WO2010145870A1 - Leistungselektronische einheit und system mit solchen leistungselektronischen einheiten - Google Patents

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WO2010145870A1
WO2010145870A1 PCT/EP2010/055361 EP2010055361W WO2010145870A1 WO 2010145870 A1 WO2010145870 A1 WO 2010145870A1 EP 2010055361 W EP2010055361 W EP 2010055361W WO 2010145870 A1 WO2010145870 A1 WO 2010145870A1
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WO
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unit
housing
mounting frame
power electronic
switching modules
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PCT/EP2010/055361
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English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Voegeli
Original Assignee
Abb Schweiz Ag
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02BBOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B1/00Frameworks, boards, panels, desks, casings; Details of substations or switching arrangements
    • H02B1/26Casings; Parts thereof or accessories therefor
    • H02B1/30Cabinet-type casings; Parts thereof or accessories therefor
    • H02B1/32Mounting of devices therein

Definitions

  • the present invention relates to the field of power electronics. It relates to a power electronic unit and a system with such power electronic units according to the preamble of the independent claims.
  • Power electronic switching modules are today used in large numbers in converter circuits or power electronic systems.
  • a switching module comprises one or more, in particular two-pole, switching cells
  • the switching cells has two series-connected controllable bidirectional power semiconductor switch with controlled unidirectional current-carrying direction and a capacitive energy storage circuit connected in parallel to the series connection of the power semiconductor switch.
  • the capacitive energy storage circuit is formed by one or more capacitive energy storage.
  • a switching module described above is, for example, Written in DE 101 03 031 A1. The above-mentioned interconnection of the power semiconductor switches in a switching cell with the energy storage circuit is known to take place via a typically low-inductive busbar.
  • the series circuit of the power semiconductor switches is integrated in a power semiconductor module, wherein the power semiconductor module is normally connected to a cooling.
  • a switching cell may have an additional feed, preferably via a diode bridge or additional active power semiconductor switches. If one or more switching cells are provided in a switching module, the switching cells at their poles are connected in such a way that typically only a few, such as, for example, two output terminals are formed with respect to the switching module.
  • a plurality of such switching modules mentioned above are typically arranged in a power electronic unit and interconnected therein at their output terminals.
  • a power electronic unit may be, for example, a control cabinet or a container.
  • the object of the invention is therefore to provide a space-saving, simple design, easy to maintain, robust and cost-effective power electronic unit. Furthermore, it is an object of the invention to provide a system with such power electronic units according to the invention, which is very easy to implement.
  • the inventive power electronic unit which may be, for example, a control cabinet or a container, comprises at least two switching modules arranged within the unit.
  • the switching modules are actively air-cooled and arranged on a mounting frame.
  • the switching modules are actively air-cooled and arranged on a mounting frame.
  • the mounting frame is arranged by means of at least one insulating element on at least one inner wall of the housing of the unit and in particular electrically fixed thereto, wherein the at least one insulating element of the electrical insulation of the mounting frame relative to the housing of the unit is used.
  • the housing of each switching module has for electrical insulation of the switching modules relative to the mounting frame and each other also an insulating material.
  • the switching module is arranged on at least one further insulating element on the mounting frame, wherein the at least one further insulating element of the electrical insulation of the associated switching module relative to the mounting frame is used.
  • the active air cooling of the switching modules significantly simplifies the structure of the power electronic unit, thereby also saving space.
  • the arrangement of the switching modules on the mounting frame is also very easy to maintain and can be prefabricated, for example, outside the housing of the unit during assembly of the inventive power electronic unit. Due to the month frame the inventive power electronic unit is thus inexpensive to implement and mechanically very robust.
  • the mounting frame further allows a modular design of the switching modules and their almost arbitrary interconnection within the housing of the power electronic unit.
  • the mounting can be scaled in width and height. During operation of the electronic power switching modules, these can be at a different voltage potential compared to the potential of the housing of the unit, such as ground potential, or potentials outside the housing of the unit.
  • the at least one insulation element now electrically isolates the mounting frame from the housing of the unit in order to avoid possible partial discharges, which may occur due to the above-mentioned different potentials.
  • the mounting frame is air-spaced by the at least one insulating element of the housing of the unit, whereby advantageously further electrical isolation relative to the housing of the unit can be achieved.
  • the mounting frame itself is for example at a defined potential, such as at half the potential of the power electronic switching modules. Because the housing of each switching module has an insulating material or, alternatively, the switching module is arranged on the mounting frame via at least one further insulation element, additional electrical insulation of the respective switching module relative to the mounting frame can advantageously be achieved, as mentioned above may be a different from the switching module potential.
  • the insulation is generally easier, since the respective isolation measure only ever has to act to the nearest potential level.
  • the inventive system has at least two power electronic units according to the invention.
  • each power electronic unit is connected at the housing connections to the respectively adjacent unit.
  • a communication unit for exchanging signals between the units see provided each communication unit at least two
  • FIG. 1 is a schematic representation of a first embodiment of a power electronic unit according to the invention
  • FIG. 2 is a schematic representation of a second embodiment of the power electronic unit according to the invention.
  • FIG. 3 is a schematic representation of a third embodiment of the inventive power electronic unit
  • FIG. 4 is a schematic representation of a fourth embodiment of the inventive power electronic unit
  • FIG. 5 is a schematic representation of a fifth embodiment of the power electronic unit according to the invention.
  • FIG. 6 is a schematic representation of a sixth embodiment of the power electronic unit according to the invention.
  • FIG. 7 is a schematic representation of a first embodiment of a system according to the invention with power electronic units according to the invention
  • 8 is a schematic representation of a second embodiment of the inventive system with power electronic units according to the invention
  • FIG. 9 is a schematic representation of a seventh embodiment of the power electronic unit according to the invention.
  • 1 1 is a schematic representation of a ninth embodiment of the power electronic unit according to the invention.
  • a power electronic unit 1 shows a schematic representation of a first embodiment of a power electronic unit 1 according to the invention.
  • a power electronic unit 1 can be, for example, a control cabinet or even a container.
  • the electronic power unit 1 comprises a housing 2 and at least two switching modules 3 arranged within the housing 2.
  • a switch module 3 usually comprises a two-pole switch cell, wherein the switch cell has two series-connected controllable bidirectional power semiconductor switches with controlled unidirectional current-carrying direction and has a parallel to the series circuit of the power semiconductor switch capacitive energy storage circuit.
  • the capacitive energy storage circuit is formed by at least one energy store.
  • the particular controllable power semiconductor switch is in particular as a turn-off thyristor (GTO) or as an integrated thyristor with commutated drive electrode (IGCT), each having an antiparallel switched diode formed.
  • GTO turn-off thyristor
  • IGCT integrated thyristor with commutated drive electrode
  • it is also conceivable to form a controllable power semiconductor switch for example, as a power MOSFET with an additional antiparallel-connected diode or as a bipolar transistor with insulated gate electrode (IGBT) with additionally antiparallel-connected diode.
  • Corresponding power semiconductors based on silicon carbide or other correspondingly advantageous materials are also conceivable.
  • An above-described switching module 3 is given for example in DE 101 03 031 A1.
  • the switching modules 3 are actively air-cooled and arranged on a mounting frame 4. It is also conceivable, however, the liquid cooling of the switching modules 3 with deionized water.
  • the mounting frame 4 is arranged by means of at least one insulation element 5 on at least one inner wall of the housing 2 of the power electronic unit 1 and in particular electrically insulated, wherein the at least one insulation element 5 of the electrical insulation of the mounting frame 4 relative to the housing 2 of the power electronic unit. 1 serves.
  • the housing of each switching module 3 for electrical insulation of the switching module 3 with respect to the mounting frame 4 and with each other on an insulating material.
  • an insulating element is also provided between two adjacent switching modules.
  • the active air cooling ie the associated fan unit, is preferably arranged centrally for the power electronic unit 1, or a part thereof, and is preferably at ground potential.
  • redundant fans are possible in this central fan unit.
  • the arrangement of the switching modules 3 on the mounting frame 4 is also very easy to maintain and can be prefabricated, for example, outside the housing 2 of the electronic power unit 1 during assembly of the power electronic unit 1 according to the invention. Due to the month frame 4, the power electronic unit 1 according to the invention is thus inexpensive to implement and mechanically very robust.
  • the mounting frame 4 also allows a modular design of the switching modules 3 and their almost arbitrary interconnection with each other within the unit 1. FIGS.
  • these may be at a different voltage potential relative to the potential of the housing 2 of the power electronic unit 1, such as ground potential, or potentials outside the housing 2 of the power electronic unit 1.
  • the at least one isolate isolates Onselement 5 the mounting frame 4 relative to the housing 2 of the power electronic unit 1 electrically to avoid possible partial discharges, which may occur due to the above-mentioned different potentials.
  • the mounting frame 4 is air-spaced from the housing 2 of the power electronic unit 1 by the at least one insulation element 5, whereby advantageously further electrical insulation with respect to the housing 2 of the power electronic unit 1 can be achieved.
  • the switching module 3 is arranged on the mounting frame 4 via at least one further insulation element 10, wherein the at least one further insulation element 10 serves the electrical insulation of the associated switching module 3 relative to the mounting frame 4.
  • the mounting frame 4 itself, for example, at a defined and predetermined potential, such as at half the potential of the power electronic switching modules 3.
  • parts of the mounting frame 4 themselves it is also possible for parts of the mounting frame 4 themselves to be at different potentials, since these parts of the mounting frame 4 are insulated from each other, for example according to FIG. 11, by the insulating element 5 are insulated relative to the housing 2 of the unit 1 or according to Fig.
  • each switching module 3 has an insulating material or, alternatively, the switching module 3 is arranged on the mounting frame 4 via the at least one further insulation element 10, additional electrical insulation of the respective switching module 3 with respect to the mounting frame 4 can advantageously be achieved which, as mentioned above, may be at a potential different from the switching module 3.
  • the mounting frame is preferably constructed of electrically conductive material, but also of insulating material for very high insulation requirements.
  • the insulation is generally easier because the respective isolation measure only ever act to the nearest potential level got to.
  • the housing of each switching module 3 comprises an insulating material.
  • the switching modules 3 generally have at least two output terminals 6 and the switching modules 3 are interconnected at the output terminals 6 in such a way that generally at least two housing connections
  • FIGS. 9 to 11 show exemplary embodiments of the unit 1 according to the invention having a different number of housing connections 7.
  • the at least two housing connections 7 extend outside the housing 2 of the unit 1 substantially horizontally , In this way, a plurality of units 1 can be connected to one another in a system of units 1 in a particularly simple manner and over a short connection, wherein such a system will be discussed in more detail below.
  • a further simplification of the above-mentioned system of units 1 can be achieved in that with respect to a unit 1 on two opposite housing walls of the unit 1, an equal number of housing terminals 7 are guided out of the housing 2 of the unit 1.
  • For the construction of a system of units 1 thus only the desired number of units 1 must be strung together and connected without much effort, so that the system can be easily and quickly established.
  • FIG. 7 shows a schematic representation of a first embodiment of a system according to the invention with power electronic units 1 according to the invention.
  • FIG. 7 shows a schematic representation of a first embodiment of a system according to the invention with power electronic units 1 according to the invention.
  • each unit 1 is connected to the housing terminals 7 with at least one adjacent unit 1.
  • a communication unit for exchanging signals between units 1 is provided, each communication unit having at least two communication terminals 8 and the communication terminals 8 are guided out of the housing 2 of the unit 1 out.
  • the communication unit is shown in FIGS. 7 and 8 for clarity not shown.
  • the communication unit is required to electrically exchange data with the switching modules 3 within a unit 1, ie the switching modules 3 are electrically isolated from the communication unit and, for example, connected to the communication unit via optical waveguides.
  • each unit 1 is connected to the communication terminals 8 with at least one adjacent unit 1.
  • adjacent units 1 both to the housing connections 7 and to the communication connections 8, it is very easily possible to realize a system of power-electronics units 1 of modular design and scalable in terms of electrical power.
  • Such a system is therefore of simple design and can be implemented, for example, in a flexible sequence, for example in individual or multiple rows, of the units 1, as shown in FIG. 7 or FIG. 8.
  • the respective last unit 1 of a series or a series preferably led out only on the housing wall of the housing 2 of the unit 1 housing terminals 7 and communication terminals 8, which faces the juxtaposition or the series of units 1, as is shown in Fig. 7 and Fig. 8.
  • the generally at least two communication terminals 8 extend from outside the housing 2 of the unit 1 substantially horizontally.
  • a plurality of units 1 can be connected to one another in a system of units 1 in a particularly simple manner and via a short connection.
  • a further simplification of the system of power electronic units 1 can be achieved by virtue of the fact that with respect to a unit 1 on two opposite housing outer walls of the housing 2 of the unit 1 an equal number of communication terminals 8 are led out of the housing 2 of the unit 1. For the construction of the system thus only the desired number of units 1 must be strung together and connected to the communication ports 8 without much effort, so that the system can be easily and quickly established.
  • connection of each unit 1 with at least one adjacent unit 1 to the housing terminals 7 is a serial connection. Furthermore, it is conceivable that the connection of each unit 1 with at least one adjacent one unit 1 at the communication terminals 8 is also a serial connection.
  • the serial communications, as well as the power supplies of the communication units, can optionally also be implemented redundantly.
  • a central communication unit is switched on in a connection of two communication terminals 8 of two adjacent units 1.
  • the central communication unit is not shown in FIG. 7 and FIG. 8 for the sake of clarity.
  • the central communication unit has over the communication units of the units 1 superordinate tasks, such as the coordination of the exchange of signals between the communication units of the units 1 and / or the coordination of the exchange of signals of the communication units of the units 1, for example, to a central control or regulation a control room.
  • the central communication unit is preferably arranged in a communication cabinet 9, so that the central communication unit is easily and quickly accessible, for example, at any time.

Abstract

Es wird eine leistungselektronische Einheit (1) mit einem Gehäuse (2) und mit mindestens zwei innerhalb des Gehäuses (2) angeordneten Schaltmodulen (3) angegeben, wobei die Schaltmodule (3) aktiv luftgekühlt sind, die Schaltmodule (3) an einem Montagerahmen (4) angeordnet sind und der Montagerahmen (4) mittels mindestens eines Isolationselementes (5) an mindestens einer Innenwand des Gehäuses (2) der Einheit (1) angeordnet ist. Das mindestens eine Isolationselement (5) dient der elektrischen Isolierung des Montagerahmens (4) gegenüber des Gehäuses (2) der Einheit (1). Zudem weist das Gehäuse eines jeden Schaltmoduls (3) zur elektrischen Isolation der Schaltmodule (3) gegenüber dem Montagerahmen (4) und untereinander ein Isolationsmaterial auf. Alternativ ist das Schaltmodul (3) über mindestens ein weiteres Isolationselement (10) an dem Montagerahmen (4) angeordnet, wobei das mindestens eine weitere Isolationselement (10) der elektrischen Isolierung des zugehörigen Schaltmoduls (3) gegenüber dem Montagerahmen (4) dient. Ferner wird ein System mit solchen Schaltschränken angegeben.

Description

Leistungselektronische Einheit und System mit solchen leistungselektronischen Einheiten
BESCHREIBUNG
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Leistungselektronik. Sie betrifft eine leistungselektronische Einheit sowie ein System mit solchen leistungselektronischen Einheiten gemäss dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.
Stand der Technik
Leistungselektronische Schaltmodule werden heute in einer grossen Anzahl in Umrichter- Schaltungen oder leistungselektronischen Systemen eingesetzt. Typischerweise umfasst ein solches Schaltmodul eine oder mehrere, insbesondere zweipolige, Schaltzellen, wobei die Schaltzellen zwei in Serie geschaltete ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter mit gesteuerter unidirektionaler Stromführungsrichtung und einen zu der Serienschaltung der Leistungshalbleiterschalter parallel geschalteten kapazitiven Energiespeicherkreis auf- weist. Üblicherweise ist der kapazitive Energiespeicherkreis durch einen oder mehrere kapazitive Energiespeicher gebildet. Ein vorstehend beschriebenes Schaltmodul ist beispiels- weise in der DE 101 03 031 A1 angegeben. Die vorstehend genannte Verschaltung der Leistungshalbleiterschalter in einer Schaltzelle mit dem Energiespeicherkreis erfolgt bekann- termassen über eine typischerweise niederinduktive Verschienung. Ferner ist die Serienschaltung der Leistungshalbleiterschalter in einem Leistungshalbleitermodul integriert, wobei das Leistungshalbleitermodul normalerweise an eine Kühlung angeschlossen ist. Optional kann eine Schaltzelle über eine zusätzliche Einspeisung verfügen, vorzugsweise über eine Diodenbrücke oder zusätzliche aktive Leistungshalbleiterschalter. Sind eine oder mehrere Schaltzellen in einem Schaltmodul vorgesehen, so sind die Schaltzellen an Ihren Polen derart verschaltet, dass typischerweise nur wenige, wie beispielsweise zwei Ausgangsklemmen bezüglich des Schaltmoduls gebildet sind. Eine Vielzahl solcher vorstehend genannter Schaltmodule wird typischerweise in einer leistungselektronischen Einheit angeordnet und darin an ihren Ausgangsklemmen miteinander verschaltet. Eine solche leistungselektronische Einheit kann beispielsweise ein Schaltschrank oder auch ein Container sein.
Problematisch bei einem vorstehend genannten leistungselektronischen Einheit ist, dass bei einem leistungselektronischen Schaltmodul, wie es vorstehend beschrieben wurde, vor allem bei einer typischen Flüssigkeitskühlung ein erheblicher Aufwand bezüglich des Aufbaus des Schaltmoduls und damit bei der Realisierung der gesamten leistungselektronischen Einheit entsteht. Darüber hinaus ist diese Flüssigkeitskühlung wartungsintensiv, störungsanfäl- Ng und muss bei hohen Spannungen auch die Isolation gegen die benachbarten Zellen und vor allem auch gegen Erde sicherstellen. Eine solche Isolation ist aber aufgrund der Flüssigkeitskühlung der Schaltmodule äusserst aufwendig und verkompliziert die leistungselektronische Einheit damit weiter. Zudem benötigt ein derart gekühltes Schaltmodul viel Platz, wodurch ein kompakter Aufbau der Einheit kaum zu realisieren ist. Insgesamt verursacht ein derartiges Schaltmodul mit seiner Kühlung und den Isolationsanforderungen damit in der leistungselektronischen Einheit erhebliche Kosten. Die Elemente der Schaltzellen der Schaltmodule liegen typischerweise auf einem Spannungspotenzial, so dass zur Vermeidung von Teilentladungen gegenüber unterschiedlichen Potentialen ausserhalb der Einheit, wie beispielsweise Erdpotential, eine geeignete Isolation vorgesehen sein muss.
In „A new 7.2kV Medium Voltage 3-Level-NPC inverter using 6.5kV-IGBTs", 2007 European Conference on Power Electronics and Applications, 5. September 2007 ist ein gattungsge- mässe leistungselektronische Einheit angegeben, in welchem leistungselektronische Schaltmodule an einem Montagerahmen angeordnet sind. Darstellung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine platzsparende, einfach aufgebaute, wartungsfreundliche, robuste und kostengünstige leistungselektronische Einheit anzugeben. Deswei- teren ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein System mit solchen leistungselektronischen Einheiten nach der Erfindung anzugeben, welches sehr einfach zu realisieren ist. Diese Aufgaben werden durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 2 bzw. des Anspruch 8 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung angegeben.
Die erfindungsgemässe leistungselektronische Einheit, welche beispielsweise ein Schaltschrank oder ein Container sein kann, umfasst mindestens zwei innerhalb der Einheit angeordnete Schaltmodule. Erfindungsgemäss sind die Schaltmodule aktiv luftgekühlt und an einem Montagerahmen angeordnet. Erfindungsgemäss sind die Schaltmodule aktiv luftgekühlt und an einem Montagerahmen angeordnet. Der Montagerahmen ist mittels mindestens eines Isolationselementes an mindestens einer Innenwand des Gehäuses der Einheit angeordnet und insbesondere daran elektrisch isolierend befestigt, wobei das mindestens eine Isolationselement der elektrischen Isolierung des Montagerahmens gegenüber dem Gehäuse der Einheit dient. Das Gehäuse eines jeden Schaltmoduls weist zur elektrischen Isolation der Schaltmodule gegenüber dem Montagerahmen und untereinander zudem ein Isolationsmaterial auf. Alternativ dazu ist das Schaltmodul über mindestens ein weiteres Isolationselement an dem Montagerahmen angeordnet, wobei das mindestens eine weitere Isolationselement der elektrischen Isolierung des zugehörigen Schaltmoduls gegenüber dem Montagerahmen dient.
Durch die aktive Luftkühlung der Schaltmodule vereinfacht sich der Aufbau der leistungselektronischen Einheit signifikant, wobei dadurch zudem Platz eingespart werden kann. Die Anordnung der Schaltmodule an dem Montagerahmen ist ferner sehr wartungsfreundlich und kann bei der Montage der erfindungsgemässen leistungselektronischen Einheit bei- spielsweise ausserhalb des Gehäuses der Einheit vorgefertigt werden. Durch den Monatagerahmen ist die erfindungsgemässe leistungselektronische Einheit damit kostengünstig zu realisieren und mechanisch sehr robust. Der Montagerahmen erlaubt weiterhin einen modu- laren Aufbau der Schaltmodule und deren nahezu beliebige Verschaltung untereinander innerhalb des Gehäuses der leistungselektronischen Einheit. Zudem kann der Montagerah- men beliebig in der Breite und Höhe skaliert werden. Im Betrieb der leistungselektronischen Schaltmodule können diese auf einem unterschiedlichen Spannungspotenzial gegenüber dem Potential des Gehäuses der Einheit, wie beispielsweise Erdpotential, oder Potentialen ausserhalb des Gehäuses der Einheit liegen. Mit Vorteil isoliert nun das mindestens eine Isolationselement den Montagerahmen gegenüber dem Gehäuse der Einheit elektrisch zur Vermeidung möglicher Teilentladungen, welche aufgrund der vorstehend genannten unterschiedlichen Potentiale auftreten können. Zudem ist der Montagerahmen durch das mindestens eine Isolationselement von dem Gehäuse der Einheit luftbeabstandet, wodurch vorteilhaft eine weitere elektrische Isolation gegenüber dem Gehäuse der Einheit erreicht werden kann. Insbesondere liegt der Montagerahmen selbst beispielsweise auf einem definierten Potential, wie z.B. auf dem halben Potential der leistungselektronischen Schaltmodule. Dadurch, dass das Gehäuse eines jeden Schaltmoduls ein Isolationsmaterial aufweist oder alternativ das Schaltmodul über mindestens ein weiteres Isolationselement an dem Montagerahmen angeordnet ist, kann vorteilhaft eine zusätzliche elektrischen Isolierung des jeweili- gen Schaltmoduls gegenüber dem Montagerahmen erreicht werden, der, wie vorstehend erwähnt, auf einem sich vom Schaltmodul unterscheidenden Potential liegen kann. Durch die vorstehend erwähnte mögliche Abstufung der Potentiale von den Schaltmodulen über den Montagerahmen (liegt z.B. auf halbem Potential der Schaltmodule) hin zum Gehäuse der Einheit (liegt z.B. auf Erdpotential) und die vorstehend genannten Isolationsmassnah- men, wie Isolationsmaterial des Gehäuses des jeweiligen Schaltmoduls oder das weitere Isolationselement zwischen Schaltmodul und Montagerahmen und das Isolationselement zwischen Montagerahmen und Gehäuse der Einheit, wird die Isolation insgesamt einfacher, da die jeweilige Isolationsmassnahme lediglich immer nur bis zur nächstliegenden Potentialstufe wirken muss.
Das erfindungsgemässe System weist mindestens zwei leistungselektronische Einheiten nach der Erfindung auf. Erfindungsgemäss ist jede leistungselektronische Einheit an den Gehäuseanschlüssen mit der jeweils benachbarten Einheit verbunden. Desweiteren ist innerhalb einer jeden Einheit eine Kommunikationseinheit zum Austausch von Signalen zwi- sehen den Einheiten vorgesehen, wobei jede Kommunikationseinheit mindestens zwei
Kommunikationsanschlüsse aufweist und die Kommunikationsanschlüsse aus dem Gehäuse der Einheit heraus geführt sind. Jede Einheit ist an den Kommunikationsanschlüssen mit der jeweils benachbarten Einheit verbunden ist. Durch die Verbindung jeweils benachbarter Einheiten sowohl an den Gehäuseanschlüssen als auch an den Kommunikationsanschlüs- sen ist es sehr einfach möglich, ein modular aufgebautes und bezüglich elektrischer Leistung beliebig skalierbares System von leistungselektronischen Einheiten zu realisieren. Ein solches System ist somit denkbar einfach aufgebaut und lässt sich beispielsweise in einer flexiblen Aneinanderreihung, z.B. in einzelnen oder mehreren Reihen, der leistungselektro- nischen Einheiten realisieren.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfin- dungsgemässen leistungselektronischen Einheit,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der erfin- dungsgemässen leistungselektronischen Einheit,
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der erfindungs- gemässen leistungselektronischen Einheit,
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform der erfindungs- gemässen leistungselektronischen Einheit
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform der erfin- dungsgemässen leistungselektronischen Einheit,
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer sechsten Ausführungsform der erfin- dungsgemässen leistungselektronischen Einheit,
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfin- dungsgemässen Systems mit leistungselektronischen Einheiten nach der Erfindung, Fig. 8 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des erfin- dungsgemässen Systems mit leistungselektronischen Einheiten nach der Erfindung,
Fig. 9 eine schematische Darstellung einer siebten Ausführungsform der erfin- dungsgemässen leistungselektronischen Einheit,
Fig. 10 eine schematische Darstellung einer achten Ausführungsform der erfindungs- gemässen leistungselektronischen Einheit und
Fig. 1 1 eine schematische Darstellung einer neunten Ausführungsform der erfin- dungsgemässen leistungselektronischen Einheit.
Die in der Zeichnung verwendeten Bezugszeichen und deren Bedeutung sind in der Be- zugszeichenliste 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
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungs- gemässen leistungselektronischen Einheit 1. Allgemein kann eine solche leistungselektronische Einheit 1 beispielsweise ein Schaltschrank oder auch ein Container sein. Die leis- tungselektronische Einheit 1 umfasst ein Gehäuse 2 und mindestens zwei innerhalb des Gehäuses 2 angeordnete Schaltmodule 3. Wie eingangs bereits erwähnt, umfasst ein solches Schaltmodul 3 üblicherweise eine zweipolige Schaltzelle, wobei die Schaltzelle zwei in Serie geschaltete ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter mit gesteuerter unidirektionaler Stromführungsrichtung und einen zu der Serienschaltung der Leistungshalb- leiterschalter parallel geschalteten kapazitiven Energiespeicherkreis aufweist. Üblicherweise ist der kapazitive Energiespeicherkreis durch mindestens einen Energiespeicher gebildet. Der jeweilige ansteuerbare Leistungshalbleiterschalter ist insbesondere als Abschaltthyristor (GTO - Gate Turn-Off Thyristor) oder als integrierter Thyristor mit kommutierter Ansteuerelektrode (IGCT - Integrated Gate Commutated Thyristor) mit jeweils einer antiparallel ge- schalteten Diode ausgebildet. Es ist aber auch denkbar, einen ansteuerbaren Leistungshalbleiterschalter beispielsweise als Leistungs-MOSFET mit zusätzlich antiparallel geschalteter Diode oder als Bipolartransistor mit isoliert angeordneter Gateelektrode (IGBT) mit zusätzlich antiparallel geschalteter Diode auszubilden. Entsprechende Leistungshalbleiter basie- rend auf Siliziumkarbid oder anderen entsprechend vorteilhaften Materialien sind ebenfalls denkbar. Ein vorstehend beschriebenes Schaltmodul 3 ist beispielsweise in der DE 101 03 031 A1 angegeben. Erfindungsgemäss sind die Schaltmodule 3 aktiv luftgekühlt und an einem Montagerahmen 4 angeordnet. Denkbar ist aber auch die Flüssigkeitskühlung der Schaltmodule 3 mit deionisiertem Wasser. Der Montagerahmen 4 ist mittels mindestens ei- nes Isolationselementes 5 an mindestens einer Innenwand des Gehäuses 2 der leistungselektronischen Einheit 1 angeordnet und insbesondere daran elektrisch isolierend befestigt, wobei das mindestens eine Isolationselement 5 der elektrischen Isolierung des Montagerahmens 4 gegenüber dem Gehäuse 2 der leistungselektronischen Einheit 1 dient. Desweiteren weist das Gehäuse eines jeden Schaltmoduls 3 zur elektrischen Isolation der Schalt- module 3 gegenüber dem Montagerahmen 4 und untereinander ein Isolationsmaterial auf. Optional ist es auch möglich, dass zwischen zwei benachbarten Schaltmodulen ebenfalls ein Isolationselement vorgesehen ist. Durch die aktive Luftkühlung der Schaltmodule 3 vereinfacht sich der Aufbau der leistungselektronischen Einheit 1 signifikant, wobei dadurch zudem Platz eingespart werden kann. Die aktive Luftkühlung, d.h. die zugehörige Lüftereinheit, wird vorzugsweise zentral für die leistungselektronische Einheit 1 , oder einen Teil davon, angeordnet und liegt vorzugsweise auf Erdpotential. Optional sind in dieser zentralen Lüftereinheit redundante Lüfter möglich. Die Anordnung der Schaltmodule 3 an dem Montagerahmen 4 ist ferner sehr wartungsfreundlich und kann bei der Montage der erfindungsgemäs- sen leistungselektronischen Einheit 1 beispielsweise ausserhalb des Gehäuses 2 der der leistungselektronischen Einheit 1 vorgefertigt werden. Durch den Monatagerahmen 4 ist die erfindungsgemässe leistungselektronische Einheit 1 damit kostengünstig zu realisieren und mechanisch sehr robust. Der Montagerahmen 4 erlaubt zudem einen modularen Aufbau der Schaltmodule 3 und deren nahezu beliebige Verschaltung untereinander innerhalb der Einheit 1. Fig. 2 bis Fig. 6 zeigen dazu beispielhafte Verschaltungsvarianten der Schaltmodule 3 innerhalb der Einheit 1 mit unterschiedlicher Anzahl von Schaltmodulen 3. Im Betrieb der leistungselektronischen Schaltmodule 3 können diese auf einem unterschiedlichen Spannungspotenzial gegenüber dem Potential des Gehäuses 2 der leistungselektronischen Einheit 1 , wie beispielsweise Erdpotential, oder Potentialen ausserhalb des Gehäuses 2 der leistungselektronischen Einheit 1 liegen. Mit Vorteil isoliert nun das mindestens eine Isolati- onselement 5 den Montagerahmen 4 gegenüber dem Gehäuse 2 der leistungselektronischen Einheit 1 elektrisch zur Vermeidung möglicher Teilentladungen, welche aufgrund der vorstehend genannten unterschiedlichen Potentiale auftreten können. Zudem ist der Montagerahmen 4 durch das mindestens eine Isolationselement 5 von dem Gehäuse 2 der leis- tungselektronischen Einheit 1 luftbeabstandet, wodurch vorteilhaft eine weitere elektrische Isolation gegenüber dem Gehäuse 2 der leistungselektronischen Einheit 1 erreicht werden kann. In einer alternativen Ausführungsform gemäss Fig. 9 ist das Schaltmodul 3 über mindestens ein weiteres Isolationselement 10 an dem Montagerahmen 4 angeordnet, wobei das mindestens eine weitere Isolationselement 10 der elektrischen Isolierung des zugehörigen Schaltmoduls 3 gegenüber dem Montagerahmen 4 dient. Es ist denkbar, dass der Montagerahmen 4 selbst beispielsweise auf einem definierten und vorgebbaren Potential, wie z.B. auf dem halben Potential der leistungselektronischen Schaltmodule 3 liegt. Nach den Ausführungsformen gemäss Fig. 10 und Fig. 1 1 ist es auch möglich, dass Teile des Montagerahmens 4 selbst auf unterschiedlichem Potential liegen können, da diese Teile des Monta- gerahmens 4 beispielsweise nach Fig. 11 durch das Isolationselement 5 voneinander isoliert und auch gegenüber dem Gehäuse 2 der Einheit 1 isoliert sind oder gemäss Fig. 10 entsprechend luftbeabstandet und dann durch das Isolationselement 5 auch gegenüber dem Gehäuse 2 der Einheit 1 isoliert sind. Dadurch, dass das Gehäuse eines jeden Schaltmoduls 3 ein Isolationsmaterial aufweist oder alternativ das Schaltmodul 3 über das mindestens ei- ne weitere Isolationselement 10 an dem Montagerahmen 4 angeordnet ist, kann mit Vorteil eine zusätzliche elektrischen Isolierung des jeweiligen Schaltmoduls 3 gegenüber dem Montagerahmen 4 erreicht werden, der, wie vorstehend erwähnt, auf einem sich vom Schaltmodul 3 unterscheidenden Potential liegen kann. Der Montagerahmen ist vorzugsweise aus elektrisch leitendem Material, aber bei sehr hohen Isolationsanforderungen auch aus isolie- rendem Material aufgebaut.
Durch die vorstehend erwähnte mögliche Abstufung der Potentiale von den Schaltmodulen 3 über den Montagerahmen 4 (liegt z.B. auf halbem Potential der Schaltmodule 3) hin zum Gehäuse 2 der Einheit 1 (liegt z.B. auf Erdpotential) und die vorstehend genannten Isolati- onsmassnahmen, wie Isolationsmaterial des Gehäuses des jeweiligen Schaltmoduls 3 und/oder das weitere Isolationselement 10 zwischen Schaltmodul 3 und Montagerahmen 4 und das Isolationselement 5 zwischen Montagerahmen 4 und Gehäuse 2 der Einheit 1 , wird die Isolation insgesamt einfacher, da die jeweilige Isolationsmassnahme lediglich immer nur bis zur nächstliegenden Potentialstufe wirken muss. Bei der alternativen Ausführungsform nach Fig. 9 ist es zur Verbesserung der Isolation der Schaltmodule 3 untereinander auch denkbar, dass das Gehäuse eines jeden Schaltmoduls 3 ein Isolationsmaterial aufweist.
Gemäss Fig. 1 bis Fig. 6 und Fig. 9 bis Fig. 11 weisen die Schaltmodule 3 allgemein mindestens zwei Ausgangsklemmen 6 auf und die Schaltmodule 3 sind an den Ausgangsklemmen 6 derart miteinander verschaltet, dass allgemein mindestens zwei Gehäuseanschlüsse
7 gebildet sind, welche aus dem Gehäuse 2 der Einheit 1 heraus geführt sind. Fig. 1 bis Fig. 6 und Fig. 9 bis Fig. 1 1 zeigen dazu beispielhafte Ausführungsformen der erfindungemäs- sen Einheit 1 mit unterschiedlicher Anzahl von Gehäuseanschlüsse 7. Vorzugsweise verlaufen die mindestens zwei Gehäuseanschlüsse 7 ausserhalb des Gehäuses 2 der Einheit 1 im wesentlichen horizontal. Mehrere Einheiten 1 lassen sich dadurch besonders einfach und über eine kurze Verbindung miteinander zu einem System von Einheiten 1 verbinden bzw. verschalten, wobei auf ein solches System nachfolgend noch detailliert eingegangen wird. Eine weitere Vereinfachung eines vorstehend genannten Systems von Einheiten 1 kann dadurch erreicht werden, dass bezüglich einer Einheit 1 an zwei gegenüberliegenden Gehäu- seaussenwänden der Einheit 1 eine gleiche Anzahl Gehäuseanschlüsse 7 aus dem Gehäuse 2 der Einheit 1 heraus geführt sind. Für den Aufbau eines Systems von Einheiten 1 muss somit nur noch die gewünschte Anzahl an Einheiten 1 aneinandergereiht und ohne grosseren Aufwand verbunden werden, so dass das System einfach und schnell aufgebaut werden kann.
In Fig. 7 ist eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungs- gemässen Systems mit leistungselektronischen Einheiten 1 nach der Erfindung gezeigt. Fig.
8 zeigt ferner eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des erfin- dungsgemässen Systems mit leistungselektronischen Einheiten 1 nach der Erfindung. Allgemein ist bei dem erfindungsgemässen System mit mindestens zwei der vorstehend detailliert beschriebenen leistungselektronischen Einheiten 1 jede Einheit 1 an den Gehäusean- Schlüssen 7 mit mindestens einer benachbarten Einheit 1 verbunden. Innerhalb einer jeden Einheit 1 ist eine Kommunikationseinheit zum Austausch von Signalen zwischen Einheiten 1 vorgesehen, wobei jede Kommunikationseinheit mindestens zwei Kommunikationsanschlüsse 8 aufweist und die Kommunikationsanschlüsse 8 aus dem Gehäuse 2 der Einheit 1 heraus geführt sind. Die Kommunikationseinheit ist in Fig. 7 und Fig. 8 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Die Kommunikationseinheit wird dazu benötigt, mit den Schaltmodulen 3 innerhalb einer Einheit 1 potentialgetrennt Daten auszutauschen, d.h. die Schaltmodule 3 sind von der Kommunikationseinheit potentialgetrennt und dazu beispielsweise über Lichtwellenleiter mit der Kommunikationseinheit verbunden. Denkbar sind auch mehrerer Kommunikationseinheiten innerhalb einer Einheit 1. Ferner ist jede Einheit 1 an den Kommunikationsanschlüssen 8 mit mindestens einer benachbarten Einheit 1 verbunden. Durch die Verbindung benachbarter Einheiten 1 sowohl an den Gehäuseanschlüssen 7 als auch an den Kommunikationsanschlüssen 8 ist es sehr einfach möglich, ein modular aufgebautes und bezüglich elektrischer Leistung beliebig skalierbares System von leistungselektroni- sehen Einheiten 1 zu realisieren. Ein solches System ist somit denkbar einfach aufgebaut und lässt sich beispielsweise in einer flexiblen Aneinanderreihung, z.B. in einzelnen oder mehreren Reihen, der Einheiten 1 realisieren, wie dies in Fig. 7 bzw. Fig. 8 gezeigt ist. Es sei erwähnt, dass die jeweils letzte Einheit 1 einer Aneinanderreihung bzw. einer Reihe vorzugsweise lediglich an der Gehäusewand des Gehäuses 2 der Einheit 1 herausgeführte Gehäuseanschlüsse 7 und Kommunikationsanschlüsse 8 aufweist, welche der Aneinanderreihung bzw. der Reihe von Einheiten 1 zugewandt ist, wie dies in Fig. 7 und Fig. 8 dargestellt ist.
Vorzugsweise verlaufen die allgemein mindestens zwei Kommunikationsanschlüsse 8 aus- serhalb des Gehäuses 2 der Einheit 1 im wesentlichen horizontal. Mehrere Einheiten 1 lassen sich dadurch besonders einfach und über eine kurze Verbindung miteinander zu einem System von Einheiten 1 verbinden bzw. verschalten.
Eine weitere Vereinfachung des Systems von leistungselektronischen Einheiten 1 kann da- durch erzielt werden werden, dass bezüglich einer Einheit 1 an zwei gegenüberliegenden Gehäuseaussenwänden des Gehäuses 2 der Einheit 1 eine gleiche Anzahl Kommunikationsanschlüsse 8 aus dem Gehäuse 2 der Einheit 1 heraus geführt sind. Für den Aufbau des Systems muss somit nur noch die gewünschte Anzahl an Einheiten 1 aneinandergereiht und ohne grosseren Aufwand an den Kommunikationsanschlüssen 8 verbunden werden, so dass das System einfach und schnell aufgebaut werden kann.
Es ist denkbar, dass die Verbindung einer jeden Einheit 1 mit mindestens einem benachbarten Einheit 1 an den Gehäuseanschlüssen 7 eine serielle Verbindung ist. Weiterhin ist es denkbar, dass die Verbindung einer jeden Einheit 1 mit mindestens einer benachbarten Ein- heit 1 an den Kommunikationsanschlüssen 8 ebenfalls eine serielle Verbindung ist. Die seriellen Kommunikationen, wie auch die Speisungen der Kommunikationseinheiten, können optional auch redundant ausgeführt werden.
Vorzugsweise ist eine zentrale Kommunikationseinheit in eine Verbindung zweier Kommunikationsanschlüsse 8 zweier benachbarter Einheiten 1 eingeschaltet. Die zentrale Kommunikationseinheit ist in Fig. 7 und Fig. 8 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Die zentrale Kommunikationseinheit hat gegenüber den Kommunikationseinheiten der Einheiten 1 übergeordnete Aufgaben, wie beispielsweise die Koordination des Austausches von Signa- len zwischen den Kommunikationseinheiten der Einheiten 1 und/oder die Koordination des Austausches von Signalen der Kommunikationseinheiten der Einheiten 1 beispielsweise zu einer zentralen Steuerung oder Regelung eines Leitstandes. Die zentrale Kommunikationseinheit ist gemäss Fig. 7 und Fig. 8 vorzugsweise in einem Kommunikationsschrank 9 angeordnet, so dass die zentrale Kommunikationseinheit beispielsweise jederzeit leicht und schnell zugänglich ist.
Allgemein ist es auch denkbar, ein sternförmiges Kommunikationsnetz mit den Kommunikationseinheiten aufzubauen, wobei dann beispielesweise die Kommunikationseinheiten der Einheiten 1 sternförmig mit der zentralen Kommunikationseinheit verbunden sind.
Bezugszeichenliste
1 leistungselektronische Einheit
2 Gehäuse der leistungselektronischen Einheit 3 leistungselektronisches Schaltmodul
4 Montagerahmen
5 Isolationselement
6 Au sgan gsklem m e
7 Gehäuseanschluss 8 Kommunikationsanschluss
9 Kommunikationsschrank
10 weiteres Isolationselement

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Leistungselektronische Einheit (1 ) mit einem Gehäuse (2) und mit mindestens zwei in- nerhalb des Gehäuses (2) angeordneten Schaltmodulen (3), wobei die Schaltmodule (3) aktiv luftgekühlt sind und die Schaltmodule (3) an einem
Montagerahmen (4) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Montagerahmen (4) mittels mindestens eines Isolationselementes (5) an min- destens einer Innenwand des Gehäuses (2) der Einheit (1 ) angeordnet ist, wobei das mindestens eine Isolationselement (5) der elektrischen Isolierung des Montagerahmens (4) gegenüber des Gehäuses (2) der Einheit (1 ) dient, und dass das Gehäuse eines jeden Schaltmoduls (3) zur elektrischen Isolation der Schaltmodule (3) gegenüber dem Montagerahmen (4) und untereinander ein Isolationsmateri- al aufweist.
2. Leistungselektronische Einheit (1 ) mit einem Gehäuse (2) und mit mindestens zwei innerhalb des Gehäuses (2) angeordneten Schaltmodulen (3), wobei die Schaltmodule (3) aktiv luftgekühlt sind und die Schaltmodule (3) an einem Montagerahmen (4) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Montagerahmen (4) mittels mindestens eines Isolationselementes (5) an mindestens einer Innenwand des Gehäuses (2) der Einheit (1 ) angeordnet ist, wobei das mindestens eine Isolationselement (5) der elektrischen Isolierung des Montagerahmens (4) gegenüber des Gehäuses (2) der Einheit (1 ) dient, und dass Schaltmodul (3) über mindestens ein weiteres Isolationselement (10) an dem Montagerahmen (4) angeordnet, wobei das mindestens eine weitere Isolationselement (10) der elektrischen Isolierung des zugehörigen Schaltmoduls (3) gegenüber dem Montagerahmen (4) dient.
3. Leistungselektronische Einheit (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Gehäuse eines jeden Schaltmoduls (3) ein Isolationsmaterial aufweist.
4. Leistungselektronische Einheit (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Montagerahmen (4) auf einem definierten und vorgebbaren Potential liegt.
5. Leistungselektronische Einheit (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltmodule (3) mindestens zwei Ausgangsklemmen (6) aufweisen und die Schaltmodule (3) an den Ausgangsklemmen (6) derart miteinander verschaltet sind, dass mindestens zwei Gehäuseanschlüsse (7) gebildet sind, welche aus dem Gehäuse (2) der Einheit (1 ) heraus geführt sind.
6. Leistungselektronische Einheit (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Gehäuseanschlüsse (7) ausserhalb des Gehäuses (2) der Einheit (1 ) im wesentlichen horizontal verlaufen.
7. Leistungselektronische Einheit (1 ) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass an zwei gegenüberliegenden Gehäuseaussenwänden der Einheit (1 ) eine gleiche Anzahl Gehäuseanschlüsse (7) aus dem Gehäuse (2) der Einheit (1 ) heraus geführt sind.
8. System mit mindestens zwei leistungselektronischen Einheiten (1 ) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass jede Einheit (1 ) an den Gehäuseanschlüssen (7) mit mindestens einer benachbarten Einheit (1 ) verbunden ist, dass innerhalb einer jeden Einheit (1 ) eine Kommunikationseinheit zum Austausch von
Signalen zwischen Einheiten (1 ) vorgesehen ist, wobei jede Kommunikationseinheit mindestens zwei Kommunikationsanschlüsse (8) aufweist und die Kommunikationsanschlüsse (8) aus dem Gehäuse (2) der Einheit (1 ) heraus geführt sind, und dass jede Einheit (1 ) an den Kommunikationsanschlüssen (8) mit mindestens einer benachbarten Einheit (1 ) verbunden ist.
9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Kommunikationsanschlüsse (8) ausserhalb des Gehäuses (2) der Einheit (1 ) im wesentlichen horizontal verlaufen.
10. System nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass an zwei gegenüberliegenden Gehäuseaussenwänden der Einheit (1 ) eine gleiche Anzahl Kommunikationsanschlüsse (8) aus dem Gehäuse (2) der Einheit (1 ) heraus geführt sind.
11. System nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung einer jeden Einheit (1 ) mit mindestens einer benachbarten Einheit (1 ) an den Gehäuseanschlüssen (7) eine serielle Verbindung ist.
12. System nach einem der Ansprüche 8 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung einer jeden Einheit (1 ) mit mindestens einer benachbarten Einheit (1 ) an den Kommunikationsanschlüssen (8) eine serielle Verbindung ist.
13. System nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine zentra- Ie Kommunikationseinheit in eine Verbindung zweier Kommunikationsanschlüsse (8) zweier benachbarten Einheiten (1 ) eingeschaltet ist.
14. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Kommunikationseinheit in einem Kommunikationsschrank (9) angeordnet ist.
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