WO2018153433A1 - Modularer multilevelstromrichter - Google Patents

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WO2018153433A1
WO2018153433A1 PCT/EP2017/053916 EP2017053916W WO2018153433A1 WO 2018153433 A1 WO2018153433 A1 WO 2018153433A1 EP 2017053916 W EP2017053916 W EP 2017053916W WO 2018153433 A1 WO2018153433 A1 WO 2018153433A1
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WO
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vehicle
electrical
electrical components
modular
components
Prior art date
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PCT/EP2017/053916
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Thomas Mangold
Martin Pieschel
Uwe STÜRMER
Tobias TEPE
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Siemens Aktiengesellschaft
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Priority to PCT/EP2017/053916 priority patent/WO2018153433A1/de
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • 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
    • H02M7/4835—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels comprising two or more cells, each including a switchable capacitor, the capacitors having a nominal charge voltage which corresponds to a given fraction of the input voltage, and the capacitors being selectively connected in series to determine the instantaneous output voltage
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    • H02M7/505—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 using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/515—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 using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • H02M7/5152—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 using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only with separate extinguishing means
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    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/327—Means for protecting converters other than automatic disconnection against abnormal temperatures

Definitions

  • a modular multilevel converter is one
  • multilevel converters can convert AC to DC and DC to AC.
  • a modular multilevel power converter has a
  • a modular multilevel converter can be used to generate different voltages adaptable (scalable) and a desired output voltage relatively accurately.
  • Multilevel converter makes a big difference
  • Construction measures are often associated with lengthy planning and approval procedures.
  • the invention has for its object to provide a modular Multilevelstromrichter and a method for influencing electrical power by means of a modular Specify a multilevel power converter that is fast on the
  • first electrical components mounted on a first vehicle, in particular on a first truck trailer,
  • second electrical components which are arranged on a second vehicle, in particular on a second truck trailer,
  • Components and the second electrical components are each arranged on a vehicle.
  • the first and the second electrical components can each be quickly transported by the vehicle to the desired location.
  • the components also remain on the respective vehicle during operation of the multilevel converter.
  • Multilevelstromrichters are the first vehicle and the second vehicle spaced apart from each other, and the first electrical components and the second electrical components are by means of the first connecting conductor
  • Multilevelstromrichter with large and heavy electrical components can be realized in this way, because the components are distributed over several vehicles. If necessary, the multilevel power converter can of course also have more than two vehicles, which by means of connecting conductors
  • electrical components ⁇ is in the context of the description of classical electrical components such as coils, switches or resistors and also for electronic
  • Components such as transistors, IGBTs or
  • the first electrical components have an (electrical) series connection of modules, the modules each having at least two electronic switching elements and an electrical energy store,
  • the second electrical components have at least one electrical coil.
  • the first vehicle and the second vehicle have at least one electrical coil.
  • the modular Multilevelstromrichter can also be designed so that
  • Containers are arranged, which is mounted on the first vehicle and / or - The second electrical components in a second
  • Containers are arranged, which is mounted on the second vehicle.
  • the modular multilevel power converter may be configured such that
  • the series circuit of modules is arranged in a first container which is mounted on the first vehicle and / or
  • the coil is arranged in a second container which is mounted on the second vehicle.
  • the first container and the second container advantageously each form a housing of the multilevel converter; they protect the first electrical components and the second
  • the containers also protect the environment of
  • the multilevel converter can be set up so that
  • a first electrical interface for connecting the first
  • Connecting conductor is arranged and / or
  • a second electrical interface for connecting the first
  • Connecting conductor is arranged.
  • the interface can be the first
  • Components are electrically connected together. It is advantageous that the first electrical interface and the second electrical interface is arranged in each case at a first end of the respective vehicle. This makes you very happy when connecting the first connection ladder variable:
  • the first connecting conductors can be continued by the vehicle both parallel to the direction of travel and at right angles to the direction of travel.
  • the first connection conductors can advantageously be led straight away from the vehicle, since the terminal arrangement of the interface on the vehicle in several directions provides sufficient space for the straight-line installation of the first connection conductors.
  • the multilevel converter can be designed so that
  • first contacts are electrically connected to the first electrical components and the second contacts are electrically connected to one of the first connecting conductors and / or
  • the second electrical interface has a plurality of releasable electrical contact pairs, each having a first electrical contact and a second electrical contact, wherein the first contacts are electrically connected to the second electrical components and the second contacts are electrically connected to one of the first connecting conductor.
  • the two interfaces thus each have a plurality of detachable
  • the multi-level converter can be set up and / or put into operation very easily, quickly and with little personnel at the place of use.
  • the multilevel converter can be designed so that the electrical contact pairs are each designed as a connector.
  • the electrical connection conductors can be connected in a particularly simple and fast manner to the electrical components located on the respective vehicle.
  • the multilevel converter can be designed such that - the first contacts of the first electrical interface are electrically connected to the first electrical components by means of first electrical cables, at least
  • Vehicle run through and arranged on the underside of the second container recesses into a
  • first electrical cables are protected on the underside of the first vehicle and safely relocated from accidental change or damage. Furthermore, it is advantageous that the first electrical cable through at the bottom of the first container
  • the multilevel converter can be designed so that
  • the modular multilevel converter has a transformer which is arranged on a third vehicle, in particular on a third truck trailer,
  • Connecting conductors are electrically connected together.
  • Multilevel converter has its own transformer and thus independent of a fixed installed
  • the application possibilities of the multilevel converter are significantly increased and the modular multilevel converter can be adapted to different voltage levels by selecting a suitable transformer.
  • the multilevel converter can also be designed so that
  • Connecting conductor is arranged and
  • the third electrical interface and the second electrical interface are also spatially separated from each other and thus confusion when connecting the connection conductors are avoided.
  • the arrangement of the third electrical interface and the second electrical interface are also spatially separated from each other and thus confusion when connecting the connection conductors are avoided.
  • the multilevel converter can also be designed so that
  • the first electrical interface, the second electrical interface and the third electrical interface are similar. It is particularly advantageous that the electrical connection of the individual interfaces by means of electrical connection conductor at the site is significantly simplified. The on-site staff need only once understand the principle of the interface and can then easily and quickly on the
  • Vehicles arranged electrical components by means of the connecting conductors electrically interconnect.
  • the multilevel converter can also be designed so that
  • the modular multilevel converter has a cooling device which is arranged on a fourth vehicle, in particular on a fourth truck trailer,
  • cooling device and the first vehicle are connected to each other by means of at least one coolant line.
  • Cooling device makes it possible to effectively cool the multilevel converter and therefore to use even at large required electrical power.
  • the multilevel converter can also be designed so that
  • the two electronic switching elements of the modules are arranged in a half-bridge circuit, and / or
  • the modules each have the two electronic switching elements and two other electronic switching elements, wherein the two electronic switching elements and the two other electronic switching elements in one
  • Half bridge circuits and / or full bridge circuits leave realize a variety of configurations of multilevel converters.
  • the multilevel converter can also be designed so that
  • the modular Multilevelstromrichter has at least two first vehicles, wherein on the two first
  • Multilevelstromrichters are assigned.
  • each electrical phase is assigned to one or more of this phase first
  • the multilevel converter can be a three-phase
  • Multilevelstromrichter may have three first vehicles, each of the three first vehicles each carries a phase associated with the first electrical components. Disclosed is still a
  • the electric power is transmitted from a power transmission network to first electrical components and to second electrical components, wherein the first electrical
  • Components are arranged on a first vehicle, in particular on a first truck trailer, and the second electrical components on a second vehicle,
  • Multilevel converter are, and
  • This method can be designed such that
  • the electric current is influenced such that a reactive power compensation of the electric current
  • Figure 1 shows an embodiment of a modular
  • Figure 2 shows an embodiment of a module
  • FIG. 3 shows a further embodiment of a module
  • Figure 4 shows an embodiment of a reactive power compensation system with a modular
  • FIG. 5 shows an embodiment of the modular
  • Figure 6 shows an embodiment of the first vehicle and the second vehicle
  • Figure 7 shows the embodiment of the first vehicle in another view, in
  • Figure 10 shows the embodiment of the first vehicle and the second vehicle in a view from below.
  • FIG. 1 shows a power converter 1 (high-voltage power converter 1) in the form of a modular multilevel converter 1 (modular multilevel converter, MMC).
  • MMC modular multilevel converter
  • Multilevelstromrichter 1 has a first
  • the first AC voltage terminal 5 is electrically connected to a first phase module branch 11 and a second phase module branch 13.
  • the first phase module branch 11 and the second phase module branch 13 form a first phase module 15 of the power converter 1.
  • Phase module branch 11 is electrically connected to a first DC voltage connection 16; that the first
  • Phase module branch 13 is connected to a second
  • the first DC voltage terminal 16 electrically connected.
  • the first DC voltage terminal 16 is a positive one
  • the second DC voltage terminal 17 is a negative DC voltage terminal.
  • the second AC voltage terminal 7 is electrically connected to one end of a third phase module branch 18 and to one end of a fourth phase module branch 21.
  • the third Phase module branch 18 and the fourth phase module branch 21 form a second phase module 24.
  • the third change ⁇ voltage terminal 9 is connected to one end of a fifth
  • Phase module branch 27 Phase module branch 27 and with one end of a sixth
  • Phase module branch 29 electrically connected.
  • Phase module branch 27 and the sixth phase module branch 29 form a third phase module 31.
  • the second AC terminal 7 opposite end of the third phase module branch 18 and the third
  • Phase module branch 27 are electrically connected to the first DC voltage connection 16.
  • the end of the fourth phase module branch 21 facing away from the second AC voltage terminal 7 and the end of the sixth phase module branch 29 facing away from the third AC voltage terminal 9 are electrically connected to the second DC voltage terminal 17.
  • the first phase module branch 11, the third phase module branch 18 and the fifth phase module branch 27 form a positive-side converter element 32;
  • the second phase module branch 13, the fourth phase module branch 21 and the sixth phase module branch 29 form a negative-side converter element 33.
  • the first AC voltage connection 5, the second AC voltage connection 7 and the third AC voltage connection 9 are electrically connected via a transformer 35 and a switchgear 36 to a power transmission network 37.
  • Each phase module branch has a plurality of modules (1_1, 1_2, 1_3, 1_4 ... l_n; 2_1 ... 2_n; etc.) which are electrically connected in series (by means of their galvanic current connections). Such modules are also referred to as submodules.
  • each phase module branch has n modules. The number of electrically connected in series by means of their galvanic power connections modules can be very different, at least two
  • Modules connected in series but it is also possible to wise 3, 50, 100 or more modules electrically in series
  • n 36: the first phase module branch 11 thus has 36 modules 1_1, 1_2, 1_3, ⁇ 1_36.
  • the other phase module branches 13, 18, 21, 27 and 29 are of similar construction.
  • an inductance (coil) LI to L6 is furthermore arranged.
  • optical messages or optical signals are transmitted via an optical communication link (for example via an optical waveguide) to the individual modules 1_1 to 6_n.
  • the control device sends to the individual modules in each case a desired value for the amount of the output voltage that is to provide the respective module.
  • the described modular multilevel converter thus has a multiplicity of the aforementioned identical modules, which are electrically connected in series.
  • the electrical series connection of the modules can achieve high output voltages.
  • the power converter is simply on
  • Modular multilevel converters are often used in the high voltage range, for example as
  • the power converter 1 has a cooling device 50.
  • the cooling device 50 has a coolant reservoir 52, a pump 54 (coolant pump 54) and a heat exchanger 56 (heat exchanger 56).
  • Heat exchangers 56 are through coolant lines 60 with the individual modules 1_1 ... l_n, 3_1 ... 3_n, etc. of the
  • Coolant tank 52 In the coolant tank 52 is a supply of coolant 70.
  • the coolant 70 may from the
  • Coolant tank 52 by means of the pump 54 through the
  • Heat exchanger 56 through the modules 1_1 ... l_n of the first phase module branch 11 and then back to
  • Coolant tank 52 are pumped.
  • Cooling device 50 a coolant circuit 72 on.
  • the coolant circuit 72 so arranged in the modules power semiconductor devices can be cooled simultaneously.
  • This further cooling device 80 has an identical construction to the cooling device 50 of the first, third and fifth phase module branches 11, 18 and 27.
  • Converter 1 by means of a single cooling device (i.e., by means of a single coolant tank 52, a single pump 54 and a single heat exchanger 56) are cooled.
  • a single cooling device i.e., by means of a single coolant tank 52, a single pump 54 and a single heat exchanger 56
  • a module 201 is shown by way of example. This may, for example, be the module 1_1 of the first phase module branch 11 (or else one of the other modules shown in FIG. 1).
  • the module is designed as a half-bridge module 201.
  • the module 201 has a first on and off switchable electronic
  • Switching element 202 with a first antiparallel-connected diode 204 (first freewheeling diode 204). Furthermore, the module 201 has a second electronic switchable on and off
  • the first electronic switching element 202 and the second electronic switching element 206 are each configured as an IGBT (insulated-gate bipolar transistor).
  • the first electronic switching element 202 is electrically connected in series with the second electronic switching element 206. At the connection point between the two electronic
  • a first (galvanic) module connection 212 is arranged. At the terminal of the second switching element 206, which is the connection point
  • a second (galvanic) module connection 215 is arranged.
  • the second module connection 215 is furthermore connected to a first connection of the energy store 210
  • a second terminal of the energy storage 210 is electrically connected to the terminal of the first
  • the energy storage 210 is therefore electrically parallel
  • Module terminal 215 either the voltage of the energy storage 210 is output or no voltage is output (i.e., a zero voltage is output).
  • the control of the first switching element 202 and the second switching element 206 takes place in the exemplary embodiment by means of the (above-mentioned) of the control device 48 of
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of a module 301 of the modular multilevel converter 1.
  • This module 301 may be, for example, the module 1 2 (or even to one of the other modules shown in Figure 1).
  • first electronic switching element 202 second electronic switching element 202
  • Switching element 306 with a fourth anti-parallel connected freewheeling diode 308 on.
  • the third electronic switching element 302 and the fourth electronic switching element 306 are each configured as an IGBT. In contrast to
  • the second module connection 315 is not electrically connected to the second electronic switching element 206, but instead has a center point of an electrical series connection of the third electronic switching element 302 and the fourth electronic switching element 306.
  • the module 301 of FIG. 3 is a so-called full-bridge module 301.
  • This full-bridge module 301 is characterized in that, with appropriate control of the four
  • the (Galvanic) module connection 315 selectively either the positive voltage of the energy storage 210, the negative voltage of the energy storage 210 or a voltage of zero (zero voltage) can be output.
  • the power converter 1 can have either only half-bridge modules 201, only full-bridge modules 301 or also half-bridge modules 201 and full-bridge modules 301.
  • FIG. 4 shows an embodiment of a power converter 401 is shown, which a
  • Reactive power compensation system 401 is. This is.
  • Power converter 401 has only the three phase module branches 11, 18 and 27, which form three phase modules of the power converter.
  • the number of phase modules corresponds to the number of phases of an AC power transmission network 37, to which the power converter 401 is connected by means of the transformer 35 and the switchgear 36.
  • the three phase modules 11, 18 and 27 are connected in a triangular manner, i. the three phase modules 11, 18 and 27 are connected in a delta connection.
  • Each vertex of the delta connection is electrically connected to a respective phase line 415, 417 or 419 of the three-phase alternating voltage network 37.
  • the three phase modules can also be connected in a star connection instead of in delta connection.
  • the converter 401 can supply the energy transmission network 37 with reactive power or remove reactive power from the energy transmission network 37.
  • Electrical components of the multilevel power converter 500 are on a first vehicle 501, a second vehicle 502, a third vehicle 503, a fourth vehicle 504, a fifth vehicle 505 and a sixth vehicle 506
  • each of the vehicles are each a truck trailer.
  • each of the vehicles may be another vehicle, such as one equipped with an engine
  • Truck or a railway carriage Truck or a railway carriage.
  • Components 508 in the exemplary embodiment are the series circuits of the modules 1_1 to l_n, 3_1 to 3_n and 5_1 to 5_n, compare FIG. 4.
  • Second electrical components 509 are arranged on the second vehicle 502. in the Embodiment, the second electrical components 509 electric coils (electric reactors, choke coils, so-called phase choke coils), in particular the electrical coils LI, L3 and L5 shown in Figure 4.
  • At a first end of the first vehicle 501 is a first one
  • a second electrical interface 514 is disposed. The first electric
  • Interface 512 is electrically conductive via first connection conductors 518 to second electrical interface 514
  • the first vehicle 501 and the second vehicle 502 are set up parallel to each other.
  • the first electrical conductors 518 which connect the first electrical interface 512 of the first vehicle 501 and the second electrical interface 514 of the second vehicle 502, run perpendicular to the first vehicle 501 and to the second vehicle 502. This allows short conductor lengths of the first electrical conductors 518 realize.
  • the second vehicle 502 may also be disposed on the other side of the first vehicle 501 (where the fourth vehicle 504 is disposed in FIG. 5). In the first vehicle 501, the first electric ones
  • Components 508 are connected by means of first cable 522 with the first electrical interface 512 electrical.
  • the second electrical In the second vehicle 502, the second electrical
  • first electrical components 508 via the first cable 522, the first interface 512, the first connection conductor 518, the second electrical interface 514 and the second cable 524 electrically connected to the second electrical components 509, wherein the second electrical components 509 are arranged on the second vehicle 502.
  • the second vehicle 502 has a third electrical interface 528 at its second end.
  • Transformer 532 (more specifically, with a secondary winding of the transformer 532) disposed on the third vehicle 503.
  • a primary winding of the transformer 532 is electrically connected via third connection conductors 534 to a switchgear 536 disposed on the sixth vehicle 506.
  • the switchgear 536 is over
  • High voltage conductor 538 electrically connected to a power transmission network 540 (power supply network 540).
  • This is in particular a high-voltage AC power transmission network 540. So it is a modular Multilevelstromrichter 500 for
  • the third electrical interface 528 is electrically connected to the second electrical components 509 via third electrical cables 542.
  • the first electrical interface 512 of the first vehicle 501 is connected via fourth connection conductors 544 to the fifth vehicle 505, more precisely to electrical components 556 arranged on the fifth vehicle 505.
  • These electrical components 556 of the fifth vehicle are in the exemplary embodiment, for example, components of the protection technology, an uninterruptible power supply and / or a battery.
  • the control device 48 of the. Can optionally also be installed in a container installed there be arranged modular multilevel power converter. This controller 48 may also be on another
  • Vehicle for example, be arranged in the first container 602 of the first vehicle 501. Furthermore, the second electrical interface 514 of the second vehicle 502 via fifth connection conductors 550 is likewise connected to the electrical components of the fifth vehicle 505
  • the electrical connection conductors (ie the first
  • Connection conductor 518 the second connection conductors 530, the third connection conductors 534 and the fourth
  • Connecting conductors 544 and / or the fifth connecting conductors 550 may each be in the form of insulated cables or
  • the first vehicle 501 is connected by means of two coolant lines 558 to a cooling device 560, which is arranged on the fourth vehicle 504.
  • This cooling device 560 enables the cooling of the first electrical components 508 (in particular of the modules) of the first vehicle 501.
  • the cooling device 560 has in the exemplary embodiment
  • the vehicles 501 to 506 are each truck trailers. These truck trailers have wheels 564 at one end, at the other end the truck trailers are coupled to a tractor as they travel.
  • the end of the vehicles on which the wheels 564 are arranged ie, the first end of the first vehicle and the first end of the second vehicle, respectively
  • the individual vehicles are parked at the site spaced from each other and on the Vehicles permanently installed components or components are electrically connected to each other by means of the connecting conductors.
  • the connection is made by means of the coolant lines 558.
  • Vehicle 502 can realize the basic configuration of a modular Multilevelstromrichters.
  • this basic configuration can be supplemented with the other vehicles (third vehicle 503, fourth vehicle 504, fifth vehicle 505 and / or sixth vehicle 506) to provide the modular multilevel converter with further functions or properties.
  • the electrical power continues to flow via the second cables 524, the second electrical interface 514, the first connection conductors 518, the first electrical interface 512, and the first cables 522 to the first electrical components 508 of the first
  • Vehicle 501 By means of the first electrical components 508 and the second electrical components 509 is influenced by the modular Multilevelstromrichter 500 of the electric current (in the embodiment, a
  • the high voltage power transmission network has
  • voltages between 52 and 500 kV are preferably transmitted at voltages in the medium-voltage range via the first electrical connecting conductors 518, the second electrical connecting conductors 530 and / or the third electrical connecting conductors 534, that is, for example, at voltages between 5 and 33 kV.
  • currents are preferably transmitted at voltages in the low-voltage range, that is, for example, at voltages between 120 and 480 V.
  • signals can be transmitted between all vehicles via signal cables routed in addition to the connecting conductors.
  • Figure 6 shows a perspective view of the first vehicle 501 and the second vehicle 502.
  • a first container 602 is arranged, which includes the first electrical components 508.
  • a second container 604 is arranged, which includes the first electrical components 508.
  • a second container 604 is arranged, which includes the second electrical components 504.
  • L3 and L5 also other components such as disconnectors and / or
  • the Earthing switch can be arranged.
  • the first interface 512 of the first vehicle is electrically connected to the second interface 514 of the second vehicle 502 via the first connection conductors 518. It is easy to see that the first connecting conductors in the area between the vehicles are designed straight, that is, the first
  • Connection conductors 518 are laid by the shortest route between the first vehicle 501 and the second vehicle 502. For mechanical support of the connection conductors are between the first interface 512 and the second
  • connection conductor support 608 and a second connection conductor support 610 arranged.
  • Connecting conductor support 610 are of similar construction. Each of the connecting conductor supports 608 and 610 is constructed like a stand and allows the exit of the first
  • the third electrical interface 528 can be seen at the second end of the second vehicle 502.
  • the three interfaces 512, 514 and 528 have a similar structure.
  • the first vehicle 501 is in another
  • each of the detachable electrical contact pairs 704 is electrically connected to one of the first connection conductors 518. (For better visibility, the first ones are
  • first connection conductors 518 there remains a gap between the first connection conductors 518 and the first electrical interface 512.
  • the first connection conductors 518 naturally extend to the respective releasable electrical ones
  • Container 602 shown. As a result, the course of the first cable 522 is clearly visible.
  • the first cables 522 extend from the first electrical interface 512 initially on a first portion vertically down to below the first container 602. Thereafter, the first cable 622 extend on a second portion below the first container 602 at the bottom of the first vehicle 501 along , Finally, a third section of the first cable 622 again runs vertically upwards. As a result, the first cables are led into the interior of the first container 602 through recesses 904 (see FIG. 9) arranged on the underside of the first container 602.
  • the (second) section of the first cable 522 running on the underside of the first vehicle 501 is through
  • Containers 602 and the bottom of the vehicle 501 are arranged.
  • the (second) section of the first cable 522 which runs on the underside of the first vehicle is located next to or between longitudinal struts 808 of the underside of the vehicle 501 (here: longitudinal struts of the first vehicle 501 designed as metal profile 808, for example in double T Form), so that this second portion of the first cable 522 is also largely protected, for example, when placing the first vehicle on an uneven road from damage.
  • the first vehicle 501 is shown in a partially sectioned view.
  • the recesses 904 on the underside of the first container 602 can be seen well, through which the first cables 522 are inserted into the interior of the first container 602.
  • the first electrical interface 512 and two of the contact pairs 704 of this interface are shown in section. As a result, it can be seen that each contact pair 704 has a first
  • the first electrical contact 908 is electrically connected to one of the first cables 522, the second electrical contact 910 is one of the first
  • the releasable electrical contact pairs are each configured as a connector 704.
  • Vehicle 502 shown in a view from below.
  • sections of the first cables 522 run along the underside of the first vehicle 501 and are guided into the interior of the first container through recesses arranged on the underside of the first container.
  • the fenders 804 are omitted in the illustration of Fig. 10.
  • the vehicles may be constructed with or without guards.
  • portions of the second cables 524 extend along the underside of the second vehicle 502 , and through arranged at the bottom of the second container 604 recesses into the
  • additional vehicles can be equipped with additional containers, in each of which capacitors for
  • TSC Thyristor-Switched Capacitor
  • TSR Thyristor-Switched Reactance
  • Inverter system / power converter system for reactive power support to the electrical power transmission network 37 can be realized.
  • Reactive power compensation systems are particularly useful because with them the expansion of electrical energy transmission networks (new construction of additional
  • the electrical components are as follows on the vehicles
  • first vehicle three coilless converter phase modules (i.e., without coils, these are in the second
  • each power converter phase module in its own container on a separate vehicle.
  • the first container 602 may optionally be additionally a control and protection system (control and
  • Second container 604 may optionally be additionally arranged transducers for current and voltage, a ventilation system, a control system, circuit breaker, wiring and / or additional shielding against electromagnetic waves.
  • the second vehicle can accommodate
  • Three-phase power transformer is permanently arranged on the third vehicle, in particular a
  • Cooler 560 Recoolers are disposed on the fourth vehicle and flexibly connected via coolant lines 558 to the first electrical components 508 of the first vehicle 501. Preferably, space-saving V-shaped recoolers are installed.
  • the circuit breakers and other units for all three phases are permanently arranged on the fifth vehicle.
  • the other units may be an uninterruptible one
  • switchgear in particular
  • Each vehicle has a (manual or automatic) vehicle orientation and navigation system
  • Vehicles in particular the first connection conductor 518, the second connection conductor 530, the third connection conductor 534, the fourth connection conductor 544 and / or the fifth connection conductor 550) and the associated electrical interfaces mechanically and / or optically confusion designed and labeled;
  • the high-voltage connection (in particular the connection between the high-voltage power transmission network 540 and the sixth vehicle 506 and between the
  • sixth vehicle and the third vehicle 503) can take place by means of overhead line, by means of a plug socket-cable connection or by means of a
  • Connection between the third vehicle 503, the second vehicle 502 and the first vehicle 501) may be made by means of a male-female-cable connection or by means of a rail system;
  • Connection between the first vehicle 501 and the fifth vehicle 505 and / or the connection between the second vehicle 502 and the fifth vehicle 505) may be made by means of a male-female-to-cable connection;
  • Transport units (containers mounted on vehicles) are mounted and can be transported and set up without much preparation
  • the delivery time for a complete project is shortened, as the time periods for installation and commissioning at the place of use are greatly reduced.
  • the pre-assembled mobile units and the pre-assembled ones are no longer needed
  • the vehicles can be quickly and easily connected to each other by means of the connecting conductors (plug-and-play design of the connection technology), this increases the security against confusion and the flexibility in positioning the vehicles in different directions or arrangements;
  • Components on these vehicles are variable to achieve smaller and larger electrical services. Conceivable, for example
  • Reactive power compensation systems with 25 MVAr, with 100 MVAr, with 400 MVAr and even beyond;
  • the modular design allows the extension of the modular multilevel converter by more
  • Plant components such as TSC or TSR for a hybrid configuration
  • the modular design also allows for semi-mobile and semi-stationary plant construction (e.g., in modernizations, plant extensions or environmental damage, individual plant components may be mobile (i.e., on vehicles), with others
  • Multilevelstromrichters on the respective vehicles are electrically connected by electrical connecting conductors.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen modularen Multilevelstromrichter (500) mit ersten elektrischen Bauelementen (508), die auf einem ersten Fahrzeug (501) angeordnet sind, und mit zweiten elektrischen Bauelementen (509), die auf einem zweiten Fahrzeug (502) angeordnet sind. Dabei sind das erste Fahrzeug (501) und das zweite Fahrzeug (502) beabstandet voneinander aufgestellt. Die ersten elektrischen Bauelemente (508) und die zweiten elektrischen Bauelemente (509) sind mittels mehrerer erster Verbindungsleiter (518) elektrisch miteinander verbunden.

Description

Beschreibung
Modularer Multilevelstromrichter Ein modularer Multilevelstromrichter ist eine
leistungselektronische Schaltung zum Umwandeln von
elektrischer Energie. Mit einem modularen
Multilevelstromrichter kann beispielsweise Wechselstrom in Gleichstrom und Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt werden. Ein modularer Multilevelstromrichter weist eine
Vielzahl von gleichartigen Modulen auf, welche elektrisch in Reihe geschaltet sind. Durch die elektrische Reihenschaltung der Module lassen sich hohe Ausgangsspannungen erreichen. Ein modularer Multilevelstromrichter ist einfach an
unterschiedliche Spannungen anpassbar (skalierbar) und eine gewünschte Ausgangsspannung kann relativ genau erzeugt werden. Ein modularer Multilevelstromrichter kann
vorteilhafterweise im Hochspannungsbereich eingesetzt werden, beispielsweise als Stromrichter bei einer Hochspannungs- Gleichstrom-Übertragungsanlage oder als
Blindleistungskompensationsanlage .
Für den Hoch- und Mittelspannungsbereich geeignete modulare Multilevelstromrichter weisen oftmals eine beträchtliche Größe auf. Der ortsfeste Aufbau eines solchen modularen
Multilevelstromrichters stellt ein großes
Investitionsvorhaben dar und dauert oftmals relativ lange. Ursachen dafür sind beispielsweise, dass eine lange
Vorausplanung notwendig ist, dass Fundamente hergestellt, Gebäude gebaut und Kabel verlegt werden müssen. Diese
Baumaßnahmen sind oft auch mit langwierigen Planungs- und Genehmigungsverfahren verbunden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen modularen Multilevelstromrichter und ein Verfahren zum Beeinflussen von elektrischem Strom mittels eines modularen Multilevelstromrichters anzugeben, die schnell an dem
gewünschten Einsatzort realisiert werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen
modularen Multilevelstromrichter und durch ein Verfahren nach den unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte
Ausführungsformen des Multilevelstromrichters und des
Verfahrens sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. Offenbart wird ein modularer Multilevelstromrichter
- mit ersten elektrischen Bauelementen, die auf einem ersten Fahrzeug, insbesondere auf einem ersten LKW-Anhänger,
angeordnet sind,
- mit zweiten elektrischen Bauelementen, die auf einem zweiten Fahrzeug, insbesondere auf einem zweiten LKW- Anhänger, angeordnet sind,
- wobei das erste Fahrzeug und das zweite Fahrzeug
beabstandet voneinander aufgestellt sind und
- wobei die ersten elektrischen Bauelemente und die zweiten elektrischen Bauelemente mittels mehrerer erster
(elektrischer) Verbindungsleiter elektrisch miteinander verbunden sind.
Hierbei ist vorteilhaft, dass die ersten elektrischen
Bauelemente und die zweiten elektrischen Bauelemente jeweils auf einem Fahrzeug angeordnet sind. Dadurch können die ersten und die zweiten elektrischen Bauelemente jeweils mittels des Fahrzeugs schnell zu dem gewünschten Einsatzort transportiert werden. Weiterhin ist vorteilhaft, dass die Bauelemente auch während des Betriebs des Multilevelstromrichters auf dem jeweiligen Fahrzeug verbleiben. Zum Betrieb des
Multilevelstromrichters sind das erste Fahrzeug und das zweite Fahrzeug beabstandet voneinander aufgestellt, und die ersten elektrischen Bauelemente und die zweiten elektrischen Bauelemente sind mittels der ersten Verbindungsleiter
miteinander elektrisch verbunden. Dadurch ist es
vorteilhafterweise nicht notwendig, Fundamente, Gebäude oder ähnliche Infrastruktureinheiten zu errichten. Auch die zugehörigen Planungs- und Genehmigungsverfahren können entfallen. Dies ermöglicht es, den modularen
Multilevelstromrichter sehr schnell an seinem gewünschten Einsatzort zu installieren und zum Einsatz zu bringen.
Weiterhin ist vorteilhaft, dass auch modulare
Multilevelstromrichter mit großen und schweren elektrischen Bauelementen auf diese Art realisiert werden können, weil die Bauelemente auf mehrere Fahrzeuge verteilt sind. Bei Bedarf kann der Multilevelstromrichter natürlich auch mehr als zwei Fahrzeuge aufweisen, die mittels Verbindungsleitern
elektrisch miteinander verbunden sind. Der Begriff
, elektrische Bauelemente λ wird im Rahmen der Beschreibung für klassische elektrische Bauelemente wie beispielsweise Spulen, Schalter oder Widerstände und auch für elektronische
Bauelemente wie beispielsweise Transistoren, IGBTs oder
Schaltkreise verwendet.
Der modulare Multilevelstromrichter kann vorteilhafterweise so ausgestaltet sein, dass
- die ersten elektrischen Bauelemente eine (elektrische) Reihenschaltung von Modulen aufweisen, wobei die Module jeweils mindestens zwei elektronische Schaltelemente und einen elektrischen Energiespeicher aufweisen,
- und die zweiten elektrischen Bauelemente mindestens eine elektrische Spule aufweisen. Bei dieser Ausgestaltungsform sind auf dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug
wesentliche elektrische Bauelemente angeordnet, um einen ein- oder mehrphasigen Multilevelstromrichter zu realisieren.
Der modulare Multilevelstromrichter kann auch so ausgestaltet sein, dass
- die ersten elektrischen Bauelemente in einem ersten
Container angeordnet sind, der auf dem ersten Fahrzeug befestigt ist und/oder - die zweiten elektrischen Bauelemente in einem zweiten
Container angeordnet sind, der auf dem zweiten Fahrzeug befestigt ist.
Zum Beispiel kann der modulare Multilevelstromrichter so ausgestaltet sein, dass
- die Reihenschaltung von Modulen in einem ersten Container angeordnet ist, der auf dem ersten Fahrzeug befestigt ist und/oder
- die Spule in einem zweiten Container angeordnet ist, der auf dem zweiten Fahrzeug befestigt ist. Der erste Container und der zweite Container bilden dabei vorteilhafterweise jeweils ein Gehäuse des Multilevelstromrichters ; sie schützen die ersten elektrischen Bauelemente und die zweiten
elektrischen Bauelemente vor Umgebungseinflüssen. Zusätzlich schützen die Container auch die Umwelt des
Multilevelstromrichters vor potenziell gefährlichen
physikalischen Größen, die an dem Multilevelstromrichter auftreten, wie beispielsweise vor hohen Spannungen, großen Strömen oder starken elektromagnetischen Feldern.
Der Multilevelstromrichter kann so eingerichtet sein, dass
- an einem ersten Ende des ersten Fahrzeugs eine erste elektrische Schnittstelle zum Anschluss der ersten
Verbindungsleiter angeordnet ist und/oder
- an einem ersten Ende des zweiten Fahrzeugs eine zweite elektrische Schnittstelle zum Anschluss der ersten
Verbindungsleiter angeordnet ist. Mittels der ersten Schnittstelle und der zweiten
Schnittstelle können vorteilhafterweise die ersten
elektrischen Bauelemente und die zweiten elektrischen
Bauelemente elektrisch miteinander verbunden werden. Dabei ist vorteilhaft, dass die erste elektrische Schnittstelle und die zweite elektrische Schnittstelle jeweils an einem ersten Ende des jeweiligen Fahrzeuges angeordnet ist. Dadurch ist man beim Anschluss der ersten Verbindungsleiter sehr variabel: Die ersten Verbindungsleiter können vom Fahrzeug sowohl parallel zur Fahrtrichtung als auch im rechten Winkel zur Fahrtrichtung fortgeführt werden. Insbesondere können die ersten Verbindungsleiter vorteilhafterweise geradlinig vom Fahrzeug weggeführt werden, da durch die endseitige Anordnung der Schnittstelle an dem Fahrzeug in mehrere Richtungen ausreichend Platz für die geradlinige Verlegung der ersten Verbindungsleiter ist. Der Multilevelstromrichter kann so ausgestaltet sein, dass
- die erste elektrische Schnittstelle mehrere lösbare
elektrische Kontaktpaare aufweist, die jeweils einen ersten elektrischen Kontakt und einen zweiten elektrischen Kontakt aufweisen, wobei die ersten Kontakte elektrisch mit den ersten elektrischen Bauelementen verbunden sind und die zweiten Kontakte elektrisch jeweils mit einem der ersten Verbindungsleiter verbunden sind und/oder
- die zweite elektrische Schnittstelle mehrere lösbare elektrische Kontaktpaare aufweist, die jeweils einen ersten elektrischen Kontakt und einen zweiten elektrischen Kontakt aufweisen, wobei die ersten Kontakte elektrisch mit den zweiten elektrischen Bauelementen verbunden sind und die zweiten Kontakte elektrisch jeweils mit einem der ersten Verbindungsleiter verbunden sind. Vorteilhafterweise weisen die beiden Schnittstellen also jeweils mehrere lösbare
Kontaktpaare auf. Dabei ist besonders vorteilhaft, dass am Einsatzort beim Aufbau des Multilevelstromrichters lediglich die einander zugeordneten ersten Kontakte und zweiten
Kontakte miteinander zu verbinden sind. Die elektrische
Verbindung zwischen den ersten Kontakten und den ersten elektrischen Bauelementen (also die fahrzeugseitige
elektrische Verbindung) kann schon bei der Installation der Bauelemente auf dem jeweiligen Fahrzeug vollständig
hergestellt und geprüft werden. Dies kann in einer Werkhalle erfolgen; es ist am Einsatzort des Multilevelstromrichters nicht notwendig, diese ( fahrzeugseitigen) elektrischen
Verbindungen zu verändern und/oder zu prüfen. Dadurch kann der Multilevelstromrichter am Einsatzort sehr einfach, schnell und mit wenig Personal aufgebaut und/oder in Betrieb genommen werden. Der Multilevelstromrichter kann so ausgestaltet sein, dass die elektrischen Kontaktpaare jeweils als ein Steckverbinder ausgestaltet sind. Mittels Steckverbindern lassen sich die elektrischen Verbindungsleiter besonders einfach und schnell mit den auf dem jeweiligen Fahrzeug befindlichen elektrischen Bauelementen verbinden.
Der Multilevelstromrichter kann so ausgestaltet sein, dass - die ersten Kontakte der ersten elektrischen Schnittstelle elektrisch mit den ersten elektrischen Bauelementen verbunden sind mittels erster elektrischer Kabel, die zumindest
abschnittsweise an der Unterseite des ersten Fahrzeugs verlaufen und durch an der Unterseite des ersten Containers angeordnete Ausnehmungen hindurch in einen Innenraum des ersten Containers hineingeführt sind und/oder
- die ersten Kontakte der zweiten elektrischen Schnittstelle elektrisch mit den zweiten elektrischen Bauelementen
verbunden sind mittels zweiter elektrischer Kabel, die zumindest abschnittsweise an der Unterseite des zweiten
Fahrzeugs verlaufen und durch an der Unterseite des zweiten Containers angeordnete Ausnehmungen hindurch in einen
Innenraum des zweiten Containers hineingeführt sind. Dabei ist besonders vorteilhaft, dass die ersten elektrischen Kabel an der Unterseite des ersten Fahrzeuges geschützt und sicher vor versehentlicher Veränderung oder Beschädigung verlegt sind. Weiterhin ist vorteilhaft, dass die ersten elektrischen Kabel durch an der Unterseite des ersten Containers
angeordneten Ausnehmungen hindurch in den Innenraum des ersten Containers eingeführt sind. Dadurch kann durch diese Ausnehmungen keine oder nur wenig Feuchtigkeit (Regen, Schnee oder ähnliches) in den ersten Container eindringen. Diese Vorteile gelten natürlich auch für den zweiten Container entsprechend . Der Multilevelstromrichter kann so ausgestaltet sein, dass
- der modulare Multilevelstromrichter einen Transformator aufweist, der auf einem dritten Fahrzeug, insbesondere auf einem dritten LKW-Anhänger, angeordnet ist,
- wobei das dritte Fahrzeug und das zweite Fahrzeug
beabstandet voneinander aufgestellt sind und
- wobei der Transformator und die zweiten elektrischen
Bauelemente mittels mehrerer zweiter (elektrischer)
Verbindungsleiter elektrisch miteinander verbunden sind.
Hierbei ist besonders vorteilhaft, dass der modulare
Multilevelstromrichter einen eigenen Transformator aufweist und somit unabhängig von einem fest installierten
Transformator am Einsatzort ist. Dadurch werden die
Einsatzmöglichkeiten des Multilevelstromrichters deutlich vergrößert und der modulare Multilevelstromrichter kann durch Wahl eines geeigneten Transformators an unterschiedlichste Spannungsniveaus angepasst werden. Der Multilevelstromrichter kann auch so ausgestaltet sein, dass
- an einem zweiten Ende des zweiten Fahrzeugs eine dritte elektrische Schnittstelle zum Anschluss der zweiten
Verbindungsleiter angeordnet ist und
- die zweiten Verbindungsleiter mit der dritten elektrischen Schnittstelle (elektrisch) verbunden sind. Dabei ist
besonders vorteilhaft, dass an dem zweiten Fahrzeug die dritte elektrische Schnittstelle und die zweite elektrische Schnittstelle auch räumlich voneinander getrennt sind und damit Verwechselungen beim Anschluss der Verbindungsleiter vermieden werden. Außerdem kann durch die Anordnung der dritten elektrischen Schnittstelle und der zweiten
elektrischen Schnittstelle an zwei (entgegengesetzten) Enden des zweiten Fahrzeugs die notwendige Länge der
Verbindungsleiter minimiert werden. Der Multilevelstromrichter kann auch so ausgestaltet sein, dass
- die erste elektrische Schnittstelle, die zweite elektrische Schnittstelle und die dritte elektrische Schnittstelle gleichartig aufgebaut sind. Dabei ist besonders vorteilhaft, dass das elektrische Verbinden der einzelnen Schnittstellen mittels elektrischer Verbindungsleiter am Einsatzort deutlich vereinfacht wird. Das am Einsatzort befindliche Personal braucht lediglich einmal das Prinzip der Schnittstelle zu verstehen und kann dann einfach und schnell die auf den
Fahrzeugen angeordneten elektrischen Bauelemente mittels der Verbindungsleiter elektrisch miteinander verbinden.
Der Multilevelstromrichter kann auch so ausgestaltet sein, dass
- der modulare Multilevelstromrichter eine Kühleinrichtung aufweist, die auf einem vierten Fahrzeug, insbesondere auf einem vierten LKW-Anhänger, angeordnet ist,
- wobei das vierte Fahrzeug und das erste Fahrzeug
beabstandet voneinander aufgestellt sind und
- wobei die Kühleinrichtung und das erste Fahrzeug mittels mindestens einer Kühlmittelleitung miteinander verbunden sind. Die auf dem vierten Fahrzeug angeordnete
Kühleinrichtung ermöglicht es, den Multilevelstromrichter effektiv zu kühlen und daher auch bei großen benötigten elektrischen Leistungen zu verwenden.
Der Multilevelstromrichter kann auch so ausgestaltet sein, dass
- die zwei elektronischen Schaltelemente der Module in einer Halbbrückenschaltung angeordnet sind, und/oder
- die Module jeweils die zwei elektronischen Schaltelemente und zwei weitere elektronische Schaltelemente aufweisen, wobei die zwei elektronischen Schaltelemente und die zwei weiteren elektronischen Schaltelemente in einer
Vollbrückenschaltung angeordnet sind. Mittels dieser
Halbbrückenschaltungen und/oder Vollbrückenschaltungen lassen sich vielfältige Konfigurationen von Multilevelstromrichtern realisieren .
Der Multilevelstromrichter kann auch so ausgestaltet sein, dass
- der modulare Multilevelstromrichter mindestens zwei erste Fahrzeuge aufweist, wobei die auf den beiden ersten
Fahrzeugen jeweils angeordneten ersten elektrischen
Bauelemente jeweils einer anderen Phase des
Multilevelstromrichters zugeordnet sind.
Mit einem derartigen Multilevelstromrichter lassen sich bevorzugt sehr große elektrische Leistungen verarbeiten. Dazu sind die elektrischen Bauelemente jeder elektrischen Phase auf einem oder mehreren dieser Phase zugeordneten ersten
Fahrzeugen angeordnet. Dadurch lässt sich auch ein modularer Multilevelstromrichter mit sehr großen und sehr schweren elektrischen Bauelementen realisieren. Beispielsweise kann der Multilevelstromrichter ein dreiphasiger
Multilevelstromrichter sein. Dieser dreiphasige
Multilevelstromrichter kann drei erste Fahrzeuge aufweisen, wobei jedes der drei ersten Fahrzeuge jeweils die einer Phase zugeordneten ersten elektrischen Bauelemente trägt. Offenbart wird weiterhin eine
Blindleistungskompensationsanlage mit einem modularen
Multilevelstromrichter nach einer der vorstehend
beschriebenen Varianten. Offenbart wird weiterhin ein Verfahren zum Beeinflussen von elektrischem Strom mittels eines modularen
Multilevelstromrichters, bei dem
- der elektrische Strom von einem Energieübertragungsnetz zu ersten elektrischen Bauelementen und zu zweiten elektrischen Bauelementen übertragen wird, wobei die ersten elektrischen
Bauelemente auf einem ersten Fahrzeug, insbesondere auf einem ersten LKW-Anhänger, angeordnet sind und die zweiten elektrischen Bauelemente auf einem zweiten Fahrzeug,
insbesondere auf einem zweiten LKW-Anhänger, angeordnet sind und die ersten elektrischen Bauelemente und die zweiten elektrischen Bauelemente Bestandteile des modularen
Multilevelstromrichters sind, und
- von dem modularen Multilevelstromrichter unter Beteiligung der ersten elektrischen Bauelemente und der zweiten
elektrischen Bauelemente der elektrische Strom beeinflusst wird .
Dieses Verfahren kann so ausgestaltet sein, dass
- der elektrische Strom derart beeinflusst wird, dass eine Blindleistungskompensation des elektrischen Stroms
durchgeführt wird. Es handelt sich also um ein Verfahren zur Blindleistungskompensation von elektrischem Strom mittels eines modularen Multilevelstromrichters.
Der beschriebene Multilevelstromrichter und das beschriebene Verfahren weisen gleiche beziehungsweise gleichartige
Vorteile auf.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungs¬ beispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen verweisen dabei auf gleiche oder gleich wirkende Elemente. Dazu ist in
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel eines modularen
Multilevelstromrichters in einer
Brückenschaltung, in
Figur 2 ein Ausführungsbeispiel eines Moduls, in
Figur 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Moduls,
Figur 4 ein Ausführungsbeispiel einer Blindleistungs- Kompensationsanlage mit einem modularen
Multilevelstromrichter, in
Figur 5 ein Ausführungsbeispiel des modularen
Multilevelstromrichters mit 6 Fahrzeugen, in
Figur 6 ein Ausführungsbeispiel des ersten Fahrzeugs und des zweiten Fahrzeugs,
Figur 7 das Ausführungsbeispiel des ersten Fahrzeugs in einer anderen Ansicht, in
Figur 8 ein Ausführungsbeispiel der Schnittstelle, in Figur 9 das Ausführungsbeispiel der Schnittstelle
in einer teilweise geschnittenen Ansicht, und
Figur 10 das Ausführungsbeispiel des ersten Fahrzeugs und des zweiten Fahrzeugs in einer Ansicht von unten dargestellt .
In Figur 1 ist ein Stromrichter 1 (Hochspannungs-Stromrichter 1) in Form eines modularen Multilevelstromrichters 1 (modular multilevel Converter, MMC) dargestellt. Dieser
Multilevelstromrichter 1 weist einen ersten
Wechselspannungsanschluss 5, einen zweiten Wechsel¬ spannungsanschluss 7 und einen dritten Wechselspannungs- anschluss 9 auf. Der erste Wechselspannungsanschluss 5 ist elektrisch mit einem ersten Phasenmodulzweig 11 und einem zweiten Phasenmodulzweig 13 verbunden. Der erste Phasenmodulzweig 11 und der zweite Phasenmodulzweig 13 bilden ein erstes Phasenmodul 15 des Stromrichters 1. Das dem ersten Wechselspannungsanschluss 5 abgewandte Ende des ersten
Phasenmodulzweigs 11 ist mit einem ersten Gleichspannungs- anschluss 16 elektrisch verbunden; das dem ersten
Wechselspannungsanschluss 5 abgewandte Ende des zweiten
Phasenmodulzweigs 13 ist mit einem zweiten
Gleichspannungsanschluss 17 elektrisch verbunden. Der erste Gleichspannungsanschluss 16 ist ein positiver
Gleichspannungsanschluss; der zweite Gleichspannungsanschluss 17 ist ein negativer Gleichspannungsanschluss. Der zweite Wechselspannungsanschluss 7 ist mit einem Ende eines dritten Phasenmodulzweigs 18 und mit einem Ende eines vierten Phasenmodulzweigs 21 elektrisch verbunden. Der dritte Phasenmodulzweig 18 und der vierte Phasenmodulzweig 21 bilden ein zweites Phasenmodul 24. Der dritte Wechsel¬ spannungsanschluss 9 ist mit einem Ende eines fünften
Phasenmodulzweigs 27 und mit einem Ende eines sechsten
Phasenmodulzweigs 29 elektrisch verbunden. Der fünfte
Phasenmodulzweig 27 und der sechste Phasenmodulzweig 29 bilden ein drittes Phasenmodul 31.
Das dem zweiten Wechselspannungsanschluss 7 abgewandte Ende des dritten Phasenmodulzweigs 18 und das dem dritten
Wechselspannungsanschluss 9 abgewandte Ende des fünften
Phasenmodulzweigs 27 sind mit dem ersten Gleichspannungs- anschluss 16 elektrisch verbunden. Das dem zweiten Wechselspannungsanschluss 7 abgewandte Ende des vierten Phasen- modulzweigs 21 und das dem dritten Wechselspannungsanschluss 9 abgewandte Ende des sechsten Phasenmodulzweigs 29 sind mit dem zweiten Gleichspannungsanschluss 17 elektrisch verbunden. Der erste Phasenmodulzweig 11, der dritte Phasenmodulzweig 18 und der fünfte Phasenmodulzweig 27 bilden ein positivseitiges Stromrichterteil 32; der zweite Phasenmodulzweig 13, der vierte Phasenmodulzweig 21 und der sechste Phasenmodulzweig 29 bilden ein negativseitiges Stromrichterteil 33.
Der erste Wechselspannungsanschluss 5, der zweite Wechsel- spannungsanschluss 7 und der dritte Wechselspannungsanschluss 9 sind über einen Transformator 35 und eine Schaltanlage 36 mit einem Energieübertragungsnetz 37 elektrisch verbunden.
Jeder Phasenmodulzweig weist eine Mehrzahl von Modulen (1_1, 1_2, 1_3, 1_4 ... l_n; 2_1 ... 2_n; usw.) auf, welche (mittels ihrer galvanischen Stromanschlüsse) elektrisch in Reihe geschaltet sind. Solche Module werden auch als Submodule bezeichnet. Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 weist jeder Phasenmodulzweig n Module auf. Die Anzahl der mittels ihrer galvanischen Stromanschlüsse elektrisch in Reihe geschalteten Module kann sehr verschieden sein, mindestens sind zwei
Module in Reihe geschaltet, es können aber auch beispiels- weise 3, 50, 100 oder mehr Module elektrisch in Reihe
geschaltet sein. Im Ausführungsbeispiel ist n = 36: der erste Phasenmodulzweig 11 weist also 36 Module 1_1, 1_2, 1_3, ··· 1_36 auf. Die anderen Phasenmodulzweige 13, 18, 21, 27 und 29 sind gleichartig aufgebaut. In jedem Phasenmodulzweig ist weiterhin eine Induktivität (Spule) LI bis L6 angeordnet.
Von einer Steuereinrichtung des Stromrichters 1 werden optische Nachrichten beziehungsweise optische Signale über eine optische Kommunikationsverbindung (zum Beispiel über einen Lichtwellenleiter) zu den einzelnen Modulen 1_1 bis 6_n übertragen. Beispielsweise sendet die Steuereinrichtung an die einzelnen Module jeweils einen Sollwert zur Höhe der Ausgangsspannung, die das jeweilige Modul bereitstellen soll.
Der beschriebene modulare Multilevelstromrichter weist also eine Vielzahl der genannten gleichartigen Module auf, welche elektrisch in Reihe geschaltet sind. Durch die elektrische Reihenschaltung der Module lassen sich hohe Ausgangs- Spannungen erreichen. Der Stromrichter ist einfach an
unterschiedliche Spannungen anpassbar (skalierbar) und eine gewünschte Ausgangsspannung kann relativ genau erzeugt werden. Modulare Multilevelstromrichter werden oftmals im Hochspannungsbereich eingesetzt, beispielsweise als
Stromrichter einer Hochspannungs-Gleichstrom- Übertragungsanlage oder als Blindleistungskompensationsanlage (Blindleistungskompensator) .
Der Stromrichter 1 weist eine Kühleinrichtung 50 auf. Die Kühleinrichtung 50 weist einen Kühlmittelbehälter 52, eine Pumpe 54 (Kühlmittel-Pumpe 54) und einen Wärmeübertrager 56 (Wärmetauscher 56) .
Der Kühlmittelbehälter 52, die Pumpe 54 und der
Wärmeübertrager 56 sind durch Kühlmittelleitungen 60 mit den einzelnen Modulen 1_1 ... l_n, 3_1 ... 3_n, usw. des
Stromrichters 1 verbunden. In dem Kühlmittelbehälter 52 befindet sich ein Vorrat an Kühlmittel 70. Das Kühlmittel 70 kann aus dem
Kühlmittelbehälter 52 mittels der Pumpe 54 durch den
Wärmeübertrager 56, durch die Module 1_1 ... l_n des ersten Phasenmodulzweigs 11 und danach wieder zurück zum
Kühlmittelbehälter 52 gepumpt werden. Somit weist die
Kühleinrichtung 50 einen Kühlmittelkreislauf 72 auf. Mittels des Kühlmittelkreislaufs 72 können also in den Modulen angeordnete Leistungshalbleiterbauelemente gleichzeitig gekühlt werden.
Zur Kühlung der Leistungshalbleiterbauelemente der Module des zweiten Phasenmodulzweigs 13, des vierten Phasenmodulzweigs 21 und des sechsten Phasenmodulzweigs 29 existiert eine weitere Kühleinrichtung 80. Diese weitere Kühleinrichtung 80 ist identisch aufgebaut zu der Kühleinrichtung 50 des ersten, dritten und fünften Phasenmodulzweigs 11, 18 und 27.
Selbstverständlich können auch sämtliche Module des
Stromrichters 1 mittels einer einzigen Kühleinrichtung (d. h. mittels eines einzigen Kühlmittelbehälters 52, einer einzigen Pumpe 54 und eines einzigen Wärmeübertragers 56) gekühlt werden. Alternativ ist es auch möglich, mehr als zwei
Kühleinrichtungen zur Kühlung der Module des Stromrichters 1 einzusetzen.
In Figur 2 ist beispielhaft der Aufbau eines Moduls 201 dargestellt. Dabei kann es sich beispielsweise um das Modul 1_1 des ersten Phasenmodulzweigs 11 (oder auch um eines der anderen in Figur 1 dargestellten Module) handeln. Das Modul ist als ein Halbbrückenmodul 201 ausgestaltet. Das Modul 201 weist ein erstes ein- und abschaltbares elektronisches
Schaltelement 202 mit einer ersten antiparallel geschalteten Diode 204 (erste Freilaufdiode 204) auf. Weiterhin weist das Modul 201 ein zweites ein- und abschaltbares elektronisches
Schaltelement 206 mit einer zweiten antiparallel geschalteten Diode 208 (zweite Freilaufdiode 208) und einen elektrischen Energiespeicher 210 in Form eines elektrischen Kondensators 210 auf. Das erste elektronische Schaltelement 202 und das zweite elektronische Schaltelement 206 sind jeweils als ein IGBT ( insulated-gate bipolar transistor) ausgestaltet. Das erste elektronische Schaltelement 202 ist elektrisch in Reihe geschaltet mit dem zweiten elektronischen Schaltelement 206. Am Verbindungspunkt zwischen den beiden elektronischen
Schaltelementen 202 und 206 ist ein erster (galvanischer) Modulanschluss 212 angeordnet. An dem Anschluss des zweiten Schaltelements 206, welcher dem Verbindungspunkt
gegenüberliegt, ist ein zweiter (galvanischer) Modulanschluss 215 angeordnet. Der zweite Modulanschluss 215 ist weiterhin mit einem ersten Anschluss des Energiespeichers 210
verbunden; ein zweiter Anschluss des Energiespeichers 210 ist elektrisch verbunden mit dem Anschluss des ersten
Schaltelements 202, der dem Verbindungspunkt gegenüberliegt.
Der Energiespeicher 210 ist also elektrisch parallel
geschaltet zu der Reihenschaltung aus dem ersten
Schaltelement 202 und dem zweiten Schaltelement 206. Durch entsprechende Ansteuerung des ersten Schaltelements 202 und des zweiten Schaltelements 206 kann erreicht werden, dass zwischen dem ersten Modulanschluss 212 und dem zweiten
Modulanschluss 215 entweder die Spannung des Energiespeichers 210 ausgegeben wird oder keine Spannung ausgegeben wird (d.h. eine Nullspannung ausgegeben wird) . Durch Zusammenwirken der Module der einzelnen Phasenmodulzweige kann so die jeweils gewünschte Ausgangsspannung des Stromrichters erzeugt werden. Die Ansteuerung des ersten Schaltelements 202 und des zweiten Schaltelements 206 erfolgt im Ausführungsbeispiel mittels der (oben erwähnten) von der Steuereinrichtung 48 des
Stromrichters zu dem Modul übertragenen Nachricht
beziehungsweise Signal. In Figur 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Moduls 301 des modularen Multilevelstromrichters 1 dargestellt. Bei diesem Modul 301 kann es sich beispielsweise um das Modul 1 2 (oder auch um eines der anderen in Figur 1 dargestellten Module) handeln. Neben den bereits aus Figur 2 bekannten ersten elektronischen Schaltelement 202, zweiten
elektronischen Schaltelement 206, erster Freilaufdiode 204, zweiter Freilaufdiode 208 und Energiespeicher 210 weist das in Figur 3 dargestellte Modul 301 ein drittes elektronisches Schaltelement 302 mit einer antiparallel geschalteten dritten Freilaufiode 304 sowie ein viertes elektronisches
Schaltelement 306 mit einer vierten antiparallel geschalteten Freilaufdiode 308 auf. Das dritte elektronische Schaltelement 302 und das vierte elektronische Schaltelement 306 sind jeweils als ein IGBT ausgestaltet. Im Unterschied zur
Schaltung der Figur 2 ist der zweite Modulanschluss 315 nicht mit dem zweiten elektronischen Schaltelement 206 elektrisch verbunden, sondern mit einem Mittelpunkt einer elektrischen Reihenschaltung aus dem dritten elektronischen Schaltelement 302 und dem vierten elektronischen Schaltelement 306.
Das Modul 301 der Figur 3 ist ein sogenanntes Vollbrücken- Modul 301. Dieses Vollbrücken-Modul 301 zeichnet sich dadurch aus, dass bei entsprechender Ansteuerung der vier
elektronischen Schaltelemente zwischen dem ersten
(galvanischen) Modulanschluss 212 und dem zweiten
(galvanischen) Modulanschluss 315 wahlweise entweder die positive Spannung des Energiespeichers 210, die negative Spannung des Energiespeichers 210 oder eine Spannung des Wertes Null (Nullspannung) ausgegeben werden kann. Somit kann also mittels des Vollbrückenmoduls 301 die Polarität der Ausgangsspannung umgekehrt werden. Der Stromrichter 1 kann entweder nur Halbbrücken-Module 201, nur Vollbrücken-Module 301 oder auch Halbbrücken-Module 201 und Vollbrücken-Module 301 aufweisen.
In Figur 4 ist ein Ausführungsbeispiel eines Stromrichters 401 dargestellt, welcher eine
Blindleistungskompensationsanlage 401 ist. Dieser
Stromrichter 401 weist lediglich die drei Phasenmodulzweige 11, 18 und 27 auf, welche drei Phasenmodule des Stromrichters bilden. Die Anzahl der Phasenmodule entspricht der Anzahl der Phasen eines Wechselspannungs-Energieübertragungsnetzes 37, an das der Stromrichter 401 mittels des Transformators 35 und der Schaltanlage 36 angeschlossen ist.
Die drei Phasenmodule 11, 18 und 27 sind dreieckförmig miteinander verbunden, d.h. die drei Phasenmodule 11, 18 und 27 sind in einer Dreieckschaltung geschaltet. Jeder Eckpunkt der Dreieckschaltung ist mit jeweils einer Phasenleitung 415, 417 oder 419 des dreiphasigen Wechselspannungsnetzes 37 elektrisch verbunden. (Die drei Phasenmodule können in einem anderen Ausführungsbeispiel anstelle in Dreieckschaltung auch in einer Sternschaltung geschaltet sein.) Der Stromrichter 401 kann das Energieübertragungsnetz 37 mit Blindleistung versorgen oder Blindleistung aus dem Energieübertragungsnetz 37 entnehmen.
In Figur 5 ist ein Ausführungsbeispiel eines modularen
Multilevelstromrichters 500 dargestellt, dessen elektrische Bauelemente auf sechs Fahrzeugen angeordnet sind. Die
elektrischen Bauelemente des Multilevelstromrichters 500 sind auf einem ersten Fahrzeug 501, einem zweiten Fahrzeug 502, einem dritten Fahrzeug 503, einem vierten Fahrzeug 504, einem fünften Fahrzeug 505 und einem sechsten Fahrzeug 506
angeordnet. Bei den Fahrzeugen handelt es sich jeweils um einen LKW-Anhänger. Alternativ kann es sich bei jedem der Fahrzeuge jedoch auch um ein anderes Fahrzeug handeln, beispielsweise um einen mit einem Motor ausgestatteten
Lastkraftwagen oder um einen Eisenbahnwagen.
Auf dem ersten Fahrzeug 501 sind erste elektrische
Bauelemente 508 angeordnet. Bei diesen elektrischen
Bauelementen 508 handelt es sich im Ausführungsbeispiel um die Reihenschaltungen der Module 1_1 bis l_n, 3_1 bis 3_n und 5_1 bis 5_n, vergleiche Figur 4. Auf dem zweiten Fahrzeug 502 sind zweite elektrische Bauelemente 509 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel sind die zweiten elektrischen Bauelemente 509 elektrische Spulen (elektrische Drosseln, Drosselspulen, sogenannte Phasen-Drosselspulen) , insbesondere die in Figur 4 dargestellten elektrischen Spulen LI, L3 und L5. An einem ersten Ende des ersten Fahrzeugs 501 ist eine erste
elektrische Schnittstelle 512 angeordnet. An einem ersten Ende des zweiten Fahrzeugs 502 ist eine zweite elektrische Schnittstelle 514 angeordnet. Die erste elektrische
Schnittstelle 512 ist über erste Verbindungsleiter 518 mit der zweiten elektrischen Schnittstelle 514 elektrisch
verbunden .
Das erste Fahrzeug 501 und das zweite Fahrzeug 502 sind dabei parallel zueinander aufgestellt. Die ersten elektrischen Leiter 518, die die erste elektrische Schnittstelle 512 des ersten Fahrzeugs 501 und die zweite elektrische Schnittstelle 514 des zweiten Fahrzeugs 502 verbinden, verlaufen senkrecht zum ersten Fahrzeug 501 und zum zweiten Fahrzeug 502. So lassen sich kurze Leiterlängen der ersten elektrischen Leiter 518 realisieren. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann das zweite Fahrzeug 502 auch auf der anderen Seite des ersten Fahrzeugs 501 angeordnet sein (dort, wo in Figur 5 das vierte Fahrzeug 504 angeordnet ist) . Beim ersten Fahrzeug 501 sind die ersten elektrischen
Bauelemente 508 sind mittels erster Kabel 522 mit der ersten elektrischen Schnittstelle 512 elektrische verbunden. Beim zweiten Fahrzeug 502 sind die zweiten elektrischen
Bauelemente 509 mittels zweiter elektrischer Kabel 524 mit der zweiten elektrischen Schnittstelle 514 elektrisch
verbunden. Also sind die auf dem ersten Fahrzeug 501
angeordneten ersten elektrischen Bauelemente 508 über die ersten Kabel 522, die erste Schnittstelle 512, die ersten Verbindungsleiter 518, die zweite elektrische Schnittstelle 514 und die zweiten Kabel 524 mit den zweiten elektrischen Bauelementen 509 elektrisch verbunden, wobei die zweiten elektrischen Bauelemente 509 auf dem zweiten Fahrzeug 502 angeordnet sind.
Das zweite Fahrzeug 502 weist an seinem zweiten Ende eine dritte elektrische Schnittstelle 528 auf. Die dritte
elektrische Schnittstelle 528 ist über zweite
Verbindungsleiter 530 elektrisch verbunden mit einem
Transformator 532 (genauer gesagt mit einer Sekundärwicklung des Transformators 532), der auf dem dritten Fahrzeug 503 angeordnet ist. Eine Primärwicklung des Transformators 532 ist über dritte Verbindungsleiter 534 elektrisch verbunden mit einer Schaltanlage 536, die auf dem sechsten Fahrzeug 506 angeordnet ist. Die Schaltanlage 536 ist über
Hochspannungsleiter 538 mit einem Energieübertragungsnetz 540 (Energieversorgungsnetz 540) elektrisch verbunden. Dabei handelt es sich insbesondere um einen Hochspannungs- Wechselspannungs-Energieübertragungsnetz 540. Es handelt sich also um einen modularen Multilevelstromrichter 500 zum
Anschluss an ein Hochspannungs-Energieübertragungsnetz 540. (Bei dem Transformator 532 kann es sich insbesondere um den Transformator 35 handeln, bei der Schaltanlage 536 kann es sich insbesondere um die Schaltanlage 36 handeln und bei dem Energieübertragungsnetz 540 um das Energieübertragungsnetz 37, vergleiche Figur 4.) Die dritte elektrische Schnittstelle 528 ist über dritte elektrische Kabel 542 mit den zweiten elektrischen Bauelementen 509 elektrisch verbunden.
Weiterhin ist die erste elektrische Schnittstelle 512 des ersten Fahrzeugs 501 über vierte Verbindungsleiter 544 mit dem fünften Fahrzeug 505 verbunden, genauer gesagt mit elektrischen Bauelementen 556, die auf dem fünften Fahrzeug 505 angeordnet sind. Bei diesen elektrischen Bauelementen 556 des fünften Fahrzeugs handelt es sich im Ausführungsbeispiel beispielsweise um Bauelemente der Schutztechnik, einer unterbrechungsfreien Stromversorgung und/oder einer Batterie. Auf dem fünften Fahrzeug 505 kann in einem dort installierten Container optional auch die Steuereinrichtung 48 des modularen Multilevel-Stromrichters angeordnet sein. Diese Steuereinrichtung 48 kann aber auch auf einem anderen
Fahrzeug, beispielsweise in dem ersten Container 602 des ersten Fahrzeugs 501 angeordnet sein. Weiterhin ist die zweite elektrische Schnittstelle 514 des zweiten Fahrzeugs 502 über fünfte Verbindungsleiter 550 ebenfalls mit den elektrischen Bauelementen des fünften Fahrzeugs 505
elektrisch verbunden. Die elektrischen Verbindungsleiter (also die ersten
Verbindungsleiter 518, die zweiten Verbindungsleiter 530, die dritten Verbindungsleiter 534 und die vierten
Verbindungsleiter 544 und/oder die fünften Verbindungsleiter 550 können jeweils als isolierte Kabel oder als
nichtisolierte Leiterseile ausgeführt sein.
Das erste Fahrzeug 501 ist mittels zweier Kühlmittelleitungen 558 mit einer Kühleinrichtung 560 verbunden, die auf dem vierten Fahrzeug 504 angeordnet ist. Diese Kühleinrichtung 560 ermöglicht das Kühlen der ersten elektrischen Bauelemente 508 (insbesondere der Module) des ersten Fahrzeugs 501. Die Kühleinrichtung 560 weist im Ausführungsbeispiel
Wärmetauscher auf, die ähnlich der Wärmetauscher 56 der
Figur 1 ausgestaltet sind.
Im Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den Fahrzeugen 501 bis 506 jeweils um LKW-Anhänger. Diese LKW-Anhänger weisen an einem Ende Räder 564 auf, an ihrem anderen Ende werden die LKW-Anhänger bei ihrer Fahrt an eine Zugmaschine angekoppelt. Das Ende der Fahrzeuge, an denen die Räder 564 angeordnet sind (also das erste Ende des ersten Fahrzeugs bzw. das erste Ende des zweiten Fahrzeugs), ist jeweils das in Fahrtrichtung hintere Ende des Fahrzeugs; das räderlose Ende der Fahrzeuge ist jeweils das in Fahrtrichtung vordere Ende der Fahrzeuge.
Wie in Figur 5 dargestellt, werden die einzelnen Fahrzeuge am Einsatzort beabstandet voneinander abgestellt und die auf den Fahrzeugen fest installierten Bauelemente oder Komponenten werden mittels der Verbindungsleiter elektrisch miteinander verbunden. Bei der Kühleinrichtung 560 des vierten Fahrzeugs 504 erfolgt die Verbindung mittels der Kühlmittelleitungen 558. Mittels des ersten Fahrzeugs 501 und des zweiten
Fahrzeugs 502 lässt sich die Grundkonfiguration eines modularen Multilevelstromrichters realisieren. Optional kann diese Grundkonfiguration mit den anderen Fahrzeugen (drittes Fahrzeug 503, viertes Fahrzeug 504, fünftes Fahrzeug 505 und/oder sechstes Fahrzeug 506) ergänzt werden, um den modularen Multilevelstromrichter mit weiteren Funktionen beziehungsweise Eigenschaften zu versehen.
Von dem Energieübertragungsnetz 540 fließt elektrischer Strom über die Hochspannungsleiter 538, über die Schaltanlage 536 des sechsten Fahrzeugs, über die dritten Verbindungsleiter 534, über den Transformator 532 des dritten Fahrzeugs 503, über die zweiten Verbindungsleiter 530 und die dritte elektrische Schnittstelle 528 zu den zweiten elektrischen Bauelementen 509 (hier: zu den Spulen 509) des zweiten
Fahrzeugs 502. Von dort aus fließt der elektrische Strom weiter über die zweiten Kabel 524, die zweite elektrische Schnittstelle 514, die ersten Verbindungsleiter 518, die erste elektrische Schnittstelle 512 und die ersten Kabel 522 zu den ersten elektrischen Bauelementen 508 des ersten
Fahrzeugs 501. Mittels der ersten elektrischen Bauelemente 508 und der zweiten elektrischen Bauelemente 509 wird von dem modularen Multilevelstromrichter 500 der elektrische Strom beeinflusst (im Ausführungsbeispiel wird eine
Blindleistungskompensation des elektrischen Stroms
durchgeführt) und so auf die in dem Energieübertragungsnetz 540 übertragene elektrische Energie Einfluss genommen. In anderen Ausführungsbeispielen kann mittels des modularen Multilevelstromrichters auch eine andere Beeinflussung des elektrischen Stromes stattfinden: beispielsweise kann
Gleichstrom in Wechselstrom umgeformt werden oder
Wechselstrom in Gleichstrom umgeformt werden. Das Hochspannungs-Energieübertragungsnetz weist
beispielsweise Spannungen zwischen 52 und 500 kV auf. Über die ersten elektrischen Verbindungsleiter 518, die zweiten elektrischen Verbindungsleiter 530 und/oder die dritten elektrischen Verbindungsleiter 534 werden vorzugsweise Ströme bei Spannungen im Mittelspannungsbereich übertragen, also beispielsweise bei Spannungen zwischen 5 und 33 kV. Über die vierten elektrischen Verbindungsleiter 544 und die fünften elektrischen Verbindungsleiter 550 werden vorzugsweise Ströme bei Spannungen im Niederspannungsbereich übertragen, also beispielsweise bei Spannungen zwischen 120 und 480 V.
Zusätzlich können zwischen allen Fahrzeugen über zusätzlich zu den Verbindungsleitern verlegte Signalkabel Signale übertragen werden.
Figur 6 zeigt eine perspektivische Darstellung des ersten Fahrzeugs 501 und des zweiten Fahrzeugs 502. Auf dem ersten Fahrzeug 501 ist ein erster Container 602 angeordnet, welcher die ersten elektrischen Bauelemente 508 beinhaltet. Auf dem zweiten Fahrzeug 502 ist ein zweiter Container 604
angeordnet, der die zweiten elektrischen Bauelemente 509 beinhaltet. In dem zweiten Container 604 können
beispielsweise außer den Spulen LI, L3 und L5 auch noch weitere Bauelemente wie Trennschalter und/oder
Erdungsschalter angeordnet sein. Die erste Schnittstelle 512 des ersten Fahrzeugs ist über die ersten Verbindungsleiter 518 mit der zweiten Schnittstelle 514 des zweiten Fahrzeugs 502 elektrisch verbunden. Dabei ist gut zu erkennen, dass die ersten Verbindungsleiter im Bereich zwischen den Fahrzeugen gradlinig ausgeführt sind, das heißt, die ersten
Verbindungsleiter 518 sind auf dem kürzesten Wege zwischen dem ersten Fahrzeug 501 und dem zweiten Fahrzeug 502 verlegt. Zur mechanischen Abstützung der Verbindungsleiter sind zwischen der ersten Schnittstelle 512 und der zweiten
Schnittstelle 514 eine erste Verbindungsleiterstütze 608 und eine zweite Verbindungsleiterstütze 610 angeordnet. Die erste Verbindungsleiterstütze 608 und die zweite
Verbindungsleiterstütze 610 sind gleichartig aufgebaut. Jede der Verbindungsleiterstützen 608 und 610 ist gerüstartig aufgebaut und ermöglicht den Austritt der ersten
Verbindungsleiter 518 aus jedem der Fahrzeuge 501, 502 jeweils entgegen der Fahrtrichtung und rechtwinklig (+90°/- 90°) zur Fahrtrichtung.
Am zweiten Ende des zweiten Fahrzeugs 502 ist ein Teil der dritten elektrischen Schnittstelle 528 erkennbar. Die drei Schnittstellen 512, 514 und 528 sind gleichartig aufgebaut.
In Figur 7 ist das erste Fahrzeug 501 in einer anderen
Ansicht dargestellt. Dabei wurde eine Verkleidung der ersten elektrischen Schnittstelle 512 teilweise entfernt, so dass lösbare elektrische Kontaktpaare 704 sichtbar sind. Von jedem der Kontaktpaare 704 verläuft ein erstes elektrisches Kabel 522 ins Innere des ersten Containers 602. Ebenso ist jedes der lösbaren elektrischen Kontaktpaare 704 mit einem der ersten Verbindungsleiter 518 elektrisch verbunden. (Aus Gründen der besseren Erkennbarkeit sind die ersten
Verbindungsleiter 518 nicht bis zur ersten elektrischen
Schnittstelle 512 durchgehend gezeichnet, sondern es
verbleibt eine Lücke zwischen den ersten Verbindungsleitern 518 und der ersten elektrischen Schnittstelle 512. Jedoch verlaufen die ersten Verbindungsleiter 518 in Wirklichkeit natürlich bis zu den jeweiligen lösbaren elektrischen
Kontaktpaaren 704.) In Figur 8 ist das erste Fahrzeug 501 ohne den ersten
Container 602 dargestellt. Dadurch ist der Verlauf der ersten Kabel 522 gut zu erkennen. Die ersten Kabel 522 verlaufen von der ersten elektrischen Schnittstelle 512 ausgehend zunächst auf einem ersten Abschnitt senkrecht nach unten bis unter den ersten Container 602. Danach verlaufen die ersten Kabel 622 auf einem zweiten Abschnitt unterhalb des ersten Containers 602 an der Unterseite des ersten Fahrzeugs 501 entlang. Schließlich verläuft ein dritter Abschnitt der ersten Kabel 622 wieder senkrecht nach oben. Dadurch sind die ersten Kabel durch an der Unterseite des ersten Containers 602 angeordnete Ausnehmungen 904 (vgl. Figur 9) hindurch in den Innenraum des ersten Containers 602 hineingeführt.
Der an der Unterseite des ersten Fahrzeugs 501 verlaufende (zweite) Abschnitt der ersten Kabel 522 ist dabei durch
Schutzbleche 804 geschützt, die parallel zum Boden des
Containers 602 bzw. zum Boden des Fahrzeugs 501 angeordnet sind. Der (zweite) Abschnitt der ersten Kabel 522, der an der Unterseite des ersten Fahrzeugs verläuft, befindet sich neben oder zwischen Längsstreben 808 der Unterseite des Fahrzeugs 501 (hier: als Metallprofil 808 ausgestaltete Längsstreben des ersten Fahrzeugs 501, beispielsweise in Doppel-T-Form), so dass dieser zweite Abschnitt der ersten Kabel 522 auch zum Beispiel bei einem Aufsetzen des ersten Fahrzeugs auf eine unebene Straße weitgehend vor Beschädigung geschützt ist. In Figur 9 ist das erste Fahrzeug 501 in einer teilweise geschnittenen Darstellung dargestellt. Dadurch sind gut die Ausnehmungen 904 an der Unterseite des ersten Containers 602 zu erkennen, durch die die ersten Kabel 522 in den Innenraum des ersten Containers 602 eingeführt sind. Weiterhin sind die erste elektrische Schnittstelle 512 und zwei der Kontaktpaare 704 dieser Schnittstelle geschnitten dargestellt. Dadurch ist erkennbar, dass jedes Kontaktpaar 704 einen ersten
elektrischen Kontakt 908 und einen zweiten elektrischen
Kontakt 910 aufweist. Der erste elektrische Kontakt 908 ist mit einem der ersten Kabel 522 elektrisch verbunden, der zweite elektrische Kontakt 910 ist mit einem der ersten
Verbindungsleiter 518 elektrisch verbunden. Die lösbaren elektrischen Kontaktpaare sind jeweils als ein Steckverbinder 704 ausgestaltet.
Weiterhin ist gut zu erkennen, dass die unterhalb des ersten Containers 602 verlaufenden zweiten Abschnitte der ersten Kabel 522 nach unten durch die Schutzbleche 804 und zur Seite durch die Längsstreben 808 geschützt sind.
In Figur 10 sind das erste Fahrzeug 501 und das zweite
Fahrzeug 502 in einer Ansicht von unten dargestellt. Hier ist noch einmal gut zu erkennen, dass Abschnitte der ersten Kabel 522 an der Unterseite des ersten Fahrzeugs 501 entlang verlaufen und durch an der Unterseite des ersten Containers angeordnete Ausnehmungen hindurch in den Innenraum des ersten Containers hineingeführt sind. (In der Darstellung der Figur 10 sind die Schutzbleche 804 weggelassen. Die Fahrzeuge können mit oder ohne Schutzbleche aufgebaut sein.) Im oberen Teil der Figur 10 ist ebenso zu erkennen, dass Abschnitte der zweiten Kabel 524 an der Unterseite des zweiten Fahrzeugs 502 entlang verlaufen, und durch an der Unterseite des zweiten Containers 604 angeordnete Ausnehmungen hindurch in den
Innenraum des zweiten Containers 604 hineingeführt sind.
Optional können weitere Fahrzeuge mit weiteren Containern ausgestattet werden, in denen jeweils Kondensatoren zum
Aufbau einer zusätzlichen Blindleistungskompensation mittels TSC (Thyristor-Switched Capacitor) oder Spulen zum Aufbau einer zusätzlichen Blindleistungskompensation mittels TSR (Thyristor-Switched Reactance) angeordnet sind.
Beschrieben wurde ein ortsveränderlicher (mobiler) modularer Multilevelstromrichter und im Speziellen eine
ortsveränderliche (mobile) Blindleistungskompensationsanlage . Damit kann zum Beispiel ein ortsveränderliches
Umrichtersystem/Stromrichtersystem zur Blindleistungsstützung an dem elektrischen Energieübertragungsnetz 37 realisiert werden. Blindleistungskompensationsanlagen sind insbesondere deshalb sinnvoll, weil mit ihnen der Ausbau von elektrischen Energieübertragungsnetzen (Neubau von zusätzlichen
Energieübertragungsleitungen) hinausgezögert werden kann, indem größere Wirkleistungen über die bereits vorhandenen Energieübertragungsleitungen übertragen wird. Der Aufbau von ortsfesten Blindleistungskompensationsanlagen dauert jedoch sehr lange und erfordert eine lange Vorausplanung, so dass erhebliche Investitionen notwendig sind. In bestimmten
Konstellationen sind diese Investitionen zu hoch, so dass auf Blindleistungskompensationsanlagen verzichtet wird. Dadurch können die vorhandenen Energieübertragungsnetze überlastet werden, was zu Netzausfällen führen kann. Daher wird ein ortsveränderlicher Bündleistungskompensator
(Blindleistungssteller) für elektrische
Energieübertragungsnetze offenbart, bei dem die wesentlichen oder alle zur Blindleistungskompensation erforderlichen
Elemente ortveränderlich sind. Es werden die wesentlichen oder alle elektrischen Bauelemente (auch jene, die nur optional für die Blindleistungskompensationsanlage notwendig sind) wie beispielsweise Stromrichterventile,
LeistungsSchalter, Leistungstransformator,
Überspannungsabieiter, Surge-Capacitor
(Überspannungsschutzkondensatoren) , Erdungsschalter,
Hilfsenergieversorgung, Drosseln, Nebenanlagen und/oder
Wärmetauscher auf Fahrzeugen, insbesondere auf LKW-Anhängern, befestigt. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die elektrischen Bauelemente wie folgt auf den Fahrzeugen
angeordnet :
- erstes Fahrzeug: drei spulenlose Stromrichter- Phasenmodule (d.h. ohne Spulen, diese sind im zweiten
Fahrzeug angeordnet) . Alternativ besteht die
Möglichkeit, jedes Stromrichter-Phasenmodul in einem eigenen Container auf einem eigenen Fahrzeug anzuordnen. In dem ersten Container 602 können optional zusätzlich ein Steuerungs- und Schutzsystem (control and
protection) und/oder eine Klimaanlage zur Klimatisierung des Containers angeordnet sein. Die Module der
elektrischen Reihenschaltung (insbesondere die
elektronischen Schaltelemente der Module) können dabei flüssigkeitsgekühlt sein.
- zweites Fahrzeug: Spulen (Drosselspulen). Die Spulen
aller drei Phasen sind in dem zweiten Container 604 auf dem zweiten Fahrzeug 502 angeordnet. Das zweite Fahrzeug mit den Spulen/Drosseln bedarf keiner externen
elektromagnetischen Abschirmung, ebenso muss kein
Sicherheitsabstand eingehalten werden, weil der zweite Container im Wesentlichen eine ausreichende Abschirmung vornimmt. In dem zweiten Container 604 können optional zusätzlich Messwandler für Strom und Spannung, eine Lüftungsanlage, eine Steuerungsanlage, Trennschalter, Verkabelung und/oder zusätzliche Abschirmungselemente gegen elektromagnetische Wellen angeordnet sein.
Zusätzlich kann das zweite Fahrzeug Platz für
Erweiterungen aufweisen.
drittes Fahrzeug: Leistungstransformator. Ein
dreiphasiger Leistungstransformator ist dauerhaft auf dem dritten Fahrzeug angeordnet, insbesondere ein
Hochspannungs-Leistungstransformator 532.
viertes Fahrzeug: Kühleinrichtung 560. Rückkühler sind auf dem vierten Fahrzeug angeordnet und flexibel über Kühlmittelleitungen 558 mit den ersten elektrischen Bauelementen 508 des ersten Fahrzeugs 501 verbunden. Vorzugsweise sind platzsparende V-förmige Rückkühler installiert .
fünftes Fahrzeug: Leistungsschalter und andere
Einheiten. Die Leistungsschalter und andere Einheiten für alle drei Phasen sind dauerhaft auf dem fünften Fahrzeug angeordnet. Bei den anderen Einheiten kann es sich beispielsweise um eine unterbrechungsfreie
Stromversorgung, eine Batterie, Schutztechnik,
redundante Einheiten und/oder einen zusätzlichen
Transformator handeln. Zusätzlich kann das fünfte
Fahrzeug Platz für Erweiterungen aufweisen,
sechstes Fahrzeug: Schaltanlage, insbesondere
Hochspannungsschaltanlage 536.
Jedes Fahrzeug verfügt über eine (manuelle oder automatische) Einrichtung zur Ausrichtung des Fahrzeugs und zur
Niveauregulierung des Fahrzeugs mit dem jeweiligen Container. Weitere vorteilhafte Optionen bestehen darin, dass
- alle elektrische Verbindungen zwischen den einzelnen
Fahrzeugen (insbesondere die ersten Verbindungsleiter 518, die zweiten Verbindungsleiter 530, die dritten Verbindungsleiter 534, die vierten Verbindungsleiter 544 und/oder die fünften Verbindungsleiter 550) und die zugehörigen elektrischen Schnittstellen mechanisch und/oder optisch verwechslungssicher ausgeführt und beschriftet sind;
- die Hochspannungsverbindung (insbesondere die Verbindung zwischen dem Hochspannungs-Energieübertragungsnetz 540 und dem sechsten Fahrzeug 506 sowie zwischen dem
sechsten Fahrzeug und dem dritten Fahrzeug 503) kann erfolgen mittels Freileiter, mittels einer Stecker- Buchse-Kabel-Verbindung oder mittels eines
Schienensystems ;
- die Mittelspannungsverbindung (insbesondere die
Verbindung zwischen dem dritten Fahrzeug 503, dem zweiten Fahrzeug 502 und dem ersten Fahrzeug 501) kann erfolgen mittels einer Stecker-Buchse-Kabel-Verbindung oder mittels eines Schienensystems;
- die Niederspannungsverbindung (insbesondere die
Verbindung zwischen dem ersten Fahrzeug 501 und dem fünften Fahrzeug 505 und/oder die Verbindung zwischen dem zweiten Fahrzeug 502 und dem fünften Fahrzeug 505) kann erfolgen mittels einer Stecker-Buchse-Kabel- Verbindung;
- Signalverbindungen (Signalübertragung) kann erfolgen
mittels einer Stecker-Buchse-Kabel-Verbindung, mittels Klemmenkasten oder mittels Direktverdrahtung, abhängig von den lokalen ( Sicherheits- ) Anforderungen .
Der beschriebene modulare Multilevelstromrichter, die
beschriebene Blindleistungskompensationsanlage und das beschriebene Verfahren weisen eine Reihe von Vorteilen bzw. von vorteilhaften Eigenschaften auf: modulares Design (insbesondere sind die
Anlagenkomponenten als (mobile) logische Einheiten realisiert) ;
Baugenehmigungen können entfallen (oder sind zumindest stark vereinfacht) , da alle Komponenten in mobilen
Transporteinheiten (auf Fahrzeugen montierte Container) montiert sind und ohne große Vorbereitung transportabel und aufzustellen sind;
es sind keine größeren Infrastrukturmaßnahmen, wie z.B. Straßenbau, Zaunbau, Fundamentbau, Gebäudebau, Bau von Regenwasserauffangsystemen oder Blitzschutz, notwendig. Somit ist eine schnelle Aufstellung auch auf nicht vorbereiteten Stellflächen in verschiedenen Anordnungen der Fahrzeuge schnell möglich;
kurze Lieferzeiten: die Lieferzeit für ein Gesamtprojekt wird stark verkürzt, da die Zeiträume für Installation und Inbetriebsetzung am Einsatzort stark verkürzt sind. Des Weiteren entfallen durch die vorkonfektionierten mobilen Einheiten und die vorgeplanten
AufStellungsanordnung der einzelnen Fahrzeuge ein Teil der Engineering-Aufwände, die in stationären Projekten (bei ortsfesten Bauten) notwendig wären;
es ist eine Vorkonfektionierung der Fahrzeuge möglich entsprechend den geforderten Umweltbedingungen (Lärm, elektromagnetische Verträglichkeit, Funkstörung usw.); die Fahrzeuge können mittels der Verbindungsleiter schnell und einfach miteinander verbunden werden (Plug- and-Play-Design der Verbindungstechnik) , dies erhöht die Verwechslungssicherheit und die Flexibilität bei der Aufstellung der Fahrzeuge in verschiedenen Richtungen beziehungsweise Anordnungen;
alle Anlagenkomponenten sind auf Fahrzeugen installiert, inklusive der Verstauung des Zubehörs beim Transport. Dadurch wird ein schneller und kostengünstiger
Transport, Aufbau, Inbetriebnahme, Abbau und/oder
Einlagerung der Anlage ermöglicht und es sind nur wenige Genehmigungen (wenn überhaupt) notwendig. Weiterhin ist kein Spezialpersonal mit technologischem oder regelungstechnischem Knowhow am Einsatzort notwendig, da am Einsatzort lediglich die Fahrzeuge mittels der
Verbindungsleiter verbunden werden müssen;
eine Minimierung der Umgebungsbeeinträchtigung (z.B. Lärm, elektromagnetische Verträglichkeit, RI) ist durch eine geeignete Aufstellung und Anordnung der Fahrzeuge möglich, abhängig von den örtlichen Gegebenheiten;
es bestehen nur geringe bauliche Anforderungen an den Aufstellungsort. Dadurch ergibt sich eine Kosten- und/oder Zeitersparnis bei Genehmigungsverfahren
und/oder Umweltauflagen (insbesondere da es sich nur um eine temporäre Aufstellung der Anlage handelt, die später nahezu rückstandslos wieder abgebaut werden kann) ;
durch Einsatz von einer größeren Anzahl von Fahrzeugen und eine entsprechende Verteilung der elektrischen
Bauelemente auf diese Fahrzeuge sind kleinere und größere elektrische Leistungen variabel zu erreichen. Denkbar sind beispielsweise
Blindleistungskompensationsanlagen mit 25 MVAr, mit 100 MVAr, mit 400 MVAr und sogar darüber hinaus;
das modulare Design ermöglicht die Erweiterung des modularen Multilevelstromrichters um weitere
Anlagenkomponenten, wie beispielsweise TSC oder TSR für eine Hybridkonfiguration;
das modulare Design ermöglicht auch einen teilmobilen und teilstationären Anlagenaufbau (z.B. können bei Modernisierungen, Anlagenerweiterungen oder bei Schäden durch Umwelteinflüsse einzelne Anlagenteile mobil (d.h. auf Fahrzeugen) ausgeführt werden, wobei andere
stationäre Anlagenteile weiter genutzt werden.
Es wurde ein modularer Multilevelstromrichter beschrieben, der mittels mehrerer Fahrzeuge einfach an den gewünschten Einsatzort gebracht werden kann und an diesem Einsatzort in kürzester Zeit einsatzbereit ist. Während des Betriebs verbleiben die elektrischen Bauelemente des
Multilevelstromrichters auf den jeweiligen Fahrzeugen und werden durch elektrische Verbindungsleiter elektrisch miteinander verbunden.

Claims

Patentansprüche
1. Modularer Multilevelstromrichter (500)
- mit ersten elektrischen Bauelementen (508), die auf einem ersten Fahrzeug (501), insbesondere auf einem ersten LKW- Anhänger (501), angeordnet sind,
- mit zweiten elektrischen Bauelementen (509), die auf einem zweiten Fahrzeug (502), insbesondere auf einem zweiten LKW- Anhänger (502), angeordnet sind,
- wobei das erste Fahrzeug (501) und das zweite Fahrzeug (502) beabstandet voneinander aufgestellt sind und
- wobei die ersten elektrischen Bauelemente (508) und die zweiten elektrischen Bauelemente (509) mittels mehrerer erster Verbindungsleiter (518) elektrisch miteinander
verbunden sind.
2. Modularer Multilevelstromrichter nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die ersten elektrischen Bauelemente (508) eine
Reihenschaltung von Modulen (1_1, 1_2, 1_3,..., l_n) aufweisen, wobei die Module jeweils mindestens zwei elektronische
Schaltelemente (202, 206) und einen elektrischen
Energiespeicher (210) aufweisen und
- die zweiten elektrischen Bauelemente (509) mindestens eine elektrische Spule (LI, L3, L5) aufweisen.
3. Modularer Multilevelstromrichter nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die ersten elektrischen Bauelemente (508) in einem ersten Container (602) angeordnet sind, der auf dem ersten Fahrzeug befestigt (501) ist und/oder
- die zweiten elektrischen Bauelemente (509) in einem zweiten Container (604) angeordnet sind, der auf dem zweiten Fahrzeug (502) befestigt ist.
4. Modularer Multilevelstromrichter nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- an einem ersten Ende des ersten Fahrzeugs (501) eine erste elektrische Schnittstelle (512) zum Anschluss der ersten
Verbindungsleiter (518) angeordnet ist und/oder
- an einem ersten Ende des zweiten Fahrzeugs (502) eine zweite elektrische Schnittstelle (514) zum Anschluss der ersten Verbindungsleiter (518) angeordnet ist.
5. Modularer Multilevelstromrichter nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die erste elektrische Schnittstelle (512) mehrere lösbare elektrische Kontaktpaare (704) aufweist, die jeweils einen ersten elektrischen Kontakt (908) und einen zweiten
elektrischen Kontakt (910) aufweisen, wobei die ersten
Kontakte (908) elektrisch mit den ersten elektrischen
Bauelementen (508) verbunden sind und die zweiten Kontakte (910) elektrisch jeweils mit einem der ersten
Verbindungsleiter (518) verbunden sind und/oder
- die zweite elektrische Schnittstelle (514) mehrere lösbare elektrische Kontaktpaare (704) aufweist, die jeweils einen ersten elektrischen Kontakt (908) und einen zweiten
elektrischen Kontakt (910) aufweisen, wobei die ersten
Kontakte (908) elektrisch mit den zweiten elektrischen
Bauelementen (509) verbunden sind und die zweiten Kontakte (910) elektrisch jeweils mit einem der ersten
Verbindungsleiter (518) verbunden sind.
6. Modularer Multilevelstromrichter nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die elektrischen Kontaktpaare (704) jeweils als ein
Steckverbinder (704) ausgestaltet sind.
7. Modularer Multilevelstromrichter nach Anspruch 5 oder 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass - die ersten Kontakte (908) der ersten elektrischen
Schnittstelle (512) elektrisch mit den ersten elektrischen Bauelementen (508) verbunden sind mittels erster elektrischer Kabel (522), die zumindest abschnittsweise an der Unterseite des ersten Fahrzeugs (501) verlaufen und durch an der
Unterseite des ersten Containers (602) angeordnete
Ausnehmungen (904) hindurch in einen Innenraum des ersten Containers (501) hineingeführt sind und/oder
- die ersten Kontakte (908) der zweiten elektrischen
Schnittstelle (514) elektrisch mit den zweiten elektrischen Bauelementen (509) verbunden sind mittels zweiter
elektrischer Kabel (524), die zumindest abschnittsweise an der Unterseite des zweiten Fahrzeugs (502) verlaufen und durch an der Unterseite des zweiten Containers (604)
angeordnete Ausnehmungen (904) hindurch in einen Innenraum des zweiten Containers (604) hineingeführt sind.
8. Modularer Multilevelstromrichter nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- der modulare Multilevelstromrichter (500) einen
Transformator (532) aufweist, der auf einem dritten Fahrzeug (503) , insbesondere auf einem dritten LKW-Anhänger (503) , angeordnet ist,
- wobei das dritte Fahrzeug (503) und das zweite Fahrzeug (502) beabstandet voneinander aufgestellt sind und
- wobei der Transformator (532) und die zweiten elektrischen Bauelemente (509) mittels mehrerer zweiter Verbindungsleiter (530) elektrisch miteinander verbunden sind.
9. Modularer Multilevelstromrichter nach Anspruch 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- an einem zweiten Ende des zweiten Fahrzeugs (502) eine dritte elektrische Schnittstelle (528) zum Anschluss der zweiten Verbindungsleiter (530) angeordnet ist und
- die zweiten Verbindungsleiter (530) mit der dritten
elektrischen Schnittstelle (528) verbunden sind.
10. Modularer Multilevelstromrichter nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die erste elektrische Schnittstelle (512), die zweite elektrische Schnittstelle (514) und die dritte elektrische Schnittstelle (528) gleichartig aufgebaut sind.
11. Modularer Multilevelstromrichter nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- der modulare Multilevelstromrichter (500) eine
Kühleinrichtung (560) aufweist, die auf einem vierten
Fahrzeug (504), insbesondere auf einem vierten LKW-Anhänger (504), angeordnet ist,
- wobei das vierte Fahrzeug (504) und das erste Fahrzeug (501) beabstandet voneinander aufgestellt sind und
- wobei die Kühleinrichtung (560) und das erste Fahrzeug (501) mittels mindestens einer Kühlmittelleitung (558) miteinander verbunden sind.
12. Modularer Multilevelstromrichter nach einem der Ansprüche 2 bis 11,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die zwei elektronischen Schaltelemente (202,206) der Module in einer Halbbrückenschaltung angeordnet sind, und/oder
- die Module jeweils die zwei elektronischen Schaltelemente (202, 206) und zwei weitere elektronische Schaltelemente (302, 306) aufweisen, wobei die zwei elektronischen
Schaltelemente (202, 206) und die zwei weiteren
elektronischen Schaltelemente (302, 306) in einer
Vollbrückenschaltung angeordnet sind.
13. Modularer Multilevelstromrichter nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- der modulare Multilevelstromrichter (500) mindestens zwei erste Fahrzeuge (501) aufweist, wobei die auf den beiden ersten Fahrzeugen (501) jeweils angeordneten ersten
elektrischen Bauelemente (508) jeweils einer anderen Phase des Multilevelstromrichters (500) zugeordnet sind.
14. Blindleistungskompensationsanlage (401) mit einem
modularen Multilevelstromrichter (500) nach einem der
Ansprüche 1 bis 13.
15. Verfahren zum Beeinflussen von elektrischem Strom mittels eines modularen Multilevelstromrichters (500), bei dem
- der elektrische Strom von einem Energieübertragungsnetz (540) zu ersten elektrischen Bauelementen (508) und zu zweiten elektrischen Bauelementen (509) übertragen wird, wobei die ersten elektrischen Bauelemente (508) auf einem ersten Fahrzeug (501), insbesondere auf einem ersten LKW- Anhänger (501), angeordnet sind und die zweiten elektrischen Bauelemente (509) auf einem zweiten Fahrzeug (502),
insbesondere auf einem zweiten LKW-Anhänger (502), angeordnet sind und die ersten elektrischen Bauelemente (508) und die zweiten elektrischen Bauelemente (509) Bestandteile des modularen Multilevelstromrichters (500) sind, und
- von dem modularen Multilevelstromrichter (500) unter
Beteiligung der ersten elektrischen Bauelemente (508) und der zweiten elektrischen Bauelemente (509) der elektrische Strom beeinflusst wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- der elektrische Strom derart beeinflusst wird, dass eine Blindleistungskompensation des elektrischen Stroms
durchgeführt wird.
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