WO2006053448A1

WO2006053448A1 - Umrichterschaltung zur schaltung einer vielzahl von schaltspannungsniveaus

Info

Publication number: WO2006053448A1
Application number: PCT/CH2004/000701
Authority: WO
Inventors: Peter Steimer; Peter Barbosa; Luc Meysenc
Original assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Current assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Priority date: 2004-11-22
Filing date: 2004-11-22
Publication date: 2006-05-26
Anticipated expiration: 2007-05-22
Also published as: EP1815586A1; CN100521489C; US20070235293A1; CN101061629A; EP1815586B1; CA2587421A1; US7443698B2; JP2008521371A; CN101065706A; CA2587421C; HK1105250A1; PL1815586T3; JP4540714B2; CN101065706B

Abstract

Es wird eine Umrichterschaltung zur Schaltung einer Vielzahl von Schaltspannungsniveaus angegeben, die für jede Phase (R, S. T) n erste Schaltgruppen (1.1, , 1.n) aufweist, wobei die n-te erste Schaltgruppe (1.n) durch einen ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (2) und einen zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (3) gebildet ist und die erste erste Schaltgruppe (1.1) bis zur (n-1)-ten (Schaltgruppe) (1.(n-1)) jeweils durch einen ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (2) und einen zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (3) und durch einen mit dem ersten und zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (2, 3) verbundenen Kondensator (4) gebildet sind, wobei jede der n ersten Schaltgruppen (1.1, ,1.n) verkettet mit der jeweils benachbarten ersten Schaltgruppe (1.1, ,1.n) verbunden ist und der erste und der zweite ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter (2, 3) der ersten ersten Schaltgruppe (1.1) miteinander verbunden sind. Zur Verringerung der gespeicherten elektrischen Energie der Umrichterschaltung ist n = 1 und sind p zweite Schaltgruppen (5.1, ,5.p) und p dritte Schaltgruppen (6.1, ,6.p) vorgesehen, welche jeweils einen erten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (7, 8), einen zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (9, 10) und durch einen Kondensator (13, 14) aufweist, wobei p = 1 ist. Jede der p zweiten Schaltgruppen (5.1, ,5.p) ist verkettet mit der jeweils benachbarten zweiten Schaltgruppe (5.1, ,5.p) verbunden und jede der p dritten Schaltgruppen (6.1, ,6.p) ist verkettet mit der jeweils benachbarten dritten Schaltgruppe (6.1, ,6.p) verbunden. Ferner weist die erste zweite und die erste dritte Schaltgruppe (5.1, 6.1) jeweils einen zu dem jeweiligen zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (9, 10) antiseriell geschalteten dritten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (11, 12) auf, wobei erste zweite Schaltgruppe (5.1) mit dem ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (2) der n-ten ersten Schaltgruppe (1.n) verbunden ist und die erste dritte Schaltgruppe (6.1) mit dem zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (3) der n-ten ersten Schaltgruppe (1.n) verbunden ist und der Kondensator (13) der p-ten zweiten Schaltgruppe (5.p) mit dem Kondensator (14) der p-ten dritten Schaltgruppe (6.p) seriell verbunden ist.

Description

Umrichterschaltung zur Schaltung einer Vielzahl von Schaltspan- nungsniveaus

BESCHREIBUNG

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Leistungselektronik. Sie geht aus von einer Umrichterschaltung zur Schaltung einer Vielzahl von Schaltspannungsniveaus gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs.

Stand der Technik

Umrichterschaltungen werden heute in einer Fülle von leistungselektronischen Anwendungen eingesetzt. Die Anforderungen an eine solche Umrichterschaltung sind dabei zum einen, möglichst wenig Oberschwingungen an Phasen eines an die Umrichterschaltung gängiger- weise angeschlossenen elektrischen Wechselspannungsnetzes zu erzeugen und zum ande¬ ren mit einer möglichst geringen Anzahl an elektronischen Bauelementen möglichst grosse Leistungen zu übertragen. Eine geeignete Umrichterschaltung zur Schaltung einer Vielzahl von Schaltspannungsniveaus ist in der DE 692 05 413 T2 angegeben. Darin sind n erste Schaltgruppen für jede Phase vorgesehen, wobei die n-te erste Schaltgruppe durch einen ersten Leistungshalbleiterschalter und einen zweiten Leistungshalbleiterschalter gebildet ist und die erste erste Schaltgruppe bis zur (n-1)-ten Schaltgruppe jeweils durch einen ersten Leistungshalbleiterschalter und einen zweiten Leistungshalbleiterschalter und durch einen mit dem ersten und zweiten Leistungshalbleiterschalter verbundenen Kondensator gebildet sind, wobei n > 2 ist. Jede der n ersten Schaltgruppen ist parallel mit der jeweils benachbar- ten ersten Schaltgruppe verbunden, wobei der erste und der zweite Leistungshalbleiterschal¬ ter der ersten ersten Schaltgruppe miteinander verbunden sind. Der erste und der zweite Leistungshalbleiterschalter ist jeweils durch einen Bipolartransistor mit isoliert angeordneter Ansteuerelektrode (IGBT - Insulated Gate Bipolartransistor) und durch eine dem Bipolartran¬ sistor antiparallel geschaltete Diode gebildet.

Problematisch bei einer Umrichterschaltung zur Schaltung einer Vielzahl von Schaltspan- nungsniveaus nach der DE 692 05 413 T2 ist, dass die in der Umrichterschaltung während des Betriebs gespeicherte elektrische Energie sehr hoch ist. Da die elektrische Energie in den Kondensatoren der n ersten Schaltgruppen der Umrichterschaltung gespeichert ist, müssen die Kondensatoren für diese elektrische Energie, d.h. bezüglich ihre Spannungsfes¬ tigkeit und/oder ihrer Kapazität, ausgelegt werden. Dies bedingt aber Kondensatoren mit grosser Baugrösse, die entsprechend teuer sind. Zudem benötigt die Umrichterschaltung aufgrund der bezüglich der Baugrösse grossen Kondensatoren viel Platz, so dass ein platz¬ sparender Aufbau, wie er für viele Anwendungen, beispielsweise für Traktionsanwendungen, gefordert ist, nicht möglich ist. Weiterhin bewirkt der Einsatz der bezüglich der Baugrösse grossen Kondensatoren einen hohen Montage- und Wartungsaufwand.

Darstellung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Umrichterschaltung zur Schaltung einer Vielzahl von Schaltspannungsniveaus anzugeben, die möglichst wenig elektrische Energie während ihres Betriebes speichert und platzsparend realisiert werden kann. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Wei- terbildungen der Erfindung angegeben.

Die erfindungsgemässe Umrichterschaltung zur Schaltung einer Vielzahl von Schaltspan¬ nungsniveaus umfasst n für jede Phase vorgesehene ersten Schaltgruppen, wobei die n-te erste Schaltgruppe durch einen ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiter¬ schalter und einen zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter gebildet ist und die erste erste Schaltgruppe bis zur (n-1 )-ten Schaltgruppe jeweils durch einen ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter und einen zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter und durch einen mit dem ersten und zweiten an¬ steuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter verbundenen Kondensator gebildet sind. Jede der n ersten Schaltgruppen ist bei mehreren vorhandenen ersten Schaltgruppen verkettet mit der jeweils benachbarten ersten Schaltgruppe verbunden und der erste und der zweite ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter der ersten ersten Schaltgruppe sind miteinander verbunden. Erfindungsgemäss ist n > 1 und sind p zweite Schaltgruppen und p dritte Schaltgruppen vorgesehen, welche jeweils einen ersten ansteuerbaren bidirekti¬ onalen Leistungshalbleiterschalter, einen zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungs¬ halbleiterschalter und einen Kondensator aufweist, wobei p > 1 ist. Jede der p zweiten Schaltgruppen ist bei mehreren vorhandenen zweiten Schaltgruppen verkettet mit der jeweils benachbarten zweiten Schaltgruppe verbunden. Weiterhin ist jede der p dritten Schaltgrup¬ pen bei mehreren vorhandenen dritten Schaltgruppen verkettet mit der jeweils benachbarten dritten Schaltgruppe verbunden. Die erste zweite und die erste dritte Schaltgruppe weist zu¬ dem jeweils einen zu dem jeweiligen zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalblei¬ terschalter antiseriell geschalteten dritten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiter- Schalter auf, wobei die erste zweite Schaltgruppe mit dem ersten ansteuerbaren bidirektiona¬ len Leistungshalbleiterschalter der n-ten ersten Schaltgruppe verbunden ist und die erste dritte Schaltgruppe mit dem zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschal¬ ter der n-ten ersten Schaltgruppe verbunden ist. Desweiteren ist der Kondensator der p-ten zweiten Schaltgruppe mit dem Kondensator der p-ten dritten Schaltgruppe seriell verbunden.

Durch die vorgesehenen p zweiten Schaltgruppen und p dritten Schaltgruppen und deren vorstehend beschriebenen Verbindungen sind die p zweiten Schaltgruppen beispielsweise nur bei der positiven Halbschwingung bezüglich der Phasenausgangswechselspannung und die p dritten Schaltgruppen nur bei der negativen Halbschwingung am Betrieb der erfin- dungsgemässen Umrichterschaltung beteiligt. Dadurch kann die in der Umrichterschaltung, insbesondere in den Kondensatoren der p zweiten und dritten Schaltgruppen, gespeicherte elektrische Energie vorteilhaft reduziert werden. Weiterhin dienen die n ersten Schaltgruppen nur zur Balancierung der Phasenausgangswechselspannung, so dass bei mehreren vorhan- - A -

denen ersten Schaltgruppen die Kondensatoren der n ersten Schaltgruppen im balancierten Zustand im wesentlichen keinen Strom führen und somit auch im wesentlichen keine elektri¬ sche Energie speichern. Somit kann die gespeicherte elektrische Energie der Umrichter¬ schaltung insgesamt klein gehalten werden, wodurch die Kondensatoren der Umrichterschal- tung nur für eine kleine zu speichernde elektrische Energie, d.h. bezüglich ihre Spannungs¬ festigkeit und/oder ihrer Kapazität, ausgelegt werden müssen. Aufgrund der geringen Bau- grösse der Kondensatoren benötigt die Umrichterschaltung sehr wenig Platz, so dass vorteil¬ haft ein platzsparender Aufbau, wie er für viele Anwendungen, beispielsweise für Traktions¬ anwendungen, gefordert ist, möglich ist. Zudem kann durch die geringe Baugrösse der Kon- densatoren auch der Montage- und Wartungsaufwand vorteilhaft gering gehalten werden.

Diese und weitere Aufgaben, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung offensichtlich.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemässen Umrichterschaltung,

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemässen Umrichterschaltung und

Fig. 3 eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Umrichterschaltung.

Die in der Zeichnung verwendeten Bezugszeichen und deren Bedeutung sind in der Bezugs¬ zeichenliste zusammengefasst aufgelistet. Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die beschriebenen Ausführungsformen stehen bei¬ spielhaft für den Erfindungsgegenstand und hat keine beschränkende Wirkung. Wege zur Ausführung der Erfindung

In Fig. 1 ist eine, insbesondere einphasige, Ausführungsform einer erfindungsgemässen Um¬ richterschaltung zur Schaltung einer Vielzahl von Schaltspannungsniveaus gezeigt. Darin umfasst die Umrichterschaltung n für jede Phase R, S, T vorgesehene erste Schaltgruppen 1.1,..., 1.n, wobei die n-te erste Schaltgruppe 1.n durch einen ersten ansteuerbaren bidirekti¬ onalen Leistungshalbleiterschalter 2 und einen zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leis¬ tungshalbleiterschalter 3 gebildet ist und die erste erste Schaltgruppe 1.1 bis zur (n-1)-ten Schaltgruppe 1.(n-1) jeweils durch einen ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalb- leiterschalter 2 und einen zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 3 und durch einen mit dem ersten und zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalblei¬ terschalter 2, 3 verbundenen Kondensator 4 gebildet sind, wobei erfindungsgemäss n > 1 und jede der n ersten Schaltgruppen 1.1 1.n verkettet mit der jeweils benachbarten ersten

Schaltgruppe 1.1,...,1.n verbunden ist. Θemäss Fig. 1 sind der erste und der zweite ansteu- erbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter 2, 3 der ersten ersten Schaltgruppe 1.1 mit¬ einander verbunden. Der Verbindungspunkt des ersten und des zweiten Leistungshalbleiter¬ schalters 2, 3 der ersten ersten Schaltgruppe 1.1 bildet gemäss Fig. 1 eine Phasenan- schluss, insbesondere für die Phase R.

Erfindungsgemäss sind nun p zweite Schaltgruppen 5.1 , ..., 5.p und p dritte Schaltgruppen 6.1 , ..., 6.p vorgesehen, welche jeweils einen ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leis¬ tungshalbleiterschalter 7, 8, einen zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiter¬ schalter 9, 10 und einen Kondensator 13, 14 aufweist, wobei p > 1 ist. Da es sich gemäss Fig. 1 sowohl bei jeder der p zweiten Schaltgruppen 5.1 , ..., 5.p als auch bei jeder der p drit- ten Schaltgruppen 6.1, ..., 6.p um einen Vierpol handelt, ist jede der p zweiten Schaltgruppen 5.1, ..., 5. p nach der Vierpoltheorie verkettet mit der jeweils benachbarten zweiten Schalt¬ gruppe 5.1, ..., 5. p verbunden. Weiterhin ist jede der p dritten Schaltgruppen 6.1 , ..., 6.p nach der Vierpoltheorie verkettet mit der jeweils benachbarten dritten Schaltgruppe 6.1 , ..., 6.p verbunden. Darüber hinaus weist die erste zweite und die erste dritte Schaltgruppe 5.1 , 6.1 jeweils einen zu dem jeweiligen zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiter¬ schalter 9, 10 antiseriell geschalteten dritten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalblei¬ terschalter 11 , 12 auf, wobei die erste zweite Schaltgruppe 5.1 mit dem ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 2 der n-ten ersten Schaltgruppe 1.n verbunden ist und die erste dritte Schaltgruppe 6.1 mit dem zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leis¬ tungshalbleiterschalter 3 der n-ten ersten Schaltgruppe 1.n verbunden ist. Schliesslich ist der Kondensator 13 der p-ten zweiten Schaltgruppe 5.p mit dem Kondensator 14 der p-ten drit¬ ten Schaltgruppe 6.p seriell verbunden. Mittels der vorgesehenen p zweiten Schaltgruppen 5.1 , ..., 5.p und p dritten Schaltgruppen 6.1 , ..., 6.p und deren beschriebenen Verbindungen jeweils untereinander, zueinander und zu der n-ten ersten Schaltgruppe 1.n sind die p zwei¬ ten Schaltgruppen 5.1 5.p beispielsweise nur bei der positiven Halbschwingung bezüglich der Phasenausgangswechselspannung und die p dritten Schaltgruppen 6.1, ..., 6.p nur bei der negativen Halbschwingung bezüglich der Phasenausgangswechselspannung am Betrieb der erfindungsgemässen Umrichterschaltung beteiligt. Somit kann die in der Umrichterschal¬ tung, insbesondere in den Kondensatoren 13, 14 der p zweiten und dritten Schaltgruppen 5.1, ..., 5.p; 6.1, ..., 6.p, gespeicherte elektrische Energie vorteilhaft reduziert werden. Femer dienen die n ersten Schaltgruppen 1.1,...,1.n lediglich zur Balancierung der Phasenaus¬ gangswechselspannung, so dass die Kondensatoren 4 der n ersten Schaltgruppen 1.1,...,1.n im balancierten, d.h. im ausgeglichenen Zustand der Phasenausgangswechselspannung im wesentlichen keinen Strom führen und somit auch im wesentlichen keine elektrische Energie speichern. Damit kann die gespeicherte elektrische Energie der erfindungsgemässen Um¬ richterschaltung insgesamt klein gehalten werden, wodurch die Kondensatoren 4, 13, 14 der Umrichterschaltung nur für eine kleine zu speichernde elektrische Energie, d.h. bezüglich ih- re Spannungsfestigkeit und/oder ihrer Kapazität, ausgelegt werden müssen. Aufgrund der geringen Baugrösse der Kondensatoren 4, 13, 14 benötigt die Umrichterschaltung ein Mini¬ mum an Platz, so dass vorteilhaft ein platzsparender Aufbau, wie er für viele Anwendungen, beispielsweise für Traktionsanwendungen, gefordert ist, ermöglich ist. Desweiteren kann durch die geringe Baugrösse der Kondensatoren 4, 13, 14 auch der Montage- und War- tungsaufwand vorteilhaft klein gehalten werden.

Es sei erwähnt, dass die antiserielle Schaltung des zweiten und dritten ansteuerbaren bidi¬ rektionalen Leistungshalbleiterschalters 9, 10, 11 , 12 derart zu verstehen ist, dass der zweite und dritte ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalters 9, 10, 11 , 12 jeweils eine zueinander entgegengesetzte gesteuerte Hauptstromrichtung aufweist.

Gemäss Fig. 1 weist die n-te erste Schaltgruppe 1.n einen mit dem ersten und zweiten an¬ steuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 2, 3 der n-ten ersten Schaltgruppe 1.n verbundenen Kondensator 4 auf, wobei die erste zweite Schaltgruppe 5.1 mit dem Kon¬ densator 4 der n-ten ersten Schaltgruppe 1.n verbunden ist und die erste dritte Schaltgruppe 6.1 mit dem Kondensator 4 der n-ten ersten Schaltgruppe 1.n verbunden ist. Durch den Kon¬ densator 4 der n-ten ersten Schaltgruppe 1.n wird vorteilhaft erreicht, dass insbesondere bei einer gewünschten Phasenausgangsspannung von OV, diese Phasenausgangsspannung stabilisiert und somit problemlos ohne Störeffekte erreicht werden kann. Der Kondensator 4 der n-ten ersten Schaltgruppe 1.n dient nur der Spannungsbegrenzung beziehungsweise der Spannungsstabilisierung und ist somit nicht als Spannungsquelle anzusehen.

Gemäss Fig. 1 sind der erste und zweite ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiter¬ schalter 7, 9 der ersten zweiten Schaltgruppe 5.1 miteinander verbunden, wobei der Verbin¬ dungspunkt des ersten und zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschal¬ ters 7, 9 der ersten zweiten Schaltgruppe 5.1 mit dem Verbindungspunkt des Kondensators 4 der n-ten ersten Schaltgruppe 1.n und dem ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungs- halbleiterschalter 2 der n-ten ersten Schaltgruppe 1.n verbunden ist. Weiterhin sind der erste und dritte ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter 8, 12 der ersten dritten Schaltgruppe 6.1 miteinander verbunden, wobei der Verbindungspunkt des ersten und dritten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters 8, 12 der ersten dritten Schalt¬ gruppe 6.1 mit dem Verbindungspunkt des Kondensators 4 der n-ten ersten Schaltgruppe 1.n und dem zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 3 der n-ten ersten Schaltgruppe 1.n verbunden ist.

Gemäss Fig. 1 ist bei der ersten zweiten Schaltgruppe 5.1 der erste und der dritte ansteuer¬ bare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter 7, 11 mit dem Kondensator 13 der ersten zweiten Schaltgruppe 5.1 verbunden. Ferner ist bei der ersten dritten Schaltgruppe 6.1 der erste und der zweite ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter 8, 10 mit dem Kondensator 14 der ersten dritten Schaltgruppe 6.1 verbunden. Zudem ist bei der zweiten zweiten bis zur p-ten zweiten Schaltgruppe 5.2, ..., 5.p und bei der zweiten dritten bis zur p- ten dritten Schaltgruppe 6.2, ..., 6.p jeweils der erste und der zweite ansteuerbare bidirektio- nale Leistungshalbleiterschalter 7, 9, 8, 10 mit dem Kondensator 13, 14 der zugehörigen Schaltgruppe 5.2, ..., 5.p; 6.2, ..., 6.p verbunden. Es ist denkbar, dass die Anzahl der n ersten Schaltgruppen 1.1 ,..., 1.n der Anzahl der p zwei¬ ten und dritten Schaltgruppen 5.1, ..., 5.p; 6.1, ..., 6.p entspricht. Vorteilhaft können dadurch allgemein (2n+1) Schaltspannungsniveaus der erfindungsgemässen Umrichterschaltung ge¬ schalten werden.

Alternativ ist es auch denkbar, die Anzahl der n ersten Schaltgruppen 1.1 ,..., 1.n kleiner als die Anzahl der p zweiten und dritten Schaltgruppen 5.1, ..., 5.p; 6.1, ..., 6.p ist. Daraus resul¬ tiert vorteilhaft, dass weniger erste Schaltgruppen 1.1 ,..., 1.n und damit weniger erste und zweite Leistungshalbleiterschalter 2, 3 und weniger Kondensatoren 4 benötigt werden und die erfindungsgemässe Umrichterschaltung somit insgesamt weiter bezüglich ihres Platzbe¬ darfes reduziert werden kann.

Weiterhin ist es auch denkbar, dass die Anzahl der n ersten Schaltgruppen 1.1 ,..., 1.n grös¬ ser als die Anzahl der p zweiten und dritten Schaltgruppen 5.1 , ..., 5.p; 6.1 , ..., 6.p ist.

Allgemein ist bei der erfindungsgemässen Umrichterschaltung der jeweilige erste, zweite und dritte ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter 2, 3, 7, 8, 9, 10, 11 , 12 der n ersten Schaltgruppen 1.1 ,..., 1.n und der p zweiten und dritten Schaltgruppen 5.1 , ..., 5.p; 6.1 , ..., 6. p durch ein ansteuerbares Leistungshalbleiterbauelement mit unidirektionaler Stromführungsrichtung, beispielsweise durch einen Bipolartransistor mit isoliert angeordneter Ansteuerelektrode (IGBT - Insulated Gate Bipolartransistor), und durch ein dazu antiparallel geschaltetes passives nicht-ansteuerbares Leistungshalbleiterbauelement mit unidirektiona¬ ler Stromführungsrichtung, beispielsweise durch eine Diode, gebildet. Gemäss Fig. 1 sind die ersten und zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 2, 3, 7, 8, 9, 10 innerhalb der jeweiligen Schaltgruppe 1.1,..., 1.n; 5.1 , ..., 5.p; 6.1 , ..., 6.p derart verschaltet, dass sie eine entgegengesetzte gesteuerte Hauptstrom richtung aufweisen, d.h. die ansteu¬ erbaren Leistungshalbleiterbauelemente mit unidirektionaler Stromführungsrichtung jeweils eine zueinander entgegengesetzte gesteuerte Hauptstrom richtung aufweisen. Weiterhin ist bei der ersten zweiten und bei der ersten dritten Schaltgruppe 5.1 , 6.1 , wie bereits erwähnt, der dritte ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter 11, 12 zu dem jeweiligen zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 9, 10 antiseriell geschaltet, d.h. beispielsweise gemäss Hg. 1 sind die als Dioden ausgeführte passive nicht- ansteuerbare Leistungshalbleiterbauelemente der zweiten und dritten ansteuerbaren bidirek- tionalen Leistungshalbleiterschalter 9, 10, 11 , 12 an ihren Anoden miteinander verbunden und die als IGBTs ausgebildete ansteuerbare Leistungshalbleiterbauelemente mit ihren Emit¬ tern miteinander verbunden. Es ist aber auch denkbar, den jeweiligen zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 9, 10 mit dem dritten ansteuerbaren bidirektiona- len Leistungshalbleiterschalter 11 , 12 derart antiseriell zu verschalten, dass die als Dioden ausgeführten passiven nicht-ansteuerbaren Leistungshalbleiterbauelemente der zweiten und dritten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 9, 10, 11 , 12 an ihren Ka¬ thoden miteinander verbunden sind und die als IGBTs ausgebildete ansteuerbare Leistungs¬ halbleiterbauelemente mit ihren Kollektoren miteinander verbunden sind. Diese Verschaltung ist in einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemässen Umrichterschaltung nach Fig. 3 bei dem zweiten und dritten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 9, 11 der ersten zweiten Schaltgruppe 5.1 gezeigt, welche dritte Ausführungsform nachfolgend de¬ tailliert beschrieben ist. Diese Verschaltung kommt einem platzmässigen Tausch des zweiten und dritten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters 9, 10, 11 , 12 innerhalb der jeweiligen Schaltgruppe 5.1 , 6.1 der ersten Ausführungsform gemäss Fig. 1 gleich, wobei die Wirkungsweise identisch der vorstehend beschrieben antiseriellen Schaltung des zweiten und dritten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters 9, 10, 11 , 12 ist.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, dass bei den n ersten Schaltgruppen 1.1 ,..., 1.n die zwei ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 2 jeweils benachbarter ers¬ ter Schaltgruppen 1.1 ,..., 1.n in einem Modul integriert sind, d.h. dass bei mehreren vorhan¬ denen ersten Schaltgruppen 1.1 ,..., 1.n der erste ansteuerbare bidirektionale Leistungshalb¬ leiterschalter 2 der n-ten ersten Schaltgruppe 1.n und der erste ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter 2 der (n-1)-ten ersten Schaltgruppe 1.(n-1) in einem Modul integ- riert sind und der erste ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter 2 der (n-1)-ten ersten Schaltgruppe 1.(n-1) und der erste ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiter¬ schalter 2 der (n-2)-ten ersten Schaltgruppe 1.(n-2) in einem Modul integriert sind usw.. Wei¬ terhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass die zwei zweiten ansteuerbaren bidirektiona¬ len Leistungshalbleiterschalter 3 jeweils benachbarter erster Schaltgruppen 1.1 ,..., 1.n in ei- nem Modul integriert sind, d.h. bei mehreren vorhandenen ersten Schaltgruppen 1.1 ,..., 1.n der zweite ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter 3 der n-ten ersten Schalt¬ gruppe 1.n und der zweite ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter 3 der (n- 1)-ten ersten Schaltgruppe 1.(n-1) in einem Modul integriert sind und der zweite ansteuerba- re bidirektionale Leistungshalbleiterschalter 3 der (n-1)-ten ersten Schaltgruppe 1 -(n-1) und der zweite ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter 3 der (n-2)-ten ersten Schaltgruppe 1.(n-2) in einem Modul integriert sind usw.. Die vorstehend genannten Module sind gängigerweise Standard-Halbbrücken-Module und dementsprechend einfach aufgebaut, wenig störanfällig und zudem kostengünstig.

Es ist auch denkbar, dass im Falle mehrerer vorhandener erster Schaltgruppen 1.1 ,..., 1.n bei den n ersten Schaltgruppen 1.1 ,..., 1.n jeweils der erste ansteuerbare bidirektionale Leis¬ tungshalbleiterschalter 2 und der zweite ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschal- ter 3 in einem Modul integriert ist. Wie bereits erwähnt sind solche Module üblicherweise Standard-Halbbrücken-Module und dementsprechend einfach aufgebaut, wenig störanfällig und zudem kostengünstig.

Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass im Falle mehrerer vorhandener zweiter Schaltgruppen 5.1 ,..., 5.p bei den p zweiten Schaltgruppen 5.1,..., 5.p die zwei ersten an¬ steuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 7 jeweils benachbarter zweiter Schaltgruppen 5.1 ,..., 5.p in einem Modul, d.h. in der vorstehend für die n ersten Schaltgrup¬ pen 1.1 ,..., 1.n detailliert beschriebenen Weise, integriert sind. Ferner sind dann bei mehre¬ ren vorhandenen dritten Schaltgruppen 6.1 ,..., 6.p bei den p dritten Schaltgruppen 6.1,..., 6.p die zwei ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 8 jeweils benach¬ barter dritter Schaltgruppen 6.1 ,..., 6. p in einem Modul, d.h. in der vorstehend für die n ersten Schaltgruppen 1.1,..., 1.n detailliert beschriebenen Weise, integriert.

Alternativ dazu ist es auch möglich, dass bei mehreren vorhandenen zweiten und dritten Schaltgruppen 5.1 ,..., 5.p; 6.1,..., 6.p bei den p zweiten und dritten Schaltgruppen 5.1,..., 5.p; 6.1 ,..., 6. p jeweils der erste ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter 7, 8 und der zweite ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter 9, 10 in einem Modul in¬ tegriert ist. Die vorstehend genannten Module sind gängigerweise Standard-Module und dementsprechend einfach aufgebaut, wenig störanfällig und zudem kostengünstig.

Weiterhin ist es denkbar, dass der dritte ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiter¬ schalter 11 der ersten zweiten Schaltgruppe 5.1 und der dritte ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter 12 der ersten dritten Schaltgruppe 6.1 in einem Modul integriert ist. Auch hier handelt es sich um Standard-Module mit den entsprechenden und bereits er¬ wähnten Vorteilen.

Bei einer mehrphasig zu realisierenden erfindungsgemässen Umrichterschaltung sind die p- ten zweiten Schaltgruppen 5.p der Phasen R, S, T vorzugsweise parallel miteinander ver¬ bunden und die p-ten dritten Schaltgruppen 6.p der Phasen R, S, T parallel miteinander ver¬ bunden. Die jeweiligen Verbindungen erfolgen an den Kondensatoren 13 der jeweiligen p-ten zweiten Schaltgruppen 5.p beziehungsweise an den Kondensatoren 14 der jeweiligen p-ten dritten Schaltgruppen 6.p.

Um vorteilhaft bei einer mehrphasig realisierten Umrichterschaltung Platz einsparen zu kön¬ nen sind die Kondensatoren 13 der p-ten zweiten Schaltgruppen 5.p der Phasen R, S, T vor¬ zugsweise zu einem Kondensator zusammengefasst. Zudem sind die Kondensatoren 14 der p-ten dritten Schaltgruppen 6.p der Phasen R, S, T vorzugsweise ebenfalls zu einem Kon- densator zusammengefasst.

In Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemässen Umrichterschaltung ge¬ zeigt, welche sich von der ersten Ausführungsform gemäss Fig. 1 darin unterscheidet, dass parallel zum dritten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 11 der ersten zweiten Schaltgruppe 5.1 ein Spannungsbegrenzungsnetzwerk 15 geschaltet ist und parallel zum dritten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter 12 der ersten dritten Schaltgruppe 6.1 ebenfalls ein Spannungsbegrenzungsnetzwerk 15 geschaltet ist. Das Spannungsbegrenzungsnetzwerk 15 kann optional gewählt werden und dient vorteilhaft der Stabilisierung der Phasenausgangsspannung, insbesondere bei einer gewünschten Phasen- ausgangsspannung von OV insbesondere bei einer gewünschten Phasenausgangsspannung von OV. Vorzugsweise weist das Spannungsbegrenzungsnetzwerk 15 einen Kondensator oder, wie in Fig. 2 gezeigt, eine Serienschaltung eines Widerstands mit einem Kondensator auf.

Alternativ zur zweiten Ausführungsform nach Fig. 2 ist in Fig. 3 eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemässen Umrichterschaltung dargestellt. Die dritte Ausführungsform gemäss Fig. 3 unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform nach Fig. 2 darin, dass ein Span^¬ nungsbegrenzungsnetzwerk 15 mit dem Verbindungspunkt des zweiten und dritten ansteu- erbaren Leistungshalbleiterschalters 9, 11 der ersten zweiten Schaltgruppe 5.1 und mit dem Verbindungspunkt des zweiten und dritten ansteuerbaren Leistungshalbleiterschalters 10, 12 der ersten dritten Schaltgruppe 6.1 verbunden ist. Das Spannungsbegrenzungsnetzwerk 15 kann optional gewählt werden und dient vorteilhaft der Stabilisierung der Phasenausgangs- Spannung, insbesondere bei einer gewünschten Phasenausgangsspannung von OV insbe¬ sondere bei einer gewünschten Phasenausgangsspannung von OV. Vorzugsweise weist das Spannungsbegrenzungsnetzwerk 15 einen Kondensator oder, wie in Fig. 3 gezeigt, eine Se¬ rienschaltung eines Widerstands mit einem Kondensator auf.

Insgesamt stellt die erfindungsgemässe Umrichterschaltung zur Schaltung einer Vielzahl von Schaltspannungsniveaus somit eine durch eine geringe gespeicherte elektrische Energie während ihres Betriebes und durch einen platzsparenden Aufbau gekennzeichnete und damit unkomplizierte, robuste und wenig störungsanfällige Lösung dar.

Bezugszeichenliste

1.1, ..., 1.n erste Schaltgruppen 2 erster ansteuerbarer bidirektionaler Leistungshalbleiterschalter der ersten

Schaltgruppen

3 zweiter ansteuerbarer bidirektionaler Leistungshalbleiterschalter der ersten Schaltgruppen

4 Kondensator der ersten Schaltgruppen 5.1, ..., 5.p zweite Schaltgruppen

6.1 , ..., 6.p dritte Schaltgruppen

7 erster ansteuerbarer bidirektionaler Leistungshalbleiterschalter der zweiten Schaltgruppen

8 erster ansteuerbarer bidirektionaler Leistungshalbleiterschalter der dritten Schaltgruppen

9 zweiter ansteuerbarer bidirektionaler Leistungshalbleiterschalter der zweiten Schaltgruppen

10 zweiter ansteuerbarer bidirektionaler Leistungshalbleiterschalter der dritten Schaltgruppen 11 dritter ansteuerbarer bidirektionaler Leistungshalbleiterschalter der zweiten

Schaltgruppen

12 dritter ansteuerbarer bidirektionaler Leistungshalbleiterschalter der dritten Schaltgruppen

13 Kondensator der zweiten Schaltgruppen 14 Kondensator der dritten Schaltgruppen

15 Spannungsbegrenzungsnetzwerk

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Umrichterschaltung zur Schaltung einer Vielzahl von Schaltspannungsniveaus, mit n für jede Phase (R, S, T) vorgesehenen ersten Schaltgruppen (1.1 ,..., 1.n), wobei die n-te erste Schaltgruppe (1.n) durch einen ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungs¬ halbleiterschalter (2) und einen zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalblei¬ terschalter (3) gebildet ist und die erste erste Schaltgruppe (1.1) bis zur (n-1)-ten Schalt¬ gruppe (1.(n-1)) jeweils durch einen ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalb- leiterschalter (2) und einen zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiter¬ schalter (3) und durch einen mit dem ersten und zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (2, 3) verbundenen Kondensator (4) gebildet sind, wobei jede der n ersten Schaltgruppen (1.1 ,..., 1.n) verkettet mit der jeweils benachbarten ersten Schaltgruppe (1.1 ,...,1.n) verbunden ist und der erste und der zweite ansteuerbare bidi- rektionale Leistungshalbleiterschalter (2, 3) der ersten ersten Schaltgruppe (1.1) mitein¬ ander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass n > 1 ist und p zweite Schaltgruppen (5.1, ..., 5.p) und p dritte Schaltgruppen (6.1 , ..., 6.p) vorgesehen sind, welche jeweils einen ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leis¬ tungshalbleiterschalter (7, 8), einen zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungs- halbleiterschalter (9, 10) und einen Kondensator (13, 14) aufweist, wobei p > 1 ist und jede der p zweiten Schaltgruppen (5.1 , ..., 5.p) verkettet mit der jeweils benachbarten zweiten Schaltgruppe (5.1 , ..., 5.p) verbunden ist und jede der p dritten Schaltgruppen (6.1 , ..., 6.p) verkettet mit der jeweils benachbarten dritten Schaltgruppe (6.1 , ..., 6.p) verbunden ist, dass die erste zweite und die erste dritte Schaltgruppe (5.1 , 6.1 ) jeweils einen zu dem jeweiligen zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (9, 10) anti¬ seriell geschalteten dritten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (11, 12) aufweist, wobei die erste zweite Schaltgruppe (5.1) mit dem ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (2) der n-ten ersten Schaltgruppe (1.n) ver- bunden ist und die erste dritte Schaltgruppe (6.1) mit dem zweiten ansteuerbaren bidi¬ rektionalen Leistungshalbleiterschalter (3) der n-ten ersten Schaltgruppe (1.n) verbun¬ den ist, und dass der Kondensator (13) der p-ten zweiten Schaltgruppe (5.p) mit dem Kondensator (14) der p-ten dritten Schaltgruppe (6.p) seriell verbunden ist.

2. Umrichterschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die n-te erste Schaltgruppe (1.n) einen mit dem ersten und zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leis¬ tungshalbleiterschalter (2, 3) der n-ten ersten Schaltgruppe (1.n) verbundenen Konden¬ sator (4) aufweist, wobei die erste zweite Schaltgruppe (5.1) mit dem Kondensator (4) der n-ten ersten Schaltgruppe (1.n) verbunden ist und die erste dritte Schaltgruppe (6.1) mit dem Kondensator (4) der n-ten ersten Schaltgruppe (1.n) verbunden ist.

3. Umrichterschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zwei¬ te ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter (7, 9) der ersten zweiten Schaltgruppe (5.1) miteinander verbunden sind, wobei der Verbindungspunkt des ersten und zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalters (7, 9) der ersten zweiten Schaltgruppe (5.1) mit dem Verbindungspunkt des Kondensators (4) der n-ten ersten Schaltgruppe (1.n) und dem ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalb¬ leiterschalter (2) der n-ten ersten Schaltgruppe (1.n) verbunden ist, und dass der erste und dritte ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter (8, 12) der ersten dritten Schaltgruppe (6.1) miteinander verbunden sind, wobei der Verbin- dungspunkt des ersten und dritten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiter¬ schalters (8, 12) der ersten dritten Schaltgruppe (6.1) mit dem Verbindungspunkt des Kondensators (4) der n-ten ersten Schaltgruppe (1.n) und dem zweiten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (3) der n-ten ersten Schaltgruppe (1.n) ver¬ bunden ist.

4. Umrichterschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der ersten zweiten Schaltgruppe (5.1) der erste und der dritte ansteuerbare bidirekti¬ onale Leistungshalbleiterschalter (7, 11) mit dem Kondensator (13) der ersten zweiten Schaltgruppe (5.1) verbunden ist, und dass bei der ersten dritten Schaltgruppe (6.1) der erste und der zweite ansteuerbare bi¬ direktionale Leistungshalbleiterschalter (8, 10) mit dem Kondensator (14) der ersten drit¬ ten Schaltgruppe (6.1) verbunden ist. 5. Umrichterschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei der zweiten zweiten bis zur p-ten zweiten Schaltgruppe (5.2, ...,

5.p) und bei der zweiten dritten bis zur p-ten dritten Schaltgruppe (6.2, ..., 6.p) jeweils der erste und der zweite ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter (7, 9, 8, 10) mit dem Kon¬ densator (13, 14) der zugehörigen Schaltgruppe (5.2 5.p; 6.2, ..., 6.p) verbunden ist.

6. Umrichterschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich¬ net, dass parallel zum dritten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (11) der ersten zweiten Schaltgruppe (5.1) ein Spannungsbegrenzungsnetzwerk (15) geschaltet ist, und dass parallel zum dritten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (12) der ersten dritten Schaltgruppe (6.1) ein Spannungsbegrenzungsnetzwerk (15) geschal¬ tet ist.

7. Umrichterschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spannungsbegrenzungsnetzwerk (15) mit dem Verbindungspunkt des zweiten und dritten ansteuerbaren Leistungshalbleiterschalters (9, 11) der ersten zweiten Schaltgrup¬ pe (5.1) und mit dem Verbindungspunkt des zweiten und dritten ansteuerbaren Leis- tungshalbleiterschalters (10, 12) der ersten dritten Schaltgruppe (6.1) verbunden ist.

8. Umrichterschaltung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Span¬ nungsbegrenzungsnetzwerk (15) einen Kondensator aufweist.

9. Umrichterschaltung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Span¬ nungsbegrenzungsnetzwerk (15) eine Serienschaltung eines Widerstands mit einem Kondensator aufweist.

10. Umrichterschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der n ersten Schaltgruppen (1.1 ,..., 1.n) der Anzahl der p zweiten und dritten

Schaltgruppen (5.1, ..., 5.p; 6.1, ..., 6.p) entspricht.

11. Umrichterschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der n ersten Schaltgruppen (1.1 ,..., 1.n) kleiner als die Anzahl der p zweiten und dritten Schaltgruppen (5.1 , ..., 5.p; 6.1 , ..., 6.p) ist.

12. Umrichterschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der n ersten Schaltgruppen (1.1 ,..., 1.n) grösser als die Anzahl der p zweiten und dritten Schaltgruppen (5.1 , ..., 5.p; 6.1, ..., 6.p) ist.

13. Umrichterschaltung nach einem vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige erste, zweite und dritte ansteuerbare bidirektionale Leistungshalblei¬ terschalter (2, 3, 7, 8, 9, 10, 11 , 12) durch ein ansteuerbares Leistungshalbleiterbauele¬ ment mit unidirektionaler Stromführungsrichtung und durch ein dazu antiparallel geschal¬ tetes passives nicht-ansteuerbares Leistungshalbleiterbauelement mit unidirektionaler Stromführungsrichtung gebildet ist.

14. Umrichterschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich¬ net, dass bei den n ersten Schaltgruppen (1.1 ,..., 1.n) die zwei ersten ansteuerbaren bi¬ direktionalen Leistungshalbleiterschalter (2) jeweils benachbarter erster Schaltgruppen (1.1,..., 1.n) in einem Modul integriert sind und die zwei zweiten ansteuerbaren bidirekti- onalen Leistungshalbleiterschalter (3) jeweils benachbarter erster Schaltgruppen (1.1 ,...,

1.n) in einem Modul integriert sind.

15. Umrichterschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei den n ersten Schaltgruppen (1.1 ,..., 1.n) jeweils der erste ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter (2) und der zweite ansteuerbare bidirektionale Leistungshalb¬ leiterschalter (3) in einem Modul integriert ist.

16. Umrichterschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich¬ net, dass bei den p zweiten Schaltgruppen (5.1 ,..., 5.p) die zwei ersten ansteuerbaren bidirektionalen Leistungshalbleiterschalter (7) jeweils benachbarter zweiter Schaltgrup¬ pen (5.1 ,..., 5.p) in einem Modul integriert sind, und dass bei den p dritten Schaltgruppen (6.1 ,..., 6.p) die zwei ersten ansteuerbaren bidirek¬ tionalen Leistungshalbleiterschalter (8) jeweils benachbarter dritter Schaltgruppen (6.1 ,..., 6.p) in einem Modul integriert sind.

17. Umrichterschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass bei den p zweiten und dritten Schaltgruppen (5.1 ,..., 5.p; 6.1 ,..., 6.p) jeweils der erste an¬ steuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter (7, 8) und der zweite ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter (9, 10) in einem Modul integriert ist.

18. Umrichterschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter (11) der ersten zweiten Schaltgruppe (5.1) und der dritte ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter (12) der ersten dritten Schaltgruppe (6.1) in einem Modul integriert ist.

19. Umrichterschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich¬ net, dass bei mehreren Phasen (R, S, T) die p-ten zweiten Schaltgruppen (5.p) der Pha¬ sen (R, S, T) parallel miteinander verbunden sind und die p-ten dritten Schaltgruppen (6.p) der Phasen (R, S, T) parallel miteinander verbunden sind.

20. Umrichterschaltung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensato¬ ren (13) der p-ten zweiten Schältgruppen (5.p) der Phasen (R, S, T) zu einem Konden¬ sator zusammengefasst sind, und dass die Kondensatoren (14) der p-ten dritten Schaltgruppen (6.p) der Phasen (R, S, T) zu einem Kondensator zusammengefasst sind.