 2개의 부분 모듈에 의해 형성되고, 부분 모듈들 각각이 제1 스위치, 제2 스위치 및 커패시터와, 또한 제1 및 제2 부분 모듈 단자를 포함하고, 2개의 부분 모듈 간의 갈바닉 접속이 적어도 하나의 유도성 요소를 포함하는 것을 제공한다.
본 발명에 따른 멀티레벨 컨버터의 하나의 주된 장점은, 서브모듈들 중 적어도 하나, 바람직하게는 모든 서브모듈들이 서로 갈바닉 접속되는 부분 모듈들에 의해 형성되고, 이런 점에서 부분 모듈들 사이에 방전 전류를 허용하지만, 단락 전류의 경우에 전류 흐름이 부분 모듈들 사이의 갈바닉 접속 내의 추가 유도성 요소 - 본 발명에 따라 제공되는 - 에 의해 제한된다는 사실에 의해 알 수 있다. 본 발명의 개념은 그러므로, 서브모듈들을, 서브모듈에 요구되는 전기적 거동을 함께 갖는 부분 모듈들로 분할하는 것으로 이루어진다; 부분 모듈들은 서브모듈의 기능을 위해 사실상 서로 갈바닉(즉, 전류를 전기적으로 운반하는 방식) 접속되지만, 부분 모듈들 중 하나의 고장의 경우, 다른 부분 모듈들이 제한된 정도로만 영향을 받게 되는 정도까지 갈바닉 접속 내의 적어도 하나의 유도성 요소에 의해 서로 전기적으로 분리된다.
서브모듈 또는 서브모듈들의 부분 모듈들은 바람직하게 구조적으로 동일하게 구현된다.
각각의 부분 모듈의 제1 스위치는 바람직하게 커패시터와 직렬로 접속되고; 각각의 부분 모듈의 제2 스위치는 바람직하게 제1 커패시터와 제2 커패시터에 의해 형성되는 직렬접속과 병렬로 접속된다. 각각의 부분 모듈의 제1 부분 모듈 단자는 바람직하게 부분 모듈의 2개의 스위치 사이의 전기 접속 위치에 의해 형성되고, 각각의 부분 모듈의 제2 부분 모듈 단자는 바람직하게 커패시터와 제2 스위치 사이의 전기 접속점에 의해 형성된다.
부분 모듈들 중 하나의 고장이 다른 부분 모듈 또는 부분 모듈들에 너무 많은 악영향을 미치지 않는 것을 목표로 하는, 부분 모듈들의 충분한 분리를 달성하기 위해서, 2개의 부분 모듈 사이의 갈바닉 접속 내의 유도성 요소의 인덕턴스 또는 유도성 요소들의 인덕턴스들의 합계가 2개의 부분 모듈에서 작용하는 기생 인덕턴스들의 합계의 크기의 적어도 5배, 바람직하게는 적어도 10배인 경우에 유리한 것으로 간주된다. 유도성 요소의 인덕턴스의 그러한 치수 설정은 부분 모듈들의 충분한 전기적 분리를 일반적으로 보장한다.
적어도 하나의 유도성 요소의 배열에 관해서는, 부분 모듈들의 제1 부분 모듈 단자들이 서브모듈의 제1 서브모듈 단자에 그리고 서로에 대해 각각 갈바닉 접속되고, 제2 부분 모듈 단자들이 서브모듈의 제2 서브모듈 단자에 그리고 서로에 대해 갈바닉 접속되는 경우 유리한 것으로 간주되고, 2개의 제1 부분 모듈 단자 사이 및/또는 2개의 제2 부분 모듈 단자 사이의 갈바닉 접속은 적어도 하나의 유도성 요소를 포함한다. 물론, 이런 유도성 요소의 배열에서도, 2개의 제1 부분 모듈 단자 사이 및/또는 2개의 제2 부분 모듈 단자 사이의 갈바닉 접속 내의 유도성 요소의 인덕턴스 또는 유도성 요소들의 인덕턴스들의 합계가 2개의 부분 모듈에서 작용하는 기생 인덕턴스들의 합계의 크기의 적어도 5배, 바람직하게는 적어도 10배인 경우, 특히 유리하다.
부분 모듈들의 커패시터들의 커패시터 전압들이 항상 적어도 대략 동일한 크기에 있는 결과를 달성하기 위해서, 부분 모듈들 각각이 제3 부분 모듈 단자를 포함하고, 부분 모듈들의 커패시터들이 이들 제3 부분 모듈 단자를 통해 서로에 대해 고 저항 및/또는 고 인덕턴스로 갈바닉 접속되는 경우에 유리한 것으로 간주된다. 부분 모듈들의 커패시터들 간의 보상 전류는 제3 부분 모듈 단자들을 통해 가능하지만, 제3 부분 모듈 단자들 간의 고 저항 또는 고 인덕턴스 때문에, 부분 모듈들 중 하나의 고장의 경우에도, 다른 부분 모듈들이 충분히 보호되는 것이 보장된다.
제3 부분 모듈 단자들의 서로에 대한 고 저항 접속의 경우, 2개의 부분 모듈의 커패시터들 사이의 옴 저항의 절대값이 전원 시스템 주파수, 즉 통상 50Hz 또는 60Hz에서 유도성 요소의 임피던스의 절대값 또는 2개의 부분 모듈 간의 갈바닉 접속 또는 갈바닉 접속들의 전원 시스템 주파수에서 유도성 요소들의 임피던스들의 절대값들의 합계보다 적어도 105배 더 큰 경우에 유리한 것으로 간주된다.
서브모듈이 특히 높은 출력 전력을 제공하도록 의도되는 경우에, 서브모듈이 3개 이상의 부분 모듈로부터 형성된다면 유리한 것으로 간주되고; 따라서, 하나의 특정한 바람직한 구성에서는, 적어도 하나의 서브모듈이 2개의 부분 모듈뿐만 아니라 추가 부분 모듈들을 포함하고, 추가 부분 모듈들 각각이 제1 스위치, 제2 스위치 및 커패시터와, 또한 제1 및 제2 부분 모듈 단자들을 포함하고, 추가 부분 모듈들의 제1 부분 모듈 단자들이 서브모듈들의 제1 서브모듈 단자에 각각 갈바닉 접속되고, 추가 부분 모듈들의 제2 부분 모듈 단자들이 서브모듈의 제2 서브모듈 단자에 각각 갈바닉 접속되는 것이 제공되며, 추가 부분 모듈들의 제1 부분 모듈 단자들과 제1 서브모듈 단자 사이의 갈바닉 접속 및/또는 추가 부분 모듈들의 제2 부분 모듈 단자들과 제2 서브모듈 단자 사이의 갈바닉 접속은 각각의 경우에 적어도 하나의 유도성 요소를 포함한다.
그러므로, 다시 말하면, 적어도 하나의 서브모듈이 다수의 부분 모듈을 포함하고, 이들 각각이 제1 스위치, 제2 스위치 및 커패시터와, 또한 제1 및 제2 부분 모듈 단자들을 포함하고, 부분 모듈들의 제1 부분 모듈 단자들이 서브모듈의 제1 서브모듈 단자에 각각 갈바닉 접속되고, 부분 모듈들의 제2 부분 모듈 단자들이 서브모듈의 제2 서브모듈 단자에 각각 갈바닉 접속되는 것이 제공될 수 있으며, 부분 모듈들의 제1 부분 모듈 단자들과 제1 서브모듈 단자 사이의 갈바닉 접속, 및 부분 모듈들의 제2 부분 모듈 단자들과 제2 서브모듈 단자 사이의 갈바닉 접속은 각각 적어도 하나의 유도성 요소를 포함한다.
다수의 부분 모듈의 커패시터 전압들의 보상에 관해서는, 부분 모듈들의 커패시터들이 고 저항으로 갈바닉 접속되고, 서로 접속된 2개의 부분 모듈들의 각각의 커패시터들 사이의 옴 저항의 절대값이 각각의 경우에 상기 2개의 부분 모듈과 서브모듈 단자들 사이의 갈바닉 접속들에 배열되는 이들 유도성 요소에 의해 형성되는 50Hz에서의 임피던스들의 절대값들의 합계보다 적어도 105배 더 큰 경우에 유리한 것으로 간주된다.
바람직하게, 부분 모듈들의 각각에 대한, 제1 부분 모듈 단자와 제1 서브모듈 단자 사이의 갈바닉 접속 및 제2 부분 모듈 단자와 제2 서브모듈 단자 사이의 갈바닉 접속 내의 유도성 요소들의 인덕턴스들의 합계는 각각의 경우에 상기 부분 모듈들에서 작용하는 기생 인덕턴스의 합계의 크기의 적어도 5배, 바람직하게는 적어도 10배이다.
특히 바람직하게, 멀티레벨 컨버터의 모든 서브모듈들은 전술한 바와 같이 구현되고, 즉 부분 모듈들로부터 형성되고; 따라서, 멀티레벨 컨버터의 모든 서브모듈들이 각각 적어도 2개의 부분 모듈을 포함하거나 적어도 2개의 부분 모듈에 의해 형성되고, 부분 모듈들 각각이 제1 스위치, 제2 스위치 및 커패시터와, 또한 제1 및 제2 부분 모듈 단자를 포함하는 경우에 유리한 것으로 간주된다.
유도성 요소 또는 유도성 요소들은 바람직하게 인덕터들에 의해 형성된다. 대안적으로, 유도성 요소 또는 유도성 요소들은 부분 모듈들 사이의 갈바닉 접속들 내의 기생 인덕턴스들에 의해 형성되는 것이 가능하다.
바람직하게, 부분 모듈들의 스위치들의 구동은 유도성 분리 방식(inductively decoupled manner)으로 수행된다.
구동 동안 유도성 분리에 관해서는, 적어도 하나의 서브모듈 또는 모든 서브모듈들이 각각의 경우에 제1 서브모듈 특정 구동기 회로와 제2 서브모듈 특정 구동기 회로를 포함하고, 부분 모듈들의 제1 스위치들이 제1 서브모듈 특정 구동기 회로에 의해 유도성 분리 방식으로 구동되고, 부분 모듈들의 제2 스위치들이 유도성 분리 방식으로 제2 서브모듈 특정 구동기 회로에 의해 구동되는 경우 유리한 것으로 간주된다.
전류 보상 인덕터가 유도성 분리를 위해 각각의 제1 스위치와 제1 서브모듈 특정 구동기 회로 사이에 각각 배열되고, 전류 보상 인덕터가 유도성 분리를 위해 각각의 제2 스위치와 제2 서브모듈 특정 구동기 회로 사이에 각각 배열되는 경우에 특히 유리하다.
본 발명은 또한, 예를 들어 전술한 바와 같이 멀티레벨 컨버터를 위한 서브모듈에 관한 것이다. 본 발명은, 서브모듈이 서로 갈바닉 접속되는 2개의 부분 모듈을 포함하거나 서로 갈바닉 접속되는 2개의 부분 모듈에 의해 형성되고, 부분 모듈들 각각이 제1 스위치, 제2 스위치 및 커패시터와, 또한 제1 및 제2 부분 모듈 단자를 포함하고, 2개의 부분 모듈 사이의 갈바닉 접속이 적어도 하나의 유도성 요소를 포함하는 것을 제공한다.
본 발명에 따르는 서브모듈의 장점들에 대해서는, 본 발명에 따르는 멀티레벨 컨버터와 관련된 상기 설명을 참고해야 한다.
본 발명은 예시적 실시예들에 기초하여 이하 더 상세히 설명되고; 본 명세서에서 도면은 예로서 제시된다:
도 1은 다수의 서브모듈을 갖춘 멀티레벨 컨버터를 위한 하나의 예시적 실시예를 도시한다.
도 2는 이전에 알려진 멀티레벨 컨버터를 형성하기 위한, 도 1에 따르는 멀티레벨 컨버터에 사용될 수 있는 이전에 알려진 서브모듈을 일반적인 예시로 도시한다.
도 3은 도 1에 따르는 멀티레벨 컨버터에 사용될 때, 본 발명에 따르는 멀티레벨 컨버터를 초래하는, 본 발명에 따르는 서브모듈을 위한 하나의 예시적 실시예를 도시한다.
도 4는 2개의 유도성 요소를 포함하는, 본 발명에 따르는 서브모듈을 위한 하나의 예시적 실시예를 도시한다.
도 5는 2개의 유도성 요소를 포함하는, 본 발명에 따르는 서브모듈을 위한 추가 예시적 실시예를 도시한다.
도 6은 4개의 유도성 요소를 포함하는, 본 발명에 따르는 서브모듈을 위한 하나의 예시적 실시예를 도시한다.
도 7은 바이폴라 출력 전압들을 생성할 수 있게 하는, 본 발명에 따르는 서브모듈을 위한 하나의 예시적 실시예를 도시한다.
도 8은 도 3 내지 7에 따르는 서브모듈들의 스위치들의 구동을 위한 하나의 예시적 실시예를 도시한다.
도면에서, 동일 참조 부호들은 명료성을 위해 항상 동일 또는 유사한 컴포넌트들에 사용된다.
도 1은 3 상(three-phase) 멀티레벨 컨버터(10)를 위한 하나의 예시적 실시예를 도시한다. 후자는 AC 전류를 출력하거나 인출할 때 공급하기 위한 AC 전압 단자들 W10을 포함한다. 그러나 멀티레벨 컨버터(10)는 2개의 전압 단자 G10a 및 G10b를 구비하고, 이것은 DC 전압 단자들로서 지정된다.
멀티레벨 컨버터(10)는 3개의 병렬 접속된 직렬접속들 RE1, RE2 및 RE3을 포함하고, 그들의 외부 단자들 R11, R21 및 R31은 DC 전압 단자 G10a에 접속된다. 외부 단자들 R12, R22 및 R32는 DC 전압 단자 G10b에 접속된다. 다시 말하면, 3개의 직렬접속 RE1, RE2 및 RE3의 외부 단자들은 그러므로, 멀티레벨 컨버터(10)의 DC 전압 측을 형성한다.
3개의 직렬접속 RE1, RE2 및 RE3의 각각은 다수의 직렬접속된 서브모듈 SB와 2개의 인덕턴스 D를 각각 구비한다. 중간 단자 Z는 각각의 경우에 2개의 인덕턴스 D 사이에 위치하고, 상기 중간 단자는 그 전위의 관점에서, 도 1의 상부 서브모듈들과 도 1의 하부 서브모듈들의 사이에 있으며 멀티레벨 컨버터(10)의 3개의 AC 전압 단자 W10 중 하나를 형성한다. 3개의 AC 전압 단자 W10은 예를 들어, 생성기(15)에 접속될 수 있다.
게다가, 예로서, 서브모듈들 SB의 접속 또는 상호접속은 도 1에서 식별될 수 있다. 각각의 서브모듈들 SB는 제1 서브모듈 단자 SB1과 제2 서브모듈 단자 SB2를 각각 구비한다.
도 1에 따르는 멀티레벨 컨버터(10)의 경우에, 서브모듈들 SB는 중앙 프로세서(20)에 의해 구동된다. 중앙 프로세서(20)에 의한 구동을 위해 제공되는 중앙 프로세서(20)와 서브모듈들 SB 사이의 접속들은 명료성의 이유로 도 1에 도시되지 않고, 오히려 단지 라인들(21)로 개략적으로 표시된다.
아래 설명의 더 좋은 이해를 제공하기 위해, 도 2는 예를 들어, 도입부에 인용했던 문헌으로부터 이전에 알려진 멀티레벨 컨버터에 사용되는 것과 같은 서브모듈 SB를 도시한다. 서브모듈 SB는 제1 스위치(110), 제2 스위치(120), 커패시터(130), 제1 서브모듈 단자 SB1 및 제2 서브모듈 단자 SB2를 포함한다. 서브모듈에서, 스위치들 중 하나(110 또는 120)가 고장나고, 양쪽 스위치들이 동시에 턴온되는 경우, 커패시터(130)에 저장되는 전체 에너지는 방출되어, 서브모듈 SB의 기계적 파괴와, 소정 상황 하에서의, 인접하는 서브모듈들의 기계적 파괴가 일어날 수 있는 결과를 초래한다.
도 3은, 본 발명에 따르는 멀티레벨 컨버터를 형성하기 위해 2개의 부분 모듈 TM1과 TM2를 포함하고 도 1에 따르는 멀티레벨 컨버터(10)에 사용될 수 있는, 본 발명에 따르는 서브모듈 SB를 위한 제1 예시적 실시예를 도시한다.
부분 모듈 TM1은 제1 스위치 S1, 제2 스위치 S2, 커패시터 C1, 및 옴 저항 R1을 포함한다. 2개의 스위치 S1 및 S2는 바람직하게 각각의 경우에 트랜지스터와, 각각의 트랜지스터와 병렬로 접속된 다이오드에 의해 형성된다.
제1 스위치 S1은 커패시터 C1과 직렬로 접속되고; 스위치 S1과 커패시터 C1에 의해 형성되는 직렬접속은 제2 스위치 S2와 병렬로 접속된다.
부분 모듈 TM1의 제1 부분 모듈 단자 A1은 2개의 스위치 S1 및 S2 사이의 접속 위치에 전기적으로 접속된다. 제2 부분 모듈 단자 A2는 제2 스위치 S2와 커패시터 C1 사이의 접속 위치에 전기적으로 접속된다.
도 3에 따르는 예시적 실시예에서, 부분 모듈 TM1은 또한, 제3 부분 모듈 단자 A3를 더 구비하며, 이것은 부분 모듈 TM1의 옴 저항 R1에 전기적으로 접속되고 상기 옴 저항 R1을 통해 커패시터 C1에 접속된다.
부분 모듈 TM2는 바람직하게 부분 모듈 TM1과 구조적으로 동일하다. 이러한 점에서, 부분 모듈 TM2는 바람직하게 마찬가지로 제1 스위치 S3, 제2 스위치 S4, 커패시터 C2, 및 옴 저항 R2를 포함한다. 2개의 스위치 S3 및 S4, 커패시터 C2, 및 옴 저항 R2는 바람직하게 부분 모듈 TM1에 대한 경우와 동일한 방식으로 상호접속되고; 부분 모듈 TM2의 컴포넌트들의 상호접속에 관해서는 그러므로, 부분 모듈 TM1의 컴포넌트들의 상호접속과 관련된 상기 설명을 참고해야 한다.
기생 인덕턴스들은 각각의 경우에 2개의 부분 모듈 TM1 및 TM2에서 작용하고, 상기 기생 인덕턴스들은 도 3에 따르는 예시에서 참조 부호들 Lp1 및 Lp2에 의해 식별된다.
부분 모듈 TM1의 제1 부분 모듈 단자 A1은 부분 모듈 TM2의 제1 부분 모듈 단자 A1에 갈바닉 접속되고, 이것을 이용하여 서브모듈 SB의 제1 서브모듈 단자 SB1을 형성한다. 부분 모듈 TM1의 제1 부분 모듈 단자 A1과 서브모듈 SB의 제1 서브모듈 단자 SB1 사이의 갈바닉 접속 라인은 도 3에서 참조 부호 V1에 의해 식별된다. 부분 모듈 TM2의 제1 부분 모듈 단자 A1과 제1 서브모듈 단자 SB1 사이의 갈바닉 접속 라인은 도 3에서 참조 부호 V2로 나타낸다.
2개의 부분 모듈 TM1 및 TM2의 2개의 제2 부분 모듈 단자 A2는 마찬가지로 접속 라인들 V3 및 V4를 통해 서로 접속되고 제2 서브모듈 단자 SB2에 접속된다.
2개의 부분 모듈 TM1 및 TM2의 제3 부분 모듈 단자들 A3은 접속 라인 V5를 통해 접속된다.
도 3에 따른 서브모듈 SB의 정상 동작 동안, 2개의 부분 모듈 TM1 및 TM2의 2개의 제1 스위치 S1 및 S3은 각각의 경우에 공동으로 스위칭 오프 및 스위칭 온된다; 동일한 것이 2개의 부분 모듈 TM1 및 TM2의 2개의 제2 스위치 S2 및 S4에 상응하게 적용된다. 본 명세서에서 2개의 부분 모듈 TM1 및 TM2의 제1 및 제2 스위치들은, 2개의 부분 모듈 TM1 및 TM2의 각각에서 제1 스위치 S1 또는 S3, 또는 제2 스위치 S2 또는 S4의 어느 하나가 각각의 경우에 스위칭 오프되고; 각각의 다른 스위치가 이후 스위칭 오프되는 것과 같은 방식으로 각각의 경우에 번갈아 스위칭 온 및 오프된다. 그와 같은 구동은 각각의 부분 모듈의 커패시터가 부분 모듈의 각각의 스위치들에 의해 단락되지 않고 급격히 방전되지 않는 것을 보장한다.
2개의 부분 모듈 TM1 및 TM2의 2개의 커패시터 C1 및 C2가 각각의 경우에 동일한 커패시터 전압 Uc1 및 Uc2를 각각 가지는 - 서브모듈 SB의 정상 동작 동안 - 효과를 달성하기 위해, 접속 라인 V5가 제공되며, 이것은 2개의 옴 저항 R1 및 R2를 통한 2개의 커패시터 C1 및 C2 사이의 보상 전류를 허용한다; 다시 말하면, 보상 전류는 2개의 커패시터 전압 Uc1 및 Uc2가 적어도 대략 동일한 크기일 것이라는 효과를 갖는다.
도 3은 또한 갈바닉 접속 라인 V1에 제공되는 유도성 요소 I1을 나타낸다. 유도성 요소 I1은 바람직하게 인덕터이다. 유도성 요소 I1의 기능은 2개의 부분 모듈 중 하나의 장애 또는 고장의 경우에 2개의 부분 모듈 TM1 및 TM2 사이의 방전 전류를 감소시키는 것으로 구성되고; 이것은 예를 통해 이하 더 상세히 설명될 것이다.
2개의 부분 모듈 TM1 및 TM2의 2개의 제1 스위치 S1 및 S3이 스위칭 온되고 2개의 부분 모듈 TM1 및 TM2의 2개의 제2 스위치 S2 및 S4가 스위칭 오프된다고, 이하 예로서 가정한다. 이후, 부분 모듈 TM1의 제2 스위치 S2의 고장이 있고 제2 스위치 S2가 턴온된다면, 부분 모듈 TM1의 커패시터 C1은 단락되고 이미 스위칭 온된 제1 스위치 S1와 고장 난 제2 스위치 S2를 통해 방전된다. 방전 전류 If1은 그러므로, 부분 모듈 TM1의 제1 스위치 S1와 제2 스위치 S2를 통해 흐른다. 부분 모듈 TM1에서, 커패시터 C1의 커패시턴스는 바람직하게, 2개의 스위치 S1 및 S3을 통해 흐르는 방전 전류 If1이 부분 모듈 TM1의 기계적 파괴의 완료를 초래하지 않는 것과 같은 방식으로 선택된다.
제2 부분 모듈 TM2는 부분 모듈 TM1의 고장에 의해 마찬가지로 영향을 받는다. 이것은, 부분 모듈 TM1의 제2 스위치 S2의 고장이 부분 모듈 TM2의 커패시터 C2가 방전되는 방전 전류 If2를 가능하게 하기 때문이다. 상기 방전 전류 If2는 부분 모듈 TM2의 제1 스위치 S3을 통해 갈바닉 접속 라인들 V2 및 V1을 거쳐 부분 모듈 TM1의 제2 스위치 S2로 흐르고, 연속해서 접속 라인들 V3 및 V4를 통해 부분 모듈 TM2에 다시 흐른다. 상기 방전 전류 If2는 갈바닉 접속 라인 V1에 제공되고 방전 전류 If2의 크기를 비임계 레벨(noncritical level)에 유지하는 유도성 요소 I1에 의해 효과적으로 제한된다. 방전 전류 If2는 바람직하게 부분 모듈 TM2의 파괴를 배제하는 값으로 제한된다.
유도성 요소 I1에 의한 전류 제한의 전술한 기능을 달성하기 위해, 유도성 요소 I1의 인덕턴스 L1은 바람직하게, 2개의 부분 모듈에 작용하는 기생 인덕턴스들 Lp1 및 Lp2의 합계의 크기의 적어도 5배, 특히 바람직하게는 10배이다. 그러므로, 다음이 바람직하게 유효하다:
L1 > 5·Lp1, 여기서 Lp1
Figure 112016028906747-pct00001
Lp2
접속 라인 V5 때문에, 방전 전류 If2 외에, 커패시터 C2가 부분 모듈 TM1을 통해 방전되는 방전 전류 If3가 또한 발생할 수 있다. 방전 전류 If3은 저항 R2 및 접속 라인 V5를 통해 부분 모듈 TM1로 흐를 수 있고, 2개의 접속 라인 V3 및 V4를 통해 다시 부분 모듈 TM2을 통과할 수 있다. 방전 전류 If3이 충분히 제한되는 것을 보장하기 위해, 2개의 옴 저항 R1 및 R2는 바람직하게, 2개의 커패시터 C1과 C2 사이의 옴 저항 Rtot - 즉, 2개의 옴 저항 R1 및 R2의 저항 합계 - 의 절대값이 통상 50 또는 60Hz인 전원 시스템 주파수에서 유도성 요소 I1의 임피던스의 절대값보다 적어도 105배 더 크게 되는 것과 같은 방식으로 치수 조정된다. 그러므로, 다음이 유효하다:
Rtot = R1 + R2 > 105 * |2 * π * 50Hz * L1| 또는
Rtot > 105 * |2π·* 50Hz·* 5 * Lp1|
요약하면, 2개의 옴 저항 R1 및 R2와, 유도성 요소 I1은 부분 모듈들 중 하나가 고장나고 전기적으로 단락 회로를 구성하는 경우 부분 모듈들 사이의 방전 전류를 제한하는 역할을 한다.
도 4는 부분 모듈들 중 하나의 고장의 경우에 전류 제한을 위해 공동으로 작용하는 2개의 유도성 요소 I1 및 I2를 구비하는 서브모듈 SB를 위한 예시적 실시예를 도시한다. 도 4에 따른 예시적 실시예의 경우에, 유도성 요소 I1은 부분 모듈 TM1의 제1 부분 모듈 단자 A1과 서브모듈 SB의 제1 서브모듈 단자 SB1 사이의 갈바닉 접속 라인 V1에 배열되고, 제2 유도성 요소 I2는 부분 모듈 TM2의 제1 부분 모듈 단자 A1과 서브모듈 SB의 제1 서브모듈 단자 SB1 사이의 갈바닉 접속 라인 V2에 배열된다.
이미 도 3과 관련하여 위에 상세히 설명된 바와 같이, 2개의 유도성 요소 I1 및 I2는 상이한 부분 모듈이 고장 난 경우에 고장 나지 않은 부분 모듈의 방전 전류를 감소시킨다. 도 3과 관련된 상기 설명들은 그러므로, 도 4에 따른 서브모듈에 상응하게 적용된다.
각각의 부분 모듈의 제1 부분 모듈 단자 A1과 제1 서브모듈 단자 SB1 사이의 각각의 접속 라인에 유도성 요소의 배열은, 서브모듈 SB가 단지 2개의 부분 모듈 TM1 및 TM2이 아니라, 추가 부분 모듈들 또는 다수의 부분 모듈을 구비하는 경우에 특히 유리하다. 제1 부분 모듈 단자 A1과 제1 서브모듈 단자 사이에 접속 라인당 하나의 유도성 요소의 배열은 부분 모듈들 중 하나의 고장의 경우에, 다른 부분 모듈들의 방전 전류가 적어도 2개의 유도성 요소에 의해 제한되는 것을 항상 보장한다.
도 5는 고장의 경우에 전류 제한을 위해 2개의 유도성 요소 I1 및 I2를 구비하는, 본 발명에 따르는 서브모듈 SB를 위한 추가 예시적 실시예를 도시한다. 도 4에 따르는 예시적 실시예와 달리, 도 5에 따르는 서브모듈 SB의 경우에는 2개의 유도성 요소 I1 및 I2의 배열이 다르게 선택된다. 따라서, 2개의 유도성 요소 I1 및 I2가, 2개의 부분 모듈 TM1 및 TM2의 2개의 제1 부분 모듈 단자 A1과 제1 서브모듈 단자 SB1 사이의 갈바닉 접속 라인들 V1 및 V2에 배열되지 않고, 오히려 제2 부분 모듈 단자 A2와 제2 서브모듈 단자 SB2 사이의 접속을 생성하는 접속 라인들 V3 및 V4에 배열되는 것을 알 수 있다. 2개의 유도성 요소 I1 및 I2의 기능에 관해서는, 도 4에 따르는 2개의 유도성 요소 I1 및 I2, 또는 도 3에 따르는 유도성 요소 I1과 관련된 상기 설명들을 참고해야 한다.
각각의 부분 모듈의 제2 부분 모듈 단자 A2와 제2 서브모듈 단자 SB2 사이의 각각의 접속 라인에 유도성 요소의 각각의 배열은, 서브모듈 SB가 단지 2개의 부분 모듈 TM1 및 TM2이 아니라, 추가 부분 모듈들 또는 다수의 부분 모듈을 구비하는 경우에 특히 유리하다. 제2 부분 모듈 단자 A2와 제2 서브모듈 단자 SB2 사이에 접속 라인당 하나의 유도성 요소의 배열은 부분 모듈들 중 하나의 고장의 경우에, 다른 부분 모듈들의 방전 전류가 적어도 2개의 유도성 요소에 의해 제한되는 것을 항상 보장한다.
도 6은 갈바닉 접속 라인들 V1, V2, V3 및 V4의 각각이 각각의 경우에 유도성 요소 I1, I2, I3 및 I4를 각각 구비하는, 본 발명에 따른 서브모듈 SB를 위한 하나의 예시적 실시예를 도시한다. 4개의 유도성 요소 I1 내지 I4는, 예를 들어 이미 도 3 내지 6과 관련해서 설명된 바와 같이, 부분 모듈들 중 하나의 고장의 경우에 전류를 제한하는 역할을 한다.
각각의 부분 모듈의 제1 부분 모듈 단자 A1과 제1 서브모듈 단자 SB1 사이의 각각의 접속 라인과, 또한 각각의 부분 모듈의 제2 부분 모듈 단자 A2와 제2 서브모듈 단자 SB2 사이의 각각의 접속 라인에 유도성 요소의 각각의 배열은, 서브모듈 SB가 단지 2개의 부분 모듈 TM1 및 TM2이 아니라, 추가 부분 모듈들 또는 다수의 부분 모듈을 구비하는 경우에 특히 유리하다. 부분 모듈당 2개의 유도성 요소의 배열은 부분 모듈들 중 하나의 고장의 경우에, 다른 부분 모듈들의 방전 전류가 적어도 4개의 유도성 요소에 의해 제한되는 것을 보장한다.
도 7은 바이폴라 출력 전압들을 생성하는데 적합한 서브모듈 SB를 위한 하나의 예시적 실시예를 도시한다. 도 7에서 알 수 있듯이, 2개의 서브모듈 단자 SB1 및 SB2와, 부분 모듈들 TM1 및 TM2의 제1 및 제2 부분 모듈 단자들 A1 및 A2의 각각의 접속은 상이하게 선택되며, 그로 인해 2개의 서브모듈 단자 SB1 및 SB2에서 포지티브 및 네거티브 모듈 출력 전압들을 생성하는 것이 가능하게 된다.
갈바닉 접속 라인들 V1 내지 V4에 제공되는 유도성 요소들 I1 내지 I4는 부분 모듈들 중 하나의 고장의 경우에 발생할 수 있는 방전 전류들의 전류 제한의 역할을 하고; 이점에 대해서는 상기 설명을 참조해야 한다.
도 3 내지 7에 따른 서브모듈들의 경우에, 비상 스위치들(예를 들어, 기계적 스위치들의 형태)은 장애의 경우에 서브모듈들을 단락시키는데 사용될 수 있도록 제공될 수 있다; 그와 같은 비상 스위치들은 명료성의 이유로, 도면에 예시되지 않는다.
도 8은 특히, 2개의 부분 모듈 TM1 및 TM2의 2개의 제1 스위치 S1 및 S3의 구동에 기초하여, 도 3 내지 7에 따르는 2개의 부분 모듈 TM1 및 TM2의 스위치들 S1 내지 S4의 가능한 구동을 예로서 더 상세하게 도시한다. 서브모듈 SB가 서브모듈 특정 구동기 회로(200)를 구비하고, 이것이 유도성 분리 방식으로 부분 모듈 TM1의 제1 스위치 S1과, 부분 모듈 TM2의 제1 스위치 S3의 양쪽에 접속되는 것을 알 수 있다. 서브모듈 특정 구동기 회로는 2개의 제1 스위치 S1 및 S3이 동시에 스위칭 온 및 스위칭 오프되는 것을 가능하게 하고, 구동은 유도성 분리 방식으로 실행된다. 유도성 분리는 바람직하게, 예를 들어 도 8에서 참조 부호 210으로 식별되는 전류 보상 인덕터들을 기반으로 한다. 전류 보상 인덕터들(210)은 바람직하게 연자성 코어를 갖는다.
2개의 부분 모듈 TM1 및 TM2의 2개의 제2 스위치 S2 및 S4의 구동은 대응하는 서브모듈 특정 구동기 회로에 의해 수행될 수 있다.
본 발명이 바람직한 예시적 실시예에 의해 상세하게 구체적으로 도시되고 설명되었지만, 본 발명은 개시된 예에 의해 제한되지 않고, 본 발명의 보호 범위에서 벗어남이 없이 다른 변형이 관련 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 도출될 수 있다.
10 멀티레벨 컨버터
15 생성기
20 중앙 프로세서
21 라인들
110 스위치
120 스위치
130 커패시터
200 구동기 회로
210 인덕터들
A1 제1 부분 모듈 단자
A2 제2 부분 모듈 단자
A3 제3 부분 모듈 단자
C1 커패시터
C2 커패시터
D 인덕턴스
G10a 전압 단자
G10b 전압 단자
I1 유도성 요소
I2 유도성 요소
I3 유도성 요소
I4 유도성 요소
If1 방전 전류
If2 방전 전류
If3 방전 전류
L1 인덕턴스
Lp1 인덕턴스
Lp2 인덕턴스
RE1 직렬접속
R11 직렬접속 R1의 외부 단자
R12 직렬접속 R1의 외부 단자
RE2 직렬접속
R21 직렬접속 R2의 외부 단자
R22 직렬접속 R2의 외부 단자
RE3 직렬접속
R31 직렬접속 R3의 외부 단자
R32 직렬접속 R3의 외부 단자
R1 옴 저항
R2 옴 저항
SB 서브모듈
SB1 제1 서브모듈 단자
SB2 제2 서브모듈 단자
S1 제1 스위치
S2 제2 스위치
S3 제1 스위치
S4 제2 스위치
TM1 부분 모듈
TM2 부분 모듈
Uc1 커패시터 전압
Uc2 커패시터 전압
V1 접속 라인
V2 접속 라인
V3 접속 라인
V4 접속 라인
V5 접속 라인
W10 AC 전압 단자들
Z 중간 단자

Claims (20)

  1. 복수의 직렬접속된 서브모듈들(SB)을 포함하고, 상기 서브모듈 각각이 적어도 하나의 제1 스위치, 하나의 제2 스위치 및 하나의 커패시터를 포함하고 방전 페이즈(phase)들에서 상기 커패시터에 의해 외부로 향하는 전류를 출력하고 충전 페이즈들에서 상기 커패시터를 충전하기 위한 전류를 수신하는 멀티레벨 컨버터(10)로서,
    - 상기 서브모듈들(SB) 중 적어도 하나는 갈바닉 접속(V1, V2, V3, V4)에 의해 서로 갈바닉 접속되는(galvanically connected) 2개의 부분 모듈(TM1, TM2)을 포함하거나 갈바닉 접속(V1, V2, V3, V4)에 의해 서로 갈바닉 접속되는 2개의 부분 모듈(TM1, TM2)에 의해 형성되고, 상기 부분 모듈들 각각은 제1 스위치(S1), 제2 스위치(S2) 및 커패시터와, 또한 제1 및 제2 부분 모듈 단자(A1, A2)를 포함하고,
    - 상기 2개의 부분 모듈(TM1, TM2) 사이의 상기 갈바닉 접속(V1, V2, V3, V4)은 적어도 하나의 유도성 요소(I1, I2, I3, I4)를 포함하고,
    - 상기 2개의 부분 모듈(TM1, TM2) 사이의 상기 갈바닉 접속(V1, V2, V3, V4) 내의 상기 적어도 하나의 유도성 요소의 인덕턴스들의 합계는 상기 2개의 부분 모듈(TM1, TM2)에서 작용하는 기생 인덕턴스들(Lp1, Lp2)의 합계의 크기의 적어도 5배인 것을 특징으로 하는 멀티레벨 컨버터(10).
  2. 제1항에 있어서, 상기 2개의 부분 모듈(TM1, TM2) 사이의 상기 갈바닉 접속(V1, V2, V3, V4) 내의 상기 적어도 하나의 유도성 요소의 인덕턴스들의 합계는 상기 2개의 부분 모듈(TM1, TM2)에서 작용하는 상기 기생 인덕턴스들(Lp1, Lp2)의 합계의 크기의 적어도 10배인 것을 특징으로 하는 멀티레벨 컨버터(10).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    - 상기 부분 모듈들(TM1, TM2)의 상기 제1 부분 모듈 단자들(A1)은 상기 서브모듈(SB)의 제1 서브모듈 단자(SB1)에 그리고 서로에 대해 갈바닉 접속되고,
    - 상기 제2 부분 모듈 단자들(A2)은 상기 서브모듈(SB)의 제2 서브모듈 단자(SB2)에 그리고 서로에 대해 갈바닉 접속되고,
    - 상기 2개의 제1 부분 모듈 단자(A1) 사이 및/또는 상기 2개의 제2 부분 모듈 단자(A2) 사이의 상기 갈바닉 접속(V1, V2, V3, V4)은 적어도 하나의 유도성 요소(I1, I2, I3, I4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티레벨 컨버터(10).
  4. 제3항에 있어서, 상기 2개의 제1 부분 모듈 단자(A1) 사이 및/또는 상기 2개의 제2 부분 모듈 단자(A2) 사이의 상기 갈바닉 접속(V1, V2, V3, V4) 내의 상기 적어도 하나의 유도성 요소의 인덕턴스들의 합계는 상기 2개의 부분 모듈(TM1, TM2)에서 작용하는 상기 기생 인덕턴스들(Lp1, Lp2)의 합계의 크기의 적어도 5배인 것을 특징으로 하는 멀티레벨 컨버터(10).
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    - 상기 부분 모듈들(TM1, TM2) 각각은 제3 부분 모듈 단자(A3)를 포함하고,
    - 상기 부분 모듈들(TM1, TM2)의 상기 커패시터들은 상기 제3 부분 모듈 단자들(A3)을 통해 서로에 대해 고 저항 및/또는 고 인덕턴스로 갈바닉 접속되는 것을 특징으로 하는 멀티레벨 컨버터(10).
  6. 제5항에 있어서, 상기 2개의 부분 모듈(TM1, TM2)의 상기 커패시터들 사이의 옴 저항의 절대값은 상기 2개의 부분 모듈(TM1, TM2) 사이의 상기 갈바닉 접속(V1, V2, V3, V4) 내의 상기 적어도 하나의 유도성 요소의 50Hz에서의 임피던스들의 절대값들의 합계보다 적어도 105배 더 큰 것을 특징으로 하는 멀티레벨 컨버터(10).
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    - 상기 적어도 하나의 서브모듈(SB)은 상기 2개의 부분 모듈(TM1, TM2)뿐만 아니라 추가 부분 모듈들을 포함하고, 상기 추가 부분 모듈들 각각은 제1 스위치, 제2 스위치 및 커패시터와, 또한 제1 및 제2 부분 모듈 단자(A1, A2)를 포함하고,
    - 상기 추가 부분 모듈들의 상기 제1 부분 모듈 단자들(A1)은 상기 서브모듈(SB)의 제1 서브모듈 단자(SB1)에 각각 갈바닉 접속되고,
    - 상기 추가 부분 모듈들의 상기 제2 부분 모듈 단자들(A2)은 상기 서브모듈(SB)의 제2 서브모듈 단자(SB2)에 각각 갈바닉 접속되고,
    - 상기 추가 부분 모듈들의 상기 제1 부분 모듈 단자들(A1)과 상기 제1 서브모듈 단자(SB1) 사이의 상기 갈바닉 접속 및/또는 상기 추가 부분 모듈들의 상기 제2 부분 모듈 단자들(A2)과 상기 제2 서브모듈 단자(SB2) 사이의 상기 갈바닉 접속은 각각의 경우에 적어도 하나의 유도성 요소(I1, I2, I3, I4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티레벨 컨버터(10).
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    - 상기 부분 모듈들(TM1, TM2)의 상기 제1 부분 모듈 단자들(A1)은 상기 서브모듈(SB)의 제1 서브모듈 단자(SB1)에 각각 갈바닉 접속되고,
    - 상기 부분 모듈들(TM1, TM2)의 상기 제2 부분 모듈 단자들(A2)은 상기 서브모듈(SB)의 제2 서브모듈 단자(SB2)에 각각 갈바닉 접속되고,
    - 상기 부분 모듈들(TM1, TM2)의 상기 제1 부분 모듈 단자들(A1)과 상기 제1 서브모듈 단자(SB1) 사이의 상기 갈바닉 접속 및 상기 부분 모듈들(TM1, TM2)의 상기 제2 부분 모듈 단자들(A2)과 상기 제2 서브모듈 단자(SB2) 사이의 상기 갈바닉 접속은 각각 적어도 하나의 유도성 요소(I1, I2, I3, I4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티레벨 컨버터(10).
  9. 제8항에 있어서,
    - 상기 부분 모듈들(TM1, TM2)의 상기 커패시터들은 고 저항으로 갈바닉 접속되고,
    - 서로 접속되는 상기 2개의 부분 모듈(TM1, TM2) 각각의 상기 커패시터들 사이의 옴 저항의 절대값은 각각의 경우에 상기 2개의 부분 모듈(TM1, TM2)과 상기 서브모듈 단자들(SB1, SB2) 사이의 상기 갈바닉 접속들(V1, V2, V3, V4) 내에 배열되는 상기 적어도 하나의 유도성 요소에 의해 형성되는, 50Hz에서의 임피던스들의 절대값들의 합계보다 적어도 105배 더 큰 것을 특징으로 하는 멀티레벨 컨버터(10).
  10. 제7항에 있어서,
    상기 부분 모듈들(TM1, TM2)의 각각에 대한 상기 제1 부분 모듈 단자(A1)와 상기 제1 서브모듈 단자(SB1) 사이의 상기 갈바닉 접속 내의 그리고 상기 제2 부분 모듈 단자(A2)와 상기 제2 서브모듈 단자(SB2) 사이의 상기 갈바닉 접속 내의 상기 적어도 하나의 유도성 요소의 인덕턴스들의 합계는 각각의 경우에 상기 부분 모듈들(TM1, TM2)에서 작용하는 상기 기생 인덕턴스들(Lp1, Lp2)의 합계의 크기의 적어도 5배인 것을 특징으로 하는 멀티레벨 컨버터(10).
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 유도성 요소는 각각의 경우에 개별 요소에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 멀티레벨 컨버터(10).
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 유도성 요소는 상기 부분 모듈들(TM1, TM2) 사이의 상기 갈바닉 접속 내의 기생 인덕턴스들에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 멀티레벨 컨버터(10).
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 부분 모듈들(TM1, TM2)의 상기 스위치들의 구동은 유도성 분리 방식(inductively decoupled manner)으로 수행되는 것을 특징으로 하는 멀티레벨 컨버터(10).
  14. 제13항에 있어서,
    - 상기 적어도 하나의 서브모듈(SB) 또는 상기 서브모듈들 모두는 각각의 경우에 제1 서브모듈 특정 구동기 회로(200) 및 제2 서브모듈 특정 구동기 회로를 포함하고,
    - 상기 부분 모듈들(TM1, TM2)의 상기 제1 스위치(S1)들은 상기 제1 서브모듈 특정 구동기 회로(200)에 의해 유도성 분리 방식으로 구동되고, 상기 부분 모듈들(TM1, TM2)의 상기 제2 스위치들은 상기 제2 서브모듈 특정 구동기 회로에 의해 유도성 분리 방식으로 구동되는 것을 특징으로 하는 멀티레벨 컨버터(10).
  15. 멀티레벨 컨버터(10)를 위한 서브모듈로서,
    - 상기 서브모듈(SB)은 갈바닉 접속(V1, V2, V3, V4)에 의해 서로 갈바닉 접속되는 2개의 부분 모듈(TM1, TM2)을 포함하거나 갈바닉 접속(V1, V2, V3, V4)에 의해 서로 갈바닉 접속되는 2개의 부분 모듈(TM1, TM2)에 의해 형성되고, 상기 부분 모듈들 각각은 제1 스위치, 제2 스위치 및 커패시터와, 또한 제1 및 제2 부분 모듈 단자를 포함하고,
    - 상기 2개의 부분 모듈(TM1, TM2) 사이의 상기 갈바닉 접속(V1, V2, V3, V4)은 적어도 하나의 유도성 요소(I1, I2, I3, I4)를 포함하고,
    - 상기 2개의 부분 모듈(TM1, TM2) 사이의 상기 갈바닉 접속(V1, V2, V3, V4) 내의 상기 적어도 하나의 유도성 요소의 인덕턴스들의 합계는 상기 2개의 부분 모듈(TM1, TM2)에서 작용하는 기생 인덕턴스들(Lp1, Lp2)의 합계의 크기의 적어도 5배인 것을 특징으로 하는 서브모듈.
  16. 제4항에 있어서, 상기 2개의 제1 부분 모듈 단자(A1) 사이 및/또는 상기 2개의 제2 부분 모듈 단자(A2) 사이의 상기 갈바닉 접속(V1, V2, V3, V4) 내의 상기 적어도 하나의 유도성 요소의 인덕턴스들의 합계는 상기 2개의 부분 모듈(TM1, TM2)에서 작용하는 상기 기생 인덕턴스들(Lp1, Lp2)의 합계의 크기의 적어도 10배인 것을 특징으로 하는 멀티레벨 컨버터(10).
  17. 제10항에 있어서,
    상기 부분 모듈들(TM1, TM2)의 각각에 대한 상기 제1 부분 모듈 단자(A1)와 상기 제1 서브모듈 단자(SB1) 사이의 상기 갈바닉 접속 내의 그리고 상기 제2 부분 모듈 단자(A2)와 상기 제2 서브모듈 단자(SB2) 사이의 상기 갈바닉 접속 내의 상기 적어도 하나의 유도성 요소의 인덕턴스들의 합계는 각각의 경우에 상기 부분 모듈들(TM1, TM2)에서 작용하는 상기 기생 인덕턴스들(Lp1, Lp2)의 합계의 크기의 적어도 10배인 것을 특징으로 하는 멀티레벨 컨버터(10).
  18. 제11항에 있어서,
    상기 개별 요소는 개별 인덕터인 것을 특징으로 하는 멀티레벨 컨버터(10).
  19. 제15항에 있어서,
    상기 멀티레벨 컨버터(10)는 제1항 또는 제2항의 멀티레벨 컨버터(10)인 것을 특징으로 하는 서브모듈.
  20. 제5항의 멀티레벨 컨버터(10)를 위한 서브모듈로서,
    - 상기 서브모듈(SB)은 갈바닉 접속(V1, V2, V3, V4)에 의해 서로 갈바닉 접속되는 2개의 부분 모듈(TM1, TM2)을 포함하거나 갈바닉 접속(V1, V2, V3, V4)에 의해 서로 갈바닉 접속되는 2개의 부분 모듈(TM1, TM2)에 의해 형성되고, 상기 부분 모듈들 각각은 제1 스위치, 제2 스위치 및 커패시터와, 또한 제1 및 제2 부분 모듈 단자를 포함하고,
    - 상기 2개의 부분 모듈(TM1, TM2) 사이의 상기 갈바닉 접속(V1, V2, V3, V4)은 적어도 하나의 유도성 요소(I1, I2, I3, I4)를 포함하고,
    - 상기 2개의 부분 모듈(TM1, TM2) 사이의 상기 갈바닉 접속(V1, V2, V3, V4) 내의 상기 적어도 하나의 유도성 요소의 인덕턴스들의 합계는 상기 2개의 부분 모듈(TM1, TM2)에서 작용하는 기생 인덕턴스들(Lp1, Lp2)의 합계의 크기의 적어도 5배인 것을 특징으로 하는 서브모듈.
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