Schaltelemente und einen elektrischen Energiespeicher aufweisen. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Kühlen mindestens eines elektrischen Energiespeichers eines Stromrichters, wobei der Stromrichter eine Mehrzahl von

Modulen aufweist, wobei die Module jeweils mindestens zwei elektronische Schaltelemente und einen elektrischen

Energiespeicher aufweisen. 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 umgewandelt werden. Stromrichter können eine Vielzahl der oben genannten gleichartigen Module (die auch als Submodule bezeichnet werden) aufweisen, welche elektrisch in Reihe geschaltet sind. 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 anpassbar (skalierbar) und eine gewünschte Ausgangsspannung kann relativ genau erzeugt werden. Modulare Multilevelstromrichter werden oftmals im Hochspannungsbereich eingesetzt, beispielsweise als

Stromrichter bei Hochspannungs-Gleichstrom- Übertragungsanlagen . Beim Betrieb solcher Stromrichter werden die elektrischen Energiespeicher mit elektrischer Energie aufgeladen und wieder entladen. Aufgrund der dabei fließenden hohen Ströme können sich die elektrischen Energiespeicher stark erwärmen; es können große Verlustleistungen in den Energiespeichern auftreten und große Wärmemengen (Abwärme) entstehen. Daher müssen relativ große Abstände zwischen den elektrischen

Energiespeichern bzw. zwischen einem elektrischen

Energiespeicher und einem angrenzenden Bauteil bestehen, damit die Abwärme von den elektrischen Energiespeichern an die Umgebungsluft abgegeben werden kann und die Abwärme mit der Umgebungsluft abtransportiert werden kann (passive

Kühlung der elektrischen Energiespeicher durch

Luftkonvektion) .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stromrichter und ein Verfahren anzugeben, bei denen die Packungsdichte der elektrischen Energiespeicher vergrößert werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen

Stromrichter und durch ein Verfahren nach den unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Ausführungsformen des

Stromrichters und des Verfahrens sind in den abhängigen

Patentansprüchen angegeben.

Offenbart wird ein Stromrichter mit einer Mehrzahl von

Modulen, die jeweils mindestens zwei elektronische

Schaltelemente und einen elektrischen Energiespeicher

aufweisen, wobei der Energiespeicher ein

flüssigkeitsgekühlter Energiespeicher ist. Der

Energiespeicher ist also mittels einer Flüssigkeitskühlung gekühlt. Mit anderen Worten gesagt, ist der Energiespeicher mittels eines flüssigen Kühlmittels (Kühlflüssigkeit) gekühlt. Der Energiespeicher kann zum Beispiel ein

elektrischer Kondensator sein. Dabei ist besonders

vorteilhaft, dass der Energiespeicher die in ihm entstehende Wärme (Abwärme) an die Kühlflüssigkeit abgibt und nicht an die Umgebungsluft. Dadurch sind keine großen Freiräume bzw. Abstände um den Energiespeicher herum notwendig, da die

Kühlung des Energiespeichers nicht auf Konvektion beruht. Die Packungsdichte der Energiespeicher im Stromrichter (d.h. die Anzahl der Energiespeicher pro Raumeinheit) kann vorteilhafterweise erhöht werden, d. h. die Energiespeicher können beispielsweise eng beieinander installiert werden. Durch die verbesserte Kühlung sind auch Energiespeicher mit größerer Energiedichte bzw. Leistungsdichte einsetzbar. Durch die bessere Kühlung und die sich daraus ergebende geringere Erwärmung der Energiespeicher erhöht sich auch die

Lebensdauer der Energiespeicher. Außerdem heizt sich die Umgebungsluft der Energiespeicher nur wenig auf, so dass der Aufwand für die Klimatisierung des Raumes, in dem der

Stromrichter angeordnet ist, sehr viel geringer ausfallen kann als bei einer passiven Luftkühlung.

Der Stromrichter kann so ausgestaltet sein, dass der

Stromrichter eine Kühleinrichtung mit einem flüssigen

Kühlmittel aufweist. Als flüssiges Kühlmittel kann

beispielsweise entionisiertes Wasser (deionisiertes Wasser) oder Glykol verwendet werden.

Der Stromrichter kann so ausgestaltet sein, dass der

Energiespeicher thermisch mit dem Kühlmittel gekoppelt ist. Durch die thermische Kopplung kann die Abwärme schnell und umfassend von dem Energiespeicher an das flüssige Kühlmittel abgegeben werden.

Der Stromrichter kann auch so ausgestaltet sein, dass der Energiespeicher thermisch mit dem Kühlmittel gekoppelt ist, indem der Energiespeicher mit einem Kühlkörper

(Energiespeicher-Kühlkörper) versehen ist und dieser

Kühlkörper thermisch mit dem Kühlmittel gekoppelt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Abwärme vom Kondensator zunächst an den Kühlkörper und dann von dem Kühlkörper an das Kühlmittel abgegeben.

Der Stromrichter kann so ausgestaltet sein, dass die

elektronischen Schaltelemente flüssigkeitsgekühlte

elektronische Schaltelemente sind. Mit anderen Worten gesagt, sind die elektronischen Schaltelemente mittels des flüssigen Kühlmittels (Kühlflüssigkeit) gekühlt. Dadurch können vorteilhafterweise auch die elektronischen Schaltelemente mittels des flüssigen Kühlmittels gekühlt werden.

Der Stromrichter kann auch so ausgestaltet sein, dass die elektronischen Schaltelemente thermisch mit dem Kühlmittel gekoppelt sind.

Insbesondere kann der Stromrichter so ausgestaltet sein, das die elektronischen Schaltelemente thermisch mit dem

Kühlmittel gekoppelt sind, indem die elektronischen

Schaltelemente mit einem Kühlkörper (Schaltelement- Kühlkörper) versehen sind und der Kühlkörper thermisch mit dem Kühlmittel gekoppelt ist.

Der Stromrichter kann auch so ausgestaltet sein, dass die Kühleinrichtung einen Kühlmittel-Kreislauf (Kreislauf des Kühlmittels) zur Kühlung des Energiespeichers aufweist. Ein Kühlmittelkreislauf ermöglicht einen effizienten Abtransport der Abwärme des Energiespeichers.

Der Stromrichter kann auch so ausgestaltet sein, dass die Kühleinrichtung eine Kühlmittelpumpe und einen Wärmetauscher (Wärmeübertrager) aufweist.

Der Stromrichter kann so ausgestaltet sein, dass der

elektrische Energiespeicher ein elektrischer Kondensator ist Insbesondere kann der elektrische Energiespeicher ein unipolarer Kondensator sein, d. h. ein Kondensator mit einer vorgegebenen Polarität der beiden Kondensatoranschlüsse.

Der Stromrichter kann so ausgestaltet sein, dass

- die zwei elektronischen Schaltelemente der Module in einer Halbbrückenschaltung angeordnet sind, oder

- die Module jeweils die zwei elektronischen Schaltelemente und zwei weitere elektronische Schaltelemente aufweisen, wobei die zwei elektronischen Schaltelemente und die zwei weiteren elektronischen Schaltelemente in einer

Vollbrückenschaltung angeordnet sind. Dabei können die zwei weiteren elektronischen Schaltelemente genau so gekühlt sein die die zwei elektronischen

Schaltelemente. Im Fall der ersten Alternative wird ein derartiges Modul auch als Halbbrücken-Modul oder als

Halbbrücken-Submodul bezeichnet. Im Fall der zweiten

Alternative wird ein derartiges Modul auch als ein

Vollbrücken-Modul oder als ein Vollbrücken-Submodul

bezeichnet .

Offenbart werden weiterhin eine Hochspannungs-Gleichstrom- Übertragungsanlage und eine Blindleistungs- Kompensationsanlage mit einem Stromrichter gemäß den

vorstehend beschriebenen Varianten.

Offenbart wird weiterhin ein Verfahren zum Kühlen mindestens eines elektrischen Energiespeichers eines Stromrichters, wobei der Stromrichter eine Mehrzahl von Modulen aufweist, wobei die Module jeweils mindestens zwei elektronische

Schaltelemente und den elektrischen Energiespeicher

aufweisen, wobei bei dem Verfahren

- der elektrische Energiespeicher mittels eines flüssigen Kühlmittels gekühlt wird.

Vorzugsweise können die Energiespeicher der Mehrzahl der Module mittels des flüssigen Kühlmittels gekühlt werden.

Dieses Verfahren kann so ablaufen, dass auch die

elektronischen Schaltelemente des jeweiligen Moduls mittels des flüssigen Kühlmittels gekühlt werden.

Das Verfahren kann so ablaufen, dass das flüssige Kühlmittel mittels eines Kühlmittel-Kreislaufs zu dem Energiespeicher transportiert wird.

Das Verfahren kann auch so ablaufen, dass das flüssige

Kühlmittel mittels des Kühlmittel-Kreislaufs zu den

elektronischen Schaltelementen transportiert wird.

Der beschriebene Stromrichter und das beschriebene Verfahren weisen gleiche beziehungsweise gleichartige Vorteile auf. Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungs ^¬ beispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen verweisen dabei auf gleiche oder gleich wirkende Elemente. Dazu ist in ein Ausführungsbeispiel eines Stromrichters, der eine Vielzahl von Modulen aufweist, in ein Ausführungsbeispiel eines Moduls, in ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Moduls, in

ein Ausführungsbeispiel einer Hochspannungs- Gleichstrom-Übertragungsanläge, in

ein Ausführungsbeispiel einer Blindleistungs- Kompensationsanlage und in

ein beispielhafter Ablauf des Verfahrens zum Kühlen des Energiespeichers der Module des Stromrichters dargestellt .

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 Wechsel- spannungs-ianschluss 7 und einen dritten Wechselspannungs ^¬ anschluss 9 auf. Der erste Wechselspannungsanschluss 5 ist elektrisch mit einem ersten Phasenmodulzweig 11 und einem zweiten Phasenmodulzweig 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 Gleichspannungs- anschluss 16 elektrisch verbunden; das dem ersten

Wechselspannungsanschluss 5 abgewandte Ende des zweiten

Phasenmodulzweigs 13 ist mit einem zweiten

Gleichspannungs-ianschluss 17 elektrisch verbunden. Der erste Gleichspannungs-ianschluss 16 ist ein positiver Gleichspannungsanschluss ; der zweite Gleichspannungsanschluss 17 ist ein negativer Gleichspannungsanschluss.

Der zweite Wechselspannungsanschluss 7 ist mit einem Ende eines 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 Wechsel- spannungs-ianschluss 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. Das dem zweiten Wechselspannungsanschluss 7 abgewandte Ende des dritten Phasenmodulzweigs 18 und das dem dritten

Wechselspannungs-ianschluss 9 abgewandte Ende des fünften Phasenmodulzweigs 27 sind mit dem ersten Gleichspannungs ^¬ anschluss 16 elektrisch verbunden. Das dem zweiten Wechsel- spannungsanschluss 7 abgewandte Ende des vierten Phasen ^¬ modulzweigs 21 und das dem dritten Wechselspannungsanschluss 9 abgewandte Ende des sechsten Phasenmodulzweigs 29 sind mit dem zweiten Gleichspannungsanschluss 17 elektrisch verbunden. Der erste Phasenmodulzweig 11, der dritte Phasenmodulzweig 18 und der fünfte Phasenmodulzweig 27 bilden ein positivseitiges Stromrichterteil 32; der zweite Phasenmodulzweig 13, der vierte Phasenmodulzweig 21 und der sechste Phasenmodulzweig 29 bilden ein negativseitiges Stromrichterteil 33. Jeder Phasenmodulzweig weist eine Mehrzahl von Modulen (1_1, 1_2, 1_3, 1_4 ... l_n; 2_1 ... 2_n; usw.) auf, welche (mittels ihrer galvanischen Stromanschlüsse) elektrisch in Reihe geschaltet sind. Solche Module werden auch als Submodule bezeichnet. Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 weist jeder Phasenmodulzweig n Module auf. Die Anzahl der mittels ihrer galvanischen Stromanschlüsse elektrisch in Reihe geschalteten Module kann sehr verschieden sein, mindestens sind zwei

Module in Reihe geschaltet, es können aber auch beispiels- weise 3, 50, 100 oder mehr Module elektrisch in Reihe

geschaltet sein. Im Ausführungsbeispiel ist n = 36: der erste Phasenmodulzweig 11 weist also 36 Module 1_1, 1_2, 1_3, ··· 1_36 auf. Die anderen Phasenmodulzweige 13, 18, 21, 27 und 29 sind gleichartig aufgebaut.

Von einer (nicht dargestellten) Steuereinrichtung des

Stromrichters 1 werden optische Nachrichten bzw. optische Signale über eine optische Kommunikationsverbindung (zum Beispiel über einen Lichtwellenleiter) zu den einzelnen

Modulen 1_1 bis 6_n übertragen. Beispielsweise sendet die Steuereinrichtung an die einzelnen Module jeweils einen

Sollwert zur Höhe der Ausgangsspannung, die das jeweilige Modul bereitstellen soll.

Der Stromrichter 1 weist eine Kühleinrichtung 50 auf. Die Kühleinrichtung 50 weist einen Kühlmittelbehälter 52, eine Pumpe 54 (Kühlmittel-Pumpe 54) sowie einen Wärmetauscher 56 (Wärmeübertrager 56) auf. Der Kühlmittelbehälter 52, die Pumpe 54 und der Wärmetauscher 56 sind über

Kühlmittelleitungen 60 mit den einzelnen Modulen 1_1 ... 6_n des Stromrichters 1 verbunden. (Die Kühlmittelleitungen 60 sind im Ausführungsbeispiel mittels zweier paralleler Linien in der Art eines Rohres dargestellt.) So ist beispielsweise der Wärmetauscher 56 über eine Hin-Kühlmittelleitung 60a mit dem Modul 1_1 verbunden; das Modul 1_1 ist über eine

Kühlmittelleitung 60b mit dem Modul 1_2 verbunden; und das Modul 1_2 ist über eine Kühlmittelleitung 60c mit dem Modul 1_3 verbunden. In gleicher Art und Weise ist das Modul 1_3 mit dem nächstfolgenden Modul 1_4 (nicht dargestellt) über eine Kühlmittelleitung verbunden und so weiter. Das letzte Modul l_n des Phasenmodulzweigs 11 ist über eine Rück- Kühlmittelleitung 60d mit dem Kühlmittelbehälter 52

verbunden. Der Kühlmittelbehälter 52 ist über eine

Kühlmittelleitung 60 mit der Pumpe 54 verbunden; die Pumpe 54 ist über eine Kühlmittelleitung 60 mit dem Wärmetauscher 56 verbunden . In dem Kühlmittelbehälter 52 befindet sich ein Vorrat an Kühlmittel 70. Das Kühlmittel 70 kann aus dem

Kühlmittelbehälter 52 mittels der Pumpe 54 durch den

Wärmetauscher 56, durch die Module 1_1 ... l_n des ersten

Phasenmodulzweigs 11 und danach wieder zurück zum

Kühlmittelbehälter 52 gepumpt werden. Somit weist die

Kühleinrichtung 50 einen Kühlmittelkreislauf 72 auf. An den Kühlmittelkreislauf 72 sind auch die Module 3_1 ... 3_n des dritten Phasenmodulzweigs 18 und die Module 5_1 ... 5_n des fünften Phasenmodulzweigs 27 angeschlossen. Mittels des

Kühlmittelkreislaufs 72 können also der Energiespeicher einer Vielzahl von Modulen und/oder die elektronischen

Schaltelemente einer Vielzahl von Modulen (hier der Module 1_1 ... l_n des ersten Phasenmodulzweigs 11, der Module 3_1 ... 3_n des dritten Phasenmodulzweigs und der Module 5_1 ... 5_n des fünften Phasenmodulzweigs 27) gleichzeitig gekühlt werden .

Zur Kühlung des Energiespeichers und/oder der elektronischen Schaltelemente der Module des zweiten Phasenmodulzweigs 13, des vierten Phasenmodulzweigs 21 und des sechsten

Phasenmodulzweigs 29 existiert eine weitere Kühleinrichtung 80. Diese weitere Kühleinrichtung 80 ist identisch aufgebaut zu der oben beschriebenen Kühleinrichtung 50.

Selbstverständlich können in einem anderen

Ausführungsbeispiel auch sämtliche Module des Stromrichters 1 mittels einer einzigen Kühleinrichtung (d. h. mittels eines einzigen Kühlmittelbehälters 52, einer einzigen Pumpe 54 und eines einzigen Wärmetauschers 56) gekühlt werden. Alternativ ist es auch möglich, mehr als zwei Kühleinrichtungen zur Kühlung der Module des Stromrichters 1 einzusetzen.

Der Kühlmittelbehälter 52 enthält einen Vorrat des

Kühlmittels 70. Der Kühlmittelbehälter 52 ist optional: das Kühlmittel kann auch in ausreichender Menge in den

Kühlmittelleitungen 60, in der Pumpe 54 und im Wärmetauscher 56 vorhanden sein. In Figur 2 ist beispielhaft der Aufbau eines Moduls 201 dargestellt. Dabei kann es sich beispielsweise um das Modul 1_1 des ersten Phasenmodulzweigs 11 (oder auch um eines der anderen in Figur 1 dargestellten Module) handeln. Das Modul ist als ein Halbbrückenmodul 201 ausgestaltet. Das Modul 201 weist ein erstes ein- und abschaltbares elektronisches

Schaltelement 202 (erstes elektronisches Schaltelement 202) mit einer ersten antiparallel geschalteten Diode 204 (erste Freilaufdiode 204) auf. Weiterhin weist das Modul 201 ein zweites ein- und abschaltbares elektronisches Schaltelement 206 (zweites elektronisches Schaltelement 206) mit einer zweiten antiparallel geschalteten Diode 208 (zweite

Freilaufdiode 208) und einen elektrischen Energiespeicher 210 in Form eines elektrischen Kondensators 210 auf. Das erste elektronische Schaltelement 202 und das zweite elektronische Schaltelement 206 sind jeweils als ein IGBT ( insulated-gate bipolar transistor) ausgestaltet. Das erste elektronische Schaltelement 202 ist elektrisch in Reihe geschaltet mit dem zweiten elektronischen Schaltelement 206. Am Verbindungspunkt zwischen den beiden elektronischen Schaltelementen 202 und 206 ist ein erster (galvanischer) Modulanschluss 212

angeordnet. An dem Anschluss des zweiten Schaltelements 206, welcher dem Verbindungspunkt 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 Schaltelements 202, der dem

Verbindungspunkt gegenüberliegt.

Der Energiespeicher 210 ist also elektrisch parallel

geschaltet zu der Reihenschaltung aus dem ersten

Schaltelement 202 und dem zweiten Schaltelement 206. Durch entsprechende Ansteuerung des ersten Schaltelements 202 und des zweiten Schaltelements 206 kann erreicht werden, dass zwischen dem ersten Modulanschluss 212 und dem zweiten

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 Phasenmodulzweige kann so die jeweils gewünschte Ausgangsspannung des Stromrichters erzeugt werden. Die Ansteuerung des ersten Schaltelements 202 und des zweiten Schaltelements 206 erfolgt im Ausführungsbeispiel mittels der (oben erwähnten) von der Steuereinrichtung des Stromrichters zu dem Modul übertragenen Nachricht bzw. Signal.

Das erste elektronische Schaltelement 202 ist mit einem ersten Schaltelement-Kühlkörper 220 versehen; das zweite elektronische Schaltelement 206 ist mit einem zweiten

Schaltelement-Kühlkörper 222 versehen. Die erste

Freilaufdiode 204 ist mit einem ersten Dioden-Kühlkörper 226 versehen; die zweite Freilaufdiode 208 ist mit einem zweiten Dioden-Kühlkörper 228 versehen. Der Energiespeicher 210 ist mit einem Energiespeicher-Kühlkörper 230 versehen. Die

Kühlkörper 220, 222, 226, 228 und 230 können jeweils aus massivem Metall bestehen, beispielsweise aus Kupfer oder Aluminium. Die Kühlkörper sind in der Figur 2 lediglich schematisch dargestellt. Die Kühlkörper 220, 222, 226, 228 und 230 stehen in einem engen thermischen Kontakt mit dem jeweiligen Bauelement und sind in der Lage, die in dem

Bauelement entstehende Abwärme aufzunehmen und an das

flüssige Kühlmittel 70 weiterzuleiten. Daher stehen die

Kühlkörper 220, 222, 226, 228 und 230 jeweils in engem thermischen Kontakt (thermische Kopplung) mit dem Kühlmittel 70. So sind der Energiespeicher 210, das erste elektronische Schaltelement 202, das zweite elektronische Schaltelement 206, die erste Freilaufdiode 204 und die zweite Freilaufdiode 208 thermisch mit dem Kühlmittel 70 gekoppelt.

Im unteren Teil der Figur 2 ist mittels eines Pfeils 236 das in das Modul 201 hineinströmende Kühlmittel 70 dargestellt; im oberen Teil der Figur 2 ist mittels eines Pfeils 238 das aus dem Modul 201 herausströmende Kühlmittel 70 dargestellt. Mittels des durch das Modul 201 strömenden Kühlmittels 70 können also das erste elektronische Schaltelement 202, das zweite elektronische Schaltelement 206, die erste Freilaufdiode 204, die zweite Freilaufdiode 208 und der

Energiespeicher 210 gekühlt werden. Alternativ ist es

natürlich auch möglich, dass mittels des Kühlmittels 70 nur einzelne Bauelemente des Moduls gekühlt werden,

beispielsweise nur der Energiespeicher 210. In diesem Fall können für die Kühlung der Schaltelemente und der

Freilaufdioden andere Kühlmöglichkeiten vorhanden sein, beispielsweise ein eigener Kühlmittelkreislauf. Das Kühlmittel 70 nimmt die Abwärme des Energiespeichers 210 auf. Weiterhin nimmt das Kühlmittel 70 die Abwärme des ersten elektronischen Schaltelements 202, des zweiten elektronischen Schaltelements 206, der ersten Freilaufdiode 204 und der zweiten Freilaufdiode 208 auf. Das Kühlmittel 70

transportiert die aufgenommene Abwärme zu dem Wärmetauscher 56. Der Wärmetauscher 56 gibt die Abwärme des Kühlmittels an die Umgebungsluft ab (vorzugsweise gibt der Wärmetauscher 56 die Abwärme an die Umgebungsluft außerhalb des

Stromrichtergebäudes ab) . Der Energiespeicher 210 ist also ein flüssigkeitsgekühlter Energiespeicher 210; der

Energiespeicher 210 wird mittels des flüssigen Kühlmittels 70 gekühlt. In gleicher Weise sind die elektronischen

Schaltelemente 202, 206 flüssigkeitsgekühlte elektronische Schaltelemente 202, 206.

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 den bereits aus Figur 2 bekannten ersten elektronischen Schaltelement 202, zweiten

elektronischen Schaltelement 206, erster Freilaufdiode 204, zweiter Freilaufdiode 208 und Energiespeicher 210 weist das in Figur 3 dargestellte Modul 301 ein drittes elektronisches Schaltelement 302 mit einer antiparallel geschalteten dritten Freilaufiode 304 sowie ein viertes elektronischen

Schaltelement 306 mit einer vierten antiparallel geschalteten Freilaufdiode 308 auf. Das dritte elektronische Schaltelement 302 und das vierte elektronische Schaltelement 306 sind jeweils als ein IGBT ausgestaltet. Im Unterschied zur

Schaltung der Figur 2 ist der zweite Modulanschluss 315 nicht mit dem zweiten elektronischen Schaltelement 206 elektrisch verbunden, sondern mit einem Mittelpunkt einer elektrischen Reihenschaltung aus dem dritten elektronischen Schaltelement 302 und dem vierten elektronischen Schaltelement 306.

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

elektronischen Schaltelemente 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 Modulanschluss 212 und den zweiten Modulanschluss 215, 315 fließen große elektrische Ströme des Stromrichters.

Bei diesem Ausführungsbeispiel des Moduls 301 werden neben dem Energiespeicher 210, dem ersten elektronischen

Schaltelement 202, dem zweiten elektronischen Schaltelement 206, der ersten Freilaufdiode 204 und der zweiten

Freilaufdiode 208 zusätzlich auch das dritte elektronische Schaltelement 302, das vierte elektronische Schaltelement 306, die dritte Freilaufdiode 304 sowie die vierte

Freilaufdiode 308 mittels des Kühlmittels 70 des

Kühlmittelkreislaufs 72 gekühlt.

In Figur 4 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsanlage 401 dargestellt. Diese Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsanlage 401 weist zwei Stromrichter 1 auf, wie sie in Figur 1 dargestellt sind. Diese beiden Stromrichter 1 sind gleichspannungsseitig über eine Hochspannungs-Gleichstrom-Verbindung 405 elektrisch miteinander verbunden. Dabei sind die beiden positiven

Gleichspannungsanschlüsse 16 der Stromrichter 1 mittels einer ersten Hochspannungs-Gleichstrom-Leitung 405a elektrisch miteinander verbunden; die beiden negativen Gleichspannungsanschlüsse 17 der beiden Stromrichter 1 sind mittels einer zweiten Hochspannungs-Gleichstrom-Leitung 405b elektrisch miteinander verbunden. Mittels einer derartigen

Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsanlage 401 kann

elektrische Energie über weite Entfernungen übertragen werden; die Hochspannungs-Gleichstrom-Verbindung 405 weist dann eine entsprechende Länge auf.

In Figur 5 ist ein Ausführungsbeispiel eines Stromrichters 501 dargestellt, welcher ein Blindleistungskompensator 501 ist. Dieser Stromrichter 501 weist lediglich die drei

Phasenmodulzweige 11, 18 und 27 auf, welche drei Phasenmodule des Stromrichters bilden. Die Anzahl der Phasenmodule

entspricht der Anzahl der Phasen eines Wechselspannungsnetzes 511, an das der Stromrichter 501 angeschlossen ist.

Die drei Phasenmodule 11, 18 und 27 sind dreieckförmig miteinander verbunden, d.h. die drei Phasenmodule 11, 18 und 27 sind in einer Dreieckschaltung geschaltet. Jeder Eckpunkt der Dreieckschaltung ist mit jeweils einer Phasenleitung 515, 517 und 519 des dreiphasigen Wechselspannungsnetzes 511 elektrisch verbunden. (Die drei Phasenmodule können in einem anderen Ausführungsbeispiel anstelle in Dreieckschaltung auch in einer Sternschaltung geschaltet sein.) Der Stromrichter 501 kann das Wechselspannungsnetz 511 mit Blindleistung versorgen oder Blindleistung aus dem Wechselspannungsnetz 511 entnehmen .

In Figur 6 ist das Verfahren zum Kühlen von mindestens einem elektrischen Energiespeicher des Stromrichters noch einmal mittels eines Ablaufdiagramms dargestellt. Verfahrensschritt 602:

Pumpen des Kühlmittels 70 in einem Kühlmittelkreislauf 72 durch die Module 1_1 ... 6_n des Stromrichters 1

Verfahrensschritt 604:

Aufnehmen der Abwärme des Energiespeichers 210 der Module 1_1 ... 6_n durch das Kühlmittel 70 Verfahrensschritt 606 (optional):

Aufnehmen der Abwärme der Schaltelemente 202, 206, 302, 306 der Module 1_1 ... 6_n durch das Kühlmittel 70

Verfahrensschritt 608:

Abtransport der Abwärme mittels des Kühlmittels 70 zum

Wärmetauscher 56

Es wurde ein Stromrichter mit einer Mehrzahl von Modulen sowie ein Verfahren zum Kühlen des Energiespeichers der

Module eines Stromrichters beschrieben. Dabei wird der

Energiespeicher der Module (beispielsweise der elektrische Kondensator der Module) mittels eines flüssigen Kühlmittels gekühlt (Flüssigkeitskühlung) . Es findet also mittels eines flüssigen Kühlmittels eine aktive Kühlung des

Energiespeichers statt. Vorzugsweise erfolgt die Kühlung des Energiespeichers mittels desselben flüssigen Kühlmittels, mittels dem auch die Schaltelemente der Module gekühlt werden. Die Flüssigkeitskühlung des Energiespeichers ergibt eine Reihe von Vorteilen:

- Energiespeicher (z. B. Kondensatoren) mit größerer

Energiedichte/Leistungsdichte sind einsetzbar.

- Konvektionsabstände zwischen den Energiespeichern sind nicht oder nur noch minimal notwendig. Dadurch erhöht sich die Packungsdichte der Energiespeicher im Stromrichter.

- Die Klimatisierung des Gebäudes, in dem der Stromrichter steht, (z. B. Stromrichter-Halle) vereinfacht sich wesentlich (Kostenvorteil) .

- Die Lebensdauer der Energiespeicher erhöht sich.