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Kurzfassung

Diese Erfindung betrifft ein neues Regelungsverfahren für den Quasi-Drei-Level-Betrieb von modularen Multilevel-Umrichtern (MMC) und eine vereinfachte hybride Drei-Level-MMC-Topologie.

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Hintergrund

Im Stand der Technik sind Zweipunkt-Wechselrichter und Drei-Punkt-Wechselrichter sowie modulare Multilevel-Umrichter im konventionellen und Quasi-Zwei-Level-Betrieb bekannt. Außerdem wurde ein modularer Multilevel-Umrichter für den Quasi-Drei-Level-Betrieb erstmalig 2018 offenbart.

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Bilder & Videos

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Lösung

Die Erfindung basiert auf einem Regelungverfahren, bei dem die Zweigströme und Energien aktiv geregelt werden. Das vorgestellte Regelverfahren ist auf die 2018 veröffentlichte MMC-Topologie mit Hilfszweig ohne weiteres anwendbar. Diese Topologie wird von der konventionellen MMC-Topologie abgeleitet, indem zwischen dem Anschluss der Umrichter-Phase und dem Zwischenkreis-Neutralpunkt ein Zweig mit Vollbrückenmodulen ergänzt wird. Mittels der erfindungsgemäßen Regelung kann dieser zusätzliche mittlere MMC-Zweig durch einen bidirektionalen Schalter ersetzt werden, und auch das herausfordernde Abschalten des bidirektionalen Schalters wurde mithilfe der Reglung gelöst.

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Vorteile

• Erfindungsgemäß gelingt es, die Vorteile von konventionellen MMC-Topologien (Spannungsskalierbarkeit, Redundanz, kleine Ausgangsspannungsstufen) und den Ausgangsspannungsverlauf eines Quasi-Drei-Level-Betriebes zu vereinigen und gleichzeitig die Topologie zu vereinfachen sowie die notwendige Modulkapazität deutlich zu reduzieren.
• Zusätzlich wird der bidirektionale Schalter in „Soft-Switching“ betrieben. Dies verspricht Verbesserungen bezüglich des Volumens, der Leistungsdichte, des Wirkungsgrades und der Kosten.

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Anwendungsbereiche

Das Anwendungsgebiet betrifft Umrichter in der Antriebstechnik.

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Service

Lizenz zur gewerblichen Nutzung / Kooperation möglich