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WO2017215746A1 - Power converter - Google Patents
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WO2017215746A1 - Power converter - Google Patents

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WO2017215746A1
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switching elements
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French (fr)
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Daniel BÖHME
Thomas KÜBEL
Steffen PIERSTORF
Daniel Schmitt
Frank Schremmer
Torsten Stoltze
Marcus Wahle
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Siemens Corp
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Siemens AG
Siemens Corp
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
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    • H02M7/44Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • HELECTRICITY
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    • H02J13/00Circuit arrangements for providing remote monitoring or remote control of equipment in a power distribution network
    • H02J13/13Circuit arrangements for providing remote monitoring or remote control of equipment in a power distribution network characterised by the transmission of data to equipment in the power network
    • H02J13/1327Circuit arrangements for providing remote monitoring or remote control of equipment in a power distribution network characterised by the transmission of data to equipment in the power network using optical means
    • HELECTRICITY
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    • H02M7/00Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
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    • H02M7/48Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H02M7/4835Converters with outputs that each can have more than two voltages levels comprising two or more cells, each including a switchable capacitor, the capacitors having a nominal charge voltage which corresponds to a given fraction of the input voltage, and the capacitors being selectively connected in series to determine the instantaneous output voltage

Definitions

  • the invention relates to a module of a modular
  • Multilevelstromrichters having at least two electronic switching elements and an electrical energy storage. Furthermore, the invention relates to a method for storing status information in a
  • Multilevel converters are often used in high-voltage range, for example, as power converters in high-tension ⁇ voltage direct current transmission systems or as reactive power tungskompensatoren men with flexible Drehstromübertragungssyste-.
  • the converter has reserve modules which are redundant in the event of a defective converter (and therefore are not required for operation of the converter in the case of a defect-free converter ). If a module, a defect occurs on ⁇ , this defective module is bypassed (shorted ⁇ closed), and in place of the defective module one of the available (excess, redundant) modules replacement is used.
  • the operator of the power converter can be parallel ⁇ sant, more about the the operation of the converter (and in particular on the event of failure) to learn running in the modules operations.
  • the object of the invention is to provide a module and a method with which the processes taking place in the modules during operation of the power converter can be investigated.
  • Multilevelstromrichters comprising at least two electronic switching elements and an electrical energy storage, the module having a nonvolatile electronic memory for storing detected during operation of the module status information of the module. It is particularly advantageous that the module comprising the non Peek ⁇ term electronic memory for storing the status information. This allows the status information to be stored in memory during operation of the module (in real time). As a result, this status information is saved and can later be read from memory and evaluated as needed. In this case, the status information can have measured values of the voltage of the electrical energy store and / or information about the switching states of the electronic switching elements. This status information can later be used to reconstruct the processes that have expired in the module.
  • the module may be configured such that the module has a voltage measuring sensor for measuring the voltage of the electrical energy store.
  • the voltage measuring sensor By means of the voltage measuring sensor, the voltage of the electrical energy storage is ermit ⁇ telt; the measured voltage values are status information.
  • the status information can comprise measurements of the temperature of the module (in particular measured values of the Tem ⁇ temperature of the switching elements and / or measured values of the temperature of the electrical energy storage).
  • the module can also be configured such that the module has a temperature measuring sensor for measuring the temperature of the module.
  • the temperature of the module is measured by means of the temperature measuring sensor.
  • These measured values of tempera ture of the module ⁇ form status information of the module.
  • the module may be configured so that the module has a (mo ⁇ dulinterne) module control means which is adapted to store the status information in the memory.
  • the control device is configured to determine the status information.
  • the module control device thus receives, for example, a voltage measurement value from the voltage measurement sensor arranged on the electrical energy store and transmits this voltage measurement value to the electronic memory, whereupon the voltage measurement value is stored in the electronic memory.
  • the module can also be configured so that the module ei ⁇ NEN output terminal for outputting the vomit ⁇ cherten in the memory comprises status information. The status information stored in the memory can later be read out via this output connection.
  • the module can also be configured such that the output terminal is connected to the memory (bypassing the module control device). It is particularly advantageous that the output terminal is attached Schlos ⁇ sen directly to the memory, thus bypassing the module control device. This has the advantage that later when a defect of the module, which also relates to the module control device, the status Informa ⁇ functions can still be rather read out by the output terminal from the storage.
  • the module may be configured so that the two electronic ⁇ rule switching elements of the module are arranged in a half bridge circuit.
  • a module is also referred to as a half-bridge module or as a half-bridge submodule.
  • the module can also be designed such that the module has the two electronic switching elements and two further electronic ⁇ African switching elements, wherein the two electronic switching elements and the two other electronic switching ⁇ elements are arranged in a full bridge circuit.
  • a module is also referred to as a full bridge module or as a full bridge submodule.
  • the module can be designed so that the memory
  • Ring memory is.
  • a ring memory is a memory which if not all of its memory locations, the occupied memory locations overwrite starting at the first occupied respective memory locations.
  • a ring buffer is therefore advantageous because a ring buffer (because of overwriting the per ⁇ wells oldest stored status information) is always the the latest available status information. chert.
  • a defect occurs on the module based on the stored status information, which is just before the defect in the module pas ⁇ Siert. For example, it can be determined which voltage the electrical energy store has exhibited shortly before the defect and how the electronic switching elements were connected shortly before the defect.
  • the module may be configured such that, upon occurrence ei ⁇ ner irregularity stored in the memory of the module status information is read out to the output terminal of the module with the operation of the module, to allow modulex- terne evaluation of the status information. Such an irregularity in the operation of the module may be playing as a departure from the target operating or an occurrence of a defect in the module at ⁇ .
  • the module can be designed so that the electronic switching elements, the electrical energy storage and the Spei ⁇ cher form a constructive unit.
  • the electronic memory forms part of the module; the electronic ⁇ specific memory is thus incorporated in the module.
  • the module can also be configured such that the memory enables the status information to be stored at intervals of a few nanoseconds, in particular at intervals between 10 and 10000 nanoseconds.
  • the time intervals can ⁇ also carry between 100 and 1000 nanoseconds be.
  • the memory is thus a sufficiently fast electronic memory, which can store the status information in these relatively short time intervals.
  • a modular multilevel converter with at least one module, in particular with a plurality, is disclosed of modules, according to one of the variants described above.
  • a method for storing sta- Further disclosed tusmoi in a multi-level converter having a plurality of modules, said modules each min ⁇ least comprise two electronic switching elements and an electrical energy storage ⁇ rule, in which method
  • the status information is stored in a nonvolatile electronic memory of the module.
  • the method can proceed in such a way that measured values of the voltage of the electrical energy store and / or information about the switching states of the electronic switching elements are stored as status information.
  • the method can proceed in such a way that the voltage of the electrical energy store is measured by means of a voltage measuring sensor to form the measured values of the voltage of the electrical energy store.
  • the method can proceed in such a way that measured values of the temperature of the module are stored as status information (in particular measured values of the temperature of the switching elements and / or measured values of the temperature of the electrical energy store).
  • the method may be such that the temperature of the module is measured by means of a temperature measuring sensor to form the measured values of the temperature.
  • the method may be such that the status information is stored in the memory by a (module-internal) module control device.
  • the method can proceed in such a way that part of the status information is transmitted by the module control device via an optical communication connection (in particular via an optical waveguide) to a central control device of the power converter, wherein the temporal resolution of the status information stored in the memory is greater, In particular, at least by a factor of 10 is greater than the temporal resolution of the part of the status information, which is transmitted to the central control device.
  • the (temporal) storage rate of the Statusin ⁇ formations in the memory is greater, in particular at least a factor of 10 larger than the (time) transfer rate of the portion of the status information, which is transmitted to the central control device.
  • more status information in particular at least 10 times as much status information, is stored in the memory than is transmitted via the light waveguide to the central control device.
  • the method may be such that the status information stored in the memory of the module is provided to an output terminal of the module for output in order to enable an evaluation of the status information external to the module after occurrence of an irregularity in the operation of the module.
  • the method can proceed so that the output terminal di rectly ⁇ (thus bypassing the module controller) connected to the memory.
  • the process can proceed in such a way that the memory is a ring memory.
  • the method may be such that the status information is stored in the memory at intervals of a few nanoseconds, in particular at intervals between 10 and 10000 nanoseconds.
  • the status information can also ⁇ at intervals between 100 and 1000 Na nose Walker are stored in the memory.
  • the method may be configured such that the two elekt ⁇ tronic switching elements of the module are arranged in a half bridge circuit.
  • the method can also be configured such that the module has the two electronic switching elements and two further electronic switching elements, wherein the two elekt ⁇ ronic switching elements and the two other electronic switching elements are arranged in a full bridge circuit.
  • Figure 1 shows an embodiment of a power converter having a plurality of modules
  • Figure 2 shows an embodiment of a module
  • Figure 3 shows another embodiment of a
  • Figure 4 shows an embodiment of the method for
  • Figure 5 shows an embodiment of a high voltage DC transmission system
  • Figure 6 shows an embodiment of a reactive power compensation system shown.
  • FIG. 1 shows a power converter 1 in the form of a modular multilevel converter 1 (modular multilevel converter, MMC).
  • This multi-level power converter 1 has a first AC voltage connection 5, a second alternating voltage connection clamping ⁇ 7 and a third AC voltage connection 9.
  • the first AC voltage connection 5 is electrically connected to a first phase module branch 11 and a second phase module branch 13.
  • the first phase module branch 11 and the second phase module branch 13 form a first phase module 15 of the power converter 1.
  • the end of the first phase module branch 11 facing away from the first AC voltage terminal 5 is electrically connected to a first DC voltage terminal 16; the first AC terminal 5 opposite end of the second phase module branch 13 is electrically connected to a second DC voltage terminal 17.
  • the first DC voltage terminal 16 is a positive DC voltage connection clamping ⁇ ; the second DC voltage terminal 17 is a negative DC voltage terminal.
  • the second AC voltage terminal 7 is electrically connected to one end of a third phase module branch 18 and to one end of a fourth phase module branch 21.
  • the third phase module branch 18 and the fourth phase module branch 21 form a second phase module 24.
  • the third AC voltage terminal 9 is electrically connected to one end of a fifth phase module branch 27 and to one end of a sixth phase module branch 29.
  • the fifth phase module branch 27 and the sixth phase module branch 29 form a third phase module 31.
  • the second alternating voltage terminal 7 facing away from the end of the third phase module branch 18 and the third alternating voltage terminal 9 facing away from the end of the fifth Phasenmo ⁇ dulzweigs 27 are electrically connected to the first direct voltage terminal 16th
  • the second AC voltage source 7 end facing away from the fourth phase module branch 21 and the third AC voltage terminal 9 remote from the end of the sixth phase module branch 29 are electrically connected to the second DC voltage terminal 17.
  • Each phase module branch has a plurality of modules (1_1, 1_2, 1_3 ... 1_n, 1_n + 1, 1_n + 2, 1_n + 3, 1_n + 4, 2_1 ... 2_n + 4;
  • each phase module branch has (n + 4) modules.
  • the on ⁇ number of elekt ⁇ driven serially connected (by means of its galvanic current connections) modules can be very different, at least three modules are connected in series, but it can also, for example, 50, 100 or more modules may be electrically connected in series.
  • n 36: the first phase module branch 11 thus comprises 36 modu ⁇ le 1_1, 1_2, 1_3, ...
  • a control device 35 for the modules 1_1 to 6_n + 4 is shown schematically. From this central control device 35 optical messages are transmitted via an optical communication connection 37 (for example via an optical waveguide) to the individual modules.
  • the message transmission between the controller and a module is symbolically represented by a line 37; the direction of the message transmission is symbolized by the arrowheads on the lines 37.
  • This is illustrated by the example of the modules 1_1, l_n and 4_n + l; Messages are sent to and from the other modules in the same way. sen modules receive messages. For example, the controller 35 sends a respective target value for the magnitude of the output voltage to provide the respective Mo ⁇ dul to the individual modules.
  • Each module is assigned a bypass switch, which can bridge (short-circuit) the module (in the event of a defect in the module).
  • a bypass switch 56 is shown for reasons of clarity only in the module 6_2. All other modules are also associated with such a bypass switch.
  • the bypass switch 56 is closed upon the occurrence of a defect on the module from a module 6_2 ⁇ internal module controller 220 (see FIG. 2).
  • a module 201 is provided exemplifies ⁇ . It may be, for example, the module 1_1 of the first phase module branch 11 (or one of the walls ⁇ ren modules shown in Figure 1).
  • the module is designed as a half-bridge module 201.
  • the module 201 has a first turn-off semiconductor valve 202 with a first antiparallel-connected diode 204.
  • the module 201 has a second turn-off Halbleiterven ⁇ til 206 with a second antiparallel diode 208 and an electrical energy storage 210 in the form of a
  • the first turn-off semiconductor valve 202 is a first electronic switching element 202; the second turn-off semiconductor valve 206 is a second electronic switching element 206.
  • the first turn-off semiconductor valve 202 and the second turn-off semiconductor ⁇ valve 206 are each configured as an IGBT (insulated-gate bipolar transistor).
  • the first turn-off semiconductor ⁇ valve 202 is electrically connected in series with the second turn-off semiconductor valve 206.
  • a first galvanic connection module 212 disposed at the connection of the second semiconductor valve 206, which opposite to the connection point.
  • a second galvanic module connection 215 is arranged.
  • the second module connection 215 is furthermore connected to a first connection of the energy store 210; a second terminal of the energy storage 210 is electrically connected to the terminal of the first semiconductor valve 202 opposite to the connection point.
  • the energy store 210 is thus electrically connected in parallel to the series connection of the first semiconductor valve 202 and the second semiconductor valve 206.
  • the module-internal electronic module control device 220 can be achieved that between the first Galvanic module terminal 212 and the second galvanic module terminal 215 either the voltage of the energy storage 210 is output or no voltage is output (ie, a zero voltage is output).
  • the modules of the individual Phasenmodul- branches so the respective desired output voltage of the converter can be generated.
  • the module 201 has an optical communication connection 224, which is electrically connected to the module control device 220. See on the optical communications port 224, an optical communication channel 37 is Schlos ⁇ sen to the external module Kom ⁇ communication.
  • the module controller 220 can detect and information about the current status of the module (status information) (via the optical communication link 37) to the transmit central control device 35.
  • the optical communication link 37 has a limited übertra ⁇ transmission rate.
  • the optical communi ⁇ nikationsENS 37 is selected so that it has a transmission of status information in the timing of> 10 microseconds allows. A higher timing, that is, a greater data transmission rate over the optical Medunikationsverbin ⁇ tion is not realized for economic reasons (costs for the optical waveguide, optical transmitter and optical receiver used).
  • the status information can include, for example, measured values of the voltage of the electrical energy store, information about the switching states of the electronic switching elements and / or measured values of the temperature of the module. Furthermore, the status information can also contain, for example, error bits, error messages, other voltage values occurring in the module or the like. exhibit. Furthermore, the module 201 has an electronic memory
  • This electronic memory 230 is configured as a non ⁇ volatile electronic memory (non-volatile electronic memory module, non-volatile electronic storage element).
  • a nonvolatile memory is a memory which stores the stored data (here: the stored status information) even when the supply voltage of the memory is switched off or fails. For example, even when a failure of the inter module ⁇ NEN supply voltage of the non-volatile electronic memory 230 further stores the data stored in it status information.
  • the memory 230 has a plurality of memory cells 232.
  • An arrow 234 indicates that the memory 230 is a ring buffer 230.
  • this ring buffer 230 the oldest stored status information is stored when new status information is stored. overwritten if there are no more free memory cells 232 in the memory.
  • the memory 230 is electrically connected to the module control device 220 by means of a first data transmission line 238. This allows the module controller 220 to store determined status information in the memory. Furthermore, the memory 230 is electrically connected to an output terminal 246 (status information output terminal 246, data output terminal 246) of the module 201 via a second data transmission line 242. The output terminal 246 is outside of the module (that is, from egg ⁇ nem module exterior space 250 of) accessible.
  • the output terminal 246 directly (i.e., bypassing the Mo ⁇ dul controller 220) connected to the memory 230th
  • the module 201 has a voltage measuring sensor 250 whose voltage measuring terminals are electrically connected to the two poles of the electrical energy store 210.
  • the voltage-measuring sensor 250 is thus connected in parallel with the energy storage elekt ⁇ step 210th
  • the voltage measuring sensor 250 measures the appearing at the electrical energy storage device 210 voltage and transmits a measured value of the voltage of the electrical energy accumulator (measured voltage value ⁇ ) via a first electrical measuring line 252 220 to the Mo ⁇ dul controller
  • the module 201 has a temperature -Messsensor 256 on. This temperature measuring sensor 256 is connected to the module module by means of a second electrical measuring line 260. Control device 220 electrically connected.
  • the temperature measuring sensor measures a temperature occurring in the module and transmits a measured value of the temperature of the module (tempera ⁇ turmesswert) via the second electrical measuring line 260 to the module controller 220.
  • the temperature measuring sensor for example, measure the temperature of the energy storage 210 or the temperature of the first electronic switching element 202 or the temperature of the second electronic switching element 206.
  • the temperature measuring sensor 256 may be arranged, for example, on the electrical energy store 210, on the first electronic switching element 202 or on the second electronic switching element 206.
  • the module controller 220 continuously determines status ⁇ information of the module.
  • status information is in the exemplary embodiment for example, the switching states of the electronic switching elements 202 and 206, the measured values of voltage of the electrical energy storage device 210 and / or the temperature of the electrical energy accumulator 210.
  • the switching ⁇ states of the electronic switching elements are, for example, switching element turned on ⁇ or, Switching element switched off ⁇ . These switching states of the electronic switching elements 202 and 206 are present in the module controller 220, because the module controller 220, the electronic
  • Switching elements 202 and 206 drives.
  • the measured values of the tension ⁇ voltage of the electric energy storage module 210 receives the control device 220 of the voltage measuring sensor 250; the measured values of the temperature of the electrical energy store 210 are received by the module control device from the temperature measuring sensor 256.
  • the module control device 220 transmits the ascertained
  • the determination and storage of the status information takes place at intervals of a few nanoseconds.
  • the status information is stored in the memory 230 at intervals of 100 nanoseconds.
  • the memory 230 is designed as such a fast electronic memory that it is capable of storing the status information in the 100 nanosecond cycle.
  • the status information can also be determined at other time intervals and / or stored in the memory 230, for example at intervals 10-10000 Nanose ⁇ customer, particularly at time intervals between 100 and 1000 nanoseconds. So the status information can, for example, in Time intervals of 10 nanoseconds, at intervals of 1000 nanoseconds or at intervals of 10,000 nanoseconds determined and / or stored in the memory 230.
  • the module controller 220 transmits a part of the status information via the optical communication connection 224 and the optical communication connection 37 to the central control device 35.
  • the status information is transmitted, for example, at intervals of a few microseconds; in the exemplary embodiment at intervals of 10 micro ⁇ seconds.
  • the status information may also be transmitted over the optical communications link 37 at other time intervals, for example at intervals of 20 microseconds, 30 microseconds, or 40 microseconds.) That is, the status information transmitted over the optical communications link 37 to the central controller 35 have a timeout of (only) 10 microseconds.
  • Multilevel converter 1 Multilevel converter 1 to control.
  • the status information present at the central control device 35 is not sufficient to investigate rapid processes occurring in the modules in the nanosecond range. Just such fast processes in sizes ⁇ Regulations of 10 nanoseconds to about 10 microseconds but when errors occur in modules of interest.
  • the fast processes can be analyzed / examined by means of the status information stored in the memory.
  • the status information stored in the module-internal memory 230 is provided. This status information has a time resolution that is 100 times greater than the status information available at the control device 35.
  • the status information stored in the memory 230 has each However, a much higher temporal resolution, so that ⁇ means of this (stored in the memory 230) status information that occurred before the occurrence of the defect in the module operations can be examined in more detail.
  • DA forth are through the output port 246, the data stored in the memory 230 status information read out (for example by means of a reading device which is connected to the Ausgabean ⁇ circuit 246 or is connected if necessary). Then the To Eat- th in the memory 230 status information via the output port 246 are issued and intermediately ⁇ chert example, in the reader.
  • the read out from the memory 230 Statusinformati ⁇ ones can then be examined in detail.
  • This Modulex ⁇ ternal examination / analysis of the status information can take place at a later date, for example, in a computer of the operator of the power converter.
  • the module control device 220 thus transmits only a part of the status information via the optical communication connection 37 to the central control device 35.
  • this part of the status information transmitted to the central control device is one hundredth of the status information stored in the memory 230.
  • the portion of the status information transmitted to the central controller may also be different, such as one tenth or one thousandth of the status information stored in the memory 230.
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of a module 301 of the modular multilevel converter.
  • This module 301 can be, for example, the module 1_2 (or also one of the other modules shown in FIG. 1).
  • the first semiconductor valve 202 already known from FIG.
  • the second semiconductor valve 206, the first diode 204, the second diode 208 and the energy store 210, the module 301 illustrated in FIG. 3 has a third shut-off base.
  • the third turn-off semiconductor valve 302 is a third electronic switching element 302; the fourth from ⁇ switchable semiconductor valve 306 is a fourth electronic ⁇ ULTRASONIC switching element 306.
  • the third turn-off semiconductor ⁇ valve 302 and fourth turn-off semiconductor valve 306 are each constructed as an IGBT.
  • the second galvanic module connector 315 is not connected elekt ⁇ driven with the second semiconductor valve 206, but with a center of an electrical series circuit of the third semiconductor valve 302 and the fourth semiconductor valve 306th
  • the module 301 of FIG. 3 is a so-called full-bridge module 301.
  • This full-bridge module 301 is characterized by the fact that, with appropriate control of the four semiconductor valves between the first galvanic module connection 212 and the second galvanic module connection 315, either the positive voltage of the energy store 210, the negative voltage of the energy storage 210 or a voltage of zero (zero voltage) can be output. Thus, therefore, by means of the full bridge module 301, the polarity of the output voltage can be reversed.
  • the power converter 1 can have either only half-bridge modules 201, only full-bridge modules 301 or also half-bridge modules 201 and full-bridge modules 301. Via the first galvanic module connection 212 and the second galvanic module connection 215, 315 flow large electrical currents of the power converter.
  • FIG. 4 is a summary of an exemplary process flow in a flowchart.
  • Step 402 During operation of the multilevel converter, status information relating to this module is determined in one of the modules.
  • the status information is stored in the nonvolatile electronic memory of the module.
  • a part of the status information is transmitted via an optical communication link to a central control device of the multilevel converter.
  • the method step 406 is optional, that is, in the context of the described method, this method step is not necessary.
  • a further method step 410 may be followed by: There is performed a module external sub ⁇ investigation / analysis of the of the output terminal 246 out give ⁇ NEN data / status information, for example on a computer of the operator of the converter.
  • ⁇ NEN data / status information for example on a computer of the operator of the converter.
  • Figure 5 is an embodiment of a schematic
  • This high-voltage DC transmission system 501 has two power converters 1, as shown in FIG. These two power converters 1 are electrically connected to one another on the DC voltage side via a high-voltage direct current connection 505.
  • the two positive DC voltage connections 16 of the power converters 1 are connected by means of a first high-voltage direct current line 505a are electrically connected to each other; the two negative DC voltage connections 17 of the two power converters 1 are electrically connected to one another by means of a second high-voltage direct current line 505b.
  • FIG. 6 shows an exemplary embodiment of a power converter 601 which serves as a reactive power compensator 601.
  • This power converter 601 has only the three phase module branches 11, 18 and 27, which form three phase modules 605, 607 and 609 of the power converter. The number of
  • Phase modules 605, 607 and 609 corresponds to the number of phases of an AC voltage network 611 to which the power converter 601 is connected.
  • the three phase module branches 11, 18 and 27 are connected to each other in a star shape.
  • the star point opposite end of the three phase module branches is electrically connected to a respective phase ⁇ line 615, 617 and 619 of the three-phase AC voltage ⁇ network 611.
  • the three phase modules 605, 607 and 609 may in another embodiment at ⁇ point be connected in star connection and in delta connection.
  • the inverter 601 may supply the alternating voltage network 611 with reactive power or remove reactive power from the AC power supply 611.
  • a module of a modular multilevel converter as well as a method for storing status information in a multilevel converter have been described.
  • status information is determined in the module, and this status information is stored in a nonvolatile electronic memory of the module. This storage is done with a very high temporal resolution, so that in the memory a temporally high-resolution set of status information is stored. If necessary (for example, after occurrence of a irregu ⁇ temperance or a defect on the respective module) otron- nen are read, the stored status information from the module in order to evaluate these outside the module.
  • the status information is stored where it occurs and is determined: namely in the module.
  • the Statusinformatio ⁇ nen need only be transmitted over short distances to the spatial memory. This also makes it possible to store the status information in the memory at a very fast time interval. Via the output port 246, the status information can then easily and in high quality from the
  • the status information is sufficient, which are transmitted via the opti ⁇ cal communication link to the central control device 35.
  • the status information at the central controller 35 need not be present at the fast timing (sample rate) with which the status information is stored in the memory.
  • the status information is thus treated differently, depending on whether it is the status information required for normal operation or the status information required for error analysis (error evaluation).
  • error evaluation The error information used in the memory of the module status information is used.
  • the status information stored in the memory thus complements the coarsely sampled status information which is present in the central control device 35, in particular during the later evaluation / examination.
  • the described module and the described method preferably make it possible, after occurrence of an irregularity in the operation of the multilevel converter, in particular after occurrence of a failure of a module, the cause of the Irregularity or for the failure of the module to examine ⁇ chen.

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Abstract

The invention relates to a module (201) of a modular multi-level power converter (1), which comprises at least two electronic switching elements (202, 206) and an electrical energy store (210). Said module (201) further comprises a non-volatile electronic memory (230) for storing status information of the module, which has been determined during the operation of the module.

Description

Beschreibung Stromrichter Die Erfindung betrifft ein Modul eines modularen Description Converter The invention relates to a module of a modular

Multilevelstromrichters , das mindestens zwei elektronische Schaltelemente und einen elektrischen Energiespeicher aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Speichern von Statusinformationen bei einem  Multilevelstromrichters having at least two electronic switching elements and an electrical energy storage. Furthermore, the invention relates to a method for storing status information in a

Multilevelstromrichter. Multilevel converters.

Ein derartiges Modul ist aus der internationalen Patentanmel¬ dung WO 2012/113704 A2 bekannt. Stromrichter sind leistungselektronische Schaltungen zum Umwandeln von elektrischer Energie. Mit Stromrichtern kann Wechselstrom in Gleichstrom, Gleichstrom in Wechselstrom, Wechselstrom in Wechselstrom anderer Frequenz und/oder Amplitude oder Gleichstrom in Gleichstrom anderer Spannung umge- wandelt werden. Stromrichter können eine Vielzahl von gleichartigen Modulen (die auch als Submodule bezeichnet werden) aufweisen, welche elektrisch in Reihe geschaltet sind. Diese Module weisen jeweils mindestens zwei elektronische Schalt¬ elemente und einen elektrischen Energiespeicher auf. Solche Stromrichter werden als modulare Multilevelstromrichter bezeichnet und gehören zu den VSC-Stromrichtern (VSC = voltage sourced Converter) . Durch die elektrische Reihenschaltung der Module lassen sich hohe Ausgangsspannungen erreichen. Die Stromrichter sind einfach an unterschiedliche Spannungen an- passbar (skalierbar) und eine gewünschte Ausgangsspannung kann relativ genau erzeugt werden. Modulare Such a module is known from the international patent applica ¬ application WO 2012/113704 A2. Power converters are power electronic circuits for converting electrical energy. Power converters can be used to convert AC to DC, DC to AC, AC to AC of different frequency and / or amplitude or DC to DC to other voltages. Power converters may comprise a plurality of similar modules (also referred to as sub-modules) which are electrically connected in series. These modules each have at least two electronic switching ¬ elements and an electrical energy storage. Such converters are referred to as modular multilevel converters and belong to the VSC power converters (VSC = voltage sourced converter). The electrical series connection of the modules can achieve high output voltages. The converters are easily adaptable to different voltages (scalable) and a desired output voltage can be generated relatively accurately. modular

Multilevelstromrichter werden oftmals im Hochspannungsbereich eingesetzt, beispielsweise als Stromrichter bei Hochspan¬ nungs-Gleichstrom-Übertragungsanlagen oder als Blindleis- tungskompensatoren bei flexiblen Drehstromübertragungssyste- men . Um den Stromrichter auch bei einem Auftreten eines Defekts an einem oder mehreren Modulen weiterbetreiben zu können, weist der Stromrichter Reserve-Module auf, die bei einem defekt¬ freien Stromrichter überzählig sind (und daher bei einem defektfreien Stromrichter nicht für den Betrieb des Stromrichters benötigt werden) . Wenn bei einem Modul ein Defekt auf¬ tritt, dann wird dieses defekte Modul überbrückt (kurzge¬ schlossen) , und anstelle des defekten Moduls wird eines der verfügbaren (überzähligen, redundanten) Reserve-Module benutzt. Für den Betreiber des Stromrichters kann es interes¬ sant sein, Näheres über die beim Betrieb des Stromrichters (und insbesondere über die beim Auftreten eines Defekts) in den Modulen ablaufenden Vorgänge zu erfahren. Multilevel converters are often used in high-voltage range, for example, as power converters in high-tension ¬ voltage direct current transmission systems or as reactive power tungskompensatoren men with flexible Drehstromübertragungssyste-. In order to be able to continue operating the converter even if a defect occurs on one or more modules, the converter has reserve modules which are redundant in the event of a defective converter (and therefore are not required for operation of the converter in the case of a defect-free converter ). If a module, a defect occurs on ¬, this defective module is bypassed (shorted ¬ closed), and in place of the defective module one of the available (excess, redundant) modules replacement is used. For the operator of the power converter can be interes ¬ sant, more about the the operation of the converter (and in particular on the event of failure) to learn running in the modules operations.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde , ein Modul und ein Verfahren anzugeben, mit denen die beim Betrieb des Strom- richters in den Modulen ablaufenden Vorgänge untersucht wer- den können. The object of the invention is to provide a module and a method with which the processes taking place in the modules during operation of the power converter can be investigated.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Modul und durch ein Verfahren nach den unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Ausführungsformen des Moduls und des Verfahrens sind in den jeweiligen abhängigen Patentansprüchen angegeben. This object is achieved by a module and by a method according to the independent claims. Advantageous embodiments of the module and method are given in the respective dependent claims.

Offenbart wird ein Modul eines modularen Disclosed is a module of a modular

Multilevelstromrichters , das mindestens zwei elektronische Schaltelemente und einen elektrischen Energiespeicher aufweist, wobei das Modul einen nichtflüchtigen elektronischen Speicher zum Speichern von während des Betriebs des Moduls ermittelten Statusinformationen des Moduls aufweist. Dabei ist insbesondere vorteilhaft, dass das Modul den nicht flüch¬ tigen elektronischen Speicher zum Speichern der Statusinformationen aufweist. Dadurch könnend die Statusinformationen während des Betriebs des Moduls (in Echtzeit) in dem Speicher gespeichert werden. Dadurch sind diese Statusinformationen gesichert und können bei Bedarf später aus dem Speicher ausgelesen und ausgewertet werden. Dabei können die Statusinformationen Messwerte der Spannung des elektrischen Energiespeichers und/oder Informationen über die Schaltzustände der elektronischen Schaltelemente aufwei- sen. Mittels dieser Statusinformationen können später die in dem Modul abgelaufenen Vorgänge rekonstruiert werden. Multilevelstromrichters comprising at least two electronic switching elements and an electrical energy storage, the module having a nonvolatile electronic memory for storing detected during operation of the module status information of the module. It is particularly advantageous that the module comprising the non Peek ¬ term electronic memory for storing the status information. This allows the status information to be stored in memory during operation of the module (in real time). As a result, this status information is saved and can later be read from memory and evaluated as needed. In this case, the status information can have measured values of the voltage of the electrical energy store and / or information about the switching states of the electronic switching elements. This status information can later be used to reconstruct the processes that have expired in the module.

Das Modul kann so ausgestaltet sein, dass das Modul einen Spannungs-Messsensor zum Messen der Spannung des elektrischen Energiespeichers aufweist. Mittels des Spannungs-Messsensors wird die Spannung des elektrischen Energiespeichers ermit¬ telt; die gemessenen Spannungswerte sind Statusinformationen. The module may be configured such that the module has a voltage measuring sensor for measuring the voltage of the electrical energy store. By means of the voltage measuring sensor, the voltage of the electrical energy storage is ermit ¬ telt; the measured voltage values are status information.

Weiterhin können die Statusinformationen Messwerte der Tempe- ratur des Moduls aufweisen (, insbesondere Messwerte der Tem¬ peratur der Schaltelemente und/oder Messwerte der Temperatur des elektrischen Energiespeichers) . Further, the status information can comprise measurements of the temperature of the module (in particular measured values of the Tem ¬ temperature of the switching elements and / or measured values of the temperature of the electrical energy storage).

Das Modul kann auch so ausgestaltet sein, dass das Modul ei- nen Temperatur-Messsensor zum Messen der Temperatur des Moduls aufweist. Mittels des Temperatur-Messsensors wird die Temperatur des Moduls gemessen. Diese Messwerte der Tempera¬ tur des Moduls bilden Statusinformationen des Moduls. Das Modul kann so ausgestaltet sein, dass das Modul eine (mo¬ dulinterne) Modul-Steuereinrichtung aufweist, die eingerichtet ist, die Statusinformationen in dem Speicher zu speichern. Weiterhin ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, die Statusinformationen zu ermitteln. Die Modul- Steuereinrichtung erhält also beispielsweise einen Spannungs- Messwert von dem an dem elektrischen Energiespeicher angeordneten Spannungs-Messsensor und übermittelt diesen Spannungsmesswert zu dem elektronischen Speicher, woraufhin der Span- nungs-Messwert in dem elektronischen Speicher gespeichert wird. Das Modul kann auch so ausgestaltet sein, dass das Modul ei¬ nen Ausgabeanschluss zur Ausgabe der in dem Speicher gespei¬ cherten Statusinformationen aufweist. Über diesen Ausgabeanschluss können später die in dem Speicher gespeicherten Sta- tusinformationen ausgelesen werden. The module can also be configured such that the module has a temperature measuring sensor for measuring the temperature of the module. The temperature of the module is measured by means of the temperature measuring sensor. These measured values of tempera ture of the module ¬ form status information of the module. The module may be configured so that the module has a (mo ¬ dulinterne) module control means which is adapted to store the status information in the memory. Furthermore, the control device is configured to determine the status information. The module control device thus receives, for example, a voltage measurement value from the voltage measurement sensor arranged on the electrical energy store and transmits this voltage measurement value to the electronic memory, whereupon the voltage measurement value is stored in the electronic memory. The module can also be configured so that the module ei ¬ NEN output terminal for outputting the vomit ¬ cherten in the memory comprises status information. The status information stored in the memory can later be read out via this output connection.

Das Modul kann auch so ausgestaltet sein, dass der Ausgabean¬ schluss (unter Umgehung der Modul-Steuereinrichtung) an den Speicher angeschlossen ist. Dabei ist besonders vorteilhaft, dass der Ausgabeanschluss direkt an den Speicher angeschlos¬ sen ist, also unter Umgehung der Modulsteuereinrichtung. Dies hat den Vorteil, dass später bei einem Defekt des Moduls, der auch die Modul-Steuereinrichtung betrifft, die Statusinforma¬ tionen trotzdem mittels des Ausgabeanschlusses aus dem Spei- eher ausgelesen werden können. The module can also be configured such that the output terminal is connected to the memory (bypassing the module control device). It is particularly advantageous that the output terminal is attached Schlos ¬ sen directly to the memory, thus bypassing the module control device. This has the advantage that later when a defect of the module, which also relates to the module control device, the status Informa ¬ functions can still be rather read out by the output terminal from the storage.

Das Modul kann so ausgestaltet sein, dass die zwei elektroni¬ schen Schaltelemente des Moduls in einer Halbbrückenschaltung angeordnet sind. Ein derartiges Modul wird auch als Halbbrü- cken-Modul oder als Halbbrücken-Submodul bezeichnet. The module may be configured so that the two electronic ¬ rule switching elements of the module are arranged in a half bridge circuit. Such a module is also referred to as a half-bridge module or as a half-bridge submodule.

Das Modul kann auch so ausgestaltet sein, dass das Modul die zwei elektronischen Schaltelemente und zwei weitere elektro¬ nische Schaltelemente aufweist, wobei die zwei elektronischen Schaltelemente und die zwei weiteren elektronischen Schalt¬ elemente in einer Vollbrückenschaltung angeordnet sind. Ein derartiges Modul wird auch als Vollbrücken-Modul oder als Vollbrücken-Submodul bezeichnet. Das Modul kann so ausgestaltet sein, dass der Speicher einThe module can also be designed such that the module has the two electronic switching elements and two further electronic ¬ African switching elements, wherein the two electronic switching elements and the two other electronic switching ¬ elements are arranged in a full bridge circuit. Such a module is also referred to as a full bridge module or as a full bridge submodule. The module can be designed so that the memory

Ringspeicher ist. (Ein Ringspeicher ist ein Speicher, der bei Belegung aller seiner Speicherplätze die belegten Speicherplätze überschreibt beginnend bei den jeweils zuerst belegten Speicherplätzen.) Ein Ringspeicher ist deshalb von Vorteil, weil ein Ringspeicher (aufgrund des Überschreibens der je¬ weils ältesten gespeicherten Statusinformationen) stets die aktuellsten zur Verfügung stehenden Statusinformationen spei- chert. Somit kann beispielsweise bei Auftreten eines Defekts an dem Modul anhand der gespeicherten Statusinformationen rekonstruiert werden, was kurz vor dem Defekt in dem Modul pas¬ siert ist. Beispielsweise kann ermittelt werden, welche Span- nung der elektrische Energiespeicher kurz vor dem Defekt aufgewiesen hat und wie die elektronischen Schaltelemente kurz vor dem Defekt geschaltet waren. Dies sind wichtige Statusin¬ formationen, die zum Beispiel bei der Untersuchung des Defekts von Nutzen sein können. Ring memory is. (A ring memory is a memory which if not all of its memory locations, the occupied memory locations overwrite starting at the first occupied respective memory locations.) A ring buffer is therefore advantageous because a ring buffer (because of overwriting the per ¬ weils oldest stored status information) is always the the latest available status information. chert. Thus it can be reconstructed, for example, a defect occurs on the module based on the stored status information, which is just before the defect in the module pas ¬ Siert. For example, it can be determined which voltage the electrical energy store has exhibited shortly before the defect and how the electronic switching elements were connected shortly before the defect. These are important Statusin ¬ formations that may be in the investigation of the defect useful for example.

Das Modul kann so ausgestaltet sein, dass nach Auftreten ei¬ ner Unregelmäßigkeit bei dem Betrieb des Moduls die in dem Speicher des Moduls gespeicherten Statusinformationen an dem Ausgabeanschluss des Moduls auslesbar sind, um eine modulex- terne Auswertung der Statusinformationen zu ermöglichen. Eine solche Unregelmäßigkeit bei dem Betrieb des Moduls kann bei¬ spielsweise ein Abweichen vom Soll-Betrieb oder ein Auftreten eines Defekts an dem Modul sein. Das Modul kann so ausgestaltet sein, dass die elektronischen Schaltelemente, der elektrische Energiespeicher und der Spei¬ cher eine konstruktive Einheit bilden. Der elektronische Speicher bildet einen Bestandteil des Moduls; der elektroni¬ sche Speicher ist also in das Modul eingebaut. The module may be configured such that, upon occurrence ei ¬ ner irregularity stored in the memory of the module status information is read out to the output terminal of the module with the operation of the module, to allow modulex- terne evaluation of the status information. Such an irregularity in the operation of the module may be playing as a departure from the target operating or an occurrence of a defect in the module at ¬. The module can be designed so that the electronic switching elements, the electrical energy storage and the Spei ¬ cher form a constructive unit. The electronic memory forms part of the module; the electronic ¬ specific memory is thus incorporated in the module.

Das Modul kann auch so ausgestaltet sein, dass der Speicher das Speichern der Statusinformationen in Zeitabständen von einigen Nanosekunden, insbesondere in Zeitabständen zwischen 10 und 10000 Nanosekunden, ermöglicht. Vorzugsweise können die Zeitabstände auch zwischen 100 und 1000 Nanosekunden be¬ tragen. Der Speicher ist also ein hinreichend schneller elektronischer Speicher, welcher die Statusinformationen in diesen relativ kurzen Zeitabständen speichern kann. Offenbart wird weiterhin ein modularer Multilevelstromrichter mit mindestens einem Modul, insbesondere mit einer Mehrzahl von Modulen, nach einer der vorstehend beschriebenen Varianten . The module can also be configured such that the memory enables the status information to be stored at intervals of a few nanoseconds, in particular at intervals between 10 and 10000 nanoseconds. Preferably, the time intervals can ¬ also carry between 100 and 1000 nanoseconds be. The memory is thus a sufficiently fast electronic memory, which can store the status information in these relatively short time intervals. Furthermore, a modular multilevel converter with at least one module, in particular with a plurality, is disclosed of modules, according to one of the variants described above.

Offenbart werden auch eine Hochspannungs-Gleichstrom- Übertragungsanlage und eine Blindleistungs-Also disclosed are a high voltage DC transmission system and a reactive power

Kompensationsanlage mit einem derartigen modularen Compensation system with such a modular

MultilevelStromrichter . Multilevel power converter.

Offenbart wird weiterhin ein Verfahren zum Speichern von Sta- tusinformationen bei einem Multilevelstromrichter, der eine Vielzahl an Modulen aufweist, wobei die Module jeweils min¬ destens zwei elektronische Schaltelemente und einen elektri¬ schen Energiespeicher aufweisen, wobei bei dem VerfahrenA method for storing sta- Further disclosed tusinformationen in a multi-level converter, having a plurality of modules, said modules each min ¬ least comprise two electronic switching elements and an electrical energy storage ¬ rule, in which method

- während des Betriebs des Multilevelstromrichters in einem der Module Statusinformationen ermittelt werden, die dieses- be detected during operation of the multilevel converter in one of the modules status information that this

Modul betreffen, und Module, and

- die Statusinformationen in einem nichtflüchtigen elektronischen Speicher des Moduls gespeichert werden. Das Verfahren kann so ablaufen, dass als Statusinformationen Messwerte der Spannung des elektrischen Energiespeichers und/oder Informationen über die Schaltzustände der elektronischen Schaltelemente gespeichert werden. Das Verfahren kann so ablaufen, dass die Spannung des elektrischen Energiespeichers mittels eines Spannungs-Messsensors unter Bildung der Messwerte der Spannung des elektrischen Energiespeichers gemessen wird. Das Verfahren kann so ablaufen, dass als Statusinformationen Messwerte der Temperatur des Moduls gespeichert werden (, insbesondere Messwerte der Temperatur der Schaltelemente und/oder Messwerte der Temperatur des elektrischen Energiespeichers) . Das Verfahren kann so ablaufen, dass die Temperatur des Moduls mittels eines Temperatur-Messsensors unter Bildung der Messwerte der Temperatur gemessen wird. Das Verfahren kann so ablaufen, dass von einer (modulinternen) Modul-Steuereinrichtung die Statusinformationen in dem Speicher gespeichert werden. - The status information is stored in a nonvolatile electronic memory of the module. The method can proceed in such a way that measured values of the voltage of the electrical energy store and / or information about the switching states of the electronic switching elements are stored as status information. The method can proceed in such a way that the voltage of the electrical energy store is measured by means of a voltage measuring sensor to form the measured values of the voltage of the electrical energy store. The method can proceed in such a way that measured values of the temperature of the module are stored as status information (in particular measured values of the temperature of the switching elements and / or measured values of the temperature of the electrical energy store). The method may be such that the temperature of the module is measured by means of a temperature measuring sensor to form the measured values of the temperature. The method may be such that the status information is stored in the memory by a (module-internal) module control device.

Das Verfahren kann so ablaufen, dass von der Modul- Steuereinrichtung ein Teil der Statusinformationen über eine optische Kommunikationsverbindung (, insbesondere über einen Lichtwellenleiter, ) zu einer zentralen Steuereinrichtung des Stromrichters übertragen wird, wobei die zeitliche Auflösung der in dem Speicher gespeicherten Statusinformationen größer ist, insbesondere mindestens um den Faktor 10 größer ist, als die zeitliche Auflösung des Teils der Statusinformationen, der zu der zentralen Steuereinrichtung übertragen wird. Mit anderen Worten ist die (zeitliche) Speicherrate der Statusin¬ formationen in dem Speicher größer, insbesondere mindestens um den Faktor 10 größer, als die (zeitliche) Übertragungsrate des Teils der Statusinformationen, der zu der zentralen Steuereinrichtung übertragen wird. Es werden also in dem Speicher mehr Statusinformationen, insbesondere mindestens 10 Mal so viele Statusinformationen, gespeichert, als über den Licht- Wellenleiter zu der zentralen Steuereinrichtung übertragen werden . The method can proceed in such a way that part of the status information is transmitted by the module control device via an optical communication connection (in particular via an optical waveguide) to a central control device of the power converter, wherein the temporal resolution of the status information stored in the memory is greater, In particular, at least by a factor of 10 is greater than the temporal resolution of the part of the status information, which is transmitted to the central control device. In other words, the (temporal) storage rate of the Statusin ¬ formations in the memory is greater, in particular at least a factor of 10 larger than the (time) transfer rate of the portion of the status information, which is transmitted to the central control device. Thus, more status information, in particular at least 10 times as much status information, is stored in the memory than is transmitted via the light waveguide to the central control device.

Das Verfahren kann so ablaufen, dass die in dem Speicher des Moduls gespeicherten Statusinformationen an einem Ausgabean- schluss des Moduls zur Ausgabe bereitgestellt werden, um nach Auftreten einer Unregelmäßigkeit bei dem Betrieb des Moduls eine modulexterne Auswertung der Statusinformationen zu ermöglichen . Das Verfahren kann so ablaufen, dass der Ausgabeanschluss di¬ rekt (also unter Umgehung der Modul-Steuereinrichtung) an den Speicher angeschlossen ist. Das Verfahren kann so ablaufen, dass der Speicher ein Ringspeicher ist. Das Verfahren kann so ablaufen, dass die Statusinformationen in Zeitabständen von einigen Nanosekunden, insbesondere in Zeitabständen zwischen 10 und 10000 Nanosekunden, in dem Speicher gespeichert werden. Vorzugsweise können die Status¬ informationen auch in Zeitabständen zwischen 100 und 1000 Na- nosekunden in dem Speicher gespeichert werden. The method may be such that the status information stored in the memory of the module is provided to an output terminal of the module for output in order to enable an evaluation of the status information external to the module after occurrence of an irregularity in the operation of the module. The method can proceed so that the output terminal di rectly ¬ (thus bypassing the module controller) connected to the memory. The process can proceed in such a way that the memory is a ring memory. The method may be such that the status information is stored in the memory at intervals of a few nanoseconds, in particular at intervals between 10 and 10000 nanoseconds. Preferably, the status information can also ¬ at intervals between 100 and 1000 Na nosekunden are stored in the memory.

Das Verfahren kann so ausgestaltet sein, dass die zwei elekt¬ ronischen Schaltelemente des Moduls in einer Halbbrückenschaltung angeordnet sind. The method may be configured such that the two elekt ¬ tronic switching elements of the module are arranged in a half bridge circuit.

Das Verfahren kann auch so ausgestaltet sein, dass das Modul die zwei elektronischen Schaltelemente und zwei weitere elektronische Schaltelemente aufweist, wobei die zwei elekt¬ ronischen Schaltelemente und die zwei weiteren elektronischen Schaltelemente in einer Vollbrückenschaltung angeordnet sind. The method can also be configured such that the module has the two electronic switching elements and two further electronic switching elements, wherein the two elekt ¬ ronic switching elements and the two other electronic switching elements are arranged in a full bridge circuit.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei¬ spielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen verweisen dabei auf gleiche oder gleich wirkende Elemente. Dazu ist in The invention will be explained in more detail below with reference to exemplary embodiments. The same reference numbers refer to the same or equivalent elements. This is in

Figur 1 ein Ausführungsbeispiel eines Stromrichters, der eine Vielzahl von Modulen aufweist, inFigure 1 shows an embodiment of a power converter having a plurality of modules, in

Figur 2 ein Ausführungsbeispiel eines Moduls, in Figure 2 shows an embodiment of a module, in

Figur 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Figure 3 shows another embodiment of a

Moduls, in  Module, in

Figur 4 ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens zum  Figure 4 shows an embodiment of the method for

Speichern von Statusinformationen, in  Storing status information, in

Figur 5 ein Ausführungsbeispiel einer Hochspannungs- Gleichstrom-Übertragungsanlage und in  Figure 5 shows an embodiment of a high voltage DC transmission system and in

Figur 6 ein Ausführungsbeispiel einer Blindleistungs- Kompensationsanlage dargestellt . Figure 6 shows an embodiment of a reactive power compensation system shown.

In Figur 1 ist ein Stromrichter 1 in Form eines modularen Multilevelstromrichters 1 (modular multilevel Converter, MMC) dargestellt. Dieser Multilevelstromrichter 1 weist einen ersten Wechselspannungsanschluss 5, einen zweiten Wechselspan¬ nungsanschluss 7 und einen dritten Wechselspannungsanschluss 9 auf. Der erste Wechselspannungsanschluss 5 ist elektrisch mit einem ersten Phasenmodulzweig 11 und einem zweiten Pha- senmodulzweig 13 verbunden. Der erste Phasenmodulzweig 11 und der zweite Phasenmodulzweig 13 bilden ein erstes Phasenmodul 15 des Stromrichters 1. Das dem ersten Wechselspannungsanschluss 5 abgewandte Ende des ersten Phasenmodulzweigs 11 ist mit einem ersten Gleichspannungsanschluss 16 elektrisch ver- bunden; das dem ersten Wechselspannungsanschluss 5 abgewandte Ende des zweiten Phasenmodulzweigs 13 ist mit einem zweiten Gleichspannungsanschluss 17 elektrisch verbunden. Der erste Gleichspannungsanschluss 16 ist ein positiver Gleichspan¬ nungsanschluss; der zweite Gleichspannungsanschluss 17 ist ein negativer Gleichspannungsanschluss. FIG. 1 shows a power converter 1 in the form of a modular multilevel converter 1 (modular multilevel converter, MMC). This multi-level power converter 1 has a first AC voltage connection 5, a second alternating voltage connection clamping ¬ 7 and a third AC voltage connection 9. The first AC voltage connection 5 is electrically connected to a first phase module branch 11 and a second phase module branch 13. The first phase module branch 11 and the second phase module branch 13 form a first phase module 15 of the power converter 1. The end of the first phase module branch 11 facing away from the first AC voltage terminal 5 is electrically connected to a first DC voltage terminal 16; the first AC terminal 5 opposite end of the second phase module branch 13 is electrically connected to a second DC voltage terminal 17. The first DC voltage terminal 16 is a positive DC voltage connection clamping ¬; the second DC voltage terminal 17 is a negative DC voltage terminal.

Der zweite Wechselspannungsanschluss 7 ist mit einem Ende ei¬ nes dritten Phasenmodulzweigs 18 und mit einem Ende eines vierten Phasenmodulzweigs 21 elektrisch verbunden. Der dritte Phasenmodulzweig 18 und der vierte Phasenmodulzweig 21 bilden ein zweites Phasenmodul 24. Der dritte Wechselspannungsanschluss 9 ist mit einem Ende eines fünften Phasenmodulzweigs 27 und mit einem Ende eines sechsten Phasenmodulzweigs 29 elektrisch verbunden. Der fünfte Phasenmodulzweig 27 und der sechste Phasenmodulzweig 29 bilden ein drittes Phasenmodul 31. The second AC voltage terminal 7 is electrically connected to one end of a third phase module branch 18 and to one end of a fourth phase module branch 21. The third phase module branch 18 and the fourth phase module branch 21 form a second phase module 24. The third AC voltage terminal 9 is electrically connected to one end of a fifth phase module branch 27 and to one end of a sixth phase module branch 29. The fifth phase module branch 27 and the sixth phase module branch 29 form a third phase module 31.

Das dem zweiten Wechselspannungsanschluss 7 abgewandte Ende des dritten Phasenmodulzweigs 18 und das dem dritten Wech- selspannungsanschluss 9 abgewandte Ende des fünften Phasenmo¬ dulzweigs 27 sind mit dem ersten Gleichspannungsanschluss 16 elektrisch verbunden. Das dem zweiten Wechselspannungsan- schluss 7 abgewandte Ende des vierten Phasenmodulzweigs 21 und das dem dritten Wechselspannungsanschluss 9 abgewandte Ende des sechsten Phasenmodulzweigs 29 sind mit dem zweiten Gleichspannungsanschluss 17 elektrisch verbunden. The second alternating voltage terminal 7 facing away from the end of the third phase module branch 18 and the third alternating voltage terminal 9 facing away from the end of the fifth Phasenmo ¬ dulzweigs 27 are electrically connected to the first direct voltage terminal 16th The second AC voltage source 7 end facing away from the fourth phase module branch 21 and the third AC voltage terminal 9 remote from the end of the sixth phase module branch 29 are electrically connected to the second DC voltage terminal 17.

Jeder Phasenmodulzweig weist eine Mehrzahl von Modulen (1_1, 1_2, 1_3 ... l_n, l_n+l, l_n+2, l_n+3, l_n+4; 2_1 ... 2_n+4; Each phase module branch has a plurality of modules (1_1, 1_2, 1_3 ... 1_n, 1_n + 1, 1_n + 2, 1_n + 3, 1_n + 4, 2_1 ... 2_n + 4;

usw.) auf, welche (mittels ihrer galvanischen Stromanschlüs¬ se) elektrisch in Reihe geschaltet sind. Solche Module werden auch als Submodule bezeichnet. Im Ausführungsbeispiel der Fi¬ gur 1 weist jeder Phasenmodulzweig (n+4) Module auf. Die An¬ zahl der (mittels ihrer galvanischen Stromanschlüsse) elekt¬ risch in Reihe geschalteten Module kann sehr verschieden sein, mindestens sind drei Module in Reihe geschaltet, es können aber auch beispielsweise 50, 100 oder mehr Module elektrisch in Reihe geschaltet sein. Im Ausführungsbeispiel ist n = 36: der erste Phasenmodulzweig 11 weist also 36 Modu¬ le 1_1, 1_2, 1_3, ... 1_36 und zusätzlich die Reserve-Module l_n+l = 1_37, l_n+2 = 1_38, l_n+3 = 1_39 und l_n+4 = 1_40 auf. Von den 40 Modulen werden also 36 Module zum Betrieb des Stromrichters benötigt (36 Betriebs-Module) , und 4 Module (die Module 1_37 bis 1_40) sind Reserve-Module. Die anderen Phasenmodulzweige 13, 18, 21, 27 und 29 sind gleichartig auf¬ gebaut . etc.) which is (are electrically connected by means of its galvanic Stromanschlüs ¬ s) in series. Such modules are also referred to as submodules. In the exemplary embodiment of FIG. 1, each phase module branch has (n + 4) modules. The on ¬ number of elekt ¬ driven serially connected (by means of its galvanic current connections) modules can be very different, at least three modules are connected in series, but it can also, for example, 50, 100 or more modules may be electrically connected in series. In the embodiment, n = 36: the first phase module branch 11 thus comprises 36 modu ¬ le 1_1, 1_2, 1_3, ... 1_36 and additionally L_n the reserve modules + l = 1_37, L_n + 2 = 1_38, L_n + 3 = 1_39 and l_n + 4 = 1_40. Of the 40 modules, 36 modules are required to operate the converter (36 operating modules) and 4 modules (modules 1_37 to 1_40) are reserve modules. The other phase module branches 13, 18, 21, 27 and 29 are similar to ¬ built.

Im linken Bereich der Figur 1 ist schematisch eine Steuereinrichtung 35 (Control-System 35) für die Module 1_1 bis 6_n+4 dargestellt. Von dieser zentralen Steuereinrichtung 35 werden optische Nachrichten über eine optische Kommunikationsverbin- dung 37 (zum Beispiel über einen Lichtwellenleiter) zu den einzelnen Modulen übertragen. Die Nachrichtenübertragung zwischen der Steuereinrichtung und einem Modul ist jeweils symbolhaft durch eine Linie 37 dargestellt; die Richtung der Nachrichtenübertragung ist durch die Pfeilspitzen an den Li- nien 37 symbolisiert. Dies ist am Beispiel der Module 1_1, l_n und 4_n+l dargestellt; zu den anderen Modulen werden auf die gleiche Art und Weise Nachrichten gesendet bzw. von die- sen Modulen Nachrichten empfangen. Beispielsweise sendet die Steuereinrichtung 35 an die einzelnen Module jeweils einen Sollwert zur Höhe der Ausgangsspannung, die das jeweilige Mo¬ dul bereitstellen soll. In the left-hand area of FIG. 1, a control device 35 (control system 35) for the modules 1_1 to 6_n + 4 is shown schematically. From this central control device 35 optical messages are transmitted via an optical communication connection 37 (for example via an optical waveguide) to the individual modules. The message transmission between the controller and a module is symbolically represented by a line 37; the direction of the message transmission is symbolized by the arrowheads on the lines 37. This is illustrated by the example of the modules 1_1, l_n and 4_n + l; Messages are sent to and from the other modules in the same way. sen modules receive messages. For example, the controller 35 sends a respective target value for the magnitude of the output voltage to provide the respective Mo ¬ dul to the individual modules.

Jedem Modul ist ein Überbrückungsschalter zugeordnet, der das Modul (bei einem Defekt des Moduls) überbrücken ( kurzschlies- sen) kann. Ein solcher Überbrückungsschalter 56 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nur bei dem Modul 6_2 dargestellt. Allen anderen Modulen ist ebenfalls ein derartiger Überbrückungsschalter zugeordnet. Der Überbrückungsschalter 56 wird bei Auftreten eines Defekts an dem Modul 6_2 von einer modul¬ internen Modul-Steuereinrichtung 220 (vgl. Figur 2) geschlossen . Each module is assigned a bypass switch, which can bridge (short-circuit) the module (in the event of a defect in the module). Such a bypass switch 56 is shown for reasons of clarity only in the module 6_2. All other modules are also associated with such a bypass switch. The bypass switch 56 is closed upon the occurrence of a defect on the module from a module 6_2 ¬ internal module controller 220 (see FIG. 2).

In Figur 2 ist beispielhaft der Aufbau eines Moduls 201 dar¬ gestellt. Dabei kann es sich beispielsweise um das Modul 1_1 des ersten Phasenmodulzweigs 11 (oder auch um eines der ande¬ ren in Figur 1 dargestellten Module) handeln. Das Modul ist als ein Halbbrückenmodul 201 ausgestaltet. Das Modul 201 weist ein erstes abschaltbares Halbleiterventil 202 mit einer ersten antiparallel geschalteten Diode 204 auf. Weiterhin weist das Modul 201 ein zweites abschaltbares Halbleiterven¬ til 206 mit einer zweiten antiparallel geschalteten Diode 208 sowie einen elektrischen Energiespeicher 210 in Form eines2 shows the structure of a module 201 is provided exemplifies ¬. It may be, for example, the module 1_1 of the first phase module branch 11 (or one of the walls ¬ ren modules shown in Figure 1). The module is designed as a half-bridge module 201. The module 201 has a first turn-off semiconductor valve 202 with a first antiparallel-connected diode 204. Furthermore, the module 201 has a second turn-off Halbleiterven ¬ til 206 with a second antiparallel diode 208 and an electrical energy storage 210 in the form of a

Kondensators 210 auf. Das erste abschaltbare Halbleiterventil 202 ist ein erstes elektronisches Schaltelement 202; das zweite abschaltbare Halbleiterventil 206 ist ein zweites elektronisches Schaltelement 206. Das erste abschaltbare Halbleiterventil 202 und das zweite abschaltbare Halbleiter¬ ventil 206 sind jeweils als ein IGBT ( insulated-gate bipolar transistor) ausgestaltet. Das erste abschaltbare Halbleiter¬ ventil 202 ist elektrisch in Reihe geschaltet mit dem zweiten abschaltbaren Halbleiterventil 206. Am Verbindungspunkt zwi- sehen den beiden Halbleiterventilen 202 und 206 ist ein erster galvanischer Modulanschluss 212 angeordnet. An dem An- schluss des zweiten Halbleiterventils 206, welcher dem Ver- bindungspunkt gegenüberliegt, ist ein zweiter galvanischer Modulanschluss 215 angeordnet. Der zweite Modulanschluss 215 ist weiterhin mit einem ersten Anschluss des Energiespeichers 210 verbunden; ein zweiter Anschluss des Energiespeichers 210 ist elektrisch verbunden mit dem Anschluss des ersten Halbleiterventils 202, der dem Verbindungspunkt gegenüberliegt. Capacitor 210 on. The first turn-off semiconductor valve 202 is a first electronic switching element 202; the second turn-off semiconductor valve 206 is a second electronic switching element 206. The first turn-off semiconductor valve 202 and the second turn-off semiconductor ¬ valve 206 are each configured as an IGBT (insulated-gate bipolar transistor). The first turn-off semiconductor ¬ valve 202 is electrically connected in series with the second turn-off semiconductor valve 206. At the point of connection be- see the two semiconductor valves 202 and 206 is a first galvanic connection module 212 disposed. At the connection of the second semiconductor valve 206, which opposite to the connection point, a second galvanic module connection 215 is arranged. The second module connection 215 is furthermore connected to a first connection of the energy store 210; a second terminal of the energy storage 210 is electrically connected to the terminal of the first semiconductor valve 202 opposite to the connection point.

Der Energiespeicher 210 ist also elektrisch parallel geschaltet zu der Reihenschaltung aus dem ersten Halbleiterventil 202 und dem zweiten Halbleiterventil 206. Durch entsprechende Ansteuerung des ersten Halbleiterventils 202 und des zweiten Halbleiterventils 206 durch die modulinterne elektronische Modul-Steuereinrichtung 220 kann erreicht werden, dass zwischen dem ersten galvanischen Modulanschluss 212 und dem zweiten galvanischen Modulanschluss 215 entweder die Spannung des Energiespeichers 210 ausgegeben wird oder keine Spannung ausgegeben wird (d.h. eine Nullspannung ausgegeben wird). Durch Zusammenwirken der Module der einzelnen Phasenmodul- zweige kann so die jeweils gewünschte Ausgangsspannung des Stromrichters erzeugt werden. The energy store 210 is thus electrically connected in parallel to the series connection of the first semiconductor valve 202 and the second semiconductor valve 206. By appropriate control of the first semiconductor valve 202 and the second semiconductor valve 206 by the module-internal electronic module control device 220 can be achieved that between the first Galvanic module terminal 212 and the second galvanic module terminal 215 either the voltage of the energy storage 210 is output or no voltage is output (ie, a zero voltage is output). By interaction of the modules of the individual Phasenmodul- branches so the respective desired output voltage of the converter can be generated.

Zur modulexternen Kommunikation weist das Modul 201 einen optischen Kommunikationsanschluss 224 auf, der elektrisch mit der Modul-Steuereinrichtung 220 verbunden ist. An den opti- sehen Kommunikationsanschluss 224 wird zur modulexternen Kom¬ munikation ein optischer Kommunikationskanal 37 angeschlos¬ sen. Der optische Kommunikationskanal 37 kann insbesondere durch einen oder mehrere Lichtwellenleitern 37 gebildet sein (beispielsweise durch POF-Lichtwellenleiter oder durch PCS- Lichtwellenleiter; POF = Polymere Optische Fasern, PCS =For module-external communication, the module 201 has an optical communication connection 224, which is electrically connected to the module control device 220. See on the optical communications port 224, an optical communication channel 37 is Schlos ¬ sen to the external module Kom ¬ communication. The optical communication channel 37 may in particular be formed by one or more optical waveguides 37 (for example by POF optical waveguides or by PCS optical waveguides, POF = polymers optical fibers, PCS =

Polymer Clad Silica) . Somit existiert eine optische Kommuni¬ kationsverbindung 37 zwischen der zentralen Steuereinrichtung 35 und dem Modul 201. Die Modul-Steuereinrichtung 220 kann Informationen über den aktuellen Zustand des Moduls (Statusinformationen) erfassen und (über die optische Kommunikationsverbindung 37) zu der zentralen Steuereinrichtung 35 übermitteln. Die optische Kommunikationsverbindung 37 weist eine beschränkte Datenübertra¬ gungsrate auf. Im Ausführungsbeispiel ist die optische Kommu¬ nikationsverbindung 37 so gewählt, dass diese eine Übertra- gung von Statusinformationen im Zeittakt von > 10 Mikrosekun- den zulässt. Ein höherer Zeittakt, das heißt, eine größere Datenübertragungsrate über die optische Kommunikationsverbin¬ dung wird aus ökonomischen Gründen (Kosten für den verwendeten Lichtwellenleiter, optischen Sender und optischen Empfän- ger) nicht realisiert. Polymer Clad silica). Thus, there exists a 37 optical communi cation ¬ connection between the central control device 35 and the module 201. The module controller 220 can detect and information about the current status of the module (status information) (via the optical communication link 37) to the transmit central control device 35. The optical communication link 37 has a limited Datenübertra ¬ transmission rate. In the embodiment, the optical communi ¬ nikationsverbindung 37 is selected so that it has a transmission of status information in the timing of> 10 microseconds allows. A higher timing, that is, a greater data transmission rate over the optical Kommunikationsverbin ¬ tion is not realized for economic reasons (costs for the optical waveguide, optical transmitter and optical receiver used).

Die Statusinformationen können beispielsweise Messwerte der Spannung des elektrischen Energiespeichers, Informationen über die Schaltzustände der elektronischen Schaltelemente und/oder Messwerte der Temperatur des Moduls aufweisen. Weiterhin können die Statusinformationen beispielsweise auch Fehlerbits, Fehlermeldungen, andere in dem Modul auftretende Spannungswerte o.ä. aufweisen. Weiterhin weist das Modul 201 einen elektronischen SpeicherThe status information can include, for example, measured values of the voltage of the electrical energy store, information about the switching states of the electronic switching elements and / or measured values of the temperature of the module. Furthermore, the status information can also contain, for example, error bits, error messages, other voltage values occurring in the module or the like. exhibit. Furthermore, the module 201 has an electronic memory

230 auf. Dieser elektronische Speicher 230 ist als ein nicht¬ flüchtiger elektronischer Speicher (nichtflüchtiger elektronischer Speicherbaustein, nichtflüchtiges elektronisches Speicherelement) ausgestaltet. Ein nichtflüchtiger Speicher ist ein Speicher, der die gespeicherten Daten (hier: die gespeicherten Statusinformationen) auch bei Abschaltung oder Ausfall der Versorgungsspannung des Speichers weiter speichert. Beispielsweise auch bei einem Ausfall der modulinter¬ nen Versorgungsspannung speichert der nichtflüchtige elektro- nische Speicher 230 weiterhin die in ihm gespeicherten Statusinformationen . 230 on. This electronic memory 230 is configured as a non ¬ volatile electronic memory (non-volatile electronic memory module, non-volatile electronic storage element). A nonvolatile memory is a memory which stores the stored data (here: the stored status information) even when the supply voltage of the memory is switched off or fails. For example, even when a failure of the inter module ¬ NEN supply voltage of the non-volatile electronic memory 230 further stores the data stored in it status information.

Der Speicher 230 weist eine Vielzahl von Speicherzellen 232 auf. Durch einen Pfeil 234 ist angedeutet, dass es sich bei dem Speicher 230 um einen Ringspeicher 230 handelt. In diesem Ringspeicher 230 werden beim Speichern von neuen Statusinformationen jeweils die ältesten gespeicherten Statusinformatio- nen überschrieben, wenn in dem Speicher keine freien Speicherzellen 232 mehr vorhanden sind. The memory 230 has a plurality of memory cells 232. An arrow 234 indicates that the memory 230 is a ring buffer 230. In this ring buffer 230, the oldest stored status information is stored when new status information is stored. overwritten if there are no more free memory cells 232 in the memory.

Der Speicher 230 ist mittels einer ersten Datenübertragungs- leitung 238 mit der Modul-Steuereinrichtung 220 elektrisch verbunden. Dies erlaubt es der Modul-Steuereinrichtung 220, ermittelte Statusinformationen in dem Speicher zu speichern. Weiterhin ist der Speicher 230 mittels einer zweiten Datenübertragungsleitung 242 mit einem Ausgabeanschluss 246 (Sta- tusinformationen-Ausgabeanschluss 246, Daten-Ausgabeanschluss 246) des Moduls 201 elektrisch verbunden. Der Ausgabeanschluss 246 ist von außerhalb des Moduls (das heißt, von ei¬ nem Modulaußenraum 250 aus) zugänglich. Mittels der zweiten Datenübertragungsleitung 242 ist der Ausgabeanschluss 246 direkt (das heißt, unter Umgehung der Mo¬ dul-Steuereinrichtung 220) an den Speicher 230 angeschlossen. Dies hat den Vorteil, dass über den Ausgabeanschluss 246 selbst dann noch in dem Speicher 230 gespeicherte Statusin- formationen ausgelesen werden können, wenn die Modul- Steuereinrichtung 220 (beispielsweise aufgrund eines Defekts) nicht mehr funktioniert. The memory 230 is electrically connected to the module control device 220 by means of a first data transmission line 238. This allows the module controller 220 to store determined status information in the memory. Furthermore, the memory 230 is electrically connected to an output terminal 246 (status information output terminal 246, data output terminal 246) of the module 201 via a second data transmission line 242. The output terminal 246 is outside of the module (that is, from egg ¬ nem module exterior space 250 of) accessible. By means of the second data transmission line 242 is the output terminal 246 directly (i.e., bypassing the Mo ¬ dul controller 220) connected to the memory 230th This has the advantage that state information stored in the memory 230 can still be read out via the output connection 246 even if the module control device 220 no longer functions (for example because of a defect).

Weiterhin weist das Modul 201 einen Spannungs-Messsensor 250 auf, dessen Spannungs-Messanschlüsse mit den zwei Polen des elektrischen Energiespeichers 210 elektrisch verbunden sind. Der Spannungs-Messsensor 250 ist also parallel zu dem elekt¬ rischen Energiespeicher 210 geschaltet. Der Spannungs- Messsensor 250 misst die an dem elektrischen Energiespeicher 210 auftretende Spannung und überträgt einen Messwert der Spannung des elektrischen Energiespeichers (Spannungsmess¬ wert) über eine erste elektrische Messleitung 252 zu der Mo¬ dul-Steuereinrichtung 220. Weiterhin weist das Modul 201 einen Temperatur-Messsensor 256 auf. Dieser Temperatur-Messsensor 256 ist mittels einer zweiten elektrischen Messleitung 260 mit der Modul- Steuereinrichtung 220 elektrisch verbunden. Der Temperatur- Messsensor misst eine in dem Modul auftretende Temperatur und überträgt einen Messwert der Temperatur des Moduls (Tempera¬ turmesswert) über die zweite elektrische Messleitung 260 zu der Modul-Steuereinrichtung 220. Dabei kann der Temperatur- Messsensor beispielsweise die Temperatur des Energiespeichers 210 messen oder die Temperatur des ersten elektronischen Schaltelements 202 oder die Temperatur des zweiten elektronischen Schaltelements 206. Dementsprechend kann der Tempera- tur-Messsensor 256 beispielsweise an dem elektrischen Energiespeicher 210, an dem ersten elektronischen Schaltelement 202 oder an dem zweiten elektronischen Schaltelement 206 angeordnet sein. Beim Betrieb des modularen Multilevelstromrichters 1 läuft bei dem Modul 201 folgendes Verfahren ab: Furthermore, the module 201 has a voltage measuring sensor 250 whose voltage measuring terminals are electrically connected to the two poles of the electrical energy store 210. The voltage-measuring sensor 250 is thus connected in parallel with the energy storage elekt ¬ step 210th The voltage measuring sensor 250 measures the appearing at the electrical energy storage device 210 voltage and transmits a measured value of the voltage of the electrical energy accumulator (measured voltage value ¬) via a first electrical measuring line 252 220 to the Mo ¬ dul controller Furthermore, the module 201 has a temperature -Messsensor 256 on. This temperature measuring sensor 256 is connected to the module module by means of a second electrical measuring line 260. Control device 220 electrically connected. The temperature measuring sensor measures a temperature occurring in the module and transmits a measured value of the temperature of the module (tempera ¬ turmesswert) via the second electrical measuring line 260 to the module controller 220. In this case, the temperature measuring sensor, for example, measure the temperature of the energy storage 210 or the temperature of the first electronic switching element 202 or the temperature of the second electronic switching element 206. Accordingly, the temperature measuring sensor 256 may be arranged, for example, on the electrical energy store 210, on the first electronic switching element 202 or on the second electronic switching element 206. During operation of the modular multilevel converter 1, the following procedure is carried out in module 201:

Die Modulsteuereinrichtung 220 ermittelt fortlaufend Status¬ informationen des Moduls. Solche Statusinformationen sind im Ausführungsbeispiel zum Beispiel die Schaltzustände der elektronischen Schaltelemente 202 und 206, die Messwerte der Spannung des elektrischen Energiespeichers 210 und/oder die Temperatur des elektrischen Energiespeichers 210. Die Schalt¬ zustände der elektronischen Schaltelemente sind zum Beispiel , Schaltelement eingeschaltet λ oder , Schaltelement ausgeschal- tet λ . Diese Schaltzustände der elektronischen Schaltelemente 202 und 206 liegen in der Modul-Steuereinrichtung 220 vor, weil die Modulsteuereinrichtung 220 die elektronischen The module controller 220 continuously determines status ¬ information of the module. Such status information is in the exemplary embodiment for example, the switching states of the electronic switching elements 202 and 206, the measured values of voltage of the electrical energy storage device 210 and / or the temperature of the electrical energy accumulator 210. The switching ¬ states of the electronic switching elements are, for example, switching element turned on λ or, Switching element switched off λ . These switching states of the electronic switching elements 202 and 206 are present in the module controller 220, because the module controller 220, the electronic

Schaltelemente 202 und 206 ansteuert. Die Messwerte der Span¬ nung des elektrischen Energiespeichers 210 erhält die Modul- Steuereinrichtung 220 von dem Spannungs-Messsensor 250; die Messwerte der Temperatur des elektrischen Energiespeichers 210 erhält die Modul-Steuereinrichtung von dem Temperatur- Messsensor 256. Die Modul-Steuereinrichtung 220 überträgt die ermitteltenSwitching elements 202 and 206 drives. The measured values of the tension ¬ voltage of the electric energy storage module 210 receives the control device 220 of the voltage measuring sensor 250; the measured values of the temperature of the electrical energy store 210 are received by the module control device from the temperature measuring sensor 256. The module control device 220 transmits the ascertained

Statusinformationen über die erste Datenübertragungsleitung 238 zu dem Speicher 230 und speichert die ermittelten Status- Informationen in dem Speicher 230 ab. Das Ermitteln und Speichern der Statusinformationen erfolgt in Zeitabständen von einigen Nanosekunden . Im Ausführungsbeispiel werden die Statusinformationen in Zeitabständen von 100 Nanosekunden in dem Speicher 230 gespeichert. Damit liegt in dem Speicher 230 der zeitliche Verlauf der Statusinformationen mit einer zeitlichen Auflösung von 100 Nanosekunden vor. Der Speicher 230 ist als ein so schneller elektronischer Speicher ausgestaltet, dass er in der Lage ist, im 100-Nanosekunden-Takt die Status- Informationen zu speichern. (In anderen Ausführungsbeispielen können die Statusinformationen auch in anderen Zeitabständen ermittelt und/oder in dem Speicher 230 gespeichert werden, beispielsweise in Zeitabständen zwischen 10 und 10000 Nanose¬ kunden, insbesondere in Zeitabständen zwischen 100 und 1000 Nanosekunden. Also können die Statusinformationen zum Beispiel auch in Zeitabständen von 10 Nanosekunden, in Zeitabständen von 1000 Nanosekunden oder in Zeitabständen von 10000 Nanosekunden ermittelt und/oder in dem Speicher 230 gespeichert werden . ) Status information on the first data transmission line 238 to the memory 230 and stores the determined status Information in the memory 230 from. The determination and storage of the status information takes place at intervals of a few nanoseconds. In the exemplary embodiment, the status information is stored in the memory 230 at intervals of 100 nanoseconds. Thus, the temporal course of the status information with a time resolution of 100 nanoseconds is present in the memory 230. The memory 230 is designed as such a fast electronic memory that it is capable of storing the status information in the 100 nanosecond cycle. (In other embodiments, the status information can also be determined at other time intervals and / or stored in the memory 230, for example at intervals 10-10000 Nanose ¬ customer, particularly at time intervals between 100 and 1000 nanoseconds. So the status information can, for example, in Time intervals of 10 nanoseconds, at intervals of 1000 nanoseconds or at intervals of 10,000 nanoseconds determined and / or stored in the memory 230.)

Weiterhin überträgt die Modul-Steuereinrichtung 220 einen Teil der Statusinformationen über den optischen Kommunikati- onsanschluss 224 und die optische Kommunikationsverbindung 37 zu der zentralen Steuereinrichtung 35. Über die optische Kom- munikationsverbindung 37 werden die Statusinformationen beispielsweise in Zeitabständen von einigen Mikrosekunden übertragen; im Ausführungsbeispiel in Zeitabständen von 10 Mikro¬ Sekunden. (In anderen Ausführungsbeispielen können die Statusinformationen über die optische Kommunikationsverbindung 37 auch in anderen Zeitabständen übertragen werden, beispielsweise in Zeitabständen von 20 Mikrosekunden, 30 MikroSekunden oder 40 Mikrosekunden.) Das bedeutet, dass die über die optische Kommunikationsverbindung 37 zu der zentralen Steuereinrichtung 35 übertragenen Statusinformationen eine zeitliche Auslösung von (lediglich) 10 Mikrosekunden aufweisen. Mit anderen Worten werden in derselben Zeit, in der 100 Mal zeitlich aufeinanderfolgende Statusinformationen im Spei- eher 230 gespeichert werden, nur ein einziges Mal ein Hun¬ dertstel dieser Statusinformationen über die optische Kommunikationsverbindung 37 zu der zentralen Steuereinrichtung 35 übertragen. Bei der zentralen Steuereinrichtung 35 liegen al- so die Statusinformationen mit einer zeitlichen Auslösung von 10 Mikrosekunden vor. Dies ist ausreichend, um die einzelnen Module 1_1, 1_2 ... 6_n+4 des Multilevelstromrichters 1 Furthermore, the module controller 220 transmits a part of the status information via the optical communication connection 224 and the optical communication connection 37 to the central control device 35. Via the optical communication connection 37, the status information is transmitted, for example, at intervals of a few microseconds; in the exemplary embodiment at intervals of 10 micro ¬ seconds. (In other embodiments, the status information may also be transmitted over the optical communications link 37 at other time intervals, for example at intervals of 20 microseconds, 30 microseconds, or 40 microseconds.) That is, the status information transmitted over the optical communications link 37 to the central controller 35 have a timeout of (only) 10 microseconds. In other words, in the same time, in the 100 times consecutive status information in the memory 230 are stored, only once a Hun ¬ stelst this status information via the optical communication link 37 to the central control device 35 transmitted. Thus, the status information with a time triggering of 10 microseconds is available at the central control device 35. This is sufficient to the individual modules 1_1, 1_2 ... 6_n + 4 of the multilevel converter 1

(Multilevelumrichters 1) anzusteuern. Die bei der zentralen Steuereinrichtung 35 vorliegenden Statusinformationen reichen aber nicht dafür aus, schnelle, im Nanosekunden-Bereich in den Modulen auftretende Vorgänge zu untersuchen. Gerade derartig schnelle Vorgänge in den Größen¬ ordnungen von 10 Nanosekunden bis ca. 10 Mikrosekunden sind aber beim Auftreten von Fehlern in Modulen von Interesse.(Multilevel converter 1) to control. However, the status information present at the central control device 35 is not sufficient to investigate rapid processes occurring in the modules in the nanosecond range. Just such fast processes in sizes ¬ Regulations of 10 nanoseconds to about 10 microseconds but when errors occur in modules of interest.

Diese schnellen Vorgänge können mittels der in dem Speicher gespeicherten Statusinformationen analysiert/untersucht werden. Für eine solche Analyse/Untersuchung sind die in dem modulinternen Speicher 230 abgelegten Statusinformationen vor- gesehen. Diese Statusinformationen weisen eine 100 Mal größere zeitliche Auflösung auf als die bei der Steuereinrichtung 35 vorliegenden Statusinformationen. These fast processes can be analyzed / examined by means of the status information stored in the memory. For such an analysis / examination, the status information stored in the module-internal memory 230 is provided. This status information has a time resolution that is 100 times greater than the status information available at the control device 35.

Im Ausführungsbeispiel sei angenommen, dass bei dem Modul 201 eine Unregelmäßigkeit auftritt: Es tritt ein Defekt des Mo¬ duls 201 auf, wobei das zweite elektronische Schaltelement 206 und die Modul-Steuereinrichtung 220 zerstört werden. Zur späteren Untersuchung dieses Defekts sind die in der zentra¬ len Steuereinrichtung 35 gespeicherten Statusinformationen nur wenig hilfreich, da diese in der zentralen Steuereinrichtung vorliegenden Statusinformationen lediglich die zeitliche Auflösung von 10 Mikrosekunden haben. Die in dem Modul vor dem Defekt abgelaufenen schnellen Vorgänge (die in Zeiten kleiner 10 Mikrosekunden abgelaufen sind) lassen sich also mittels dieser bei der zentralen Steuereinrichtung 35 vorliegenden Statusinformationen nicht untersuchen. Die in dem Speicher 230 abgespeicherten Statusinformationen weisen je- doch eine viel höhere zeitliche Auflösung auf, so dass mit¬ tels dieser (in dem Speicher 230 abgespeicherten) Statusinformationen die vor dem Auftreten des Defekts in dem Modul aufgetretenen Vorgänge genauer untersucht werden können. Da- her werden über den Ausgabeanschluss 246 die in dem Speicher 230 abgespeicherten Statusinformationen ausgelesen (beispielsweise mittels eines Lesegerätes, das an den Ausgabean¬ schluss 246 angeschlossen ist oder bei Bedarf angeschlossen wird) . Daraufhin werden die in dem Speicher 230 abgespeicher- ten Statusinformationen über den Ausgabeanschluss 246 ausgegeben und beispielsweise in dem Lesegerät zwischengespei¬ chert. Die aus dem Speicher 230 ausgelesenen Statusinformati¬ onen können dann eingehend untersucht werden. Diese modulex¬ terne Untersuchung/Auswertung der Statusinformationen kann zu einem späteren Zeitpunkt erfolgen, beispielsweise in einem Computer des Betreibers des Stromrichters. In the exemplary embodiment, it is assumed that an irregularity occurs in the module 201: There occurs a defect of the Mo ¬ duls 201, wherein the second electronic switching element 206 and the module control device are destroyed 220th For later examination of this defect are stored in the centra ¬ len controller 35 status information of little help, since they are present in the central control device status information only have the time resolution of 10 microseconds. The expired in the module before the defect fast processes (which have expired in times of less than 10 microseconds) can therefore not be examined by means of this present at the central control device 35 status information. The status information stored in the memory 230 has each However, a much higher temporal resolution, so that ¬ means of this (stored in the memory 230) status information that occurred before the occurrence of the defect in the module operations can be examined in more detail. DA forth are through the output port 246, the data stored in the memory 230 status information read out (for example by means of a reading device which is connected to the Ausgabean ¬ circuit 246 or is connected if necessary). Then the abgespeicher- th in the memory 230 status information via the output port 246 are issued and intermediately ¬ chert example, in the reader. The read out from the memory 230 Statusinformati ¬ ones can then be examined in detail. This Modulex ¬ ternal examination / analysis of the status information can take place at a later date, for example, in a computer of the operator of the power converter.

Die Modul-Steuereinrichtung 220 überträgt also nur einen Teil der Statusinformationen über die optische Kommunikationsver- bindung 37 zu der zentralen Steuereinrichtung 35. Im Ausführungsbeispiel beträgt dieser zu der zentralen Steuereinrichtung übertragene Teil der Statusinformationen ein Hundertstel der Statusinformationen, die in dem Speicher 230 gespeichert werden. In anderen Ausführungsbeispielen kann der zu der zentralen Steuereinrichtung übertragene Teil der Statusinformationen auch anders sein: beispielsweise ein Zehntel oder ein Tausendstel der Statusinformationen, die in dem Speicher 230 gespeichert werden. In Figur 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Moduls 301 des modularen Multilevelstromrichters dargestellt. Bei diesem Modul 301 kann es sich beispielsweise um das Modul 1_2 (oder auch um eines der anderen in Figur 1 dargestellten Module) handeln. Neben dem bereits aus Figur 2 bekannten ersten Halbleiterventil 202, zweiten Halbleiterventil 206, erster Diode 204, zweiter Diode 208 und Energiespeicher 210 weist das in Figur 3 dargestellte Modul 301 ein drittes abschaltba- res Halbleiterventil 302 mit einer antiparallel geschalteten dritten Diode 304 sowie ein viertes abschaltbares Halbleiter¬ ventil 306 mit einer vierten antiparallel geschalteten Diode 308 auf. Das dritte abschaltbare Halbleiterventil 302 ist ein drittes elektronisches Schaltelement 302; das vierte ab¬ schaltbare Halbleiterventil 306 ist ein viertes elektroni¬ sches Schaltelement 306. Das dritte abschaltbare Halbleiter¬ ventil 302 und das vierte abschaltbare Halbleiterventil 306 sind jeweils als ein IGBT ausgestaltet. Im Unterschied zur Schaltung der Figur 2 ist der zweite galvanische Modulanschluss 315 nicht mit dem zweiten Halbleiterventil 206 elekt¬ risch verbunden, sondern mit einem Mittelpunkt einer elektrischen Reihenschaltung aus dem dritten Halbleiterventil 302 und dem vierten Halbleiterventil 306. The module control device 220 thus transmits only a part of the status information via the optical communication connection 37 to the central control device 35. In the exemplary embodiment, this part of the status information transmitted to the central control device is one hundredth of the status information stored in the memory 230. In other embodiments, the portion of the status information transmitted to the central controller may also be different, such as one tenth or one thousandth of the status information stored in the memory 230. FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of a module 301 of the modular multilevel converter. This module 301 can be, for example, the module 1_2 (or also one of the other modules shown in FIG. 1). In addition to the first semiconductor valve 202 already known from FIG. 2, the second semiconductor valve 206, the first diode 204, the second diode 208 and the energy store 210, the module 301 illustrated in FIG. 3 has a third shut-off base. Res semiconductor valve 302 with an antiparallel-connected third diode 304 and a fourth turn-off semiconductor ¬ valve 306 with a fourth antiparallel-connected diode 308 on. The third turn-off semiconductor valve 302 is a third electronic switching element 302; the fourth from ¬ switchable semiconductor valve 306 is a fourth electronic ¬ ULTRASONIC switching element 306. The third turn-off semiconductor ¬ valve 302 and fourth turn-off semiconductor valve 306 are each constructed as an IGBT. In contrast to the circuit of Figure 2, the second galvanic module connector 315 is not connected elekt ¬ driven with the second semiconductor valve 206, but with a center of an electrical series circuit of the third semiconductor valve 302 and the fourth semiconductor valve 306th

Das Modul 301 der Figur 3 ist ein sogenanntes Vollbrücken- Modul 301. Dieses Vollbrücken-Modul 301 zeichnet sich dadurch aus, dass bei entsprechender Ansteuerung der vier Halbleiterventile zwischen dem ersten galvanischen Modulanschluss 212 und dem zweiten galvanischen Modulanschluss 315 wahlweise entweder die positive Spannung des Energiespeichers 210, die negative Spannung des Energiespeichers 210 oder eine Spannung des Wertes Null (Nullspannung) ausgegeben werden kann. Somit kann also mittels des Vollbrückenmoduls 301 die Polarität der Ausgangsspannung umgekehrt werden. Der Stromrichter 1 kann entweder nur Halbbrücken-Module 201, nur Vollbrücken-Module 301 oder auch Halbbrücken-Module 201 und Vollbrücken-Module 301 aufweisen. Über den ersten galvanischen Modulanschluss 212 und den zweiten galvanischen Modulanschluss 215, 315 fließen große elektrische Ströme des Stromrichters. The module 301 of FIG. 3 is a so-called full-bridge module 301. This full-bridge module 301 is characterized by the fact that, with appropriate control of the four semiconductor valves between the first galvanic module connection 212 and the second galvanic module connection 315, either the positive voltage of the energy store 210, the negative voltage of the energy storage 210 or a voltage of zero (zero voltage) can be output. Thus, therefore, by means of the full bridge module 301, the polarity of the output voltage can be reversed. The power converter 1 can have either only half-bridge modules 201, only full-bridge modules 301 or also half-bridge modules 201 and full-bridge modules 301. Via the first galvanic module connection 212 and the second galvanic module connection 215, 315 flow large electrical currents of the power converter.

In Figur 4 ist in einem Ablaufdiagramm ein beispielhafter Verfahrensablauf zusammengefasst dargestellt. Verfahrensschritt 402: Während des Betriebs des Multilevelstromrichters werden in einem der Module Statusinformationen ermittelt, die dieses Modul betreffen. Verfahrensschritt 404: FIG. 4 is a summary of an exemplary process flow in a flowchart. Step 402: During operation of the multilevel converter, status information relating to this module is determined in one of the modules. Step 404:

Die Statusinformationen werden in dem nichtflüchtigen elektronischen Speicher des Moduls gespeichert.  The status information is stored in the nonvolatile electronic memory of the module.

Verfahrensschritt 406: Process step 406:

Ein Teil der Statusinformationen wird über eine optische Kommunikationsverbindung zu einer zentralen Steuereinrichtung des Multilevelstromrichters übertragen. A part of the status information is transmitted via an optical communication link to a central control device of the multilevel converter.

Verfahrensschritt 408: Step 408:

Nach Auftreten einer Unregelmäßigkeit bei dem Betrieb des Mo¬ duls werden die in dem Speicher gespeicherten Daten, welche die Statusinformationen beinhalten, an dem Ausgabeanschluss 246 ausgegeben. Der Verfahrensschritt 406 ist optional, das heißt, im Rahmen des beschriebenen Verfahrens ist dieser Verfahrensschritt nicht notwendig. After the occurrence of an irregularity in the operation of Mo ¬ duls the data stored in the memory which include the status information is outputted to the output terminal 246th The method step 406 is optional, that is, in the context of the described method, this method step is not necessary.

Nach dem Verfahrensschritt 408 kann sich ein weiterer Verfah- rensschritt 410 anschließen: Es wird eine modulexterne Unter¬ suchung/Auswertung der an dem Ausgabeanschluss 246 ausgegebe¬ nen Daten/Statusinformationen durchgeführt, beispielsweise auf einem Rechner des Betreibers des Stromrichters. In Figur 5 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel einerAfter the method step 408, a further method step 410 may be followed by: There is performed a module external sub ¬ investigation / analysis of the of the output terminal 246 out give ¬ NEN data / status information, for example on a computer of the operator of the converter. In Figure 5 is an embodiment of a schematic

Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsanlage 501 dargestellt. Diese Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsanlage 501 weist zwei Stromrichter 1 auf, wie sie in Figur 1 dargestellt sind. Diese beiden Stromrichter 1 sind gleichspannungsseitig über eine Hochspannungs-Gleichstrom-Verbindung 505 elektrisch miteinander verbunden. Dabei sind die beiden positiven Gleichspannungsanschlüsse 16 der Stromrichter 1 mittels einer ers- ten Hochspannungs-Gleichstrom-Leitung 505a elektrisch miteinander verbunden; die beiden negativen Gleichspannungsanschlüsse 17 der beiden Stromrichter 1 sind mittels einer zweiten Hochspannungs-Gleichstrom-Leitung 505b elektrisch miteinander verbunden. Mittels einer derartigen Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsanlage 501 kann elektrische Energie über weite Entfernungen übertragen werden; die Hochspannungs-Gleichstrom-Verbindung 505 weist dann eine entsprechende Länge auf. High voltage DC transmission system 501 shown. This high-voltage DC transmission system 501 has two power converters 1, as shown in FIG. These two power converters 1 are electrically connected to one another on the DC voltage side via a high-voltage direct current connection 505. In this case, the two positive DC voltage connections 16 of the power converters 1 are connected by means of a first high-voltage direct current line 505a are electrically connected to each other; the two negative DC voltage connections 17 of the two power converters 1 are electrically connected to one another by means of a second high-voltage direct current line 505b. By means of such a high-voltage DC transmission system 501, electrical energy can be transmitted over long distances; the high voltage DC link 505 then has a corresponding length.

In Figur 6 ist ein Ausführungsbeispiel eines Stromrichters 601 dargestellt, welcher als ein Blindleistungskompensator 601 dient. Dieser Stromrichter 601 weist lediglich die drei Phasenmodulzweige 11, 18 und 27 auf, welche drei Phasenmodule 605, 607 und 609 des Stromrichters bilden. Die Anzahl derFIG. 6 shows an exemplary embodiment of a power converter 601 which serves as a reactive power compensator 601. This power converter 601 has only the three phase module branches 11, 18 and 27, which form three phase modules 605, 607 and 609 of the power converter. The number of

Phasenmodule 605, 607 und 609 entspricht der Anzahl der Pha¬ sen eines Wechselspannungsnetzes 611, an das der Stromrichter 601 angeschlossen ist. Die drei Phasenmodulzweige 11, 18 und 27 sind sternförmig miteinander verbunden. Das dem Sternpunkt entgegengesetzte Ende der drei Phasenmodulzweige ist mit jeweils einer Phasen¬ leitung 615, 617 und 619 des dreiphasigen Wechselspannungs¬ netzes 611 elektrisch verbunden. (Die drei Phasenmodule 605, 607 und 609 können in einem anderen Ausführungsbeispiel an¬ stelle in Sternschaltung auch in Dreieckschaltung geschaltet sein.) Der Stromrichter 601 kann das Wechselspannungsnetz 611 mit Blindleistung versorgen oder Blindleistung aus dem Wechselspannungsnetz 611 entnehmen. Phase modules 605, 607 and 609 corresponds to the number of phases of an AC voltage network 611 to which the power converter 601 is connected. The three phase module branches 11, 18 and 27 are connected to each other in a star shape. The star point opposite end of the three phase module branches is electrically connected to a respective phase ¬ line 615, 617 and 619 of the three-phase AC voltage ¬ network 611. (The three phase modules 605, 607 and 609 may in another embodiment at ¬ point be connected in star connection and in delta connection.) The inverter 601 may supply the alternating voltage network 611 with reactive power or remove reactive power from the AC power supply 611.

Es wurden ein Modul eines modularen Multilevelstromrichters sowie ein Verfahren zum Speichern von Statusinformationen bei einem Multilevelstromrichter beschrieben. Dabei werden während des Betriebs des Multilevelstromrichters in dem Modul Statusinformationen ermittelt, und diese Statusinformationen werden in einem nichtflüchtigen elektronischen Speicher des Moduls gespeichert. Diese Speicherung erfolgt mit einer sehr hohen zeitlichen Auflösung, so dass in dem Speicher ein zeitlich hoch aufgelöster Satz an Statusinformationen gespeichert ist. Bei Bedarf (beispielsweise nach Auftreten einer Unregel¬ mäßigkeit oder eines Defekts an dem betreffenden Modul) kön- nen die gespeicherten Statusinformationen aus dem Modul ausgelesen werden, um diese modulextern auszuwerten. A module of a modular multilevel converter as well as a method for storing status information in a multilevel converter have been described. During the operation of the multilevel converter in the module, status information is determined in the module, and this status information is stored in a nonvolatile electronic memory of the module. This storage is done with a very high temporal resolution, so that in the memory a temporally high-resolution set of status information is stored. If necessary (for example, after occurrence of a irregu ¬ temperance or a defect on the respective module) kön- nen are read, the stored status information from the module in order to evaluate these outside the module.

Von besonderem Vorteil ist, dass die Statusinformationen dort gespeichert werden, wo sie auftreten und ermittelt werden: nämlich in dem Modul. Dadurch brauchen die Statusinformatio¬ nen nur über geringe räumliche Entfernungen zu dem Speicher übertragen zu werden. Auch dies erlaubt es, die Statusinformationen mit einem sehr schnellen Zeittakt in dem Speicher abzuspeichern. Über den Ausgabeanschluss 246 können die Sta- tusinformationen dann einfach und in hoher Qualität aus demIt is of particular advantage that the status information is stored where it occurs and is determined: namely in the module. Thus, the Statusinformatio ¬ nen need only be transmitted over short distances to the spatial memory. This also makes it possible to store the status information in the memory at a very fast time interval. Via the output port 246, the status information can then easily and in high quality from the

Modul ausgelesen werden. Für den Normalbetrieb des Umrichters sind die Statusinformationen ausreichend, die über die opti¬ sche Kommunikationsverbindung zu der zentralen Steuereinrichtung 35 übertragen werden. Für den Normalbetrieb brauchen die Statusinformationen bei der zentralen Steuereinrichtung 35 nicht mit dem schnellen Zeittakt (Abtastrate) vorliegen, mit dem die Statusinformationen in dem Speicher gespeichert sind. Die Statusinformationen werden also unterschiedlich behandelt, je nachdem, ob es sich um die für den Normalbetrieb be- nötigten Statusinformationen oder um die zur Fehleruntersuchung (Fehlerauswertung) benötigten Statusinformationen handelt. Zur Fehleruntersuchung werden die in dem Speicher des Moduls abgespeicherten Statusinformationen verwendet. Die in dem Speicher abgespeicherten Statusinformationen ergänzen al- so insbesondere im Rahmen der späteren Auswertung/Untersuchung die gröber abgetasteten Statusinformationen, die in der zentralen Steuereinrichtung 35 vorliegen. Module be read out. For the normal operation of the inverter, the status information is sufficient, which are transmitted via the opti ¬ cal communication link to the central control device 35. For normal operation, the status information at the central controller 35 need not be present at the fast timing (sample rate) with which the status information is stored in the memory. The status information is thus treated differently, depending on whether it is the status information required for normal operation or the status information required for error analysis (error evaluation). The error information used in the memory of the module status information is used. The status information stored in the memory thus complements the coarsely sampled status information which is present in the central control device 35, in particular during the later evaluation / examination.

Das beschriebene Modul und das beschriebene Verfahren ermög- liehen es vorzugsweise, nach Auftreten einer Unregelmäßigkeit beim Betrieb des Multilevelstromrichters , insbesondere nach Auftreten eines Ausfalls eines Moduls, die Ursache für die Unregelmäßigkeit bzw. für den Ausfall des Moduls zu untersu¬ chen . The described module and the described method preferably make it possible, after occurrence of an irregularity in the operation of the multilevel converter, in particular after occurrence of a failure of a module, the cause of the Irregularity or for the failure of the module to examine ¬ chen.

Claims

Patentansprüche Patent claims 1. Modul (201) eines modularen Multilevelstromrichters (1), das mindestens zwei elektronische Schaltelemente (202, 206) und einen elektrischen Energiespeicher (210) aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass 1. Module (201) of a modular multilevel power converter (1), which has at least two electronic switching elements (202, 206) and an electrical energy storage (210), which means that - das Modul (201) einen nichtflüchtigen elektronischen Speicher (230) zum Speichern von während des Betriebs des Moduls ermittelten Statusinformationen des Moduls aufweist. - the module (201) has a non-volatile electronic memory (230) for storing status information of the module determined during operation of the module. 2. Modul nach Anspruch 1, 2. Module according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass there is no sign that - die Statusinformationen Messwerte der Spannung des elektri- sehen Energiespeichers (210) und/oder Informationen über die - the status information, measured values of the voltage of the electrical energy storage (210) and/or information about the Schaltzustände der elektronischen Schaltelemente (202, 206) aufweisen . Have switching states of the electronic switching elements (202, 206). 3. Modul nach Anspruch 1 oder 2, 3. Module according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass there is no sign that - das Modul einen Spannungs-Messsensor (250) zum Messen der Spannung des elektrischen Energiespeichers (210) aufweist. - The module has a voltage measuring sensor (250) for measuring the voltage of the electrical energy storage (210). 4. Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 4. Module according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass there is no sign that - die Statusinformationen Messwerte der Temperatur des Moduls (201) aufweisen. - The status information has measured values of the temperature of the module (201). 5. Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 5. Module according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass there is no sign that - das Modul einen Temperatur-Messsensor (256) zum Messen der Temperatur des Moduls aufweist. - The module has a temperature measuring sensor (256) for measuring the temperature of the module. 6. Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 6. Module according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass - das Modul eine Modul-Steuereinrichtung (220) aufweist, die eingerichtet ist, die Statusinformationen in dem Speicher (230) zu speichern. characterized in that - The module has a module control device (220) which is set up to store the status information in the memory (230). 7. Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 7. Module according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass there is no sign that - das Modul einen Ausgabeanschluss (246) zur Ausgabe der in dem Speicher (230) gespeicherten Statusinformationen aufweist. - The module has an output connection (246) for outputting the status information stored in the memory (230). 8. Modul nach Anspruch 7, 8. Module according to claim 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass there is no sign that - der Ausgabeanschluss (246) an den Speicher (230) ange¬ schlossen ist. - The output connection (246) is connected to the memory (230). 9. Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 9. Module according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass there is no sign that - die zwei elektronischen Schaltelemente (202, 206) des Mo¬ duls in einer Halbbrückenschaltung angeordnet sind. - The two electronic switching elements (202, 206) of the module are arranged in a half-bridge circuit. 10. Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 10. Module according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass there is no sign that - das Modul (201) die zwei elektronischen Schaltelemente (202, 206) und zwei weitere elektronische Schaltelemente (302, 306) aufweist, wobei die zwei elektronischen Schaltele¬ mente (202, 206) und die zwei weiteren elektronischen Schaltelemente (302, 306) in einer Vollbrückenschaltung angeordnet sind . - The module (201) has the two electronic switching elements (202, 206) and two further electronic switching elements (302, 306), the two electronic switching elements (202, 206) and the two further electronic switching elements (302, 306) are arranged in a full bridge circuit. 11. Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 11. Module according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass there is no sign that - der Speicher ein Ringspeicher (230) ist. - The memory is a ring memory (230). 12. Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 12. Module according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass there is no sign that - nach Auftreten einer Unregelmäßigkeit bei dem Betrieb des Moduls die in dem Speicher (230) des Moduls gespeicherten Statusinformationen an dem Ausgabeanschluss (246) des Moduls auslesbar sind, um eine modulexterne Auswertung der Statusinformationen zu ermöglichen. - after an irregularity occurs in the operation of the module, those stored in the memory (230) of the module Status information can be read out at the output connection (246) of the module in order to enable an evaluation of the status information external to the module. 13. Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 13. Module according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass there is no sign that - die elektronischen Schaltelemente (202, 206), der elektrische Energiespeicher (210) und der Speicher (230) eine konstruktive Einheit bilden. - The electronic switching elements (202, 206), the electrical energy storage (210) and the memory (230) form a structural unit. 14. Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 14. Module according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass there is no sign that - der Speicher (230) das Speichern der Statusinformationen in Zeitabständen von einigen Nanosekunden, insbesondere in Zeit- abständen zwischen 10 und 10000 Nanosekunden, ermöglicht. - The memory (230) enables the status information to be stored at intervals of a few nanoseconds, in particular at intervals between 10 and 10,000 nanoseconds. 15. Modularer Multilevelstromrichter (1) mit mindestens einem Modul (1_1), insbesondere mit einer Mehrzahl von Modulen (1_1 ... 6_n+4), nach einem der Ansprüche 1 bis 14. 15. Modular multilevel power converter (1) with at least one module (1_1), in particular with a plurality of modules (1_1 ... 6_n+4), according to one of claims 1 to 14. 16. Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsanlage (501) mit einem modularen Multilevelstromrichter (1) nach Anspruch 15. 16. High-voltage direct current transmission system (501) with a modular multilevel power converter (1) according to claim 15. 17. Blindleistungs-Kompensationsanlage (601) mit einem modu- laren Multilevelstromrichter (1) nach Anspruch 15. 17. Reactive power compensation system (601) with a modular multilevel power converter (1) according to claim 15. 18. Verfahren zum Speichern von Statusinformationen bei einem Multilevelstromrichter (1), der eine Vielzahl an Modulen (201, 301) aufweist, wobei die Module jeweils mindestens zwei elektronische Schaltelemente (202, 206) und einen elektri¬ schen Energiespeicher (210) aufweisen, wobei bei dem Verfahren 18. Method for storing status information in a multilevel power converter (1) which has a large number of modules (201, 301), the modules each having at least two electronic switching elements (202, 206) and an electrical energy storage (210), whereby in the procedure - während des Betriebs des Multilevelstromrichters in einem der Module (201) Statusinformationen ermittelt werden (402), die dieses Modul betreffen, und - die Statusinformationen in einem nichtflüchtigen elektronischen Speicher (230) des Moduls (201) gespeichert werden (404) . - During operation of the multilevel converter, status information is determined (402) in one of the modules (201) that relates to this module, and - The status information is stored in a non-volatile electronic memory (230) of the module (201) (404). 19. Verfahren nach Anspruch 18, 19. Method according to claim 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass there is no sign that - als Statusinformationen Messwerte der Spannung des elektrischen Energiespeichers (210) und/oder Informationen über die Schaltzustände der elektronischen Schaltelemente (202, 206) gespeichert werden. - Measured values of the voltage of the electrical energy storage (210) and/or information about the switching states of the electronic switching elements (202, 206) are stored as status information. 20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, 20. Method according to claim 18 or 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass there is no sign that - die Spannung des elektrischen Energiespeichers (210) mit- tels eines Spannungs-Messsensors (250) unter Bildung der - the voltage of the electrical energy storage (210) using a voltage measuring sensor (250) to form the Messwerte der Spannung des elektrischen Energiespeichers ge¬ messen wird. Measured values of the voltage of the electrical energy storage device are measured . 21. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, 21. Method according to one of claims 18 to 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass there is no sign that - als Statusinformationen Messwerte der Temperatur des Moduls (201) gespeichert werden. - Measured values of the temperature of the module (201) are saved as status information. 22. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, 22. Method according to one of claims 18 to 21, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass there is no sign that - die Temperatur des Moduls (201) mittels eines Temperatur- Messsensors (256) unter Bildung der Messwerte der Temperatur gemessen wird. - The temperature of the module (201) is measured by means of a temperature measuring sensor (256) to form the measured temperature values. 23. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 22, 23. Method according to one of claims 18 to 22, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass there is no sign that - von einer Modul-Steuereinrichtung (220) die Statusinformationen in dem Speicher (230) gespeichert werden. - The status information is stored in the memory (230) by a module control device (220). 24. Verfahren nach Anspruch 23, 24. Method according to claim 23, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass - von der Modul-Steuereinrichtung (220) ein Teil der Statusinformationen über eine optische Kommunikationsverbindung (37) zu einer zentralen Steuereinrichtung (35) des Stromrichters übertragen wird, wobei characterized in that - Part of the status information is transmitted from the module control device (220) via an optical communication connection (37) to a central control device (35) of the power converter, whereby die zeitliche Auflösung der in dem Speicher (230) gespeicherten Statusinformationen größer ist, insbesondere mindestens um den Faktor 10 größer ist, als die zeitliche Auflösung des Teils der Statusinformationen, der zu der zentralen Steuereinrichtung (35) übertragen wird. the temporal resolution of the status information stored in the memory (230) is greater, in particular greater by at least a factor of 10, than the temporal resolution of the part of the status information that is transmitted to the central control device (35). 25. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 24, 25. Method according to one of claims 18 to 24, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass there is no sign that - die in dem Speicher (230) des Moduls gespeicherten Statusinformationen an einem Ausgabeanschluss (246) des Moduls zur Ausgabe bereitgestellt werden, um nach Auftreten einer Unre¬ gelmäßigkeit bei dem Betrieb des Moduls eine modulexterne Auswertung der Statusinformationen zu ermöglichen. - the status information stored in the memory (230) of the module is made available for output at an output connection (246) of the module in order to enable an evaluation of the status information external to the module after an irregularity occurs in the operation of the module. 26. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 25, 26. Method according to one of claims 18 to 25, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass there is no sign that - der Ausgabeanschluss (246) an den Speicher (230) ange¬ schlossen ist. - The output connection (246) is connected to the memory (230). 27. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 26, 27. Method according to one of claims 18 to 26, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass there is no sign that - der Speicher ein Ringspeicher (230) ist. - The memory is a ring memory (230). 28. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 27, 28. Method according to one of claims 18 to 27, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass there is no sign that - die Statusinformationen in Zeitabständen von einigen Nano- sekunden, insbesondere in Zeitabständen zwischen 10 und 10000 Nanosekunden, in dem Speicher (230) gespeichert werden. - The status information is stored in the memory (230) at intervals of a few nanoseconds, in particular at intervals between 10 and 10,000 nanoseconds. 29. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 28, 29. Method according to one of claims 18 to 28, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass there is no sign that - die zwei elektronischen Schaltelemente (202, 206) des Mo¬ duls (201) in einer Halbbrückenschaltung angeordnet sind. - The two electronic switching elements (202, 206) of the module (201) are arranged in a half-bridge circuit. 30. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 29, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass 30. The method according to one of claims 18 to 29, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that - das Modul (301) die zwei elektronischen Schaltelemente (202, 206) und zwei weitere elektronische Schaltelemente- The module (301), the two electronic switching elements (202, 206) and two further electronic switching elements (302, 306) aufweist, wobei die zwei elektronischen Schaltele¬ mente (202, 206) und die zwei weiteren elektronischen Schaltelemente (302, 306) in einer Vollbrückenschaltung angeordnet sind . (302, 306), wherein the two electronic switching elements (202, 206) and the two further electronic switching elements (302, 306) are arranged in a full bridge circuit.
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