WO2008046772A1 - Umrichterschaltung zur schaltung einer vielzahl von schaltspannungsniveaus - Google Patents

Umrichterschaltung zur schaltung einer vielzahl von schaltspannungsniveaus Download PDF

Info

Publication number
WO2008046772A1
WO2008046772A1 PCT/EP2007/060758 EP2007060758W WO2008046772A1 WO 2008046772 A1 WO2008046772 A1 WO 2008046772A1 EP 2007060758 W EP2007060758 W EP 2007060758W WO 2008046772 A1 WO2008046772 A1 WO 2008046772A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
power semiconductor
semiconductor switch
bidirectional power
controllable bidirectional
switching group
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/060758
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Barbosa
Peter Steimer
Toufann Chaudhuri
Original Assignee
Abb Research Ltd
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 Abb Research Ltd filed Critical Abb Research Ltd
Priority to EP07821126A priority Critical patent/EP2080262B1/de
Priority to JP2009532773A priority patent/JP4995919B2/ja
Priority to KR1020097007995A priority patent/KR101353784B1/ko
Priority to DE502007003184T priority patent/DE502007003184D1/de
Priority to CN2007800389056A priority patent/CN101529711B/zh
Priority to AT07821126T priority patent/ATE461550T1/de
Publication of WO2008046772A1 publication Critical patent/WO2008046772A1/de
Priority to US12/421,660 priority patent/US7755918B2/en

Links

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
    • H02M7/49—Combination of the output voltage waveforms of a plurality of converters
    • 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
    • H02M7/4837—Flying capacitor converters
    • 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
    • H02M1/0095—Hybrid converter topologies, e.g. NPC mixed with flying capacitor, thyristor converter mixed with MMC or charge pump mixed with buck

Definitions

  • Inverter circuit for switching a plurality of switching voltage levels
  • the invention relates to the field of power electronics. It is based on a converter circuit for switching a plurality of switching voltage levels according to the preamble of the independent claims.
  • Inverter circuits are now used in a wealth of power electronic applications.
  • the requirements for such a converter circuit are, on the one hand, to generate as few harmonics as possible of phases of an electrical alternating voltage network conventionally connected to the converter circuit and, on the other hand, to transmit the highest possible power with the smallest possible number of electronic components.
  • a suitable converter circuit for switching a plurality of switching voltage levels is given in DE 692 05 413 T2.
  • first switching group and n other first switching groups for each phase provided, where n> 1 and the first switching group is formed by a first controllable bidirectional power semiconductor switch and a second controllable bidirectional power semiconductor switch and the n other first switching groups each by a first controllable bidirectional Power semiconductor switch and a second controllable bidirectional power semiconductor switch and by a capacitor connected to the first and second drivable bidirectional power semiconductor switch capacitor are formed.
  • Each of the first switching groups is connected in a concatenated manner to the respectively adjacent first switching group, the first and the second controllable bidirectional power semiconductor switches of the first further first switching group being connected to one another.
  • the first and second controllable bidirectional power semiconductor switches are each formed by a bipolar transistor with insulated drive electrode (IGBT - Insulated Gate Bipolartransistor) and by a bipolar transistor connected in anti-parallel diode.
  • the problem with a converter circuit for switching a plurality of switching voltage levels according to DE 692 05 413 T2 is that the electrical energy stored in the converter circuit during operation is very high. Since the electrical energy is stored in the capacitors of the n first switching groups of the converter circuit, the capacitors for this electrical energy, ie with respect to their dielectric strength and / or their capacity must be designed. However, this requires capacitors with a large size, which are correspondingly expensive. In addition, the converter circuit requires a lot of space due to the size of large capacitors, so that a space-saving design, as it is required for many applications, such as traction applications, is not possible. Furthermore, the use of the size of large capacitors causes a high installation and maintenance.
  • the converter circuit for switching a large number of switching voltage levels according to DE 692 05 413 T2 is suitable as a controllable power semiconductor circuit because of the exclusive use of bipolar transistors with a control electrode arranged in isolation. switch prone to high voltages, especially against overvoltages, and also has significant power losses.
  • the object of the invention is therefore to provide a converter circuit for switching a plurality of switching voltage levels, which saves as little electrical energy during their operation, can be realized to save space, is largely insensitive to high voltages and fault conditions and has low active power losses.
  • the inventive converter circuit for switching a plurality of switching voltage levels comprises a first switching group provided for each phase, wherein the first switching group is formed by a first controllable bidirectional power semiconductor switch and a second controllable bidirectional power semiconductor switch and the first and the second controllable bidirectional power semiconductor switch of the first switching group connected to each other.
  • n second switching groups are now provided, each having a first, second, third, fourth, fifth and sixth controllable bidirectional power semiconductor switch and a capacitor, where n> 1 and the first controllable bidirectional power semiconductor switch is antiserially connected to the second controllable bidirectional power semiconductor switch the third controllable bidirectional power semiconductor switch is antiserially connected to the fourth controllable bidirectional power semiconductor switch, the first controllable bidirectional power semiconductor switch is connected to the capacitor, the third controllable bidirectional power semiconductor switch is connected to the capacitor, the fifth controllable bidirectional power semiconductor switch directly to the fourth controllable bidirectional power semiconductor switch and immediately with the connection point of the first anst euerbaren bidirectional power semiconductor switch is connected to the capacitor and the sixth controllable bidirectional power semiconductor switch is directly connected to the second drivable bidirectional power semiconductor switch and directly connected to the connection point of the third drivable bidirectional power semiconductor switch to the capacitor.
  • each of the n second switching groups is concatenated with the respectively adjacent second switching group, and the first switching group is connected to the first second switching group.
  • a third switching group and a fourth switching group are provided, each having a first controllable bidirectional power semiconductor switch, a second controllable bidirectional power semiconductor switch and connected to the first and second drivable bidirectional power semiconductor switch capacitor, wherein the first and second controllable bidirectional power semiconductor switches are interconnected.
  • the third switching group is connected to the nth second switching group
  • the fourth switching group is connected to the nth second switching group
  • the third switching group is connected to the fourth switching group.
  • p fifth switching groups are provided, each having a first and a second controllable bidirectional power semiconductor switch, where p> 1 and for p> 1 each of the p fifth switching groups is concatenated with the respective adjacent fifth switching group.
  • the first fifth switching group is then connected to the nth second switching group, the third switching group is connected to the pth fifth switching group, the fourth switching group is connected to the pth fifth switching group, and the third switching group is connected to the fourth switching group connected.
  • the p fifth switching groups advantageously provide additional redundancy with regard to the controllable bidirectional power semiconductor switches of the converter circuit according to the invention.
  • the inventive converter circuit means of the provided n second switching groups and by means of the third and fourth switching group and also by means of the p fifth switching groups and their connections described above can be reduced and also the stored electrical energy of the converter circuit can be reduced.
  • the stored electrical energy of the converter circuit can be kept small overall, whereby the capacitors of the converter circuit only for a small electrical energy to be stored, ie with respect to their dielectric strength and / or their capacity must be designed.
  • the converter circuit Due to the resulting small size of the capacitors, the converter circuit requires very little space, so that advantageously a space-saving design, as it is required for many applications, for example for traction applications, is possible. In addition, due to the low construction size of the capacitors and the installation and maintenance costs are kept low advantageous.
  • FIG. 7 shows a seventh embodiment of an inventive converter circuit.
  • FIG. 1 shows a first embodiment, in particular single-phase, of an inventive converter circuit for switching a plurality of switching voltage levels.
  • the converter circuit comprises a first switching group 1 provided for each phase R, S, T, wherein the first switching group 1 is formed by a first controllable bidirectional power semiconductor switch 2 and a second controllable bidirectional power semiconductor switch 3 and the first and the second controllable bidirectional
  • Power semiconductor switch 2, 3 of the first switching group 1 are interconnected.
  • the connection point of the first and the second controllable bidirectional power semiconductor switch 2, 3 of the first switching group 1 according to FIG. 1 forms a phase connection, in particular for the phase R.
  • n second switching groups 4.1,... 4.n are provided, each of which comprises first, second, third, fourth, fifth and sixth controllable bidirectional power semiconductor switches 5, 6, 7, 8, 9, 10 and a capacitor 1 1, where n> 1 and the first controllable bidirectional power semiconductor switch 5 is connected antiserially to the second controllable bidirectional power semiconductor switch 6, the third controllable bidirectional power semiconductor switch 7 is connected in antiserial to the fourth controllable bidirectional power semiconductor switch 8, the first controllable bidirectional power semiconductor switch 5 with is connected to the capacitor 1 1, the third controllable bidirectional power semiconductor switch 7 is connected to the capacitor 1 1 is connected, the fifth controllable bidirectional power semiconductor switch 9 directly to the fourth controllable bidirectional power semiconductor switch r 8 and directly connected to the connection point of the first controllable bidirectional power semiconductor switch 5 to the capacitor 1 1 and the sixth controllable bidirectional power semiconductor switch 10 directly to the second controllable bidirectional power semiconductor switch 6 and directly to the connection point of the third drivable bidirectional power semiconductor switch 7 with
  • each of the n second switching groups 4. 1,... 4. N is a quadrupole, for n> 1, each of the n second switching groups 4. 1,. adjacent second switching group 4.1, ... 4. n.
  • the first switching group 1 is connected to the first second switching group 4.1 and a third switching group 12 and a fourth switching group 13 are provided, each of which has a first controllable bidirectional power semiconductor switch 14, 16, a second controllable bidirectional power semiconductor switch 15 , 17 and a capacitor 18, 19 connected to the first and second drivable bidirectional power semiconductor switches 14, 15, 16, 17, the first and second drivable bidirectional power semiconductor switches 14, 15, 16, 17 being connected together.
  • FIG. 1 has a first controllable bidirectional power semiconductor switch 14, 16, a second controllable bidirectional power semiconductor switch 15 , 17 and a capacitor 18, 19 connected to the first and second drivable bidirectional power semiconductor switches 14, 15, 16, 17, the first and second drivable bidirectional power semiconductor switches 14, 15, 16, 17 being connected together.
  • fifth switching groups 20.1,... 20p are provided, which each have a first and a second controllable bidirectional power semiconductor switch 21, 22, where p> 1. Since, according to FIG. 2, each of the p fifth switching groups 20. 1,... 20 p is a quadrupole, for p> 1 each of the p fifth switching groups 20. 1,... 20 p is linked to the respective one adjacent fifth switching group 20.1, ... 20. p. According to FIG.
  • the first fifth switching group 20.1 is then connected to the nth second switching group 4.n, the third switching group 12 is connected to the pth fifth switching group 20.p, the fourth switching group 13 is connected to the pth fifth switching group 20. p connected and the third switching group 12 is connected to the fourth switching group 13.
  • the p fifth switching groups 20. 1,..., P advantageously provide additional redundancy with regard to the controllable bidirectional power semiconductor switches of the converter circuit according to the invention.
  • the inventive converter circuit With an identical number of switching voltage levels can by the inventive converter circuit by means of the provided n second switching groups 4.1, ..., 4.n and by means of the third and fourth switching group 12, 13 and also by means of the p fifth switching groups 20.1, ..., 20. p and their compounds described above, the number of capacitors 1 1, 18, 19, 23 of the converter circuit are kept small and also the stored electrical energy of the converter circuit can be reduced.
  • the stored electrical energy of the converter circuit can be kept small overall, whereby the capacitors 1 1, 18, 19, 23 of the converter circuit only for a small electrical energy to be stored, ie with respect to their dielectric strength and / or their Capacity, must be designed.
  • the converter circuit requires very little space, so that advantageously a space-saving design, as it is required for many applications, for example for traction applications, is possible. Furthermore, due to the small size of the capacitors 1 1, 18, 19, 23 and the assembly and maintenance costs can be kept advantageously low.
  • the first controllable bidirectional power semiconductor switch 2 of the first switching group 1 is connected to the connection point of the first controllable bidirectional power semiconductor switch 5 to the capacitor 1 1 of the first second switching group 4.1 and the second power semiconductor switch 3 of the first switching group 1 to the connection point of the third controllable bidirectional power semiconductor switch 7 connected to the capacitor 1 1 of the first second switching group 4.1.
  • the connection point of the first drivable bidirectional power semiconductor switch 14 to the second drivable bidirectional power semiconductor switch 15 of the third switching group 12 is further connected to the connection point of the second drivable bidirectional power semiconductor switch 6 to the sixth drivable bidirectional power semiconductor switch 10 of the nth second switching group 4.n.
  • connection point of the first drivable bidirectional power semiconductor switch 16 to the second drivable bidirectional power semiconductor switch 17 of the fourth switching group 13 is further connected to the connection point of the fourth drivable bidirectional power semiconductor switch 8 to the fifth drivable bidirectional power semiconductor switch 9 of the nth second switching group 4.n.
  • the first controllable bidirectional power semiconductor switch 2 of the first switching group 1 is connected to the connection point of the first controllable bidirectional power semiconductor switch 5 to the capacitor 1 1 of the first second switching group 1 and the second controllable bidirectional power semiconductor switch 3 of the first switching group 1 to the connection point of third controllable bidirectional power semiconductor switch 7 connected to the capacitor 1 1 of the first second switching group 4.1.
  • the first controllable bidirectional power semiconductor switch 21 of the first fifth switching group 20.1 is further connected to the connection point of the second controllable bidirectional power semiconductor switch 6 with the sixth controllable bidirectional power semiconductor switch 10 of the nth second switching group 4.n and the second controllable bidirectional power semiconductor switch 22 of the first fifth switch - group 20.1 is connected to the connection point of the fourth controllable bidirectional power semiconductor switch 8 with the fifth controllable bidirectional power semiconductor switch 9 of the nth second switching group 4.n.
  • connection point of the first controllable bidirectional power semiconductor switch 14 to the second controllable bidirectional power semiconductor switch 15 of the third switching group 12 is furthermore connected to the first controllable bidirectional power semiconductor switch 21 of the pth fifth switching group 20p and the connection point of the first controllable bidirectional power semiconductor switch 16 to the second controllable bidirectional power semiconductor switch 17 of the fourth switching group 13 is connected to the second controllable bidirectional power semiconductor switch 22 of the p-th fifth switching group 20. p.
  • the capacitor 18 of the third switching group 12 is connected to the capacitor 19 of the fourth switching group 13.
  • FIG. 3 shows a third embodiment of a converter circuit according to the invention.
  • the first controllable bidirectional power semiconductor switch 2 of the first switching group 1 is connected to the connection point of the first controllable bidirectional power semiconductor switch 5 to the capacitor 1 1 of the first second switching group 4.1 and the second controllable bidirectional power semiconductor switch 3 of first switching group 1 with the connection point of the third controllable bidirectional power semiconductor switch 7 connected to the capacitor 1 1 of the first second switching group 4.1.
  • the connection of the fifth controllable bidirectional power semiconductor switch 9 with the fourth controllable bidirectional power semiconductor switch 8 is in contrast to Fig. 1 at every second switching group 4.1, ...
  • connection point of the fourth controllable bidirectional power semiconductor switch 8 with the third controllable bidirectional power semiconductor switch 7 and the connection of the sixth controllable bidirectional power semiconductor switch 10 with the second controllable bidirectional power semiconductor switch 6 is at every second switching group 4.1, ... 4.n at the connection point of the second controllable bidirectional power semiconductor switch 6 with the first controllable bidirectional power semiconductor switch 5. Furthermore, the connection point of the first controllable bidirectional power semiconductor switch 14 with the second controllable bidirectional power semiconductor switch 15 of the third Weg 12 connected to the second controllable bidirectional power semiconductor switch 6 of the nth second switching group 4.n.
  • connection point of the first controllable bidirectional power semiconductor switch 16 to the second controllable bidirectional power semiconductor switch 17 of the fourth switching group 13 is connected to the fourth controllable bidirectional power semiconductor switch 8 of the nth second switching group 4.n and the capacitor 18 of the third switching group 12 to the capacitor 19th the fourth switching group 13 connected.
  • FIG. 4 shows a fourth embodiment of a converter circuit according to the invention.
  • the converter circuit in FIG. 4 has every fifth switching group 20.1,... 20. p one with the first and second controllable bidirectional power semiconductor switch 21, 22 of the associated fifth switching group 20.1, ... 20. p connected capacitor 23, wherein the capacitor 23 of the first fifth switching group 20.1 with the connection point of the first controllable bidirectional power semiconductor switch 21 of the first fifth switching group 20.1 nth with the connection point of the second controllable bidirectional power semiconductor switch 6 with the sixth controllable bidirectional power semiconductor switch 10 n-th second switching group 4.n is connected.
  • controllable bidirectional power semiconductor switch ie several switching state combinations result in the same switching voltage level, can be achieved, whereby generally the voltage at the respective capacitor 1, 18, 19, 23 of the converter circuit can be stabilized and the controllable bidirectional power semiconductor switches of the converter circuit generate less losses and thus can be used more efficiently.
  • FIG. 5 shows a fifth embodiment of a converter circuit according to the invention.
  • the first controllable bidirectional power semiconductor switch 2 of the first switching group 1 is connected to the connection point of the first controllable bidirectional power semiconductor switch 5 to the capacitor 1 1 of the first second switching group 4.1 in a similar manner as in FIG second controllable bidirectional power semiconductor switch 3 of the first switching group 1 connected to the connection point of the third controllable bidirectional power semiconductor switch 3 to the capacitor 1 1 of the first second switching group 4.1.
  • the connection of the fifth controllable bidirectional power semiconductor switch 9 with the fourth controllable bidirectional power semiconductor switch 8 at every second switching group 4.1,...
  • connection point of the first drivable bidirectional power semiconductor switch 14 to the second drivable bidirectional power semiconductor switch 15 of the third switching group 12 is further connected to the first drivable bidirectional power semiconductor switch 21 of the p-th fifth switching group 20th p and the connection point of the first drivable bidirectional power semiconductor switch 16 with the second controllable bidirectional power semiconductor switch 17 of the fourth switching group 13 is connected to the second controllable bidirectional power semiconductor switch 22 of the p-th fifth switching group 20th p.
  • the capacitor 18 of the third switching group 12 is connected to the capacitor 19 of the fourth switching group 13.
  • FIG. 6 shows a sixth embodiment of a converter circuit according to the invention.
  • the first fifth switching group 20.1 and at least one further fifth switching group 20.2,..., P to each have one bidirectional power semiconductor switch which can be controlled by the first and second 21, 22 of the associated fifth switching group 20.1, 20.2, ..., 20. p connected capacitor 23, wherein the capacitor 23 of the first fifth switching group 20.1 is connected to the connection point of the first controllable bidirectional power semiconductor switch 21 of the first fifth switching group 20.1 with the second controllable bidirectional power semiconductor switch 6 of the nth second switching group 4.n. Furthermore, the capacitor 23 of the first fifth switching group 20.1 is connected to the connection point of the second controllable bidirectional power semiconductor switch 22 of the first fifth switching group 20.1 with the fourth controllable bidirectional power semiconductor switch 8 of the nth second switching group 4n.
  • the first, second, third, fourth, fifth and sixth controllable bidirectional power semiconductor switches 5, 6, 7, 8, 9, 10 of each second switching group 4.1, ... 4.n preferably each has at least two controllable bidirectional switching elements, wherein the controllable bidirectional switching elements are connected in series.
  • the voltage to be switched on the respective controllable bidirectional power semiconductor switches 5, 6, 7, 8, 9, 10 can thus be increased.
  • the first and second controllable bidirectional power semiconductor switches 21, 22 of each fifth switching group 20. 1,. p each have at least two controllable bidirectional switching elements, wherein the controllable bidirectional switching elements are connected in series. In this case too, the voltage to be switched on the respective controllable bidirectional power semiconductor switch 21, 22 can be increased.
  • the first and second controllable bidirectional power semiconductor switches 14, 15 of the third switching group 12 and the first and second controllable bidirectional power semiconductor switches 16, 17 of the fourth switching group 13 each have at least two controllable bidirectional switching elements, wherein the controllable bidirectional switching elements are connected in series. Even then, the voltage to be switched on the respective controllable bidirectional power semiconductor switch 14, 15, 16, 17 can advantageously be increased. Accordingly, any number of controllable bidirectional switching elements for each controllable bidirectional power semiconductor switches 5, 6, 7, 8, 9, 10, 14, 15, 16, 17, 21, 22 with respect to the embodiments according to FIGS. 1 to 6 are possible.
  • the respective controllable bidirectional switching element of each controllable bidirectional power semiconductor switch of the converter circuit is formed, for example, by a bipolar transistor with insulated drive electrode (IGBT - Insulated Gate Bipolartransistor) and by a diode connected in antiparallel to it.
  • the controllable bidirectional switching element of the first and second drivable bidirectional power semiconductor switch 14, 15, 16, 17 of the third and fourth switching group 12, 13 is preferably formed by an integrated thyristor with commutated drive electrode (IGCT) and by a diode connected in anti-parallel.
  • IGCT integrated thyristor with commutated drive electrode
  • the inventive converter circuit for switching a variety of switching voltage levels thus characterized by a low stored electrical energy during their operation and by a space-saving design and thus uncomplicated, robust and less prone to failure solution.
  • I first switching group 2 first controllable bidirectional power semiconductor switch of the first
  • Switching group 3 second controllable bidirectional power semiconductor switch he first
  • Switching groups 22 second controllable bidirectional power semiconductor switch of the fifth
  • Switching groups 23 capacitor of the fifth switching group

Abstract

Es wird eine Umrichterschaltung zur Schaltung einer Vielzahl von Schaltspannungsniveaus angegeben, bei der für jede Phase (R, S, T) eine erste Schaltgruppe (1) vorgesehen ist. Zur Verringerung der gespeicherten Energie der Umrichterschaltung sowie zur Platzeinsparung sind n zweite Schaltgruppen (4.1,...4.n) vorgesehen, welche jeweils einen ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften und sechsten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (5, 6, 7, 8, 9, 10) und einen Kondensator (11) aufweisen. Für n > 1 ist jede der n zweiten Schaltgruppen (4.1,...4.n) verkettet mit der jeweils benachbarten zweiten Schaltgruppe (4.1,...4.n) und die erste Schaltgruppe (1) ist mit der ersten zweiten Schaltgruppe (4.1) verbunden. Ferner ist eine dritte Schaltgruppe (12) und eine vierte Schaltgruppe (13) vorgesehen, wobei die dritte Schaltgruppe (12) mit der n-ten zweiten Schaltgruppe (4.n) verbunden ist, die vierte Schaltgruppe (13) mit der n-ten zweiten Schaltgruppe (4.n) verbunden ist, und die dritte Schaltgruppe (12) mit der vierten Schaltgruppe (13) verbunden ist.

Description

Umrichterschaltung zur Schaltung einer Vielzahl von Schaltspan- nungsniveaus
BESCHREIBUNG
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Leistungselektronik. Sie geht aus von einer Umrichterschaltung zur Schaltung einer Vielzahl von Schaltspannungsniveaus gemäss dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.
Stand der Technik
Umrichterschaltungen werden heute in einer Fülle von leistungselektronischen Anwendungen eingesetzt. Die Anforderungen an eine solche Umrichterschaltung sind dabei zum einen, möglichst wenig Oberschwingungen an Phasen eines an die Umrichterschaltung gän- gigerweise angeschlossenen elektrischen Wechselspannungsnetzes zu erzeugen und zum anderen mit einer möglichst geringen Anzahl an elektronischen Bauelementen möglichst grosse Leistungen zu übertragen. Eine geeignete Umrichterschaltung zur Schaltung einer Vielzahl von Schaltspannungsniveaus ist in der DE 692 05 413 T2 angegeben. Darin ist ei- ne erste Schaltgruppe und n weitere erste Schaltgruppen für jede Phase vorgesehen, wobei n > 1 ist und die erste Schaltgruppe durch einen ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter und einen zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter gebildet ist und die n weiteren ersten Schaltgruppen jeweils durch einen ersten an- steuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter und einen zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter und durch einen mit dem ersten und zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter verbundenen Kondensator gebildet sind. Jede der ersten Schaltgruppen ist verkettet mit der jeweils benachbarten ersten Schaltgruppe verbunden, wobei der erste und der zweite ansteuerbare bidirektionale Leis- tungshalbleiterschalter der ersten weiteren ersten Schaltgruppe miteinander verbunden sind. Der erste und der zweite ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter ist jeweils durch einen Bipolartransistor mit isoliert angeordneter Ansteuerelektrode (IGBT - Insu- lated Gate Bipolartransistor) und durch eine dem Bipolartransistor antiparallel geschaltete Diode gebildet.
Eine weitere gattungsgemässe Umrichterschaltung zur Schaltung einer Vielzahl von Schalt- spannungsniveaus ist in der WO 2006/053448 A1 angegeben.
Problematisch bei einer Umrichterschaltung zur Schaltung einer Vielzahl von Schaltspan- nungsniveaus nach der DE 692 05 413 T2 ist, dass die in der Umrichterschaltung während des Betriebs gespeicherte elektrische Energie sehr hoch ist. Da die elektrische Energie in den Kondensatoren der n ersten Schaltgruppen der Umrichterschaltung gespeichert ist, müssen die Kondensatoren für diese elektrische Energie, d.h. bezüglich ihre Spannungsfestigkeit und/oder ihrer Kapazität, ausgelegt werden. Dies bedingt aber Kondensatoren mit grosser Baugrösse, die entsprechend teuer sind. Zudem benötigt die Umrichterschaltung aufgrund der bezüglich der Baugrösse grossen Kondensatoren viel Platz, so dass ein platzsparender Aufbau, wie er für viele Anwendungen, beispielsweise für Traktionsanwendungen, gefordert ist, nicht möglich ist. Weiterhin bewirkt der Einsatz der bezüglich der Baugrösse grossen Kondensatoren einen hohen Montage- und Wartungsaufwand. Darüberhi- naus ist die Umrichterschaltung zur Schaltung einer Vielzahl von Schaltspannungsniveaus nach der DE 692 05 413 T2 aufgrund der ausschliesslichen Verwendung von Bipolartransistoren mit isoliert angeordneter Ansteuerelektrode als ansteuerbare Leistungshalbleiter- schalter anfällig gegen hohe Spannungen, insbesondere gegen Überspannungen, und weist zudem erhebliche Wirkleistungsverluste auf. Darstellung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Umrichterschaltung zur Schaltung einer Vielzahl von Schaltspannungsniveaus anzugeben, die möglichst wenig elektrische Energie während ihres Betriebes speichert, platzsparend realisiert werden kann, weitestgehend unempfindlich gegen hohe Spannungen und Fehlerzustände ist und geringe Wirkleistungsverluste aufweist. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 beziehungsweise des An- Spruchs 2 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung angegeben.
Die erfindungsgemässe Umrichterschaltung zur Schaltung einer Vielzahl von Schaltspannungsniveaus umfasst eine für jede Phase vorgesehene erste Schaltgruppe, wobei die ers- te Schaltgruppe durch einen ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter und einen zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter gebildet ist und der erste und der zweite ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter der ersten Schaltgruppe miteinander verbunden sind. Erfindungsgemäss sind nun n zweite Schaltgruppen vorgesehen, welche jeweils einen ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften und sechsten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter und einen Kondensator aufweist, wobei n > 1 ist und der erste ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter antiseriell zu dem zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter geschaltet ist, der dritte ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter antiseriell zu dem vierten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter geschaltet ist, der ers- te ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter mit dem Kondensator verbunden ist, der dritte ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter mit dem Kondensator verbunden ist, der fünfte ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter unmittelbar mit dem vierten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter und unmittelbar mit dem Verbindungspunkt des ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiter- Schalter mit dem Kondensator verbunden ist und der sechste ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter unmittelbar mit dem zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter und unmittelbar mit dem Verbindungspunkt des dritten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter mit dem Kondensator verbunden ist. Ferner - A -
ist für n>1 jede der n zweiten Schaltgruppen verkettet mit der jeweils benachbarten zweiten Schaltgruppe und die erste Schaltgruppe ist mit der ersten zweiten Schaltgruppe verbunden. Desweiteren ist eine dritte Schaltgruppe und eine vierte Schaltgruppe vorgesehen, welche jeweils einen ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter, einen zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter und einen mit dem ersten und zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter verbundenen Kondensator aufweisen, wobei der erste und zweite ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter miteinander verbunden sind. Die die dritte Schaltgruppe ist mit der n-ten zweiten Schaltgruppe verbunden, die vierte Schaltgruppe ist mit der n-ten zweiten Schaltgruppe verbunden und die dritte Schaltgruppe ist mit der vierten Schaltgruppe verbunden. Alternativ sind p fünfte Schaltgruppen vorgesehen, welche jeweils einen ersten und eine zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter, wobei p > 1 ist und für p > 1 jede der p fünften Schaltgruppen verkettet mit der jeweils benachbarten fünften Schaltgruppe ist. Die erste fünfte Schaltgruppe ist dann mit der n-ten zweiten Schaltgruppe verbunden ist, die dritte Schaltgruppe ist mit der p-ten fünften Schaltgruppe verbunden, die vierte Schaltgruppe ist mit der p-ten fünften Schaltgruppe verbunden und die dritte Schaltgruppe ist mit der vierten Schaltgruppe verbunden. Die p fünften Schaltgruppen ergeben vorteilhaft zusätzliche Redundanz bezüglich der ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter der erfindungsgemässen Umrichterschaltung.
Bei identischer Anzahl an Schaltspannungsniveaus kann durch die erfindungsgemässe Umrichterschaltung mittels der vorgesehenen n zweiten Schaltgruppen sowie mittels der dritten und vierten Schaltgruppe und auch mittels der p fünften Schaltgruppen und deren vorstehend beschriebenen Verbindungen die Anzahl Kondensatoren der Umrichterschaltung im Vergleich zu Umrichterschaltungen nach dem Stand der Technik mit Vorteil reduziert werden und zudem die gespeicherte elektrische Energie der Umrichterschaltung reduziert werden. Somit kann die gespeicherte elektrische Energie der Umrichterschaltung insgesamt klein gehalten werden, wodurch die Kondensatoren der Umrichterschaltung nur für eine kleine zu speichernde elektrische Energie, d.h. bezüglich ihrer Spannungsfestigkeit und/oder ihrer Kapazität, ausgelegt werden müssen. Aufgrund der daraus resultierenden geringen Baugrösse der Kondensatoren benötigt die Umrichterschaltung sehr wenig Platz, so dass vorteilhaft ein platzsparender Aufbau, wie er für viele Anwendungen, beispielsweise für Traktionsanwendungen, gefordert ist, möglich ist. Zudem kann durch die geringe Bau- grösse der Kondensatoren auch der Montage- und Wartungsaufwand vorteilhaft gering gehalten werden.
Diese und weitere Aufgaben, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung offensichtlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemässen Umrichterschaltung,
Fig. 2 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemässen Umrichterschaltung,
Fig. 3 eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Umrichterschaltung,
Fig. 4 eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Umrichterschaltung,
Fig. 5 eine fünfte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Umrichterschaltung,
Fig. 6 eine sechste Ausführungsform einer erfindungsgemässen Umrichterschaltung und
Fig. 7 eine siebte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Umrichterschaltung.
Die in der Zeichnung verwendeten Bezugszeichen und deren Bedeutung sind in der Bezugszeichenliste zusammengefasst aufgelistet. Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die beschriebenen Ausführungsformen stehen beispielhaft für den Erfindungsgegenstand und haben keine beschränkende Wirkung. Wege zur Ausführung der Erfindung
In Fig. 1 ist eine, insbesondere einphasige, erste Ausführungsform einer erfindungsgemäs- sen Umrichterschaltung zur Schaltung einer Vielzahl von Schaltspannungsniveaus gezeigt. Darin umfasst die Umrichterschaltung eine für jede Phase R, S, T vorgesehene erste Schaltgruppe 1 , wobei die erste Schaltgruppe 1 durch einen ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 2 und einen zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungs- halbleiterschalter 3 gebildet ist und der erste und der zweite ansteuerbare bidirektionale
Leistungshalbleiterschalter 2, 3 der ersten Schaltgruppe 1 miteinander verbunden sind. Der Verbindungspunkt des ersten und des zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters 2, 3 der ersten Schaltgruppe 1 bildet gemäss Fig. 1 einen Phasenanschluss, insbesondere für die Phase R.
Nach der Erfindung sind nun n zweite Schaltgruppen 4.1 , ...4.n vorgesehen, welche jeweils einen ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften und sechsten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 5, 6, 7, 8, 9, 10 und einen Kondensator 1 1 aufweist, wobei n > 1 ist und der erste ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter 5 antiseriell zu dem zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 6 geschaltet ist, der dritte ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter 7 antiseriell zu dem vierten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 8 geschaltet ist, der erste ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter 5 mit dem Kondensator 1 1 verbunden ist, der dritte ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter 7 mit dem Kondensator 1 1 verbun- den ist, der fünfte ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter 9 unmittelbar mit dem vierten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 8 und unmittelbar mit dem Verbindungspunkt des ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 5 mit dem Kondensator 1 1 verbunden ist und der sechste ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter 10 unmittelbar mit dem zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leis- tungshalbleiterschalter 6 und unmittelbar mit dem Verbindungspunkt des dritten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 7 mit dem Kondensator 1 1 verbunden ist. Da es sich gemäss Fig. 1 bei jeder der n zweiten Schaltgruppen 4.1 , ...4.n um einen Vierpol handelt, ist für n>1 jede der n zweiten Schaltgruppen 4.1 , ...4.n verkettet mit der jeweils be- nachbarten zweiten Schaltgruppe 4.1 , ...4. n. Weiterhin ist gemäss Fig. 1 die erste Schaltgruppe 1 mit der ersten zweiten Schaltgruppe 4.1 verbunden und eine dritte Schaltgruppe 12 und eine vierte Schaltgruppe 13 vorgesehen, welche jeweils einen ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 14, 16, einen zweiten ansteuerbaren bidirektiona- len Leistungshalbleiterschalter 15, 17 und einen mit dem ersten und zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 14, 15, 16, 17 verbundenen Kondensator 18, 19 aufweisen, wobei der erste und zweite ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter 14, 15,16, 17 miteinander verbunden sind. Ferner ist gemäss Fig. 1 die dritte Schaltgruppe 12 mit der n-ten zweiten Schaltgruppe 4.n verbunden, die vierte Schaltgruppe 13 mit der n-ten zweiten Schaltgruppe 4.n verbunden und die dritte Schaltgruppe 12 mit der vierten Schaltgruppe 13 verbunden. Alternativ sind bei einer zweiten Ausführungsform der erfin- dungsgemässen Umrichterschaltung nach Fig. 2 p fünfte Schaltgruppen 20.1 ,... 20. p vorgesehen, welche jeweils einen ersten und einen zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 21 , 22, wobei p > 1 ist. Da es sich gemäss Fig. 2 bei jeder der p fünf- ten Schaltgruppen 20.1 ,... 20. p um einen Vierpol handelt, ist für p>1 jede der p fünften Schaltgruppen 20.1 ,... 20. p verkettet mit der jeweils benachbarten fünften Schaltgruppe 20.1 ,... 20. p. Gemäss Fig. 2 ist dann die erste fünfte Schaltgruppe 20.1 mit der n-ten zweiten Schaltgruppe 4.n verbunden, die dritte Schaltgruppe 12 ist mit der p-ten fünften Schaltgruppe 20. p verbunden, die vierte Schaltgruppe 13 ist mit der p-ten fünften Schaltgruppe 20. p verbunden und die dritte Schaltgruppe 12 ist mit der vierten Schaltgruppe 13 verbunden. Die p fünften Schaltgruppen 20.1 ,... 20. p ergeben vorteilhaft zusätzliche Redundanz bezüglich der ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter der erfindungsge- mässen Umrichterschaltung.
Bei identischer Anzahl an Schaltspannungsniveaus kann durch die erfindungsgemässe Umrichterschaltung mittels der vorgesehenen n zweiten Schaltgruppen 4.1 , ..., 4.n sowie mittels der dritten und vierten Schaltgruppe 12, 13 und auch mittels der p fünften Schaltgruppen 20.1 , ..., 20. p und deren vorstehend beschriebenen Verbindungen die Anzahl Kondensatoren 1 1 , 18, 19, 23 der Umrichterschaltung klein gehalten werden und zudem die ge- speicherte elektrische Energie der Umrichterschaltung reduziert werden. Somit kann die gespeicherte elektrische Energie der Umrichterschaltung insgesamt klein gehalten werden, wodurch die Kondensatoren 1 1 , 18, 19, 23 der Umrichterschaltung nur für eine kleine zu speichernde elektrische Energie, d.h. bezüglich ihrer Spannungsfestigkeit und/oder ihrer Kapazität, ausgelegt werden müssen. Aufgrund der daraus resultierenden geringen Bau- grösse der Kondensatoren benötigt die Umrichterschaltung sehr wenig Platz, so dass vorteilhaft ein platzsparender Aufbau, wie er für viele Anwendungen, beispielsweise für Traktionsanwendungen, gefordert ist, möglich ist. Ferner kann durch die geringe Baugrösse der Kondensatoren 1 1 , 18, 19, 23 auch der Montage- und Wartungsaufwand vorteilhaft gering gehalten werden.
Werden beispielsweise bei der ersten Ausführungsform nach Fig. 1 n=1 zweite Schaltgruppen 4.1 , ...4.n gewählt, so ist eine Umrichterschaltung zur Schaltung von neun Schaltspan- nungsniveaus mit lediglich drei Kondensatoren erreicht. Werden beispielsweise bei der zweiten Ausführungsform nach Fig. 2 n=1 zweite Schaltgruppen 4.1 , ...4.n und p=1 fünfte Schaltgruppen 20.1 ,... 20. p gewählt, so ist eine Umrichterschaltung zur Schaltung von neun Schaltspannungsniveaus ebenfalls mit nur drei Kondensatoren erreicht, wobei vorteilhaft zusätzliche Redundanz bezüglich der ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiter- Schalter der Umrichterschaltung durch die p=1 fünfte Schaltgruppe 20.1 ,... 20. p vorliegt.
Gemäss Fig. 1 ist der erste ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter 2 der ersten Schaltgruppe 1 mit dem Verbindungspunkt des ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters 5 mit dem Kondensator 1 1 der ersten zweiten Schaltgruppe 4.1 verbunden und der zweite Leistungshalbleiterschalter 3 der ersten Schaltgruppe 1 mit dem Verbindungspunkt des dritten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters 7 mit dem Kondensator 1 1 der ersten zweiten Schaltgruppe 4.1 verbunden. Der Verbindungspunkt des ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters 14 mit dem zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 15 der dritte Schaltgruppe 12 ist ferner mit dem Verbindungspunkt des zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters 6 mit dem sechsten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 10 der n-ten zweiten Schaltgruppe 4.n verbunden. Der Verbindungspunkt des ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters 16 mit dem zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 17 der vierten Schaltgruppe 13 ist weiterhin mit dem Verbindungspunkt des vierten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters 8 mit dem fünften ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 9 der n-ten zweiten Schaltgruppe 4.n verbunden. Gemäss Fig. 1 ist der Kondensator 18 der dritten Schaltgruppe 12 mit dem Kondensator 19 der vierten Schaltgruppe 13 verbunden.
Gemäss Fig. 2 ist der erste ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter 2 der ersten Schaltgruppe 1 mit dem Verbindungspunkt des ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters 5 mit dem Kondensator 1 1 der ersten zweiten Schaltgruppe 1 verbunden und der zweite ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter 3 der ersten Schaltgruppe 1 mit dem Verbindungspunkt des dritten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters 7 mit dem Kondensator 1 1 der ersten zweiten Schaltgruppe 4.1 verbunden. Der erste ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter 21 der ersten fünften Schaltgruppe 20.1 ist ferner mit dem Verbindungspunkt des zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters 6 mit dem sechsten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 10 der n-ten zweiten Schaltgruppe 4.n verbunden und der zweite ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter 22 der ersten fünften Schalt- gruppe 20.1 ist mit dem Verbindungspunkt des vierten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters 8 mit dem fünften ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 9 der n-ten zweiten Schaltgruppe 4.n verbunden. Der Verbindungspunkt des ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters 14 mit dem zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 15 der dritte Schaltgruppe 12 ist darüber hinaus mit dem ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 21 der p- ten fünften Schaltgruppe 20. p verbunden und der Verbindungspunkt des ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters 16 mit dem zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 17 der vierten Schaltgruppe 13 ist mit dem zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 22 der p-ten fünften Schaltgruppe 20. p verbunden ist. Schliesslich ist gemäss Fig. 2 der Kondensator 18 der dritten Schaltgruppe 12 mit dem Kondensator 19 der vierten Schaltgruppe 13 verbunden.
In Fig. 3 ist eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Umrichterschaltung dargestellt. Ausgehend von Fig. 1 ist in Fig. 3 der erste ansteuerbare bidirektionale Leistungs- halbleiterschalter 2 der ersten Schaltgruppe 1 mit dem Verbindungspunkt des ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters 5 mit dem Kondensator 1 1 der ersten zweiten Schaltgruppe 4.1 verbunden und der zweite ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter 3 der ersten Schaltgruppe 1 mit dem Verbindungspunkt des dritten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters 7 mit dem Kondensator 1 1 der ersten zweiten Schaltgruppe 4.1 verbunden. Die Verbindung des fünften ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters 9 mit dem vierten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 8 ist im Unterschied zu Fig. 1 bei jeder zweiten Schaltgruppe 4.1 , ...4.n am Verbindungspunkt des vierten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters 8 mit dem dritten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 7 und die Verbindung des sechsten ansteuerbaren bidirektionale Leistungshalbleiterschalters 10 mit dem zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 6 ist bei jeder zweiten Schaltgruppe 4.1 , ...4.n am Verbindungspunkt des zweiten ansteuerbaren bidirekti- onalen Leistungshalbleiterschalters 6 mit dem ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 5. Desweiteren ist der Verbindungspunkt des ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters 14 mit dem zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 15 der dritte Schaltgruppe 12 mit dem zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 6 der n-ten zweiten Schaltgruppe 4.n verbunden. Zudem ist der Verbindungspunkt des ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters 16 mit dem zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 17 der vierten Schaltgruppe 13 mit dem vierten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 8 der n-ten zweiten Schaltgruppe 4.n verbunden und der Kondensator 18 der dritten Schaltgruppe 12 mit dem Kondensator 19 der vierten Schaltgruppe 13 verbun- den.
In Fig. 4 ist eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Umrichterschaltung dargestellt. Ausgehend von Fig. 2 weist die Umrichterschaltung in Fig. 4 jede fünfte Schaltgruppe 20.1 , ...20. p einen mit dem ersten und zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leis- tungshalbleiterschalter 21 , 22 der zugehörigen fünften Schaltgruppe 20.1 ,...20. p verbundenen Kondensator 23 auf, wobei der Kondensator 23 der ersten fünften Schaltgruppe 20.1 mit dem Verbindungspunkt des ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters 21 der ersten fünften Schaltgruppe 20.1 mit dem Verbindungspunkt des zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters 6 mit dem sechsten ansteuerba- ren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 10 n-ten zweiten Schaltgruppe 4.n verbunden ist. Der Kondensator 23 der ersten fünften Schaltgruppe 20.1 ist zudem mit dem Verbindungspunkt des zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters 22 der ersten fünften Schaltgruppe 20.1 mit dem Verbindungspunkt des vierten ansteuerbaren bidi- rektionalen Leistungshalbleiterschalters 8 mit dem fünften ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 9 der n-ten zweiten Schaltgruppe 20. n verbunden. Werden beispielsweise bei der vierten Ausführungsform nach Fig. 4 n=1 zweite Schaltgruppen 4.1 , ...4.n und p=1 fünfte Schaltgruppen 20.1 ,... 20. p gewählt, so ist eine Umrichterschaltung zur Schaltung von neun Schaltspannungsniveaus mit lediglich vier Kondensatoren erreicht, wobei mittels des Kondensator 23 der jeweiligen fünften Schaltgruppen 20.1 ,... 20. p vorteilhaft redundante Schaltzustandskombinationen der ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter, d.h. mehrere Schaltzustandskombinationen ergeben dasselbe Schaltspannungsniveau, erreicht werden können, wodurch allgemein die Spannung am je- weiligen Kondensator 1 1 , 18, 19, 23 der Umrichterschaltung stabilisiert werden kann und die ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter der Umrichterschaltung weniger Verluste generieren und damit effizienter ausgenutzt werden können.
In Fig. 5 ist eine fünfte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Umrichterschaltung dar- gestellt. Ausgehend von Fig. 2 ist in Fig. 5 in ähnlicher Weise wie in Fig. 3 der erste ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter 2 der ersten Schaltgruppe 1 mit dem Verbindungspunkt des ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters 5 mit dem Kondensator 1 1 der ersten zweiten Schaltgruppe 4.1 verbunden und der zweite ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter 3 der ersten Schaltgruppe 1 mit dem Verbindungspunkt des dritten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters 3 mit dem Kondensator 1 1 der ersten zweiten Schaltgruppe 4.1 verbunden. Gemäss Fig. 5 ist die Verbindung des fünften ansteuerbaren bidirektionale Leistungshalbleiterschalters 9 mit dem vierten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 8 bei jeder zweiten Schaltgruppe 4.1 , ...4.n am Verbindungspunkt des vierten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters 8 mit dem dritten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 7. Weiterhin ist die Verbindung des sechsten ansteuerbaren bidirektionale Leistungshalbleiterschalters 10 mit dem zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 6 bei jeder zweiten Schaltgruppe 4.1 , ...4.n am Verbindungspunkt des zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters 6 mit dem ersten an- steuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 5. Zudem ist der erste ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter 21 der ersten fünften Schaltgruppe 20.1 mit dem zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 6 der n-ten zweiten Schaltgruppe 4.n verbunden und der der zweite ansteuerbare bidirektionale Leistungshalb- leiterschalter 22 der ersten fünften Schaltgruppe 20.1 mit dem vierten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 8 der n-ten zweiten Schaltgruppe 4.n verbunden. Der Verbindungspunkt des ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters 14 mit dem zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 15 der dritte Schaltgruppe 12 ist ferner mit dem ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 21 der p-ten fünften Schaltgruppe 20. p verbunden und der Verbindungspunkt des ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters 16 mit dem zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 17 der vierten Schaltgruppe 13 ist mit dem zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 22 der p-ten fünf- ten Schaltgruppe 20. p verbunden. Schliesslich ist der Kondensator 18 der dritten Schaltgruppe 12 mit dem Kondensator 19 der vierten Schaltgruppe 13 verbunden. Entsprechend Fig. 2 kann bei der Ausführungsform nach Fig. 5 mittels der p fünften Schaltgruppen 20.1 ,... 20. p vorteilhaft zusätzliche Redundanz bezüglich der ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter der Umrichterschaltung erreicht werden.
In Fig. 6 ist eine sechste Ausführungsform einer erfindungsgemässen Umrichterschaltung dargestellt. Ausgehend von Fig. 5 weist in Fig. 6 jede fünfte Schaltgruppe 20.1 ,...20. p einen mit dem ersten und zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 21 , 22 der zugehörigen fünften Schaltgruppe 20.1 ,...20. p verbundenen Kondensator 23 auf, wobei der Kondensator 23 der ersten fünften Schaltgruppe 20.1 mit dem Verbindungspunkt des ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters 21 der ersten fünften Schaltgruppe 20.1 mit dem zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 6 der n-ten zweiten Schaltgruppe 4.n verbunden ist. Desweiteren ist der Kondensator 23 der ersten fünften Schaltgruppe 20.1 mit dem Verbindungspunkt des zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters 22 der ersten fünften Schaltgruppe 20.1 mit dem vierten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 8 der n-ten zweiten Schaltgruppe 4.n verbunden. Werden beispielsweise bei der sechsten Ausführungsform nach Fig. 6 n=1 zweite Schaltgruppen 4.1 , ...4.n und p=1 fünfte Schaltgruppen 20.1 ,... 20. p gewählt, so ist eine Umrichterschaltung zur Schaltung von neun Schaltspannungsniveaus mit ledig- lieh vier Kondensatoren erreicht, wobei mittels des Kondensator 23 der jeweiligen fünften Schaltgruppen 20.1 ,... 20. p vorteilhaft redundante Schaltzustandskombinationen der ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter, d.h. mehrere Schaltzustandskombinationen ergeben dasselbe Schaltspannungsniveau, erreicht werden können, wodurch all- gemein die Spannung am jeweiligen Kondensator 1 1 , 18, 19, 23 der Umrichterschaltung stabilisiert werden kann und die ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter der Umrichterschaltung weniger Verluste generieren und damit effizienter ausgenutzt werden können.
Als weitere Variante zu Fig. 5 und im Unterschied zu Fig. 6 ist es auch denkbar, dass nur die erste fünfte Schaltgruppe 20.1 einen mit dem ersten und zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 21 , 22 ersten fünften Schaltgruppe 20.1 verbundenen Kondensator 23 auf, wobei der Kondensator 23 der ersten fünften Schaltgruppe 20.1 mit dem Verbindungspunkt des ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters 21 der ersten fünften Schaltgruppe 20.1 mit dem zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 6 der n-ten zweiten Schaltgruppe 4.n verbunden ist. Desweiteren ist der Kondensator 23 der ersten fünften Schaltgruppe 20.1 mit dem Verbindungspunkt des zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters 22 der ersten fünften Schaltgruppe 20.1 mit dem vierten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 8 der n-ten zweiten Schaltgruppe 4. n verbunden. Für n=1 zweite Schaltgruppen 4.1 , ...4.n und p=2 fünfte Schaltgruppen 20.1 ,... 20. p, wobei die erste fünfte Schaltgruppen 20.1 den Kondensator 23 und die zweite fünfte Schaltgruppen 20.2 dann keinen Kondensator 23 aufweist, ist eine Umrichterschaltung zur Schaltung von neun Schaltspannungsniveaus mit Ie- diglich vier Kondensatoren erreicht, wobei mittels des Kondensator 23 der jeweiligen fünften Schaltgruppen 20.1 ,... 20. p vorteilhaft redundante Schaltzustandskombinationen der ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter, d.h. mehrere Schaltzustandskombinationen ergeben dasselbe Schaltspannungsniveau, erreicht werden können, wodurch allgemein die Spannung am jeweiligen Kondensator 1 1 , 18, 19, 23 der Umrichterschaltung stabilisiert werden kann und die ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter der Umrichterschaltung weniger Verluste generieren und damit effizienter ausgenutzt werden können.
Als weitere Variante zu Fig. 5 und im Unterschied zu Fig. 6 ist es ebenfalls denkbar, dass die erste fünfte Schaltgruppe 20.1 und mindestens eine weitere fünfte Schaltgruppe 20.2, ..., 20. p jeweils einen mit dem ersten und zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 21 , 22 der zugehörigen fünften Schaltgruppe 20.1 , 20.2,..., 20. p verbundenen Kondensator 23 auf, wobei der Kondensator 23 der ersten fünften Schaltgruppe 20.1 mit dem Verbindungspunkt des ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters 21 der ersten fünften Schaltgruppe 20.1 mit dem zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 6 der n-ten zweiten Schaltgruppe 4.n verbunden ist. Desweiteren ist der Kondensator 23 der ersten fünften Schaltgruppe 20.1 mit dem Verbin- dungspunkt des zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters 22 der ersten fünften Schaltgruppe 20.1 mit dem vierten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 8 der n-ten zweiten Schaltgruppe 4.n verbunden.
Bei sämtlichen Ausführungsformen ist es denkbar, dass der erste, zweite, dritte, vierte, fünf- te und sechste ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter 5, 6, 7, 8, 9, 10 einer jeden zweiten Schaltgruppe 4.1 , ...4.n vorzugsweise jeweils mindestens zwei ansteuerbare bidirektionale Schaltelemente aufweist, wobei die ansteuerbaren bidirektionalen Schaltelemente in Serie geschaltet sind. Vorteilhaft lässt sich damit die zu schaltende Spannung an dem jeweiligen ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 5, 6, 7, 8, 9, 10 erhöhen. Darüber hinaus kann auch der erste und zweite ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter 21 , 22 einer jeden fünften Schaltgruppe 20.1 , ...20. p jeweils mindestens zwei ansteuerbare bidirektionale Schaltelemente aufweisen, wobei die ansteuerbaren bidirektionalen Schaltelemente in Serie geschaltet sind. Auch in diesem Fall lässt sich die zu schaltende Spannung an dem jeweiligen ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiter- Schalter 21 , 22 erhöhen. Ferner kann auch der erste und zweite ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter 14, 15 der dritten Schaltgruppe 12 und der erste und zweite ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter 16, 17 der vierten Schaltgruppe 13 jeweils mindestens zwei ansteuerbare bidirektionale Schaltelemente aufweisen, wobei die ansteuerbaren bidirektionalen Schaltelemente in Serie geschaltet sind. Auch dann lässt sich die zu schaltende Spannung an dem jeweiligen ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 14, 15, 16, 17 mit Vorteil erhöhen. Demnach ist einen beliebige Anzahl an ansteuerbaren bidirektionalen Schaltelemente für jeden ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 5, 6, 7, 8, 9, 10, 14, 15, 16, 17, 21 , 22 bezüglich der Ausführungsformen nach Fig. 1 bis Fig. 6 möglich. In Fig. 7 ist dazu eine siebte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Umrichterschaltung dargestellt, wobei beispielhaft n=1 zweite Schaltgruppe 4.1 , ...4.n entsprechend Fig. 3 vorgesehen sind und der erste, zweite, dritte, vierte, fünfte und sechste ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter 5, 6, 7, 8, 9, 10 der einzigen zweiten Schaltgruppe 4.1 jeweils zwei ansteuerbare bidirektionale Schaltele- mente aufweist und der erste und zweite ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter 14, 15, 16, 17 der dritten und vierten Schaltgruppe 12, 13 jeweils drei ansteuerbare bidirektionale Schaltelemente aufweist.
Vorzugsweise ist das jeweilige ansteuerbare bidirektionale Schaltelement eines jeden ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters der Umrichterschaltung beispielsweise durch einen Bipolartransistor mit isoliert angeordneter Ansteuerelektrode (IGBT - Insu- lated Gate Bipolartransistor) und durch eine dazu antiparallel geschaltete Diode gebildet. Um eine hohe Spannung an den Kondensatoren 18, 19 der dritten und vierten Schaltgruppe 12, 13 schalten zu können, ist das ansteuerbare bidirektionale Schaltelement des ersten und zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters 14, 15, 16, 17 der dritten und vierten Schaltgruppe 12, 13 vorzugsweise durch einen integrierten Thyristor mit kommutierter Ansteuerelektrode (IGCT) und durch eine dazu antiparallel geschaltete Diode gebildet.
Insgesamt stellt die erfindungsgemässe Umrichterschaltung zur Schaltung einer Vielzahl von Schaltspannungsniveaus somit durch eine geringe gespeicherte elektrische Energie während ihres Betriebes und durch einen platzsparenden Aufbau gekennzeichnete und damit unkomplizierte, robuste und wenig störungsanfällige Lösung dar.
Bezugszeichenliste
I erste Schaltgruppe 2 erster ansteuerbarer bidirektionaler Leistungshalbleiterschalter der ersten
Schaltgruppe 3 zweiter ansteuerbarer bidirektionaler Leistungshalbleiterschalter er ersten
Schaltgruppe
4.1 , ...4.n zweite Schaltgruppen 5 erster ansteuerbarer bidirektionaler Leistungshalbleiterschalter der zweiten
Schaltgruppen
6 zweiter ansteuerbarer bidirektionaler Leistungshalbleiterschalter der zweiten Schaltgruppen
7 dritter ansteuerbarer bidirektionaler Leistungshalbleiterschalter der zweiten Schaltgruppen
8 vierter ansteuerbarer bidirektionaler Leistungshalbleiterschalter der zweiten Schaltgruppen
9 fünfter ansteuerbarer bidirektionaler Leistungshalbleiterschalter der zweiten Schaltgruppen 10 sechster ansteuerbarer bidirektionaler Leistungshalbleiterschalter der zweiten
Schaltgruppen
I 1 Kondensator der zweiten Schaltgruppen
12 dritte Schaltgruppe
13 vierte Schaltgruppe 14 erster ansteuerbarer bidirektionaler Leistungshalbleiterschalter der dritten
Schaltgruppe
15 zweiter ansteuerbarer bidirektionaler Leistungshalbleiterschalter der dritten Schaltgruppe
16 erster ansteuerbarer bidirektionaler Leistungshalbleiterschalter der vierten Schaltgruppe
17 zweiter ansteuerbarer bidirektionaler Leistungshalbleiterschalter der vierten Schaltgruppe
18 Kondensator der der dritten Schaltgruppe 19 Kondensator der vierten Schaltgruppe
20.1 , ...20. p fünfte Schaltgruppen
21 erster ansteuerbarer bidirektionaler Leistungshalbleiterschalter der fünften
Schaltgruppen 22 zweiter ansteuerbarer bidirektionaler Leistungshalbleiterschalter der fünften
Schaltgruppen 23 Kondensator der fünften Schaltgruppe

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Umrichterschaltung zur Schaltung einer Vielzahl von Schaltspannungsniveaus, mit einer für jede Phase (R, S, T) vorgesehenen ersten Schaltgruppe (1 ), wobei die erste Schaltgruppe (1 ) durch einen ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (2) und einen zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (3) gebildet ist und der erste und der zweite ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter (2, 3) der ersten Schaltgruppe (1 ) miteinander verbunden sind, dadurch ge- kennzeichnet, dass n zweite Schaltgruppen (4.1 , ...4.n) vorgesehen sind, welche jeweils einen ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften und sechsten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (5, 6, 7, 8, 9, 10) und einen Kondensator (1 1 ) aufweist, wobei n > 1 ist und der erste ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter (5) antiseriell zu dem zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (6) geschaltet ist, der dritte ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter (7) antiseriell zu dem vierten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (8) geschaltet ist, der erste ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter (5) mit dem Kondensator (1 1 ) verbunden ist, der dritte ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter (7) mit dem Kondensator (1 1 ) verbunden ist, der fünfte ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter (9) unmittelbar mit dem vierten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (8) und unmittelbar mit dem Verbindungspunkt des ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (5) mit dem Kondensator (1 1 ) verbunden ist und der sechste ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter (10) unmittelbar mit dem zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (6) und unmittelbar mit dem Verbindungspunkt des dritten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (7) mit dem Kondensator (1 1 ) verbunden ist, dass für n > 1 jede der n zweiten Schaltgruppen (4.1 , ...4. n) verkettet mit der jeweils benachbarten zweiten Schaltgruppe (4.1 , ...4.n) ist, dass die erste Schaltgruppe (1 ) mit der ersten zweiten Schaltgruppe (4.1 ) verbunden ist, dass eine dritte Schaltgruppe (12) und eine vierte Schaltgruppe (13) vorgesehen ist, welche jeweils einen ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (14, 16), einen zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (15, 17) und einen mit dem ersten und zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (14, 15, 16, 17) verbundenen Kondensator (18, 19) aufweisen, wobei der erste und zweite ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter (14, 15,16, 17) miteinander verbunden sind, dass die dritte Schaltgruppe (12) mit der n-ten zweiten Schaltgruppe (4.n) verbunden ist, dass die vierte Schaltgruppe (13) mit der n-ten zweiten Schaltgruppe (4.n) verbunden ist, und dass die dritte Schaltgruppe (12) mit der vierten Schaltgruppe (13) verbunden ist.
2. Umrichterschaltung zur Schaltung einer Vielzahl von Schaltspannungsniveaus, mit einer für jede Phase (R, S, T) vorgesehenen ersten Schaltgruppe (1 ), wobei die erste Schaltgruppe (1 ) durch einen ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (2) und einen zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (3) gebildet ist und der erste und der zweite ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter (2, 3) der ersten Schaltgruppe (1 ) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass n zweite Schaltgruppen (4.1 , ...4. n) vorgesehen sind, welche jeweils einen ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften und sechsten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (5, 6, 7, 8, 9, 10) und einen Kondensator (1 1 ) aufweist, wobei n > 1 ist und der erste ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter (5) antiseriell zu dem zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (6) geschaltet ist, der dritte ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter (7) antiseriell zu dem vierten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (8) geschaltet ist, der erste ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter (5) mit dem Kondensator (1 1 ) verbunden ist, der dritte ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter (7) mit dem Kondensator (1 1 ) verbunden ist, der fünfte ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter (9) unmittelbar mit dem vierten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (8) und unmittelbar mit dem Verbindungspunkt des ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (5) mit dem Kondensator (1 1 ) verbunden ist und der sechste ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter (10) unmittelbar mit dem zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiter- schalter (6) und unmittelbar mit dem Verbindungspunkt des dritten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (7) mit dem Kondensator (1 1 ) verbunden ist, dass für n > 1 jede der n zweiten Schaltgruppen (4.1 , ...4.n) verkettet mit der jeweils benachbarten zweiten Schaltgruppe (4.1 , ...4.n) ist, dass die erste Schaltgruppe (1 ) mit der ersten zweiten Schaltgruppe (4.1 ) verbunden ist, dass eine dritte Schaltgruppe (12) und eine vierte Schaltgruppe (13) vorgesehen ist, welche jeweils einen ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (14, 16), einen zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (15, 17) und einen mit dem ersten und zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalb- leiterschalter (14, 15,16, 17) verbundenen Kondensator (18, 19) aufweisen, wobei der erste und zweite ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter (14, 15,16, 17) miteinander verbunden sind, dass p fünfte Schaltgruppen (20.1 ,... 20. p) vorgesehen sind, welche jeweils einen ersten und einen zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (21 , 22), wobei p > 1 ist, dass für p > 1 jede der p fünften Schaltgruppen (20.1 ,... 20. p) verkettet mit der jeweils benachbarten fünften Schaltgruppe (20.1 ,... 20. p) ist, dass die erste fünfte Schaltgruppe (20.1 ) mit der n-ten zweiten Schaltgruppe (4.n) verbunden ist, dass die dritte Schaltgruppe (12) mit der p-ten fünften Schaltgruppe (20. p) verbunden ist, dass die vierte Schaltgruppe (13) mit der p-ten fünften Schaltgruppe (20. p) verbunden ist, und dass die dritte Schaltgruppe (12) mit der vierten Schaltgruppe (13) verbunden ist.
3. Umrichterschaltung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter (2) der ersten Schaltgruppe (1 ) mit dem Verbindungspunkt des ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters (5) mit dem Kondensator (1 1 ) der ersten zweiten Schaltgruppe (4.1 ) verbunden ist und der zweite Leistungshalbleiterschalter (3) der ersten Schaltgruppe (1 ) mit dem Verbindungspunkt des dritten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters (7) mit dem Kondensator (1 1 ) der ersten zweiten Schaltgruppe (4.1 ) verbunden ist, dass der Verbindungspunkt des ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters (14) mit dem zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (15) der dritte Schaltgruppe (12) mit dem Verbindungspunkt des zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters (6) mit dem sechsten ansteuer- baren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (10) der n-ten zweiten Schaltgruppe
(4.n) verbunden ist, dass der Verbindungspunkt des ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters (16) mit dem zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (17) der vierten Schaltgruppe (13) mit dem Verbindungspunkt des vierten an- steuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters (8) mit dem fünften ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (9) der n-ten zweiten Schaltgruppe (4.n) verbunden ist, und dass der Kondensator (18) der dritten Schaltgruppe (12) mit dem Kondensator (19) der vierten Schaltgruppe (13) verbunden ist.
4. Umrichterschaltung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter (2) der ersten Schaltgruppe (1 ) mit dem Verbindungspunkt des ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters (5) mit dem Kondensator (1 1 ) der ersten zweiten Schaltgruppe (4.1 ) verbunden ist und der zweite ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter (3) der ersten
Schaltgruppe (1 ) mit dem Verbindungspunkt des dritten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters (7) mit dem Kondensator (1 1 ) der ersten zweiten Schaltgruppe (4.1 ) verbunden ist, dass die Verbindung des fünften ansteuerbaren bidirektionale Leistungshalbleiterschal- ters (9) mit dem vierten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (8) bei jeder zweiten Schaltgruppe (4.1 , ...4.n) am Verbindungspunkt des vierten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters (8) mit dem dritten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (7) ist und die Verbindung des sechsten ansteuerbaren bidirektionale Leistungshalbleiterschalters (10) mit dem zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (6) bei jeder zweiten Schaltgruppe (4.1 ,
...4.n) am Verbindungspunkt des zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters (6) mit dem ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (5) ist, dass der Verbindungspunkt des ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters (14) mit dem zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (15) der dritte Schaltgruppe (12) mit dem zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (6) der n-ten zweiten Schaltgruppe (4.n) verbunden ist, dass der Verbindungspunkt des ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters (16) mit dem zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (17) der vierten Schaltgruppe (13) mit dem vierten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (8) der n-ten zweiten Schaltgruppe (4.n) verbunden ist, und dass der Kondensator (18) der dritten Schaltgruppe (12) mit dem Kondensator (19) der vierten Schaltgruppe (13) verbunden ist.
5. Umrichterschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter (2) der ersten Schaltgruppe (1 ) mit dem Verbindungspunkt des ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters (5) mit dem Kondensator (1 1 ) der ersten zweiten Schaltgruppe (1 ) verbunden ist und der zweite ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter (3) der ersten Schaltgruppe (1 ) mit dem Verbindungspunkt des dritten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters (7) mit dem Kondensator (1 1 ) der ersten zweiten Schalt- gruppe (4.1 ) verbunden ist, dass der erste ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter (21 ) der ersten fünften Schaltgruppe (20.1 ) mit dem Verbindungspunkt des zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters (6) mit dem sechsten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (10) der n-ten zweiten Schaltgruppe (4.n) verbunden ist, dass der zweite ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter (22) der ersten fünften Schaltgruppe (20.1 ) mit dem Verbindungspunkt des vierten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters (8) mit dem fünften ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (9) der n-ten zweiten Schaltgruppe (4.n) verbunden ist, dass der Verbindungspunkt des ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters (14) mit dem zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (15) der dritte Schaltgruppe (12) mit dem ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (21 ) der p-ten fünften Schaltgruppe (20. p) verbunden ist, dass der Verbindungspunkt des ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters (16) mit dem zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (17) der vierten Schaltgruppe (13) mit dem zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (22) der p-ten fünften Schaltgruppe (20. p) verbunden ist, und dass der Kondensator (18) der dritten Schaltgruppe (12) mit dem Kondensator (19) der vierten Schaltgruppe (13) verbunden ist.
6. Umrichterschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste ansteu- erbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter (2) der ersten Schaltgruppe (1 ) mit dem
Verbindungspunkt des ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters (5) mit dem Kondensator (1 1 ) der ersten zweiten Schaltgruppe (4.1 ) verbunden ist und der zweite ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter (3) der ersten Schaltgruppe (1 ) mit dem Verbindungspunkt des dritten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters (3) mit dem Kondensator (1 1 ) der ersten zweiten Schaltgruppe (4.1 ) verbunden ist, dass die Verbindung des fünften ansteuerbaren bidirektionale Leistungshalbleiterschalters (9) mit dem vierten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (8) bei jeder zweiten Schaltgruppe (4.1 , ...4.n) am Verbindungspunkt des vierten ansteuerba- ren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters (8) mit dem dritten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (7) ist und die Verbindung des sechsten ansteuerbaren bidirektionale Leistungshalbleiterschalters (10) mit dem zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (6) bei jeder zweiten Schaltgruppe (4.1 , ...4.n) am Verbindungspunkt des zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalb- leiterschalters (6) mit dem ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (5) ist, dass der erste ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter (21 ) der ersten fünften Schaltgruppe (20.1 ) mit dem zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (6) der n-ten zweiten Schaltgruppe (4.n) verbunden ist, dass der zweite ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter (22) der ersten fünften Schaltgruppe (20.1 ) mit dem vierten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (8) der n-ten zweiten Schaltgruppe (4.n) verbunden ist, dass der Verbindungspunkt des ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters (14) mit dem zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (15) der dritte Schaltgruppe (12) mit dem ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (21 ) der p-ten fünften Schaltgruppe (20. p) verbunden ist, dass der Verbindungspunkt des ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters (16) mit dem zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (17) der vierten Schaltgruppe (13) mit dem zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (22) der p-ten fünften Schaltgruppe (20. p) verbunden ist, und dass der Kondensator (18) der dritten Schaltgruppe (12) mit dem Kondensator (19) der vierten Schaltgruppe (13) verbunden ist.
7. Umrichterschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jede fünfte Schaltgruppe (20.1 ,...20.p) einen mit dem ersten und zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (21 , 22) der zugehörigen fünften Schaltgruppe (20.1 ,...20. p) verbundenen Kondensator (23) aufweist, dass der Kondensator (23) der ersten fünften Schaltgruppe (20.1 ) mit dem Verbindungspunkt des ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters (21 ) der ersten fünften Schaltgruppe (20.1 ) mit dem Verbindungspunkt des zweiten ansteu- erbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters (6) mit dem sechsten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (10) n-ten zweiten Schaltgruppe (4.n) verbunden ist, und dass der Kondensator (23) der ersten fünften Schaltgruppe (20.1 ) mit dem Verbindungspunkt des zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters (22) der ersten fünften Schaltgruppe (20.1 ) mit dem Verbindungspunkt des vierten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters (8) mit dem fünften ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (9) der n-ten zweiten Schaltgruppe (20. n) verbunden ist.
8. Umrichterschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jede fünfte Schaltgruppe (20.1 ,...20.p) einen mit dem ersten und zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (21 , 22) der zugehörigen fünften Schaltgruppe (20.1 ,...20.p) verbundenen Kondensator (23) aufweist, dass der Kondensator (23) der ersten fünften Schaltgruppe (20.1 ) mit dem Verbindungspunkt des ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters (21 ) der ersten fünften Schaltgruppe (20.1 ) mit dem zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (6) der n-ten zweiten Schaltgruppe (4.n) verbunden ist, und dass der Kondensator (23) der ersten fünften Schaltgruppe (20.1 ) mit dem Verbindungspunkt des zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters (22) der ersten fünften Schaltgruppe (20.1 ) mit dem vierten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (8) der n-ten zweiten Schaltgruppe (4.n) verbunden ist.
9. Umrichterschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste fünfte Schaltgruppe (20.1 ) einen mit dem ersten und zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (21 , 22) ersten fünften Schaltgruppe (20.1 ) verbundenen Kondensator (23) aufweist, dass der Kondensator (23) der ersten fünften Schaltgruppe (20.1 ) mit dem Verbin- dungspunkt des ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters (21 ) der ersten fünften Schaltgruppe (20.1 ) mit dem zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (6) der n-ten zweiten Schaltgruppe (4.n) verbunden ist, und dass der Kondensator (23) der ersten fünften Schaltgruppe (20.1 ) mit dem Verbindungspunkt des zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters (22) der ersten fünften Schaltgruppe (20.1 ) mit dem vierten ansteuerbaren bidirektionalen
Leistungshalbleiterschalter (8) der n-ten zweiten Schaltgruppe (4.n) verbunden ist.
10. Umrichterschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste fünfte Schaltgruppe (20.1 ) und mindestens eine weitere fünfte Schaltgruppe (20.2, ..., 20. p) jeweils einen mit dem ersten und zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (21 , 22) der zugehörigen fünften Schaltgruppe (20.1 , 20.2,..., 20. p) verbundenen Kondensator (23) aufweist, dass der Kondensator (23) der ersten fünften Schaltgruppe (20.1 ) mit dem Verbindungspunkt des ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters (21 ) der ersten fünften Schaltgruppe (20.1 ) mit dem zweiten ansteuerbaren bidirektionalen
Leistungshalbleiterschalter (6) der n-ten zweiten Schaltgruppe (4.n) verbunden ist, und dass der Kondensator (23) der ersten fünften Schaltgruppe (20.1 ) mit dem Verbindungspunkt des zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters (22) der ersten fünften Schaltgruppe (20.1 ) mit dem vierten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (8) der n-ten zweiten Schaltgruppe (4.n) verbunden ist.
1 1. Umrichterschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, der erste, zweite, dritte, vierte, fünfte und sechste ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter (5, 6, 7, 8, 9, 10) einer jeden zweiten Schaltgruppe (4.1 , ...4. n) jeweils mindestens zwei ansteuerbare bidirektionale Schaltelemente aufweist, wobei die ansteuerbaren bidirektionalen Schaltelemente in Serie geschaltet sind.
12. Umrichterschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, der erste und zweite ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter (21 , 22) einer jeden fünften Schaltgruppe (20.1 , ...20. p) jeweils mindestens zwei ansteuerbare bidirektionale Schaltelemente aufweist, wobei die ansteuerbaren bidirektionalen Schaltelemente in Serie geschaltet sind.
13. Umrichterschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter (14, 15) der dritten Schaltgruppe (12) und der erste und zweite ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter (16, 17) der vierten Schaltgruppe (13) jeweils mindestens zwei ansteuerbare bidirektionale Schaltelemente aufweist, wobei die ansteuerbaren bidirektionalen Schaltelemente in Serie geschaltet sind.
PCT/EP2007/060758 2006-10-18 2007-10-10 Umrichterschaltung zur schaltung einer vielzahl von schaltspannungsniveaus WO2008046772A1 (de)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP07821126A EP2080262B1 (de) 2006-10-18 2007-10-10 Umrichterschaltung zur schaltung einer vielzahl von schaltspannungsniveaus
JP2009532773A JP4995919B2 (ja) 2006-10-18 2007-10-10 多数の切換え電圧レベルを切り換えるコンバータ回路
KR1020097007995A KR101353784B1 (ko) 2006-10-18 2007-10-10 다수의 스위칭 전압 레벨들을 스위칭하기 위한 변환기 회로
DE502007003184T DE502007003184D1 (de) 2006-10-18 2007-10-10 Umrichterschaltung zur schaltung einer vielzahl von schaltspannungsniveaus
CN2007800389056A CN101529711B (zh) 2006-10-18 2007-10-10 用于接通多个换向电压电平的变流器电路
AT07821126T ATE461550T1 (de) 2006-10-18 2007-10-10 Umrichterschaltung zur schaltung einer vielzahl von schaltspannungsniveaus
US12/421,660 US7755918B2 (en) 2006-10-18 2009-04-10 Converter circuit for switching a large number of switching voltage levels

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP06405441.4 2006-10-18
EP06405441 2006-10-18

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US12/421,660 Continuation US7755918B2 (en) 2006-10-18 2009-04-10 Converter circuit for switching a large number of switching voltage levels

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2008046772A1 true WO2008046772A1 (de) 2008-04-24

Family

ID=37907920

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2007/060758 WO2008046772A1 (de) 2006-10-18 2007-10-10 Umrichterschaltung zur schaltung einer vielzahl von schaltspannungsniveaus

Country Status (9)

Country Link
US (1) US7755918B2 (de)
EP (1) EP2080262B1 (de)
JP (1) JP4995919B2 (de)
KR (1) KR101353784B1 (de)
CN (1) CN101529711B (de)
AT (1) ATE461550T1 (de)
DE (1) DE502007003184D1 (de)
RU (1) RU2414045C2 (de)
WO (1) WO2008046772A1 (de)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012072197A3 (de) * 2010-11-30 2013-04-25 Technische Universität München Neue multilevelkonvertertopologie mit der möglichkeit zur dynamischen seriell- und parallelschaltung von einzelmodulen
WO2012072168A3 (de) * 2010-11-30 2013-07-11 Technische Universität München Neue multilevelkonvertertopologie mit der möglichkeit zur dynamischen seriell- und parallelschaltung von einzelmodulen
FR3015808A1 (fr) * 2013-12-23 2015-06-26 Technicatome Structure de convertisseurs multi-niveaux
US9496799B2 (en) 2011-07-29 2016-11-15 Technische Universitaet Muenchen Electrical converter system
WO2017016674A1 (de) * 2015-07-30 2017-02-02 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Einzelmodul, elektrisches umrichtersystem und batteriesystem
US10637251B2 (en) 2014-07-23 2020-04-28 Universitaet Der Bundeswehr Muenchen Modular energy storage direct converter system

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2377797B1 (es) 2010-06-09 2013-02-14 Consejo Superior De Investigaciones Científicas (Csic) Pila de combustible de placas bipolares con lámina metálica corrugada.
WO2012146792A2 (es) 2011-04-29 2012-11-01 Ingeteam Energy, S.A. Convertidor electrónico multinivel de potencia
JP5377604B2 (ja) * 2011-09-06 2013-12-25 日産自動車株式会社 電力変換装置
JP5377603B2 (ja) * 2011-09-06 2013-12-25 日産自動車株式会社 電力変換装置
JP5437334B2 (ja) * 2011-09-06 2014-03-12 日産自動車株式会社 電力変換装置
EP2597764B1 (de) * 2011-11-22 2016-04-13 ABB Technology AG Verfahren zur Behandlung von Fehlern in einem modularen Multilevelumrichter sowie ein solcher Umrichter
US8885374B2 (en) 2012-03-26 2014-11-11 General Electric Company Multilevel converter and topology method thereof
US9991821B2 (en) * 2012-08-17 2018-06-05 Advanced Charging Technologies, LLC Transformerless multiple output capable power supply system
US9520799B2 (en) 2012-08-17 2016-12-13 Advanced Charging Technologies, LLC Power device
JP6195202B2 (ja) * 2014-05-29 2017-09-13 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電力変換装置、およびそれを用いたパワーコンディショナ
US9929634B2 (en) * 2014-08-08 2018-03-27 Abb Schweiz Ag Switching cell, a switching module for a chain link, and a chain link for a multilevel converter
DE102015112513A1 (de) * 2015-07-30 2017-02-02 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Matroschka-Umrichter
DE102017206579A1 (de) * 2017-04-19 2018-10-25 Robert Bosch Gmbh Konverter zum Steuern von Leistungsflüssen zwischen Gleichstromquellen

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2740702A1 (de) * 1977-09-09 1979-03-22 Siemens Ag Feldeffekt-schalttransistor fuer hohe spannungen
WO2006053448A1 (de) * 2004-11-22 2006-05-26 Abb Research Ltd Umrichterschaltung zur schaltung einer vielzahl von schaltspannungsniveaus

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2679715B1 (fr) * 1991-07-25 1993-10-29 Centre Nal Recherc Scientifique Dispositif electronique de conversion d'energie electrique.
JPH08182329A (ja) * 1994-12-22 1996-07-12 Sharp Corp インバータ装置を備えた空気調和機
US6014323A (en) * 1997-08-08 2000-01-11 Robicon Corporation Multiphase power converter
EP1673849B1 (de) * 2003-10-17 2020-05-06 ABB Schweiz AG Umrichterschaltung zur schaltung einer vielzahl von schaltspannungsniveaus
EP1615325B1 (de) * 2004-07-07 2015-04-22 Nissan Motor Co., Ltd. Stromwandlung und Fahrzeug
JP2007195282A (ja) * 2006-01-17 2007-08-02 Renesas Technology Corp 電源装置
DE502007004070D1 (de) * 2007-03-30 2010-07-22 Abb Research Ltd Schaltzelle sowie Umrichterschaltung zur Schaltung einer Vielzahl von Spannungsniveaus mit einer solchen Schaltzelle

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2740702A1 (de) * 1977-09-09 1979-03-22 Siemens Ag Feldeffekt-schalttransistor fuer hohe spannungen
WO2006053448A1 (de) * 2004-11-22 2006-05-26 Abb Research Ltd Umrichterschaltung zur schaltung einer vielzahl von schaltspannungsniveaus

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012072168A3 (de) * 2010-11-30 2013-07-11 Technische Universität München Neue multilevelkonvertertopologie mit der möglichkeit zur dynamischen seriell- und parallelschaltung von einzelmodulen
US9502960B2 (en) 2010-11-30 2016-11-22 Technische Universitaet Muenchen Multi-level converter topology with the possibility of dynamically connecting individual modules in series and in parallel
WO2012072197A3 (de) * 2010-11-30 2013-04-25 Technische Universität München Neue multilevelkonvertertopologie mit der möglichkeit zur dynamischen seriell- und parallelschaltung von einzelmodulen
US9496799B2 (en) 2011-07-29 2016-11-15 Technische Universitaet Muenchen Electrical converter system
EP2737618B1 (de) * 2011-07-29 2019-03-06 Technische Universität München Elektrisches umrichtersystem
FR3015808A1 (fr) * 2013-12-23 2015-06-26 Technicatome Structure de convertisseurs multi-niveaux
WO2015097069A1 (fr) * 2013-12-23 2015-07-02 Societe Technique Pour L'energie Atomique Technicatome Structure de convertisseurs multi-niveaux
US10637251B2 (en) 2014-07-23 2020-04-28 Universitaet Der Bundeswehr Muenchen Modular energy storage direct converter system
US11196264B2 (en) 2014-07-23 2021-12-07 Universitaet Der Bundeswehr Muenchen Modular energy storage direct converter system
WO2017016674A1 (de) * 2015-07-30 2017-02-02 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Einzelmodul, elektrisches umrichtersystem und batteriesystem
KR102048167B1 (ko) 2015-07-30 2019-11-22 독터. 인제니어. 하.체. 에프. 포르쉐 악티엔게젤샤프트 개별 모듈, 전기 변환기 시스템, 및 배터리 시스템
US10790743B2 (en) 2015-07-30 2020-09-29 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Individual module, electrical converter system, and battery system
KR20180037002A (ko) * 2015-07-30 2018-04-10 독터. 인제니어. 하.체. 에프. 포르쉐 악티엔게젤샤프트 개별 모듈, 전기 변환기 시스템, 및 배터리 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
US7755918B2 (en) 2010-07-13
RU2414045C2 (ru) 2011-03-10
KR101353784B1 (ko) 2014-01-21
US20090231896A1 (en) 2009-09-17
JP2010507358A (ja) 2010-03-04
EP2080262A1 (de) 2009-07-22
CN101529711B (zh) 2012-07-11
KR20090067186A (ko) 2009-06-24
RU2009118387A (ru) 2010-11-27
JP4995919B2 (ja) 2012-08-08
ATE461550T1 (de) 2010-04-15
EP2080262B1 (de) 2010-03-17
CN101529711A (zh) 2009-09-09
DE502007003184D1 (de) 2010-04-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2080262B1 (de) Umrichterschaltung zur schaltung einer vielzahl von schaltspannungsniveaus
EP1673849B1 (de) Umrichterschaltung zur schaltung einer vielzahl von schaltspannungsniveaus
EP1976107B1 (de) Schaltzelle sowie Umrichterschaltung zur Schaltung einer Vielzahl von Spannungsniveaus mit einer solchen Schaltzelle
EP1815586B1 (de) Umrichterschaltung zur schaltung einer vielzahl von schaltspannungsniveaus
EP1980013B1 (de) Schaltzelle sowie umrichterschaltung zur schaltung einer vielzahl von spannungsniveaus
EP1695434B1 (de) Umrichterschaltung mit zwei teilumrichtern
EP1647089B1 (de) Umrichterschaltung
EP1931023A1 (de) Gleichstromversorgungssystem
EP1263109A2 (de) Stromrichterschaltung
EP1453192B1 (de) Kurzschlussstromgeschützte Umrichterschaltung
EP1443648A1 (de) Umrichterschaltung zur Schaltung von drei Spannungsniveaus
EP2625777A2 (de) Umrichterschaltung
EP3417539B1 (de) Stromrichter
EP0989016B1 (de) Stromrichterschaltung mit variabler Konfiguration für Traktionsanwendungen
WO2004105225A2 (de) Umrichterschaltung
DE102013225230A1 (de) Schaltungsanordnung mit Solarmodul und optimierter Balancer-Schaltung
WO2007051321A2 (de) Umrichterschaltung zur schaltung einer vielzahl von schaltspannungsniveaus
DE102005044641A1 (de) Blindleistungskompensationseinrichtung
EP2161825A1 (de) Schaltzelle zur Schaltung von fünf oder mehr Spannungsniveaus
DE102005044639A1 (de) Blindleistungskompensationseinrichtung
AT504961B1 (de) Schaltungsanordnung zur reduzierten schalterbelastung
WO2007033502A1 (de) Blindleistungskompensationseinrichtung
WO2007033501A1 (de) Blindleistungskompensationseinrichtung
EP3753109B1 (de) Schaltungsanordnung und stromrichtermodul mit in reihe geschalteten schalterbaugruppen
EP2590313A1 (de) Umrichtersystem sowie leistungselektronisches System mit solchen Umrichtersystemen

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200780038905.6

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 07821126

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2007821126

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1020097007995

Country of ref document: KR

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2009532773

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2173/CHENP/2009

Country of ref document: IN

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2009118387

Country of ref document: RU

Kind code of ref document: A