DE102014210647A1 - Inverter circuit and method of operating an inverter circuit - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wechselrichterschaltung (110) mit einem Eingangsanschluss (150), einem ersten Zwischenanschluss (152), einem zweiten Zwischenanschluss (157) und einem Ausgangsanschluss (140). Ferner umfasst die Wechselrichterschaltung (110) eine Reihenschaltung von zwei zwischen dem Eingangsanschluss (150) und dem ersten Zwischenanschluss (152) in Reihe geschalteten Schaltelementen (145, 147), wobei ein erstes Schaltelement (145) eine Parallelschaltung von einem ersten steuerbaren Schalter (T5) und einer ersten Diode (D5) und das zweite Schaltelement (147) eine Parallelschaltung von einem zweiten steuerbaren Schalter (T6) und einer zweiten Diode (D6) aufweist, wobei die erste Diode (D5) in Bezug auf eine Flussrichtung in der Reihenschaltung in eine andere Richtung als die zweite Diode (D6) gepolt ist. Auch umfasst die Wechselrichterschaltung (110) ein zwischen dem ersten Zwischenanschluss (152) und dem Ausgangsanschluss (140) angeordnetes drittes Schaltelement (155), das eine Parallelschaltung von einem dritten steuerbaren Schalter (T2) und einer dritten Diode (D2) aufweist, wobei die Kathode der dritten Diode (D2) mit dem ersten Zwischenanschluss (152) und die Anode der dritten Diode (D2) mit dem Ausgangsanschluss (140) verbunden ist. Schließlich umfasst die Wechselrichterschaltung (110) ein zwischen dem Ausgangsanschluss (140) und dem zweiten Zwischenanschluss (157) angeordnetes viertes Schaltelement (160), das eine Parallelschaltung von einem vierten steuerbaren Schalter (T3) und einer vierten Diode (D3) aufweist, wobei die Kathode der vierten Diode (D3) mit dem Ausgangsanschluss (140) und die Anode der vierten Diode (D3) mit dem zweiten Zwischenanschluss (157) verbunden ist.The invention relates to an inverter circuit (110) having an input terminal (150), a first intermediate terminal (152), a second intermediate terminal (157) and an output terminal (140). Furthermore, the inverter circuit (110) comprises a series connection of two switching elements (145, 147) connected in series between the input terminal (150) and the first intermediate terminal (152), wherein a first switching element (145) comprises a parallel connection of a first controllable switch (T5 ) and a first diode (D5) and the second switching element (147) comprises a parallel connection of a second controllable switch (T6) and a second diode (D6), wherein the first diode (D5) with respect to a flow direction in the series circuit in a different direction than the second diode (D6) is poled. Also, the inverter circuit (110) includes a third switching element (155) disposed between the first intermediate terminal (152) and the output terminal (140), which has a parallel connection of a third controllable switch (T2) and a third diode (D2) Cathode of the third diode (D2) to the first intermediate terminal (152) and the anode of the third diode (D2) to the output terminal (140) is connected. Finally, the inverter circuit (110) comprises a fourth switching element (160) arranged between the output terminal (140) and the second intermediate terminal (157) and comprising a parallel connection of a fourth controllable switch (T3) and a fourth diode (D3) Cathode of the fourth diode (D3) to the output terminal (140) and the anode of the fourth diode (D3) to the second intermediate terminal (157) is connected.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Wechselrichterschaltung und ein Verfahren zum Betreiben einer Wechselrichterschaltung, ein entsprechendes Steuergerät sowie auf ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.The present invention relates to an inverter circuit and a method for operating an inverter circuit, a corresponding control device and to a corresponding computer program product.

In modernen Energieversorgungsnetzen gewinnt die Einspeisung von regenerativ erzeugter elektrischer Energie zunehmend an Bedeutung. Oftmals liegt diese regenerativ erzeugte elektrische Energie dabei jedoch als Gleichspannung vor, die zur Einspeisung in das öffentliche Energieversorgungsnetzen in eine Wechselspannung umgerichtet werden muss. Hierzu werden Wechselrichterschaltungen eingesetzt, die eine solche Umrichtung vornehmen. Besonders problematisch ist dabei jedoch, dass viele der Multilevel-Wechsel- oder Umrichterschaltungen im Stand der Technik bei variabler DC-Spannung größer 1000V einen hohen Eigenenergiebedarf aufweisen, so dass die Effizienz einer solchen Wechselrichterschaltung beeinträchtigt ist. In modern energy supply networks, the feed-in of regeneratively generated electrical energy is becoming increasingly important. Often, however, this regeneratively generated electrical energy is present as a DC voltage, which must be converted into an AC voltage for feeding into the public energy supply networks. For this purpose, inverter circuits are used which make such a conversion. However, it is particularly problematical that many of the multilevel AC or converter circuits in the prior art have a high intrinsic energy requirement with a variable DC voltage greater than 1000 V, so that the efficiency of such an inverter circuit is impaired.

Die DE 10 2011 079 214 A1 beschreibt eine Umrichterschaltung.The DE 10 2011 079 214 A1 describes a converter circuit.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund wird mit dem hier vorgestellten Ansatz eine Wechselrichterschaltung, ein Verfahren zum Betreiben einer Wechselrichterschaltung, einen Wechselrichter, weiterhin ein Steuergerät, das dieses Verfahren verwendet sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogrammprodukt gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.Against this background, with the approach presented here, an inverter circuit, a method for operating an inverter circuit, an inverter, furthermore a control unit which uses this method and finally a corresponding computer program product according to the main claims are presented. Advantageous embodiments emerge from the respective subclaims and the following description.

Der hier vorgestellte Ansatz schafft eine Wechselrichterschaltung mit folgenden Merkmalen:

  • – einem Eingangsanschluss, einem ersten Zwischenanschluss, einem zweiten Zwischenanschluss und einem Ausgangsanschluss;
  • – einer Reihenschaltung von zwei zwischen dem Eingangsanschluss und dem ersten Zwischenanschluss in Reihe geschalteten Schaltelementen, wobei ein erstes Schaltelement eine Parallelschaltung von einem ersten steuerbaren Schalter und einer ersten Diode und das zweite Schaltelement eine Parallelschaltung von einem zweiten steuerbaren Schalter und einer zweiten Diode aufweist, wobei die erste Diode in Bezug auf eine Flussrichtung in der Reihenschaltung in eine andere Richtung als die zweite Diode gepolt ist;
  • – einem zwischen dem ersten Zwischenanschluss und dem Ausgangsanschluss angeordneten dritten Schaltelement, das eine Parallelschaltung von einem dritten steuerbaren Schalter und einer dritten Diode aufweist, wobei die Kathode der dritten Diode mit dem ersten Zwischenanschluss und die Anode der dritten Diode mit dem Ausganganschluss verbunden ist; und
  • – einem zwischen dem Ausgangsanschluss und dem zweiten Zwischenanschluss angeordneten vierten Schaltelement, das eine Parallelschaltung von einem vierten steuerbaren Schalter und einer vierten Diode aufweist, wobei die Kathode der vierten Diode mit dem Ausganganschluss und die Anode der vierten Diode mit dem zweiten Zwischenanschluss verbunden ist.
The approach presented here creates an inverter circuit with the following features:
  • An input terminal, a first intermediate terminal, a second intermediate terminal and an output terminal;
  • A series connection of two switching elements connected in series between the input terminal and the first intermediate terminal, wherein a first switching element comprises a parallel connection of a first controllable switch and a first diode and the second switching element has a parallel connection of a second controllable switch and a second diode the first diode is poled in a direction other than the second diode with respect to a flow direction in the series circuit;
  • A third switching element disposed between the first intermediate terminal and the output terminal, having a parallel connection of a third controllable switch and a third diode, the cathode of the third diode being connected to the first intermediate terminal and the anode of the third diode being connected to the output terminal; and
  • - A arranged between the output terminal and the second intermediate terminal fourth switching element having a parallel circuit of a fourth controllable switch and a fourth diode, wherein the cathode of the fourth diode to the output terminal and the anode of the fourth diode is connected to the second intermediate terminal.

Unter einem Anschluss ist beispielsweise ein elektrischer Abgriffspunkt oder allgemein ein Leiterstück mit gleichem elektrischen Potenzial zu verstehen. Unter einen Schalter ist ein elektrisches oder elektronisches Bauelement zu verstehen, welches in der Lage ist, einen Stromfluss zu steuern, freizugeben oder zu blockieren. Beispielsweise kann ein solcher Schalter ein mechanischer Schalter oder ein elektronischer Schalter wie beispielsweise ein Thyristor oder IGBT sein. Die Wechselrichterschaltung kann dabei ausgebildet sein, um bei Beaufschlagung des Eingangsanschlusses mit einer Spannung am Ausgangsanschluss ein gepulstes elektrisches Spannungssignal auszugeben, um mit diesem Spannungssignal als Ausgangssignal eine Wechselspannung zu erzeugen.By a connection is meant, for example, an electrical tapping point or generally a conductor piece with the same electrical potential. A switch is to be understood as meaning an electrical or electronic component which is able to control, release or block a flow of current. For example, such a switch may be a mechanical switch or an electronic switch such as a thyristor or IGBT. In this case, the inverter circuit may be designed to output a pulsed electrical voltage signal when the input terminal is acted upon by a voltage at the output terminal in order to generate an alternating voltage as the output signal with this voltage signal.

Der hier vorgestellte Ansatz basiert auf der Erkenntnis, dass eine sehr flexibel an unterschiedliche Einsatzszenarien anpassbare Schaltung mit sehr wenigen elektrischen oder elektronischen Komponenten bereitgestellt werden kann. Eine solche Schaltung bietet die Möglichkeit sehr einfach und flexible eine Wechselspannung aus einer am Eingangsanschluss anzulegenden Gleichspannung zu erzeugen, wogegen im Stand der Technik eine Schaltung mit einer Flexibilität entsprechend der hier vorgestellten Wechselrichterschaltung deutlich aufwendiger wäreThe approach presented here is based on the finding that a circuit which can be adapted very flexibly to different application scenarios can be provided with very few electrical or electronic components. Such a circuit offers the possibility to very easily and flexibly generate an AC voltage from a DC voltage to be applied to the input terminal, whereas in the prior art a circuit with a flexibility corresponding to the inverter circuit presented here would be considerably more expensive

Der hier vorgestellte Ansatz bietet den Vorteil, ein Ausgangssignal zur Bereitstellung einer Wechselspannung zu liefern, welches bei großer Flexibilität der Wechselrichterschaltung unter Verwendung einer sehr geringen Anzahl von erforderlichen elektrischen oder elektronischen Komponenten generiert wird. Dies wiederum bietet den Vorteil, dass die Erzeugung des Ausgangssignals mit einer sehr geringen Verlustleistung verbunden ist. Zugleich lässt sich durch die geringe erforderliche Anzahl von elektrischen oder elektronischen Bauelementen eine sehr kostengünstige Wechselrichterschaltung realisieren.The approach presented here has the advantage of providing an output signal for providing an AC voltage, which is generated with great flexibility of the inverter circuit using a very small number of required electrical or electronic components. This in turn offers the advantage that the generation of the output signal is associated with a very low power loss. At the same time can be realized by the low required number of electrical or electronic components, a very cost-effective inverter circuit.

Günstig ist ferner auch eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der ferner eine Zwischendiode vorgesehen ist, die zwischen einem Referenzpotenzialanschluss, insbesondere einen Massepotenzialanschluss, und dem ersten Zwischenanschluss angeordnet ist und/oder dass ferner eine zweite Zwischendiode vorgesehen ist, die zwischen einem Referenzpotenzialanschluss, insbesondere einen Massepotenzialanschluss, und dem zweiten Zwischenanschluss angeordnet ist. Unter einem Referenzpotenzialanschluss kann dabei beispielsweise ein Anschluss verstanden werden, der auf Masse geschaltet ist. Eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass ein negativer Leistungsfluss (d. h. ein Leistungsfluss in den Ausgangsanschluss) aufgefangen werden kann, sodass die Erzeugung einer Wechselspannung aus dem Ausgangssignal zuverlässig und technisch sehr einfach möglich wird. Also favorable is also an embodiment of the present invention, wherein further an intermediate diode is provided, which is arranged between a reference potential terminal, in particular a ground potential terminal, and the first intermediate terminal and / or in that a second intermediate diode is further provided, which is arranged between a reference potential terminal, in particular a ground potential terminal, and the second intermediate terminal. A reference potential connection can be understood, for example, as a connection which is connected to ground. Such an embodiment of the present invention offers the advantage that a negative power flow (ie a power flow into the output port) can be absorbed so that the generation of an AC voltage from the output signal is reliably and technically very easy.

Denkbar ist ferner eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der eine Reihenschaltung von zwei zwischen einem Referenzspannungsanschluss und dem ersten Ausgangsanschluss in Reihe geschalteten Schaltelementen vorgesehen ist, wobei ein erstes Referenzschaltelement eine Parallelschaltung von einem ersten steuerbaren Referenzschalter und einer ersten Referenzdiode und das zweite Referenzschaltelement eine Parallelschaltung von einem zweiten steuerbaren Referenzschalter und einer zweiten Referenzdiode aufweist, wobei die erste Referenzdiode in Bezug auf eine Flussrichtung in der Reihenschaltung in eine andere Richtung als die zweite Diode gepolt ist. Auch eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass ein negativer Leistungsfluss (d. h. ein Leistungsfluss in den Ausgangsanschluss) aufgefangen werden kann, sodass die Erzeugung einer Wechselspannung aus dem Ausgangssignal zuverlässig und technisch sehr einfach möglich wird.Also conceivable is an embodiment of the present invention in which a series connection of two switching elements connected in series between a reference voltage connection and the first output connection is provided, wherein a first reference switching element comprises a parallel connection of a first controllable reference switch and a first reference diode and the second reference switching element a parallel connection of a second controllable reference switch and a second reference diode, wherein the first reference diode is poled with respect to a flow direction in the series circuit in a direction other than the second diode. Such an embodiment of the present invention also offers the advantage that a negative power flow (i.e., a power flow into the output port) can be absorbed so that the generation of an AC voltage from the output signal is reliably and technically very easy.

Besonders flexibel lässt sich eine Wechselrichterschaltung dadurch ausgestalten, dass gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ferner ein fünftes Schaltelement vorgesehen ist, das zwischen einem zweiten Eingangsanschluss und dem ersten Zwischenanschluss angeordnet ist und eine Parallelschaltung von einem fünften steuerbaren Schalter und einer fünften Diode aufweist, insbesondere wobei eine Anode der fünften Diode mit dem ersten Zwischenanschluss verbunden ist. Eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass mehrere Spannungspegel an einem bzw. mehreren Eingangsanschlüssen aufgenommen werden können, und hieraus eine entsprechende Wechselspannung bzw. das entsprechende Ausgangssignal zur Erzeugung einer solchen Wechselspannung bereitgestellt werden kann. Hierdurch lässt sich eine Wechselrichterschaltung realisieren, die in unterschiedlichen Betriebsstufen Spannung aufnehmen und hieraus ein Basissignal zum Erzeugen einer entsprechenden Wechselspannung liefern kann. An inverter circuit can be configured in a particularly flexible manner by further providing a fifth switching element, which is arranged between a second input terminal and the first intermediate terminal and has a parallel connection of a fifth controllable switch and a fifth diode, in particular according to an embodiment of the present invention an anode of the fifth diode is connected to the first intermediate terminal. Such an embodiment of the present invention has the advantage that a plurality of voltage levels can be received at one or more input terminals, and from this a corresponding AC voltage or the corresponding output signal for generating such an AC voltage can be provided. This makes it possible to realize an inverter circuit which can receive voltage in different operating stages and can supply a base signal for generating a corresponding alternating voltage therefrom.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ferner ein sechstes Schaltelement vorgesehen sein, das zwischen einem dritten Eingangsanschluss und dem zweiten Zwischenanschluss angeordnet ist und eine Parallelschaltung von einem sechsten steuerbaren Schalter und einer sechsten Diode aufweist, insbesondere wobei die Kathode der sechsten Diode mit dem zweiten Zwischenanschluss verbunden ist. Eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass auch (Gleich-)Spannungen mit umgekehrten Vorzeichen zur Einspeisung der Wechselrichterschaltung verwendbar sind und dennoch mit einer sehr geringen Anzahl von elektrischen oder elektronischen Bauelementen die Wechselrichterschaltung aufgebaut werden kann, sodass sie sich kostengünstig herstellen lässt.According to a further embodiment of the present invention, a sixth switching element may further be provided, which is arranged between a third input terminal and the second intermediate terminal and has a parallel connection of a sixth controllable switch and a sixth diode, in particular wherein the cathode of the sixth diode with the second Intermediate connection is connected. Such an embodiment of the present invention offers the advantage that also (DC) voltages with reversed signs can be used to feed the inverter circuit, and yet the inverter circuit can be constructed with a very small number of electrical or electronic components, so that they can be produced inexpensively ,

Besonders vorteilhaft ist eine Wechselrichterschaltung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der ferner eine zweite Reihenschaltung von zwei zwischen einem vierten Eingangsanschluss und dem zweiten Zwischenanschluss in Reihe geschalteten siebten und achten Schaltelement, wobei das siebte Schaltelement eine Parallelschaltung von einem siebten steuerbaren Schalter und einer siebten Diode und das achte Schaltelement eine Parallelschaltung von einem achten steuerbaren Schalter und einer achten Diode aufweist, wobei die siebte Diode in Bezug auf eine Flussrichtung in der zweiten Reihenschaltung in eine andere Richtung als die achte Diode gepolt ist. Eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet ebenfalls den Vorteil, dass Eingangsspannungen mit unterschiedlicher Polarität in der Wechselrichterschaltung verarbeitet werden können. Dabei lässt sich durch die weitere bzw. zweite Reihenschaltung ebenfalls sehr flexibel ein Ausgangssignal generieren, bei dem sowohl bei einem positiven als auch bei einem negativen Stromfluss am Ausgangsanschluss eine Umrichtung der verschiedenen vorliegenden Gleichspannungen in ein gemeinsames Wechselspannungssignal ermöglicht wird. Particularly advantageous is an inverter circuit according to an embodiment of the present invention, further comprising a second series connection of two seventh and eighth switching elements connected in series between a fourth input terminal and the second intermediate terminal, the seventh switching element being a parallel connection of a seventh controllable switch and a seventh Diode and the eighth switching element comprises a parallel circuit of an eighth controllable switch and an eighth diode, wherein the seventh diode is poled with respect to a flow direction in the second series circuit in a direction other than the eighth diode. Such an embodiment of the present invention also offers the advantage that input voltages of different polarity can be processed in the inverter circuit. In this case, an additional output signal can be very flexibly generated by the further or second series connection, in which a conversion of the various DC voltages present into a common AC voltage signal is made possible both at a positive and at a negative current flow at the output terminal.

Günstig ist weiterhin eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als Wechselrichter mit folgenden Merkmalen:

  • – einer Wechselrichterschaltung gemäß einer hier vorgestellten Variante; und
  • – einer Induktivität, die mit dem Ausgangsanschluss gekoppelt ist, insbesondere um ein an einem dem Ausgangsanschluss gegenüberliegenden Ende der Induktivität eine Wechselspannung bereitzustellen.
An embodiment of the present invention is also advantageous as an inverter having the following features:
  • An inverter circuit according to a variant presented here; and
  • An inductance coupled to the output terminal, in particular to provide an AC voltage at an end of the inductance opposite the output terminal.

Besonders vorteilhaft ist eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch den kompakten Aufbau der Wechselrichterschaltung mit der Induktivität, an welcher die Wechselspannung aus dem am Ausgangsanschluss bereitgestellten Ausgangssignal erhalten werden kann. Particularly advantageous is such an embodiment of the present invention by the compact construction of the inverter circuit with the inductance, at which the AC voltage can be obtained from the output signal provided at the output terminal.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vorliegend ein Verfahren zum Betreiben einer Wechselrichterschaltung gemäß einer hier beschriebenen Variante vorgestellt, wobei das Verfahren in einem Zeitintervall zumindest die folgenden Schritte aufweist:

  • – Beaufschlagen des Eingangsanschlusses mit einer Gleichspannung;
  • – Betreiben des dritten Schalters und desjenigen Schalters des ersten oder zweiten Schaltelementes, dessen Diode in Flussrichtung zwischen dem Eingangsanschluss und dem ersten Zwischenanschluss gepolt ist, in geöffnetem Schaltzustand; und
  • – Öffnen des Schalters des ersten oder zweiten Schaltelementes, dessen Diode in Flussrichtung zwischen dem ersten Zwischenanschluss und dem Eingangsanschluss gepolt ist, wenn der vierte Schalter geschlossen ist oder geschlossen wird und/oder Schließen des Schalters des ersten oder zweiten Schaltelementes, dessen Diode in Flussrichtung zwischen dem ersten Zwischenanschluss und dem Eingangsanschluss gepolt ist, wenn der vierte Schalter geöffnet ist oder geöffnet wird.
According to a further embodiment of the present invention, a method for operating an inverter circuit according to a variant described here is presented here, wherein the method has at least the following steps in a time interval:
  • - Applying to the input terminal with a DC voltage;
  • - Operating the third switch and that switch of the first or second switching element whose diode is poled in the flow direction between the input terminal and the first intermediate terminal, in the open switching state; and
  • - Opening the switch of the first or second switching element whose diode is poled in the flow direction between the first intermediate terminal and the input terminal when the fourth switch is closed or closed and / or closing the switch of the first or second switching element, the diode in the flow direction between the first intermediate terminal and the input terminal is poled when the fourth switch is opened or opened.

Auch durch eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird es vorteilhaft ermöglicht, eine Wechselrichterschaltung mit einer geringen Anzahl von elektrischen oder elektronischen Komponenten so zu betreiben, dass am Ausgangsanschluss sehr verlustarm und effizient ein Ausgangssignal bereitgestellt wird, aus welchem sich eine Wechselspannung erzeugen lässt. Also, by such an embodiment of the present invention, it is advantageously possible to operate an inverter circuit with a small number of electrical or electronic components so that at the output terminal very low loss and efficient an output signal is provided, from which can generate an AC voltage.

Vorteilhaft ist weiterhin eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der ein Verfahren gemäß einer hier beschriebenen Ausführungsform zum Betreiben einer Wechselrichterschaltung gemäß einer besonderen hier beschriebenen Ausführungsform vorgeschlagen wird, wobei in zumindest einem weiteren Zeitintervall das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

  • – Betreiben des dritten Schalters und desjenigen Schalters des ersten oder zweiten Schaltelementes, dessen Diode in Flussrichtung zwischen dem ersten Zwischenanschluss und dem Eingangsanschluss gepolt ist, in geöffnetem Schaltzustand; und
  • – Öffnen des Schalters des ersten oder zweiten Schaltelementes, dessen Diode in Flussrichtung zwischen dem Eingangsanschluss und dem ersten Zwischenanschluss gepolt ist, wenn der fünfte Schalter geschlossen ist oder geschlossen wird und/oder Schließen des Schalters des ersten oder zweiten Schaltelementes, dessen Diode in Flussrichtung zwischen dem ersten Zwischenanschluss und dem Eingangsanschluss gepolt ist, wenn der fünfte Schalter geöffnet ist oder geöffnet wird.
Also advantageous is an embodiment of the present invention, in which a method according to an embodiment described here for operating an inverter circuit according to a particular embodiment described here is proposed, wherein in at least one further time interval the method comprises the following steps:
  • - Operating the third switch and that switch of the first or second switching element whose diode is poled in the flow direction between the first intermediate terminal and the input terminal, in the open switching state; and
  • - Opening the switch of the first or second switching element, the diode is poled in the flow direction between the input terminal and the first intermediate terminal when the fifth switch is closed or closed and / or closing the switch of the first or second switching element, the diode in the flow direction between the first intermediate terminal and the input terminal is poled when the fifth switch is opened or opened.

Eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass bei vorliegen von unterschiedlichen Eingangsspannungen, insbesondere Gleichspannungen, diese Eingangsspannungen sehr effizient und verlustarm unter Verwendung von lediglich einer geringen Anzahl von elektrischen oder elektronischen Bauelementen in ein Ausgangsanschluss anliegendes Ausgangssignal verarbeitet werden können, welches technisch sehr einfach zu einer Wechselspannung transformiert werden kann. Eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ermöglicht somit ein flexibles Schaltungsdesign zur Umwandlung von verschiedenen Gleichspannungen in eine (einzige) Wechselspannung. Such an embodiment of the present invention has the advantage that when there are different input voltages, in particular DC voltages, these input voltages can be processed very efficiently and with low loss using only a small number of electrical or electronic components in an output terminal, which is technically very can be easily transformed to an AC voltage. Such an embodiment of the present invention thus enables a flexible circuit design for converting different DC voltages into a single AC voltage.

Besonders vorteilhaft ist ferner eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der im Schritt des Öffnens zumindest ein Schalter derart angesteuert wird, dass ein Stromfluss durch den betreffenden Schalter in der Form eines PWM-Signals erfolgt und/oder wobei im Schritt des Öffnens zumindest ein Schalter unter Verwendung eines PWM-Signals angesteuert wird. Eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass technisch sehr einfache und somit kostengünstig bereitzustellen der Schalter verwendet werden können, welche lediglich die Funktion des Ein-/Ausschalten realisieren können brauchen.Furthermore, an embodiment of the present invention is particularly advantageous in which, in the step of opening, at least one switch is controlled in such a way that current flows through the relevant switch in the form of a PWM signal and / or at least one switch under Using a PWM signal is driven. Such an embodiment of the present invention offers the advantage that technically very simple and thus cost-effective to provide the switch can be used, which need only realize the function of on / off switching need.

Von Vorteil ist ferner eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als Steuergerät, das ausgebildet ist, um die Schritte eines Verfahrens gemäß einer hier vorgestellten Variante in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen oder anzusteuern. Eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass durch die Kenntnis der technisch sehr einfachen Schaltungstopologie durch vorteilhafte Ansteuerung der einzelnen Schaltelemente bzw. Schalter aus einem oder mehreren Gleichspannungspegel sehr verlustarm ein Ausgangssignal zur Wandlung in eine Wechselspannung bereitgestellt werden kann. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Steuergeräts kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden. Another advantage is an embodiment of the present invention as a control unit, which is designed to perform or control the steps of a method according to a variant presented here in corresponding devices. Such an embodiment of the present invention has the advantage that an output signal for conversion into an AC voltage can be provided by the knowledge of the technically very simple circuit topology by advantageous control of the individual switching elements or switches from one or more DC voltage level very low loss. Also by this embodiment of the invention in the form of a control device, the object underlying the invention can be achieved quickly and efficiently.

Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.In the present case, a control device can be understood to mean an electrical device which processes sensor signals and outputs control and / or data signals in dependence thereon. The control unit may have an interface, which may be formed in hardware and / or software. In a hardware training, the Interfaces, for example, be part of a so-called system ASICs that includes a variety of functions of the controller. However, it is also possible that the interfaces are their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components. In a software training, the interfaces may be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to other software modules.

Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programmprodukt auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.A computer program product with program code which can be stored on a machine-readable carrier such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and is used to carry out the method according to one of the embodiments described above if the program product is installed on a computer or a device is also of advantage is performed.

Der hier vorgestellte Ansatz wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The approach presented here will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 ein Schaltbild eines Wechselrichters gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit einer Wechselrichterschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 1 a circuit diagram of an inverter according to an embodiment of the present invention with an inverter circuit according to an embodiment of the present invention;

2 ein Schaltbild einer Wechselrichterschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 2 a circuit diagram of an inverter circuit according to an embodiment of the present invention;

3 ein Diagramm einer Ausgangsspannung zur Einspeisung in ein Energieversorgungsnetz unter Verwendung einer Wechselrichterschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 3 a diagram of an output voltage for feeding into a power grid using an inverter circuit according to an embodiment of the present invention;

4 ein Diagramm einer Spannung des Ausgangsanschlusses, des Ausgangsstromes durch den Ausgangsanschluss sowie der Spannung des Netzes über die Zeit; 4 a diagram of a voltage of the output terminal, the output current through the output terminal and the voltage of the network over time;

5 mehrere Diagramme, in denen Ausführungsbeispiele des Schaltverhaltens der einzelne Schalter T1 bis T8 über die Zeit dargestellt sind; 5 several diagrams in which embodiments of the switching behavior of the individual switches T1 to T8 are shown over time;

6 mehrere Diagramme, in denen Ausführungsbeispiele von Spannungen an den einzelnen Schaltern T1 bis T8 über die Zeit dargestellt sind; 6 several diagrams in which embodiments of voltages over the individual switches T1 to T8 are shown over time;

7 mehrere Diagramme, in denen Ausführungsbeispiele von Stromverläufen durch die einzelnen Schalter T1 bis T8 über die Zeit dargestellt sind; 7 several diagrams in which embodiments of current waveforms through the individual switches T1 to T8 are shown over time;

8 mehrere Diagramme, in denen Ausführungsbeispiele von Spannungsverläufen an den einzelnen Dioden D1 bis D8 über die Zeit dargestellt sind; 8th several diagrams in which embodiments of voltage waveforms at the individual diodes D1 to D8 are shown over time;

9 mehrere Diagramme, in denen Ausführungsbeispiele von Stromverläufen durch die einzelnen Dioden D1 bis D8 über die Zeit dargestellt sind; 9 several diagrams in which embodiments of current waveforms through the individual diodes D1 to D8 are shown over time;

10 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Betreiben einer Wechselrichterschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 10 a flowchart of an embodiment of a method for operating an inverter circuit according to an embodiment of the present invention;

11 ein Schaltbild eines Wechselrichters gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit einer Wechselrichterschaltung; 11 a circuit diagram of an inverter according to another embodiment of the present invention with an inverter circuit;

12 ein Schaltbild einer Wechselrichterschaltung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 12 a circuit diagram of an inverter circuit according to another embodiment of the present invention;

13 ein Diagramm einer Ausgangsspannung zur Einspeisung in ein Energieversorgungsnetz unter Verwendung einer Wechselrichterschaltung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und 13 a diagram of an output voltage for feeding into a power grid using an inverter circuit according to another embodiment of the present invention; and

14 ein Diagramm einer Spannung des Ausgangsanschlusses, des Ausgangsstromes durch den Ausgangsanschluss sowie der Spannung des Netzes über die Zeit. 14 a diagram of a voltage of the output terminal, the output current through the output terminal and the voltage of the network over time.

In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of favorable embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and similar acting, with a repeated description of these elements is omitted.

1 zeigt ein Schaltbild eines Wechselrichters 100 mit einer Wechselrichterschaltung 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das hier vorgestellte Ausführungsbeispiel eines Wechselrichter 100 sowie ein nachfolgend noch weiter vorgestelltes Verfahren zum Betreiben des Wechselrichters 100 ermöglicht es, elektrische Energie aus Gleichspannungsquellen 120 (die hier nur in der Form von Anschlusskontakten dargestellt sind, an denen eine betreffende Gleichspannung abgegriffen werden kann) in ein Wechselspannungsnetz 130 mit der Wechselspannung VAC einzuspeisen. Der Einfachheit halber ist in der 1 das Wechselspannungsnetz 130 lediglich einphasig dargestellt, wobei dem Fachmann bekannt ist, dass durch eine entsprechende Auslegung (beispielsweise Vervielfachung des hier vorgestellten Ansatzes für unterschiedliche Phasen) auf Wechselspannung für unterschiedliche Phasen des Wechselspannungsnetzes 130 bereitgestellt werden kann. Einsatzgebiete des hier vorgestellten Wechselrichters 100 sind zum Beispiel Wechselrichter für Fotovoltaikanlagen 135, eine Anwendung im Zusammenhang mit Brennstoffzellen, Batterien oder andere Gleichspannungsquellen sind ebenfalls denkbar. Das in der 1 in der Form eines Schaltplans vorgestellte Ausführungsbeispiel des Wechselrichters 100 ermöglicht eine Multilevel-Topologie (d. h. Erzeugung mehrerer Spannungslevel). Sie basiert darauf, die Energie aus beispielsweise vier Gleichspannungsquellen 120 (beispielsweise mit unterschiedlichen Spannungspegeln) in ein vorhandenes Wechselspannungsnetz 130 zu speisen. Durch den Einsatz beispielsweise geeigneter DC-DC-Wandler 125 (zur Bereitstellung der Spannungslevel) kann so sehr effektiv die Energie aus einer DC-Quelle wie beispielsweise der Fotovoltaikanlage 135 in das AC-Netz 130 gespeist werden. 1 shows a circuit diagram of an inverter 100 with an inverter circuit 110 according to an embodiment of the present invention. The embodiment of an inverter presented here 100 and a method for operating the inverter, which will be described below 100 allows electrical energy from DC sources 120 (Which are shown here only in the form of connection contacts, at which a DC voltage in question can be tapped) in an AC voltage network 130 with the AC voltage V AC feed. For the sake of simplicity, in the 1 the AC voltage network 130 shown only in single phase, the skilled person is known that by an appropriate design (for example, multiplication of the approach presented here for different phases) to AC voltage for different phases of the AC voltage network 130 can be provided. Fields of application of here presented inverter 100 are, for example, inverters for photovoltaic systems 135 , an application in the context of fuel cells, batteries or other DC sources are also conceivable. That in the 1 In the form of a circuit diagram presented embodiment of the inverter 100 enables a multilevel topology (ie generation of multiple voltage levels). It is based on the energy from, for example, four DC sources 120 (For example, with different voltage levels) in an existing AC network 130 to dine. By using, for example, suitable DC-DC converters 125 (to provide the voltage levels) can so very effectively the energy from a DC source such as the photovoltaic system 135 into the AC network 130 be fed.

Die AC-Topologie des Wechselrichters 100 speist entsprechend der Höhe der momentanen AC-Spannung die Energie aus den verschiedenen in Reihe geschalteten DC-Quellen 120. Dadurch wird immer nur auf das Spannungslevel geschaltet, welches gerade ausreicht, die netzseitige Drossel L aufzumagnetisieren. Dadurch kann die netzseitige Drossel L deutlich kleiner dimensioniert werden, wodurch Kosten sowie Gewicht (gegenüber 2- oder 3-Level Topologien) reduziert werden. Zusätzlich kann mit höheren Systemspannungen gearbeitet werden, wobei Bauteile oder Schalter (beispielsweise IGBTs oder Thyristoren) mit geringerer Spannungsfestigkeit verwendet werden können. Dies wirkt sich wiederum positiv auf die Verlustleistung aus. Die Topologie kann ein- als auch dreiphasig ausgeführt werden.The AC topology of the inverter 100 feeds the energy from the various DC sources connected in series according to the magnitude of the instantaneous AC voltage 120 , This always switches to the voltage level, which is just sufficient to magnetize the line-side choke L. As a result, the network-side throttle L can be dimensioned significantly smaller, which costs and weight (compared to 2- or 3-level topologies) are reduced. In addition, higher system voltages can be used, with components or switches (eg, IGBTs or thyristors) with lower dielectric strength being able to be used. This in turn has a positive effect on the power loss. The topology can be carried out in one or three phases.

Der in der 1 gezeigte Schaltplan eines Wechselrichters 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst als Kern die Wechselrichterschaltung 110, die an einem Ausgangsanschluss 140 eine nachfolgend noch näher beschriebenes Ausgangssignal bereitgestellt, mit welchem die Induktivität L gespeist werden kann, um die Wechselspannung VAC für das Wechselspannungsnetz 130 bereitzustellen. Die Wechselrichterschaltung 110 umfasst dabei ein erstes Schaltelement 145 und ein zweites Schaltelement 147, die in Reihe zwischen einem Eingangsanschluss 150 und einem ersten Zwischenanschluss 152 geschaltet sind. Das erste Schaltelement 145 umfasst eine Parallelschaltung aus einem ersten Schalter T5, der beispielsweise als elektrisches oder elektronisches Bauelement bzw. Halbleiterbauelemente wie einem IGBT bestehen kann, und einer ersten Diode D5. Wird für den ersten Schalter T5 ein IGBT verwendet, kann der Kollektor dieses IGBTs mit dem Eingangsanschluss 150 und der Emitter dieses IGBTs mit dem zweiten Schaltelement 147 verbunden sein. Ferner ist die Katode der ersten Diode D5 mit dem Eingangsanschluss 150 und die Anode der ersten Diode D5 mit dem zweiten Schaltelement 147 verbunden. Das zweite Schaltelement 147 umfasst eine Parallelschaltung aus einem zweiten Schalter T6, der beispielsweise ebenfalls als elektrisches oder elektronisches Bauelement bzw. Halbleiterbauelemente wie einem IGBT oder einem Thyristor bestehen kann, und einer zweiten Diode D6. Wird für den zweiten Schalter T6 ein IGBT verwendet, kann der Kollektor dieses IGBTs mit dem ersten Zwischenanschluss 152 und der Emitter dieses IGBTs mit dem ersten Schaltelement 145 verbunden sein. Ferner ist die Katode der zweiten Diode D6 mit dem ersten Zwischenanschluss 152 und die Anode der zweiten Diode D6 mit dem ersten Schaltelement 145 verbunden.The Indian 1 shown circuit diagram of an inverter 100 According to an embodiment of the present invention, as the core, the inverter circuit comprises 110 connected to an output port 140 an output signal described in more detail below, with which the inductance L can be fed to the AC voltage V AC for the AC voltage network 130 provide. The inverter circuit 110 includes a first switching element 145 and a second switching element 147 connected in series between an input terminal 150 and a first intermediate connection 152 are switched. The first switching element 145 comprises a parallel connection of a first switch T5, which may consist, for example, as an electrical or electronic component or semiconductor components such as an IGBT, and a first diode D5. If an IGBT is used for the first switch T5, the collector of this IGBT can be connected to the input terminal 150 and the emitter of this IGBT with the second switching element 147 be connected. Further, the cathode of the first diode D5 is connected to the input terminal 150 and the anode of the first diode D5 with the second switching element 147 connected. The second switching element 147 comprises a parallel connection of a second switch T6, which may for example also consist of an electrical or electronic component or semiconductor components such as an IGBT or a thyristor, and a second diode D6. If an IGBT is used for the second switch T6, the collector of this IGBT can be connected to the first intermediate connection 152 and the emitter of this IGBT with the first switching element 145 be connected. Further, the cathode of the second diode D6 is connected to the first intermediate terminal 152 and the anode of the second diode D6 with the first switching element 145 connected.

Zwischen den ersten Zwischenanschluss 152 und den Ausgangsanschluss 140 ist ein drittes Schaltelement 155 geschaltet. Das dritte Schaltelement 155 umfasst eine Parallelschaltung aus einem dritten Schalter T2, der beispielsweise ebenfalls als elektrisches oder elektronisches Bauelement bzw. Halbleiterbauelemente wie einem IGBT oder einem Thyristor bestehen kann, und einer dritten Diode D2. Wird für den dritten Schalter T2 ein IGBT verwendet, kann der Emitter dieses IGBTs mit dem Ausgangsanschluss 140 und der Kollektor dieses IGBTs mit dem ersten Zwischenanschluss 152 verbunden sein. Ferner ist die Katode der dritten Diode D2 mit dem ersten Zwischenanschluss 152 und die Anode der dritten Diode D2 mit dem Ausgangsanschluss 140 verbunden.Between the first intermediate connection 152 and the output terminal 140 is a third switching element 155 connected. The third switching element 155 comprises a parallel connection of a third switch T2, which may for example also consist of an electrical or electronic component or semiconductor components such as an IGBT or a thyristor, and a third diode D2. If an IGBT is used for the third switch T2, the emitter of this IGBT may be connected to the output terminal 140 and the collector of this IGBT with the first intermediate connection 152 be connected. Further, the cathode of the third diode D2 is the first intermediate terminal 152 and the anode of the third diode D2 to the output terminal 140 connected.

Zwischen dem Ausgangsanschluss 140 und dem Wechselspannungsnetz 130 ist die Induktivität L verschaltet.Between the output terminal 140 and the AC mains 130 is the inductance L interconnected.

Weiterhin ist zwischen den Ausgangsanschluss 140 und einen zweiten Zwischenanschluss 157 ein viertes Schaltelement 160 geschaltet. Das vierte Schaltelement 160 umfasst eine Parallelschaltung aus einem vierten Schalter T3, der beispielsweise ebenfalls als elektrisches oder elektronisches Bauelement bzw. Halbleiterbauelemente wie einem IGBT oder einem Thyristor bestehen kann, und einer vierten Diode D3. Wird für den vierten Schalter T3 ein IGBT verwendet, kann der Emitter dieses IGBTs mit dem zweiten Zwischenanschluss 157 und der Kollektor dieses IGBTs mit dem Ausgangsanschluss 140 verbunden sein. Ferner ist die Katode der vierten Diode D3 mit dem Ausgangsanschluss 140 und die Anode der vierten Diode D3 mit dem zweiten Zwischenanschluss 157 verbunden.Furthermore, between the output terminal 140 and a second intermediate connection 157 a fourth switching element 160 connected. The fourth switching element 160 comprises a parallel circuit of a fourth switch T3, which may for example also consist of an electrical or electronic component or semiconductor components such as an IGBT or a thyristor, and a fourth diode D3. If an IGBT is used for the fourth switch T3, the emitter of this IGBT can be connected to the second intermediate connection 157 and the collector of this IGBT with the output terminal 140 be connected. Further, the cathode of the fourth diode D3 is connected to the output terminal 140 and the anode of the fourth diode D3 with the second intermediate terminal 157 connected.

Ferner umfasst die Wechselrichterschaltung 110 einen Referenzpotenzialanschluss 165, der beim Betrieb der Wechselrichterschaltung 110 mit einem Massepotenzial beaufschlagt wird oder werden kann. Zwischen diesen Referenzpotenzialanschluss 165 und den ersten Zwischenanschluss 152 ist eine erste Zwischendiode D9 geschaltet, wobei die Anode der ersten Zwischendiode D9 mit dem Referenzpotenzialanschluss 165 und die Kathode mit dem ersten Zwischenanschluss 152 verbunden ist. Auch ist gemäß dem in 1 dargestellten Schaltplan eines Ausführungsbeispiels eines Wechselrichters 100 zwischen den Referenzpotenzialanschluss 165 und den zweiten Zwischenanschluss 157 ist eine zweite Zwischendiode D10 geschaltet, wobei die Kathode der zweiten Zwischendiode D10 mit dem Referenzpotenzialanschluss 165 und die Anode mit dem zweiten Zwischenanschluss 157 verbunden ist.Furthermore, the inverter circuit comprises 110 a reference potential connection 165 when operating the inverter circuit 110 is or can be subjected to a ground potential. Between this reference potential connection 165 and the first intermediate connection 152 a first intermediate diode D9 is connected, wherein the anode of the first intermediate diode D9 to the reference potential terminal 165 and the cathode with the first intermediate terminal 152 connected is. Also, according to the in 1 illustrated circuit diagram of an embodiment of an inverter 100 between the reference potential connection 165 and the second intermediate connection 157 a second intermediate diode D10 is connected, wherein the cathode of the second intermediate diode D10 to the reference potential terminal 165 and the anode with the second intermediate connection 157 connected is.

Weiterhin ist zwischen den ersten Zwischenanschluss 152 und einen zweiten Eingangsanschluss 168 ein fünftes Schaltelement 170 geschaltet. Das fünfte Schaltelement 170 umfasst eine Parallelschaltung aus einem fünften Schalter T1, der beispielsweise ebenfalls als elektrisches oder elektronisches Bauelement bzw. Halbleiterbauelemente wie einem IGBT oder einem Thyristor bestehen kann, und einer fünften Diode D1. Wird für den fünften Schalter T1 ein IGBT verwendet, kann der Emitter dieses IGBTs mit dem ersten Zwischenanschluss 152 und der Kollektor dieses IGBTs mit dem zweiten Eingangsanschluss 168 verbunden sein. Ferner ist die Katode der fünften Diode D1 mit dem zweiten Eingangsanschluss 168 und die Anode der fünften Diode D1 mit dem ersten Zwischenanschluss 152 verbunden.Furthermore, between the first intermediate connection 152 and a second input terminal 168 a fifth switching element 170 connected. The fifth switching element 170 comprises a parallel connection of a fifth switch T1, which may for example also consist of an electrical or electronic component or semiconductor components such as an IGBT or a thyristor, and a fifth diode D1. If an IGBT is used for the fifth switch T1, the emitter of this IGBT can be connected to the first intermediate connection 152 and the collector of this IGBT with the second input terminal 168 be connected. Further, the cathode of the fifth diode D1 is connected to the second input terminal 168 and the anode of the fifth diode D1 having the first intermediate terminal 152 connected.

Weiterhin ist zwischen den zweiten Zwischenanschluss 157 und einen dritten Eingangsanschluss 175 ein sechstes Schaltelement 177 geschaltet. Das sechste Schaltelement 177 umfasst eine Parallelschaltung aus einem sechsten Schalter T4, der beispielsweise ebenfalls als elektrisches oder elektronisches Bauelement bzw. Halbleiterbauelemente wie einem IGBT oder einem Thyristor bestehen kann, und einer sechsten Diode D4. Wird für den sechsten Schalter T4 ein IGBT verwendet, kann der Emitter dieses IGBTs mit dem dritten Eingangsanschluss 175 und der Kollektor dieses IGBTs mit dem zweiten Zwischenanschluss 157 verbunden sein. Ferner ist die Katode der sechsten Diode D4 mit dem zweiten Zwischenanschluss 157 und die Anode der sechsten Diode D4 mit dem dritten Eingangsanschluss 175 verbunden.Furthermore, between the second intermediate connection 157 and a third input terminal 175 a sixth switching element 177 connected. The sixth switching element 177 comprises a parallel connection of a sixth switch T4, which may for example also consist of an electrical or electronic component or semiconductor components such as an IGBT or a thyristor, and a sixth diode D4. If an IGBT is used for the sixth switch T4, the emitter of this IGBT may be connected to the third input terminal 175 and the collector of this IGBT with the second intermediate connection 157 be connected. Further, the cathode of the sixth diode D4 is the second intermediate terminal 157 and the anode of the sixth diode D4 with the third input terminal 175 connected.

Zwischen den zweiten Zwischenanschluss 157 und einen vierten Eingangsanschluss 180 ist eine Reihenschaltung aus einem siebten Schaltelement 185 und einem achten Schaltelement 187 geschaltet. Between the second intermediate connection 157 and a fourth input terminal 180 is a series connection of a seventh switching element 185 and an eighth switching element 187 connected.

Das siebte Schaltelement 185 umfasst eine Parallelschaltung aus einem siebten Schalter T7, der beispielsweise ebenfalls als elektrisches oder elektronisches Bauelement bzw. Halbleiterbauelemente wie einem IGBT oder einem Thyristor bestehen kann, und einer siebten Diode D7. Wird für den siebten Schalter T7 ein IGBT verwendet, kann der Emitter dieses IGBTs mit dem achten Schaltelement 187 und der Kollektor dieses IGBTs mit dem vierten Eingangsanschluss 180 verbunden sein. Ferner ist die Katode der siebten Diode D7 mit dem vierten Eingangsanschluss 180 und die Anode der siebten Diode D7 mit dem achten Schaltelement 187 verbunden. The seventh switching element 185 comprises a parallel connection of a seventh switch T7, which may for example also consist of an electrical or electronic component or semiconductor components such as an IGBT or a thyristor, and a seventh diode D7. If an IGBT is used for the seventh switch T7, the emitter of this IGBT may be connected to the eighth switching element 187 and the collector of this IGBT with the fourth input terminal 180 be connected. Further, the cathode of the seventh diode D7 is the fourth input terminal 180 and the anode of the seventh diode D7 with the eighth switching element 187 connected.

Das achte Schaltelement 187 umfasst eine Parallelschaltung aus einem achten Schalter T8, der beispielsweise ebenfalls als elektrisches oder elektronisches Bauelement bzw. Halbleiterbauelemente wie einem IGBT oder einem Thyristor bestehen kann, und einer achten Diode D8. Wird für den achten Schalter T8 ein IGBT verwendet, kann der Emitter dieses IGBTs mit dem siebten Schaltelement 185 und der Kollektor dieses IGBTs mit dem zweiten Zwischenanschluss 157 verbunden sein. Ferner ist die Katode der achten Diode D8 mit dem zweiten Zwischenanschluss 157 und die Anode der achten Diode D8 mit dem siebten Schaltelement 185 verbunden.The eighth switching element 187 comprises a parallel connection of an eighth switch T8, which may for example also consist of an electrical or electronic component or semiconductor components such as an IGBT or a thyristor, and an eighth diode D8. If an IGBT is used for the eighth switch T8, the emitter of this IGBT may be connected to the seventh switching element 185 and the collector of this IGBT with the second intermediate connection 157 be connected. Further, the cathode of the eighth diode D8 is the second intermediate terminal 157 and the anode of the eighth diode D8 having the seventh switching element 185 connected.

Zwischen den zweiten Eingangsanschluss 168 und den Eingangsanschluss 150 ist eine erste Kapazität C1 geschaltet. Zwischen den Eingangsanschluss 150 und den Referenzpotenzialanschluss 165 ist eine zweite Kapazität C2 geschaltet. Zwischen den Referenzpotenzialanschluss 165 und den vierten Eingangsanschluss 180 ist eine dritte Kapazität C3 geschaltet. Zwischen den vierten Eingangsanschluss 180 und den dritten Eingangsanschluss 175 ist eine vierte Kapazität C4 geschaltet.Between the second input terminal 168 and the input port 150 a first capacitor C1 is connected. Between the input terminal 150 and the reference potential connection 165 a second capacitor C2 is connected. Between the reference potential connection 165 and the fourth input terminal 180 is a third capacity C3 connected. Between the fourth input terminal 180 and the third input terminal 175 a fourth capacitor C4 is switched.

Ein erster Ausgang der Energiequelle 135, die beispielsweise ein Fotovoltaikmodul darstellt, ist mit dem Eingangsanschluss 150 und einem Eingang eines ersten DC-DC-Wandlers 125a verbunden. Ein Ausgang des ersten DC-DC-Wandlers 125a ist mit dem zweiten Eingangsanschluss 168 verbunden. Ein zweiter Ausgang der Energiequelle 135 ist mit dem vierten Eingangsanschluss 180 und einem Eingang eines zweiten DC-DC-Wandlers 125b verbunden. Ein Ausgang des zweiten DC-DC-Wandlers 125b ist mit dem dritten Eingangsanschluss 175 verbunden.A first output of the energy source 135 , which for example represents a photovoltaic module, is connected to the input terminal 150 and an input of a first DC-DC converter 125a connected. An output of the first DC-DC converter 125a is with the second input terminal 168 connected. A second output of the energy source 135 is with the fourth input terminal 180 and an input of a second DC-DC converter 125b connected. An output of the second DC-DC converter 125b is with the third input terminal 175 connected.

Das in der 1 dargestellte Ausführungsbeispiel einer Wechselrichterschaltung 110 umfasst somit 8 Halbleiterschalter T1 bis T8 (z. B. IGBT) mit entsprechenden parallel geschalteten Reverse-Dioden D1 bis D8 sowie zwei Clamping-Dioden D9 und D10. Am Ausgang 140 befindet sich eine Induktivität L. Die Ansteuerung der Schalter (IGBT) erfolgt durch eine Steuerungseinheit 190, welche ein entsprechendes Pulsmuster (beispielsweise ein PWM-Muster) zur Ansteuerung der einzelnen Schalter beispielsweise entsprechend der nachfolgend näher beschriebenen Vorgehensweise generiert. That in the 1 illustrated embodiment of an inverter circuit 110 thus comprises 8 semiconductor switches T1 to T8 (eg IGBT) with corresponding parallel-connected reverse diodes D1 to D8 and two clamping diodes D9 and D10. At the exit 140 there is an inductance L. The control of the switch (IGBT) is carried out by a control unit 190 which generates a corresponding pulse pattern (for example a PWM pattern) for controlling the individual switches, for example in accordance with the procedure described in more detail below.

Als Eingangsspannung sind vier (beispielsweise entsprechend den Kapazitäten C1 bis C4) in Reihe geschaltete DC-Quellen 120 verwendbar. Die Summe der vier Spannungen sollte größer der Peak-Peak-Spannung der AC-Spannung des zu speisenden Netzes 130 sein. Die DC-Spannungen sind symmetrisch zum Mittelpunkt 165, der den Referenzpotenzialanschluss oder Masseanschluss darstellt. As input voltage are four (for example, according to the capacitances C1 to C4) connected in series DC sources 120 usable. The sum of the four voltages should be greater than the peak Peak voltage of the AC voltage of the supply network 130 be. The DC voltages are symmetrical to the midpoint 165 which represents the reference potential connection or ground connection.

Die Höhe der in der dem Schaltbild der Wechselrichterschaltung 110 aus 2 dargestellten zwei inneren Spannungen (V2; V3) ist nicht begrenzt (wobei V2 ≤ V1 und V3 ≥ V4 ist). Es kann zwischen 5 Spannungspegeln (V1; V2, 0, V3; V4) geschaltet werden.The height of the in the circuit diagram of the inverter circuit 110 out 2 is not limited (where V2 ≤ V1 and V3 ≥ V4). It can be switched between 5 voltage levels (V1, V2, 0, V3, V4).

3 zeigt ein Diagramm eines Wechselspannungssignals als Spannungsverlauf über die Zeit dargestellt, welches aus einer Speisung der Induktivität mit dem Ausgangssignal aus dem Ausgangsanschluss 140 erhalten werden kann. Dabei sind bereits Zeitintervalle und Spannungspegel in dem Diagramm aus 3 eingetragen, um die Funktionsweise der Wechselrichterschaltung 110 in der nachfolgenden Beschreibung besser erläutern zu können. 3 shows a diagram of an AC signal as a voltage waveform over time shown, which consists of a supply of inductance with the output signal from the output terminal 140 can be obtained. There are already time intervals and voltage levels in the diagram 3 entered to the operation of the inverter circuit 110 to explain better in the following description.

Um einen netzkonformen Strom in ein angeschlossenes Netz 130 zu speisen, sollte am Ausgang der Induktivität L eine durch das am Ausgangsanschluss 140 abgreifbare Ausgangssignal beeinflusste Spannung (VAC) erzeugt werden. Diese kann durch entsprechende Schalterstellungen unter Einsatzes beispielsweise von PWM-Signalen zur Öffnung oder zum Schließen der einzelnen Schalter T1 bis T8 der Wechselrichterschaltung 110 generiert werden. Dabei stellt die Spannung VAC eine tiefpassgefilterte Ausgangsspannung VOUT der am Ausgangsanschluss 140 der Wechselrichterschaltung 110 anliegenden Spannung des Ausgangssignals dar. To a grid-compliant power in a connected network 130 to feed, should be at the output of the inductor L through the at the output terminal 140 tapped output signal influenced voltage (V AC ) are generated. This can be done by appropriate switch positions using, for example, PWM signals for opening or closing the individual switches T1 to T8 of the inverter circuit 110 to be generated. In this case, the voltage V AC is a low-pass filtered output voltage V OUT of the output terminal 140 the inverter circuit 110 applied voltage of the output signal.

Ist die Spannung VAC > 0 und < V2 werden die Schalter T3 und T5 komplementär angesteuert, die Schalter T2 und T6 sind während des gesamten Abschnittes (t0–t1 und t2 bis t3) eingeschaltet. When the voltages V AC > 0 and <V2, the switches T3 and T5 are complementarily driven, the switches T2 and T6 are turned on during the entire portion (t0-t1 and t2 to t3).

Durch Einschalten des Schalters T5 (T3 sperrt) wird der Ausgang 140 auf Potenzial V2 gelegt. Die Drossel L wird aufmagnetisiert, wodurch der Strom steigt. Der Strom fließt dabei über T5, D6 und T2. Durch Ausschalten des Schalters T5 (T3 schaltet ein) wird der Stromfluss unterbrochen. Der in der Drossel getriebene Strom kommutiert auf die Diode D9 und fällt ab. Wird der Strom negativ, wird der Strom über die Diode D10 und den Schalter T3 geführt. Turning on T5 (T3 inhibits) turns off the output 140 set to potential V2. The inductor L is magnetized, whereby the current increases. The current flows through T5, D6 and T2. Switching off the switch T5 (T3 switches on) will interrupt the current flow. The current driven in the choke commutates on the diode D9 and drops off. If the current is negative, the current is passed through the diode D10 and the switch T3.

Wird der Schalter T3 wieder geöffnet (T5 schaltet ein) wird das Potenzial V2 an den Ausgang gelegt und der Strom steigt wieder. Ist der Strom zu diesem Zeitpunkt negativ, wird dieser von den Dioden D5 und D2 sowie vom Schalter T6 übernommen. Ändert sich die Stromrichtung, fließt der Strom durch T5, D6 und T2.If the switch T3 is opened again (T5 switches on), the potential V2 is applied to the output and the current rises again. If the current at this time is negative, this is taken over by the diodes D5 and D2 and the switch T6. If the current direction changes, the current flows through T5, D6 and T2.

Ist die Spannung VAC > V2 und < V1 werden die Schalter T1 und T6 komplementär angesteuert, die Schalter T2 und T5 sind während des gesamten Abschnittes (t1–t2) eingeschaltet. Durch Einschalten des Schalter T1 kann das Potenzial V1 (über T1 und T2) an den Ausgang 140 gelegt werden und der Strom in der Drossel steigt an. If the voltage V AC > V2 and <V1, the switches T1 and T6 are complementarily driven, the switches T2 and T5 are turned on during the entire section (t1-t2). By switching on the switch T1, the potential V1 (via T1 and T2) to the output 140 and the current in the ballast increases.

Wird der Schalter T1 ausgeschaltet (T6 schaltet ein) wird der Strom über T5, D6 und T2 geführt. Ändert sich die Stromrichtung (Strom wird negativ), fließt er über den Schalter T6 und die Dioden D5 und D2. If switch T1 is switched off (T6 switches on), the current is fed through T5, D6 and T2. If the current direction changes (current becomes negative), it flows through switch T6 and diodes D5 and D2.

Wird nun der Schalter T6 geschlossen (T1 schaltet ein), liegt wieder Potenzial V1 am Ausgang OUT und der Strom steigt. Ist der Strom zu diesem Moment negativ, fließt er über die Diode D1 und D2. Nach dem sich die Stromrichtung geändert hat, wird er vom Schalter T1 und T2 übernommen. If the switch T6 is now closed (T1 switches on), potential V1 is again at the output OUT and the current increases. If the current is negative at this moment, it flows through the diode D1 and D2. After the current direction has changed, it is taken over by the switches T1 and T2.

Die Schalthandlungen in der negativen Halbwelle erfolgen analog. The switching operations in the negative half-wave take place analogously.

Sind schnelle Stromänderungen erforderlich kann direkt auf die höheren bzw. niedrigeren Potenziale geschaltet werden. If fast current changes are required, you can switch directly to the higher or lower potentials.

Des Weiteren kann, falls erforderlich, von 5-Level-Betrieb auf 3- und 2-Level umgeschaltet werden. Furthermore, if necessary, 5-level operation can be switched to 3- and 2-level.

Vorteil dieser beispielhaften Schaltungstopologie gegenüber dem Stand der Technik ist darin zu sehen, dass weniger Schalter zur Erzeugung der 5 Spannungslevel erforderlich sind. Des Weiteren wird der Strom immer nur über maximal 3 Halbleiter geführt, was sich positiv auf die Verlustleistung auswirkt. The advantage of this exemplary circuit topology over the prior art is that fewer switches are required to generate the 5 voltage levels. Furthermore, the current is always led over a maximum of 3 semiconductors, which has a positive effect on the power loss.

Ein weiterer Vorteil ist, dass selbst bei Systemspannung von 1500 V, Halbleiter mit einer Sperrspannung von 1200 V eingesetzt werden können.Another advantage is that even with a system voltage of 1500 V, semiconductors with a blocking voltage of 1200 V can be used.

Die Funktion der vorstehend beschriebenen beispielhaften Wechselrichterschaltung 110 kann durch die nachfolgend noch näher beschriebenen Diagramme erläutert werden.The function of the exemplary inverter circuit described above 110 can be explained by the diagrams described in more detail below.

In der 4 ist dabei ein Diagramm der Spannung V_OUT des Ausgangsanschlusses 140, des Ausgangsstromes I_OUT durch den Ausgangsanschluss 140 sowie die Spannung VAC des Netzes 130 über die Zeit dargestellt.In the 4 is a diagram of the voltage V_OUT of the output terminal 140 , the output current I_OUT through the output terminal 140 as well as the voltage V AC of the network 130 presented over time.

In der 5 sind mehrere Diagramme wiedergegeben, in denen das Schaltverhalten der einzelne Schalter T1 bis T8 über die Zeit dargestellt ist.In the 5 Several diagrams are shown in which the switching behavior of the individual switches T1 to T8 is shown over time.

In der 6 sind mehrere Diagramme von Spannungen an den einzelnen Schaltern T1 bis T8 über die Zeit dargestellt. In the 6 Several diagrams of voltages across the individual switches T1 to T8 over time are shown.

In der 7 sind mehrere Diagramme von Stromverläufen durch die einzelnen Schalter T1 bis T8 über die Zeit dargestellt.In the 7 Several diagrams of current waveforms through the individual switches T1 to T8 over time are shown.

In der 8 sind mehrere Diagramme von Spannungsverläufen an den einzelnen Dioden D1 bis D8 über die Zeit dargestellt.In the 8th Several diagrams of voltage waveforms at the individual diodes D1 to D8 are shown over time.

In der 9 sind mehrere Diagramme von Stromverläufen durch die einzelnen Dioden D1 bis D8 über die Zeit dargestellt.In the 9 Several diagrams of current waveforms through the individual diodes D1 to D8 are shown over time.

10 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 1000 zum Betreiben einer Wechselrichterschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei das Verfahren in einem Zeitintervall zumindest einen Schritt 1010 des Beaufschlagens des Eingangsanschlusses mit einer Gleichspannung aufweist. Ferner weist das Verfahren 1000 einen Schritt 1020 des Betreibens des dritten Schalters und desjenigen Schalters des ersten oder zweiten Schaltelementes, dessen Diode in Flussrichtung zwischen dem Eingangsanschluss und dem ersten Zwischenanschluss gepolt ist, in geöffnetem Schaltzustand. Schließlich umfasst das Verfahren einen Schritt 1030 des Öffnens des Schalters des ersten oder zweiten Schaltelementes, dessen Diode in Flussrichtung zwischen dem ersten Zwischenanschluss und dem Eingangsanschluss gepolt ist, wenn der vierte Schalter geschlossen ist oder geschlossen wird und/oder Schließen des Schalters des ersten oder zweiten Schaltelementes, dessen Diode in Flussrichtung zwischen dem ersten Zwischenanschluss und dem Eingangsanschluss gepolt ist, wenn der vierte Schalter geöffnet ist oder geöffnet wird. 10 shows a flowchart of an embodiment of a method 1000 for operating an inverter circuit according to an embodiment of the present invention, wherein the method at least one step in a time interval 1010 the loading of the input terminal with a DC voltage. Further, the method has 1000 one step 1020 operating the third switch and that switch of the first or second switching element whose diode is poled in the flow direction between the input terminal and the first intermediate terminal, in the open switching state. Finally, the method includes a step 1030 opening the switch of the first or second switching element whose diode is poled in the flow direction between the first intermediate terminal and the input terminal when the fourth switch is closed or closed and / or closing the switch of the first or second switching element, the diode in the flow direction between the first intermediate terminal and the input terminal is poled when the fourth switch is opened or opened.

Alternativ oder zusätzlich zu den mit Bezug auf die vorangegangenen Figuren beschriebenen AC-Topologie kann auch folgende Topologie gemäß der Darstellung aus 11 Verwendung finden. Hierbei handelt es sich ebenfalls um eine 5-Level-Topologie. Diese bietet den Vorteil, dass der Mittelpunkt direkt geschaltet werden kann, wobei dieser Vorteil jedoch durch eine höhere Anzahl von Schaltern bedingt ist. Ansonsten bietet die Schaltung die gleichen Vorteile wie die bereits mit Bezug zu den vorstehend beschriebenen Figuren offenbarte Topologie.As an alternative or in addition to the AC topology described with reference to the preceding figures, the following topology as shown in FIG 11 Find use. This is also a 5-level topology. This has the advantage that the center can be switched directly, but this advantage is due to a higher number of switches. Otherwise, the circuit offers the same advantages as the topology already disclosed with reference to the figures described above.

11 zeigt ferner ein Schaltbild einer Wechselrichterschaltung 100, die bis auf die Dioden D9 und D10 der Wechselrichterschaltung 100 aus 1 entspricht. Allerdings sind die Dioden D9 und D10 durch eine Reihenschaltung von zwei zwischen dem Referenzspannungsanschluss 165 und dem ersten Ausgangsanschluss 140 in Reihe geschalteten Schaltelementen 1110 bzw. 1120 ersetzt, wobei ein erstes Referenzschaltelement 1110 eine Parallelschaltung von einem ersten steuerbaren Referenzschalter T9 und einer ersten Referenzdiode D9 und das zweite Referenzschaltelement 1120 eine Parallelschaltung von einem zweiten steuerbaren Referenzschalter T10 und einer zweiten Referenzdiode D10 aufweist, wobei die erste Referenzdiode D9 in Bezug auf eine Flussrichtung in der Reihenschaltung in eine andere Richtung als die zweite Diode D10 gepolt ist. 11 further shows a circuit diagram of an inverter circuit 100 , except for the diodes D9 and D10 of the inverter circuit 100 out 1 equivalent. However, diodes D9 and D10 are connected in series by two between the reference voltage terminal 165 and the first output terminal 140 connected in series switching elements 1110 respectively. 1120 replaced, wherein a first reference switching element 1110 a parallel connection of a first controllable reference switch T9 and a first reference diode D9 and the second reference switching element 1120 a parallel circuit of a second controllable reference switch T10 and a second reference diode D10, wherein the first reference diode D9 is poled with respect to a flow direction in the series circuit in a different direction than the second diode D10.

Die Schaltung umfasst zehn Halbleiterschaltern (z. B. IGBT) mit entsprechenden parallel geschalteten Reverse-Dioden, wie sie durch die in der 11 bezeichnete Schaltungsstruktur 1130 markiert sind. Am Ausgang befindet sich wieder die Induktivität L.The circuit comprises ten semiconductor switches (eg IGBT) with corresponding parallel-connected reverse diodes, as represented by the in the 11 designated circuit structure 1130 are marked. The output is again the inductance L.

Die Funktionsweise der Wechselrichterschaltung gemäß der Darstellung aus 11 wird unter Bezugnahme auf die nachfolgenden 12 bis 14 näher erläutert. 12 zeigt dabei ein Schaltbild einer Wechselrichterschaltung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 13 zeigt ein Diagramm einer Ausgangsspannung zur Einspeisung in ein Energieversorgungsnetz unter Verwendung einer Wechselrichterschaltung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und 14 zeigt ein Diagramm einer Spannung des Ausgangsanschlusses, des Ausgangsstromes durch den Ausgangsanschluss sowie der Spannung des Netzes über die Zeit.The operation of the inverter circuit as shown 11 is with reference to the following 12 to 14 explained in more detail. 12 shows a circuit diagram of an inverter circuit according to another embodiment of the present invention. 13 shows a diagram of an output voltage for feeding into a power grid using an inverter circuit according to another embodiment of the present invention and 14 shows a diagram of a voltage of the output terminal, the output current through the output terminal and the voltage of the network over time.

Die Ansteuerung der Schalter T aus 11 erfolgt durch eine Steuerungseinheit 190, welche ein entsprechendes Pulsmuster generiert (PWM). Als Eingangsspannung sind vier in Reihe geschaltete DC-Quellen C1 bis C4 vorteilhaft. Die Summe der vier Spannungen sollte größer der Peak-Peak-Spannung der AC-Spannung des zu speisenden Netzes sein. Die DC-Spannungen sollten symmetrisch zum Mittelpunkt 165 sein. Die Höhe der zwei inneren Spannungen (V2; V3) ist nicht begrenzt (wobei V2 ≤ V1 und V3 ≥ V4 ist). Es kann zwischen fünf Spannungslevel (V1; V2, 0, V3; V4) geschaltet werden.The control of the switch T off 11 is done by a control unit 190 which generates a corresponding pulse pattern (PWM). As input voltage four series-connected DC sources C1 to C4 are advantageous. The sum of the four voltages should be greater than the peak-to-peak voltage of the AC voltage of the supply network. The DC voltages should be symmetrical to the midpoint 165 be. The magnitude of the two internal voltages (V2, V3) is not limited (where V2 ≤ V1 and V3 ≥ V4). It can be switched between five voltage levels (V1, V2, 0, V3, V4).

Um einen netzkonformen Strom in ein angeschlossenes Netz zu speisen, sollte am Ausgang (OUT) eine Spannung (VOUT_analog) erzeugt werden. Diese kann durch entsprechende Schalterstellungen unter Einsatz einer PWM generiert werden (VOUT_analog ist die tiefpassgefilterte Ausgangsspannung VOUT). Ist die Spannung (VOUT_analog) > 0 und < V2 werden die Schalter T5 und T10 komplementär angesteuert, die Schalter T2, T6 und T9 sind während des gesamten Abschnittes (t0–t1 bzw. t2–t3) eingeschaltet.In order to feed a grid-compliant current into a connected grid, a voltage (V OUT_analog ) should be generated at the output (OUT). This can be generated by appropriate switch positions using a PWM (V OUT_analog is the low-pass filtered output voltage V OUT ). If the voltage (V OUT_analog )> 0 and <V2, the switches T5 and T10 are complementarily driven, the switches T2, T6 and T9 are turned on during the entire section (t 0 -t 1 and t 2 -t 3 ).

Durch Einschalten des Schalters T5 (T10 sperrt) wird der Ausgang OUT auf Potenzial V2 gelegt. Die Drossel L wird aufmagnetisiert, wodurch der Strom steigt. Der Strom fließt dabei über T5, D6 und T2. Durch Ausschalten des Schalters T5 (T10 wird eingeschaltet) wird der Stromfluss unterbrochen. Der in der Drossel L getriebene Strom kommutiert auf T9 sowie D10 und fällt ab. Wird der Strom negativ, wird der Strom über die Diode D9 und den Schalter T10 geführt. By switching on the switch T5 (T10 blocks), the output OUT is set to potential V2. The inductor L is magnetized, whereby the current increases. The current flows through T5, D6 and T2. Switching off the switch T5 (T10 is switched on) will interrupt the current flow. The current driven in choke L commutes to T9 and D10 and drops. If the current is negative, the current is passed through the diode D9 and the switch T10.

Wird der Schalter T10 wieder geöffnet (T5 wird eingeschaltet) wird das Potenzial V2 an den Ausgang gelegt und der Strom steigt wieder. Ist der Strom zu diesem Zeitpunkt negativ, wird dieser von den Dioden D2 und D5 sowie vom Schalter T6 übernommen. Ändert sich die Stromrichtung, fließt der Strom durch T5, D6 und T2.If the switch T10 is opened again (T5 is switched on), the potential V2 is applied to the output and the current rises again. If the current at this time is negative, this is taken over by the diodes D2 and D5 and the switch T6. If the current direction changes, the current flows through T5, D6 and T2.

Ist die Spannung (VOUT_analog) > V2 und < V1 werden die Schalter T1 und T6 komplementär angesteuert, die Schalter T2, T5 und T9 sind während des gesamten Abschnittes (t1–t2) eingeschaltet. Durch Einschalten des Schalter T1 wird das Potenzial V1 (über T1 und T2) an den Ausgang 140 bzw. OUT gelegt und der Strom in der Drossel L steigt an.If the voltage (V OUT_analog )> V2 and <V1, the switches T1 and T6 are complementarily driven, the switches T2, T5 and T9 are turned on during the entire section (t 1 -t 2 ). Turning switch T1 on will cause the potential V1 (via T1 and T2) to go out 140 or OUT and the current in the inductor L increases.

Wird der Schalter T1 ausgeschaltet (T6 wird eingeschaltet) wird der Strom über T5, D6 und T2 geführt. Ändert sich die Stromrichtung (Strom wird negativ), fließt er über den Schalter T6 und die Dioden D5 und D2.If switch T1 is switched off (T6 is switched on), the current is fed through T5, D6 and T2. If the current direction changes (current becomes negative), it flows through switch T6 and diodes D5 and D2.

Wird nun der Schalter T6 ausgeschaltet (T1 wird eingeschaltet), liegt wieder Potenzial V1 am Ausgang 140 bzw. OUT und der Strom steigt. Ist der Strom negativ, fließt er über die Diode D1 und D2. Nach dem sich die Stromrichtung geändert hat, wird er vom Schalter T1 und T2 übernommen.If switch T6 is now switched off (T1 is switched on), potential V1 is again at the output 140 or OUT and the current increases. If the current is negative, it flows through the diode D1 and D2. After the current direction has changed, it is taken over by the switches T1 and T2.

Die Schalthandlungen in der negativen Halbwelle erfolgen analog. Sind schnelle Stromänderungen erforderlich kann direkt auf die höheren bzw. niedrigeren Potenziale geschaltet werden. Des Weiteren kann, falls erforderlich, von 5-Level-Betrieb auf 3- und 2-Level umgeschaltet werden.The switching operations in the negative half-wave take place analogously. If fast current changes are required, you can switch directly to the higher or lower potentials. Furthermore, if necessary, 5-level operation can be switched to 3- and 2-level.

Bei Solarwechselrichtern wird aktuell meist eine zwei oder drei Level AC-Wechselrichter Topologie verwendet. Um die netzseitige AC-Spannung des Wechselrichters auf z. B. 690V anzuheben, sollte die Solargenerator-Spannung mit einem DC/DC-Steller hochgesetzt werden. Dies reduziert jedoch den Wirkungsgrad.For solar inverters, a two or three level AC inverter topology is currently mostly used. In order to reduce the line-side AC voltage of the inverter to z. For example, to increase 690V, the solar generator voltage should be boosted with a DC / DC controller. However, this reduces the efficiency.

Mit einer 5-Level-AC-Wechselrichter-Topologie, mit einem 4-geteilten Zwischenkreis, ist es möglich den DC-Anschluss des Solargenerators 135 direkt an die mittleren Zwischenkreiskondensatoren anzuschließen und somit einen Großteil der Energie direkt der AC-Stufe zur Verfügung zu stellen.With a 5-level AC inverter topology, with a 4-split DC link, it is possible to use the DC connection of the solar generator 135 To connect directly to the medium DC link capacitors and thus provide much of the energy directly to the AC stage.

Hier wird eine Schaltung vorgestellt, die eine 5-Punktwechselrichter-Topologie zur Einspeisung von Energie aus einer Gleichstrom-/Spannungsquelle in ein Netz aufweist. DC-seitig können beispielsweise 5 Spannungslevel verwendet werden. Die zusätzlichen Spannungsniveaus werden zugeschaltet, sobald die Spannung der Gleichspannungsquelle 135 kleiner als der Augenblicks-Spannungswert des Netzes ist.Here, a circuit is presented which has a 5-point inverter topology for feeding energy from a DC / voltage source into a network. On the DC side, for example, 5 voltage levels can be used. The additional voltage levels are switched on as soon as the voltage of the DC voltage source 135 is less than the instantaneous voltage value of the network.

Der hier vorgestellte Ansatz bietet alle Vorteile von herkömmlichen Schaltungen, hat aber zusätzlich den Vorteil, dass die Verlustleistung reduziert werden kann (durch Reduzierung der stromdurchflossenen Bauteile). Des Weiteren wird eine geringere Anzahl an Komponenten verwendet, welches den Aufwand reduziert und zusätzlich besteht die Möglichkeit, unter bestimmten Umständen) in einen 2- oder 3-Levelmodus umzuschalten.The approach presented here offers all the advantages of conventional circuits, but has the additional advantage that the power loss can be reduced (by reducing the current-carrying components). Furthermore, a smaller number of components is used, which reduces the effort and, in addition, it is possible under certain circumstances to switch to a 2- or 3-level mode.

Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. The embodiments described and shown in the figures are chosen only by way of example. Different embodiments may be combined together or in relation to individual features. Also, an embodiment can be supplemented by features of another embodiment.

Ferner können die hier vorgestellten Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Furthermore, the method steps presented here can be repeated as well as executed in a sequence other than that described.

Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.If an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, then this is to be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only first feature or only the second feature.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102011079214 A1 [0003] DE 102011079214 A1 [0003]

Claims (12)

Wechselrichterschaltung (110) mit folgenden Merkmalen: – einem Eingangsanschluss (150), einem ersten Zwischenanschluss (152), einem zweiten Zwischenanschluss (157) und einem Ausgangsanschluss (140); – einer Reihenschaltung von zwei zwischen dem Eingangsanschluss (150) und dem ersten Zwischenanschluss (152) in Reihe geschalteten Schaltelementen (145, 147), wobei ein erstes Schaltelement (145) eine Parallelschaltung von einem ersten steuerbaren Schalter (T5) und einer ersten Diode (D5) und das zweite Schaltelement (147) eine Parallelschaltung von einem zweiten steuerbaren Schalter (T6) und einer zweiten Diode (D6) aufweist, wobei die erste Diode (D5) in Bezug auf eine Flussrichtung in der Reihenschaltung in eine andere Richtung als die zweite Diode (D6) gepolt ist; – einem zwischen dem ersten Zwischenanschluss (152) und dem Ausgangsanschluss (140) angeordneten dritten Schaltelement (155), das eine Parallelschaltung von einem dritten steuerbaren Schalter (T2) und einer dritten Diode (D2) aufweist, wobei die Kathode der dritten Diode (D2) mit dem ersten Zwischenanschluss (152) und die Anode der dritten Diode (D2) mit dem Ausgangsanschluss (140) verbunden ist; und – einem zwischen dem Ausgangsanschluss (140) und dem zweiten Zwischenanschluss (157) angeordneten vierten Schaltelement (160), das eine Parallelschaltung von einem vierten steuerbaren Schalter (T3) und einer vierten Diode (D3) aufweist, wobei die Kathode der vierten Diode (D3) mit dem Ausgangsanschluss (140) und die Anode der vierten Diode (D3) mit dem zweiten Zwischenanschluss (157) verbunden ist.Inverter circuit ( 110 ) having the following features: - an input terminal ( 150 ), a first intermediate connection ( 152 ), a second intermediate connection ( 157 ) and an output terminal ( 140 ); A series connection of two between the input terminal ( 150 ) and the first intermediate connection ( 152 ) in series switching elements ( 145 . 147 ), wherein a first switching element ( 145 ) a parallel connection of a first controllable switch (T5) and a first diode (D5) and the second switching element ( 147 ) has a parallel connection of a second controllable switch (T6) and a second diode (D6), the first diode (D5) being poled in a direction different from the second diode (D6) with respect to a direction of flow in the series circuit; - one between the first intermediate connection ( 152 ) and the output terminal ( 140 ) arranged third switching element ( 155 ), which has a parallel connection of a third controllable switch (T2) and a third diode (D2), wherein the cathode of the third diode (D2) is connected to the first intermediate connection (D2). 152 ) and the anode of the third diode (D2) with the output terminal ( 140 ) connected is; and - one between the output terminal ( 140 ) and the second intermediate connection ( 157 ) arranged fourth switching element ( 160 ), which has a parallel circuit of a fourth controllable switch (T3) and a fourth diode (D3), wherein the cathode of the fourth diode (D3) is connected to the output terminal (D3). 140 ) and the anode of the fourth diode (D3) with the second intermediate connection ( 157 ) connected is. Wechselrichterschaltung (110) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ferner eine Zwischendiode (D9) vorgesehen ist, die zwischen einem Referenzpotenzialanschluss (165), insbesondere einem Massepotenzialanschluss und dem ersten Zwischenanschluss (152) angeordnet ist und/oder dass ferner eine zweite Zwischendiode (D10) vorgesehen ist, die zwischen einem Referenzpotenzialanschluss (165), insbesondere einem Massepotenzialanschluss, und dem zweiten Zwischenanschluss (157) angeordnet ist.Inverter circuit ( 110 ) according to claim 1, characterized in that there is further provided an intermediate diode (D9) connected between a reference potential terminal (D9). 165 ), in particular a ground potential connection and the first intermediate connection ( 152 ) and / or in that a second intermediate diode (D10) is provided which is connected between a reference potential terminal (D10). 165 ), in particular a ground potential connection, and the second intermediate connection ( 157 ) is arranged. Wechselrichterschaltung (110) gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Reihenschaltung von zwei zwischen einem Referenzspannungsanschluss (165) und dem ersten Ausgangsanschluss (140) in Reihe geschalteten Schaltelementen (1110, 1120), wobei ein erstes Referenzschaltelement (1110) eine Parallelschaltung von einem ersten steuerbaren Referenzschalter (T9) und einer ersten Referenzdiode (D9) und das zweite Referenzschaltelement (1120) eine Parallelschaltung von einem zweiten steuerbaren Referenzschalter (T10) und einer zweiten Referenzdiode (D10) aufweist, wobei die erste Referenzdiode (D9) in Bezug auf eine Flussrichtung in der Reihenschaltung in eine andere Richtung als die zweite Diode (D10) gepolt ist.Inverter circuit ( 110 ) according to claim 1, characterized by a series connection of two between a reference voltage terminal ( 165 ) and the first output terminal ( 140 ) in series switching elements ( 1110 . 1120 ), wherein a first reference switching element ( 1110 ) a parallel connection of a first controllable reference switch (T9) and a first reference diode (D9) and the second reference switching element ( 1120 ) has a parallel connection of a second controllable reference switch (T10) and a second reference diode (D10), wherein the first reference diode (D9) is poled with respect to a direction of flow in the series circuit in a direction other than the second diode (D10). Wechselrichterschaltung (110) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ferner ein fünftes Schaltelement (170) vorgesehen ist, das zwischen einem zweiten Eingangsanschluss (168) und dem ersten Zwischenanschluss (152) angeordnet ist und eine Parallelschaltung von einem fünften Schalter (T1) und einer fünften Diode (D1) aufweist, insbesondere wobei eine Anode der fünften Diode (D1) mit dem ersten Zwischenanschluss (152) verbunden ist.Inverter circuit ( 110 ) according to one of the preceding claims, characterized in that further comprises a fifth switching element ( 170 ) provided between a second input terminal ( 168 ) and the first intermediate connection ( 152 ) and a parallel connection of a fifth switch (T1) and a fifth diode (D1), in particular wherein an anode of the fifth diode (D1) with the first intermediate connection ( 152 ) connected is. Wechselrichterschaltung (110) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ferner ein sechstes Schaltelement (177) vorgesehen ist, das zwischen einem dritten Eingangsanschluss (175) und dem zweiten Zwischenanschluss (157) angeordnet ist und eine Parallelschaltung von einem sechsten Schalter (T4) und einer sechsten Diode (D4) aufweist, insbesondere wobei eine Kathode der sechsten Diode (D4) mit dem zweiten Zwischenanschluss (157) verbunden ist.Inverter circuit ( 110 ) according to one of the preceding claims, characterized in that further comprises a sixth switching element ( 177 ) provided between a third input terminal ( 175 ) and the second intermediate connection ( 157 ) and a parallel connection of a sixth switch (T4) and a sixth diode (D4), in particular wherein a cathode of the sixth diode (D4) with the second intermediate connection ( 157 ) connected is. Wechselrichterschaltung (110) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ferner eine zweite Reihenschaltung von zwei zwischen einem vierten Eingangsanschluss (180) und dem zweiten Zwischenanschluss (157) in Reihe geschalteten siebten (185) und achten Schaltelement (187), wobei das siebte Schaltelement (185) eine Parallelschaltung von einem siebten Schalter (T7) und einer siebten Diode (D7) und das achte Schaltelement (187) eine Parallelschaltung von einem achten Schalter (T8) und einer achten Diode (D8) aufweist, wobei die siebte Diode (D7) in Bezug auf eine Flussrichtung in der zweiten Reihenschaltung in eine andere Richtung als die achte Diode (D8) gepolt ist.Inverter circuit ( 110 ) according to one of the preceding claims, characterized in that further comprises a second series circuit of two between a fourth input terminal ( 180 ) and the second intermediate connection ( 157 ) in series seventh ( 185 ) and eighth switching element ( 187 ), wherein the seventh switching element ( 185 ) a parallel circuit of a seventh switch (T7) and a seventh diode (D7) and the eighth switching element ( 187 ) has a parallel circuit of an eighth switch (T8) and an eighth diode (D8), wherein the seventh diode (D7) is poled in a direction different from the eighth diode (D8) with respect to a flow direction in the second series circuit. Wechselrichter mit folgenden Merkmalen: – einer Wechselrichterschaltung (110) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche; und – einer Induktivität (L), die mit dem Ausgangsanschluss (140) gekoppelt ist, insbesondere um ein an einem dem Ausgangsanschluss (140) gegenüberliegenden Ende der Induktivität (L) eine Wechselspannung (VAC) bereitzustellen. Inverter comprising: - an inverter circuit ( 110 ) according to one of the preceding claims; and - an inductance (L) connected to the output terminal ( 140 ) is coupled, in particular to a at an output terminal ( 140 ) opposite end of the inductance (L) to provide an AC voltage (V AC ). Verfahren (1000) zum Betreiben einer Wechselrichterschaltung (110) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Verfahren (1000) in einem Zeitintervall zumindest die folgenden Schritte aufweist: – Beaufschlagen (1010) des Eingangsanschlusses (150) mit einer Gleichspannung; – Betreiben (1020) des dritten Schalters (T2) und desjenigen Schalters (T6) des ersten (145) oder zweiten (147) Schaltelementes, dessen Diode (D6) in Flussrichtung zwischen dem Eingangsanschluss (150) und dem ersten Zwischenanschluss (152) gepolt ist, in geöffnetem Schaltzustand; und – Öffnen (1030) des Schalters (T5) des ersten (145) oder zweiten (147) Schaltelementes, dessen Diode (D5) in Flussrichtung zwischen dem ersten Zwischenanschluss (152) und dem Eingangsanschluss (150) gepolt ist, wenn der vierte Schalter (T3) geschlossen ist oder geschlossen wird und/oder Schließen des Schalters (T5) des ersten (145) oder zweiten (147) Schaltelementes, dessen Diode (D5) in Flussrichtung zwischen dem ersten Zwischenanschluss (152) und dem Eingangsanschluss (150) gepolt ist, wenn der vierte Schalter (T3) geöffnet ist oder geöffnet wird. Procedure ( 1000 ) for operating an inverter circuit ( 110 ) according to any one of the preceding claims, wherein the method ( 1000 ) has at least the following steps in a time interval: - loading ( 1010 ) of the input terminal ( 150 ) with a DC voltage; - operate ( 1020 ) of the third switch (T2) and that switch (T6) of the first ( 145 ) or second ( 147 ) Switching element whose diode (D6) in the flow direction between the input terminal (D6) 150 ) and the first intermediate connection ( 152 ) is poled, in the open switching state; and - opening ( 1030 ) of the switch (T5) of the first ( 145 ) or second ( 147 ) Switching element whose diode (D5) in the flow direction between the first intermediate connection ( 152 ) and the input terminal ( 150 ) is poled when the fourth switch (T3) is closed or closed and / or closing the switch (T5) of the first ( 145 ) or second ( 147 ) Switching element whose diode (D5) in the flow direction between the first intermediate connection ( 152 ) and the input terminal ( 150 ) is poled when the fourth switch (T3) is opened or opened. Verfahren (1000) gemäß Anspruch 8 zum Betreiben einer Wechselrichterschaltung (110) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem weiteren Zeitintervall das Verfahren (1000) die folgenden Schritte aufweist: – Betreiben des dritten Schalters (T2) und desjenigen Schalters (T5) des ersten oder zweiten Schaltelementes, dessen Diode (D5) in Flussrichtung zwischen dem ersten Zwischenanschluss (152) und dem Eingangsanschluss (150) gepolt ist, in geöffnetem Schaltzustand; und – Öffnen des Schalters (T6) des ersten (145) oder zweiten (147) Schaltelementes, dessen Diode (D6) in Flussrichtung zwischen dem Eingangsanschluss (150) und dem ersten Zwischenanschluss (152) gepolt ist, wenn der fünfte Schalter (T1) geschlossen ist oder geschlossen wird und/oder Schließen des Schalters (T6) des ersten (145) oder zweiten (147) Schaltelementes, dessen Diode (D6) in Flussrichtung zwischen dem ersten Zwischenanschluss (152) und dem Eingangsanschluss (150) gepolt ist, wenn der fünfte Schalter (T1) geöffnet ist oder geöffnet wird.Procedure ( 1000 ) according to claim 8 for operating an inverter circuit ( 110 ) according to claim 4, characterized in that in at least one further time interval the method ( 1000 ) comprises the following steps: - operating the third switch (T2) and that switch (T5) of the first or second switching element whose diode (D5) in the flow direction between the first intermediate connection ( 152 ) and the input terminal ( 150 ) is poled, in the open switching state; and - opening the switch (T6) of the first ( 145 ) or second ( 147 ) Switching element whose diode (D6) in the flow direction between the input terminal (D6) 150 ) and the first intermediate connection ( 152 ) is poled when the fifth switch (T1) is closed or closed and / or closing the switch (T6) of the first ( 145 ) or second ( 147 ) Switching element whose diode (D6) in the flow direction between the first intermediate connection ( 152 ) and the input terminal ( 150 ) is poled when the fifth switch (T1) is opened or opened. Verfahren (1000) zum Betreiben einer Wechselrichterschaltung (110) gemäß Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Öffnens zumindest eines Schalters (T1–T8) derart angesteuert wird, dass ein Stromfluss durch den betreffenden Schalter (T1–T8) in der Form eines PWM-Signals erfolgt und/oder wobei im Schritt des Öffnens zumindest eine Schalter (T1–T8) unter Verwendung eines PWM-Signals angesteuert wird.Procedure ( 1000 ) for operating an inverter circuit ( 110 ) according to claim 8 or 9, characterized in that in the step of opening at least one switch (T1-T8) is driven such that a current flow through the respective switch (T1-T8) takes place in the form of a PWM signal and / or wherein, in the step of opening, at least one switch (T1-T8) is driven using a PWM signal. Steuergerät (190), das ausgebildet ist, um die Schritte eines Verfahrens (1000) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10 in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen oder anzusteuern.Control unit ( 190 ), which is adapted to the steps of a method ( 1000 ) according to any one of claims 8 to 10 perform in appropriate facilities or to control. Computer-Programmprodukt mit Programmcode zur Durchführung des Verfahrens (1000) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wenn das Programmprodukt auf einer Vorrichtung (190) ausgeführt wird.Computer program product with program code for carrying out the method ( 1000 ) according to one of claims 8 to 10, when the program product is stored on a device ( 190 ) is performed.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4362312A1 (en) * 2022-10-27 2024-05-01 Akademia Gorniczo-Hutnicza im. Stanislawa Staszica w Krakowie Multilevel single-phase diode-clamped voltage inverter having a minimized number of transistors
EP4362313A1 (en) * 2022-10-27 2024-05-01 Akademia Gorniczo-Hutnicza im. Stanislawa Staszica w Krakowie Multilevel diode-clamped voltage inverter with a minimized number of transistors

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011079214A1 (en) 2011-07-14 2013-01-17 Daimler Ag Converter circuit for drive system used in electric vehicle, has inverters which are connected serially in loading/unloading state, and parallelly in driving state

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10131961A1 (en) * 2001-07-02 2003-01-23 Siemens Ag N-point converter circuit
ATE416508T1 (en) * 2005-10-24 2008-12-15 Conergy Ag INVERTER
KR20120117940A (en) * 2010-02-15 2012-10-24 지멘스 코포레이션 Single phase multilevel inverter
CN103081333B (en) * 2010-08-23 2015-07-08 东芝三菱电机产业系统株式会社 Electricity conversion device
JP5659877B2 (en) * 2011-03-07 2015-01-28 富士電機株式会社 Power converter
CN102427304B (en) * 2011-10-17 2014-01-29 阳光电源股份有限公司 Single-phase half-bridge five-level inverter and application circuit thereof
CN102664546A (en) * 2012-05-18 2012-09-12 浙江大学 Five-level current transformation topological structure with bi-directional power switch and applications thereof
US9148069B2 (en) * 2012-05-25 2015-09-29 General Electric Company High voltage high power multi-level drive structure

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011079214A1 (en) 2011-07-14 2013-01-17 Daimler Ag Converter circuit for drive system used in electric vehicle, has inverters which are connected serially in loading/unloading state, and parallelly in driving state

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4362312A1 (en) * 2022-10-27 2024-05-01 Akademia Gorniczo-Hutnicza im. Stanislawa Staszica w Krakowie Multilevel single-phase diode-clamped voltage inverter having a minimized number of transistors
EP4362313A1 (en) * 2022-10-27 2024-05-01 Akademia Gorniczo-Hutnicza im. Stanislawa Staszica w Krakowie Multilevel diode-clamped voltage inverter with a minimized number of transistors

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