Verfahren zum Betrieb von modularen Umrichtern mit geringem Energiespeicherbedarf

// Energie- und Energiespeichertechnik // Energietechnik
Ref-Nr: 16024

Einleitung / Abstract

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der elektrischen Energietechnik im Bereich der Leistungselektronik bzw. Umrichtertechnik. Anwendungen werden gesehen bei der Stromübertragung im Hochspannungsbereich und bei Antrieben oder Generatoren.

Abb. 1: Schaltung eines modularen Wechselrichters

Hintergrund

Bei leistungselektronischen Umrichtern für hohe Spannungen, die nicht mehr von einem einzelnen Leistungshalbleiter beherrscht werden können, muss die Sperrspannung auf mehrere Leistungshalbleiter aufgeteilt werden. Das kann durch direkte oder indirekte Serienschaltung (wie bei Multilevel-Umrichtern) erfolgen.

Problemstellung

Nachteilig sind jedoch entweder die komplexe Ansteuerung und Aufbautechnik sowie extreme du/dt (direkte Serienschaltung) oder der sehr hohe Bedarf an Bauvolumen, Gewicht und Kosten aufgrund erforderlicher Zwischenspeicher für die Energie (Kapazität in den Modulen bei Multilevel-Umrichter).

Lösung

Der Bedarf an Kapazität wird drastisch reduziert, ohne besondere Anforderungen an die Ansteuerung oder Aufbautechnik. Es wird ein Projekt an der Universität durchgeführt, um die neue Technologie zu testen. In Abb. 1 ist die beispielhaft verwendete Schaltung dargestellt. Die Modulkapazitäten können aufgrund einer neuen Betriebsweise massiv reduziert werden.

Vorteile

Hochspannungs-Leistungsumrichter: kompakt, modular und skalierbar Modulkapazitäten in den Zweigen werden drastisch reduziert Erweiterung des Prinzips auf weitere Schaltungsanordnungen möglich

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