用于运行电网的方法与流程

本发明涉及一种用于运行电网的方法、一种多电平转换器和一种能量供应系统。

背景技术：

一个电网能够具有多个能量源，通过这些能量源能够将电能提供给与该电网连接的多个耗电器。在此还可行的是，将该电网分成多个子网，不同的能量源以及耗电器分别与这些子网相关联。这些不同的子网能够具有能够运行这些子网的不同的电压，其中，这些不同的电压具有不同的幅值和/或不同的最大值。在此，两个具有不同电压的彼此连接的子网通过一个电压变换器，例如一个直流电压变换器或一个交流电压变换器彼此连接。

从文件us5093583a已知一种用于机动车辆的电力系统，该电力系统包括一个低压电网以及一个高压电网。在此，由一个发电机产生低电压，该低电压馈送给该机动车辆的低压电网以及变压器。该变压器形成为将该低电压转换成高电压，该高压电网的耗电器还有该低压电网的耗电器可以用该高电压并联地运行。

在文件us20100140003a1中描述用于以交流电供应电动机的方法。在此，根据该电动机的要求，通过至少一次脉冲宽度调制将电压提供给该电动机，其中在相应地待使用的脉冲宽度调制的多个类型，例如三个类型之间进行选择。

从文件us20130106365a1已知通过一个外部的能量源给电动车辆的能量存储器充电。在此可行的是，将该机动车辆的能量存储器与该外部的能量源电流隔离地或直接地充电。

在文件us20140152089a1中描述一种燃料电池系统，通过该燃料电池系统用电能供应电负载。在此，在相应的燃料电池与相应的电负载之间安排一个逆变器，该逆变器形成为产生相应负载所需要的多相高伏电压，其中，通过选择高伏电压的相位的差来避免干扰性的噪声。

从文件us20140225432a1已知一种电流变换器，该电流变换器包括三个线圈并且形成为用于在电动车辆的不同的电压源与电压网之间交换电能。

在此背景下，本发明的目的在于提供一种方法以及一种装置，用该方法或该装置能够产生具有不同的最大值的电压，其中，提供有具有第一值的第一电压的第一耗电器不受提供给第二耗电器的具有第二值的第二电压的干扰。

技术实现要素：

该目的通过根据下述1所述的方法、根据下述7所述的一种多电平转换器以及根据下述15所述的一种能量供应系统实现。自下述2-6、8-14和16-18以及说明书中得出该方法、该多电平转换器和该能量供应系统的多个构型。

1.用于运行电网的方法，该电网包括一个第一子网和一个第二子网，这些子网通过一个变压器彼此连接并且通过该变压器彼此电流隔离，其中该变压器的一个初级侧以第一匝数与该第一子网相关联并且该变压器的一个次级侧以第二匝数与该第二子网相关联，其中该第一子网具有一个带有多个单独模块的多电平转换器，其中，每个单独模块具有一个电能存储器，其中由该多电平转换器提供至少一个第一输入的交流电压，该第一输入的交流电压用至少一个第二输入的交流电压调制，其中将由此得到的电压提供给该变压器并且该电压由该变压器变换成提供给该第二子网的一个输出的电压。

2.根据上述1所述的方法，其中提出的是，该至少一个第一输入的交流电压具有一个第一值的幅值和一个第一值的频率，并且该至少一个第二输入的交流电压具有一个第二值的幅值和一个第二值的频率，其中该至少一个第一交流电压的幅值的该第一值设定为大于该第二交流电压的幅值的该第二值，并且其中该至少一个第一交流电压的频率的该第一值设定为小于该至少一个第二交流电压的频率的该第二值。

3.根据前述1-2之一所述的方法，其中该至少一个第一输入的交流电压在该多电平转换器的一个参考点处用该至少一个第二输入的交流电压调制。

4.根据上述3所述的方法，其中将该多电平转换器的一个中性点选择为参考点。

5.根据前述1-4之一所述的方法，其中将该至少一个第二输入的交流电压调制到该至少一个第一输入的交流电压上，其中作为这些输入的交流电压的总和来提供所得到的电压。

6.根据前述1-5之一所述的方法，其中由该多电平转换器提供多个彼此相位偏移的输入的第一交流电压，这些第一交流电压用该至少一个第二输入的交流电压调制。

7.安排在电网中的多电平转换器，其中该电网包括一个第一子网和一个第二子网，其中这两个子网能够通过一个变压器彼此连接并且能够通过该变压器彼此电流隔离，其中该变压器的一个初级侧以第一匝数与该第一子网相关联并且该变压器的一个次级侧以第二匝数与该第二子网相关联，其中该多电平转换器待安排在该第一子网中并且具有多个单独模块，其中每个单独模块具有一个电能存储器，其中该多电平转换器形成为提供至少一个第一输入的交流电压并且用至少一个第二输入的交流电压进行调制，其中由此得到的电压提供给该变压器并且该电压由该变压器变换成提供给该第二子网的一个输出的电压。

8.根据上述7所述的多电平转换器，一个控制单元与该多电平转换器相关联，该控制单元形成为设定该至少一个输入的交流电压的至少一个物理参数的值。

9.根据上述7或8所述的多电平转换器，其中，至少两个单独模块具有相同的设计。

10.根据上述7至9之一所述的多电平转换器，该多电平转换器被设计成由至少一个单独模块的能量存储器的单独电压来产生该至少一个第一输入的交流电压。

11.根据上述10所述的多电平转换器，该多电平转换器被设计成将至少两个单独模块串联和/或彼此并联，并且由待彼此组合的该至少两个单独模块的单独电压的组合来提供该至少一个第一输入的交流电压。

12.根据上述7至10之一所述的多电平转换器，该多电平转换器具有多个串，其中每个串具有由多个彼此连接的单独模块构成的组合，其中能够用每个串相应地产生一个第一输入的交流电压。

13.根据上述7至12之一所述的多电平转换器，至少一个额外的能量存储器与该多电平转换器相关联，该能量存储器形成为提供该至少一个第二输入的交流电压。

14.根据上述7至13之一所述的多电平转换器，其中这些单独模块的能量存储器形成为直流电压源，其中，该多电平转换器具有至少一个变换器，该变换器形成为将至少一个单独模块的能量存储器的形成为直流电压的单独电压转换成交流电压并且由此提供该至少一个第一输入的交流电压。

15.能量供应系统，该能量供应系统具有一个电网，该电网包括一个第一子网和一个第二子网，这些子网通过一个变压器彼此连接并且通过该变压器彼此电流隔离，其中该变压器的一个初级侧以第一匝数与该第一子网相关联并且该变压器的一个次级侧以第二匝数与该第二子网相关联，其中该第一子网具有一个带有多个单独模块的多电平转换器，其中每个单独模块具有一个电能存储器，其中该多电平转换器被设计为提供至少一个第一交流电压并且用至少一个第二输入的交流电压进行调制，其中能够将由此得到电压提供给该变压器，其中该变压器被设计为将由此得到电压变换成一个输出的电压并且提供给该第二子网。

16.根据上述15所述的能量供应系统，其中该变压器的初级侧的第一匝数大于该变压器的次级侧的第二匝数。

17.根据上述15或16所述的能量供应系统，其中该能量供应系统待安排在机动车辆中。

18.根据上述15至17之一所述的能量供应系统，其中一个电动机器作为耗电器与该第一子网相关联，该电动机器具有多个相位，其中该多电平转换器被设计为分别将第一输入的交流电压提供给每个相位。

根据本发明的方法设置为用于运行一个电网，该电网包括一个第一子网和一个第二子网，这些子网通过一个变压器彼此连接并且通过该变压器彼此电流隔离。在此，该变压器的一个初级侧以第一匝数与该第一子网相关联并且该变压器的一个次级侧以第二匝数与该第二子网相关联。该第一子网具有一个带有多个单独模块的多电平转换器，其中，每个单独模块具有一个电能存储器。由该多电平转换器提供和/或产生至少一个第一或初级输入的交流电压作为输入电压，该第一输入的交流电压用至少一个第二或次级输入的交流电压作为另外的输入电压来调制。将由此类调制得到的电压提供给该变压器并且由该变压器变换成提供给该第二子网的一个输出的电压作为输出电压。

该变压器的初级侧的第一匝数通常大于该次级侧的第二匝数。由此，该第一子网并且由此一个高压电网所得到的交流电压的最大幅值大于用于该第二车载子网的输出的交流电压的幅值，该第二车载子网对应地形成为和/或被称为低压电网。

在该方法中提出，该至少一个第一输入的交流电压具有一个第一值的幅值和一个第一值的频率，并且该至少一个第二输入的交流电压具有一个第二值的幅值和一个第二值的频率。在此，该至少一个第一交流电压的幅值的该第一值通常设定为大于该第二交流电压的幅值的该第二值。该至少一个第一交流电压的频率的该第一值设定为通常小于该至少一个第二交流电压的频率的该第二值。替代性地可行的是，该至少一个第一输入的交流电压的幅值的该第一值小于该第二输入的交流电压的该第二值。此外也可行的是，该至少一个第一输入的交流电压的频率的值大于该第二输入的交流电压的频率的值。

在一个构型中，该至少一个第一输入的交流电压在该多电平转换器的一个参考点处用该至少一个第二输入的交流电压调制。在此，例如该多电平转换器的一个中性点选择为参考点。

在实施幅值调制的情况下，通常将该至少一个第二输入的交流电压调制到该至少一个第一输入的交流电压上并且由此与之相加，其中，作为这些输入的交流电压的总和来提供所得到的电压。

此外可行的是，由该多电平转换器提供多个(例如三个)彼此相位偏移的输入的第一或初级交流电压或相位，这些第一或初级交流电压或相位用该至少一个第二或次级的输入的交流电压来调制。在此提出，分别用一个相位独立地待调节的第二输入的交流电压来调制这些第一输入的交流电压中的每一者。替代于此，所有第一输入的交流电压用相同的第二输入的交流电压来调制。

在一个构型中，该至少一个第一输入的交流电压或相位用该至少一个第二输入的交流电压调制并且由此激发。在此实施的调制相对于该多电平转换器的参考点(例如在该多电平转换器的一个端子与该参考点之间)来调节，其中，设置用于该至少一个第一输入的交流电压或相位的相应的端子。如果通过该多电平转换器产生多个第一输入的交流电压和由此多个相位时，通过待用于调制的至少一个第二交流电压来补偿这些第一输入的交流电压和相位。

包括多个具有能量存储器的单独模块的多电平转换器同样形成为和/或被称为能量存储器或能量源，通过该多电平转换器将具有不同频率的交流电压提供给这些子网的耗电器。在此，将具有相应地按照需要适配的幅值和频率的交流电压提供给该第一子网的耗电器。

此外，通过该变压器依赖于所得到的交流电压将该输出的交流电压提供给该第二子网的耗电器，其中，该输出的交流电压的频率及幅值依赖于所得到的交流电压的频率和幅值以及该变压器的两个匝数的比率。

此外，该多电平转换器具有多个分布式的单独模块，其中，由一个相应的单独模块的能量存储器提供直流电压或交流电压，其中，对于由一个相应的能量存储器提供直流电压的情况，由该多电平转换器将该直流电压转换成交流电压。

将也称为多电平逆变器的根据本发明的多电平转换器或多级转换器安排在一个电网中，该电网包括一个第一子网和一个第二子网，这些子网通过一个变压器彼此连接并且通过该变压器彼此电流隔离，其中，该变压器的一个初级侧以第一匝数与该第一子网相关联并且该变压器的一个次级侧以第二匝数与该第二子网相关联。该多电平转换器安排在该第一子网中并且具有多个单独模块，其中，每个单独模块具有一个电能存储器。该多电平转换器形成为，提供和/或产生至少一个第一输入的交流电压作为输入电压并且用至少一个第二输入的交流电压作为输入电压来调制，其中，由该多电平转换器将所得到的电压提供给该变压器，该电压由该变压器变换成一个输出的电压作为输出电压并且提供给该第二子网。

一个控制单元与该多电平转换器相关联，该控制单元形成为，设定该至少一个输入的交流电压的至少一个物理参数(例如幅值和/或频率)的值。根据定义，该控制单元形成为和/或被称为该多电平转换器的部件。

此外，该多电平转换器的至少两个单独模块(一般所有的单独模块)具有相同设计。

该多电平转换器形成为，由至少一个单独模块的能量源或能量存储器的单独电压产生或提供该至少一个第一输入的交流电压，其中，多个输入的第一交流电压彼此叠加和/或彼此在时间上相位偏移。

此外，该多电平转换器形成为，将至少两个单独模块串联和/或彼此并联，并且由至少两个待彼此组合的单独模块的单独电压的组合来提供该至少一个第一输入的交流电压。在此，根据需要接通或切断个别单独模块。

该多电平转换器具有多个(例如三个)串，其中，每个串具有由多个彼此连接的、通常相同地形成的单独模块构成的组合，其中，用每个串可以分别产生一个第一输入的交流电压并由此产生相位。该相应的第一输入的交流电压的幅值的值依赖于接通或切断一个相应的串中的哪个单独模块以及该串的多个接通的单独模块如何彼此串联和/或并联连接来设定。

至少一个额外的能量源或至少一个额外的能量存储器与该多电平转换器相关联，该能量源或能量存储器形成为提供该至少一个第二输入的交流电压。

这些单独模块的能量存储器一般形成为直流电压源。该多电平转换器具有至少一个变换器，该变换器被设计成将来自至少一个单独模块的能量存储器的形式为直流电压的单独电压转换成交流电压并且由此提供该至少一个第一输入的交流电压。

通常将该至少一个第二输入的、高频率的交流电压调制到该至少一个第一输入的、低频率的交流电压上。

此外，通过该多电平转换器，即通过由该多电平转换器提供而得到的电压来激发该变压器的初级侧。

该变压器具有高通特性，其中该变压器仅考虑所得到的电压的部分并且将这些部分变换成输出电压，这些部分至少与极限频率一样大。

根据本发明的能量供应系统包括一个电网，该电网包括一个第一子网和一个第二子网，这些子网通过一个变压器彼此连接并且通过该变压器彼此电流隔离，其中，该变压器的一个初级侧具有第一匝数并且与该第一子网相关联，并且其中，该变压器的一个次级侧具有第二匝数并且与该第二子网相关联。该第一子网包括一个带有多个单独模块的多电平转换器，其中，每个单独模块具有一个电能存储器。该多电平转换器形成为，提供和/或产生至少一个第一输入的交流电压或输入电压并且用至少一个第二输入的交流电压或输入电压来调制。将由此得到的电压提供给该变压器。该变压器形成为，将由此得到的电压变换成一个输出的电压或输出电压并且提供给该第二子网。

在一个构型中，该变压器的初级侧的线圈的第一匝数大于该变压器的次级侧的线圈的第二匝数。替代性地可以设想的是，该初级侧的线圈的第一匝数小于该次级侧的线圈的第二匝数。

该能量供应系统例如待安排在机动车辆中。

此外，一个电动机器作为耗电器与该第一子网相关联，该电动机器具有多个相位，其中，该多电平转换器形成为将一个第一输入的交流电压分别提供给每个相位。

在一个构型中，所提出的根据本发明的多电平转换器形成为所提出的根据本发明的能量供应系统的部件，其中，通过该多电平转换器和/或该能量供应系统向该网的耗电器(即，该第一子网的通常形成为电动机器的至少一个耗电器以及该第二子网的至少一个耗电器)供应电能。在此，在一个构型中提出，将一种此类的电动机器作为电动机运行，通过该电动机将电能转换成机械能。替代性地或补充地也可行的是，根据要求将该电动机器作为发电机运行。

如果该能量供应系统和该网设置为用于机动车辆，则该网也形成为和/或被称为该机动车辆的车载电网。对应地，这两个子网形成为和/或被称为该机动车辆的子车载电力系统，这些子车载电力系统用幅值或最大值的大小不同的电压运行。在这种情况下还提出，在该电动机器作为电动机运行的情况下，该电动机器作为该第一子网(该第一子网的电压具有大的幅值)的耗电器形成为用于驱动或移动该机动车辆。如果该电动机器替代于此作为发电机运行，则通过该电动机器能够将该机动车辆的机械能例如在回收运行(rekuperationsbetrieb)中转换成电能，其中，能够将在此提供的电能存储在该电网的一个能量存储器中。该第二子网(该第二子网的电压具有较小的幅值)的一个耗电器形成为例如用于实施该机动车辆的控制功能。

所提出的根据本发明的方法通过该多电平转换器和/或该能量供应系统实施，其中，通过该多电平转换器和/或该能量供应系统控制并且由此操纵和/或调节该方法。

如果该第一子网以比该至少一个第二子网更高的电压运行，则在一个构型中通过该多电平转换器对该变压器的至少一个初级侧和由此一个初级线圈或绕组产生激发，该多电平转换器例如也形成为和/或被称为高电压多电平转换器。该至少一个第一输入的交流电压(该交流电压由该多电平转换器提供并且通过该交流电压能够供应该第一子网的耗电器)的频率的值一般来说相对低并且为最大两千赫兹。相反，该至少一个第二输入的交流电压(该交流电压用于调制该至少一个第一输入的交流电压)的频率大于该至少一个第一输入的交流电压的频率的值。

该多电平转换器例如形成为模块化多电平转换器(modularmultilevelconverter，mmc)或mmspc。在s.m.goetz、a.v.peterchev和t.weyh的文件“modularmultilevelconverterwithseriesandparallelmoduleconnectivity:topologyandcontrol(具有串联和并联模块连接的模块化多电平转换器：拓扑结构与控制)”(ieeetransactiononpowerelectronics)中描述形成为mmspc的多电平转换器。

该至少一个待产生的第一输入的交流电压一般具有高动态性。该至少一个第一输入的交流电压的幅值的值通常比该至少一个第二输入的交流电压的幅值的值大多个数量级。通过组合由该多电平转换器叠加的多个第一输入的交流电压，这些第一输入的交流电压的所谓的频率多路复用是可行的，其中，能够从该多电平转换器出发供应以此方式彼此组合的第一输入的交流电压以用于供应该第一子网的耗电器。

通过选择这两个线圈中的至少一者或该变压器的电感的值来设定该变压器的高通特性，其中，该相应的线圈的电感依赖于其匝数。

对该变压器的激发通过所得到的电压的频率和/或幅值的值来设定，该电压由该多电平转换器从这些输入的交流电压提供。在此，这些第一输入的交流电压的至少幅值和/或频率适配于该第一子网的耗电器的要求。在由该多电平转换器待实施的调制的范围内实施幅值调制。待实施的调制仅对于一个第一输入的交流电压并且由此对于一个第一相位、或者对于多个第一输入的交流电压并且由此对于多个相位是能够实行的，其中，在最后提及的情况中，将这些输入的第一交流电压互相补偿。

在一个构型中，该变压器的次级侧与至少一个整流器并且由此能够与由多个整流器构成的拓扑相连接，其中，该第二子网的至少一个耗电器进而连接到该至少一个整流器处，其中，由该变压器提供的输出的交流电压由该至少一个整流器转换成直流电压。该至少一个整流器通常形成为主动或被动的并且一般具有至少一个交流电压调节阶段或dc调节阶段，该调节阶段例如形成为用于110v或240v电压的降压阶段、升压阶段或降压-升压阶段。由该至少一个整流器构成的拓扑形成为至少单脉冲的或多脉冲的，例如单脉冲至十二脉冲的。为了主动调节该至少一个整流器，例如使用一个形成为场效应晶体管(fet)的半导体模块。为了被动调节例如使用至少一个二极管。

在该方法、该多电平转换器和/或该能量供应系统的第一可行的实施方式中提出，该第一子网形成为高压供应网络并且该第二子网形成为低压供应网络。在此，该第二子网在一个构型中具有至少一个单独的能量存储器，例如一个电容器和/或电池。在此，该第一子网的平均功率需求比该第二子网的平均功率需求高多倍，例如高五倍。如果该能量供应系统和由此该电网用于机动车辆，具有例如12v的最大电压的第二子网的平均功率需求为1kw至3kw。相反，该第一子网的功率需求根据待驱动的机动车辆的构型为例如20kw至400kw以用于驱动该机动车辆。

在待通过该多电平转换器实施的调制的情况下，通过该至少一个第二输入的交流电压将额外的功率馈送至该第一子网中并且在此加入该第一子网的动态功率调节中。为了该第一子网的当前的功率(该功率由基于该至少一个第一输入的交流电压的实际的额定电流曲线或额定电压曲线产生)遵循当前的调节额定值(regelsoll)，该当前的功率仅在时间平均中满足该第二子网的功率需求并且由此满足该第二子网的耗电器和/或能量存储器的功率需求。由该第一子网的瞬时功率需求与该第二子网的平均功率构成的这两个条件决定由该待实施的调制的程度与一个额定电压曲线或额定电流曲线的功率的程度构成的两个自由度。

在第二实施方式中，用于激发在该第一子网中的变压器的调制对于该第一子网的至少一个耗电器(例如用于驱动该机动车辆的至少一个电动机器)是不可见的。通过消除在该第一子网中得到的交流电压的高频率分量来降低该第一子网的耗电器的静电负载。这例如涉及形成为电动机器的至少一个耗电器的绝缘，通过该绝缘尤其限定该耗电器的使用寿命。在一个构型中，通过使用该多电平转换器的自由度作为物理电路，相对于该电路的参考点实施调制。在此，该参考点例如对应于通常多相的多电平转换器或多电平逆变器的一个中性点。在此，在该耗电器(例如该多相的电动机器)的一个相位的端子与该参考点之间实施调制。如果该耗电器具有至少一个中性点(即，一个中性点或多个中性点)，例如在该电动机器的三相星形绕组的情况下就是这种情况，则不能将该三相星形绕组与该参考点连接。替代于此，在该耗电器的相位的其他端子处并行地实施调制，其中，该调制仅存在于这些相位的端子和由此该参考点之间，而不存在于该耗电器的端子之间。在此，将该参考点作为该变压器的端子使用。

通过所提出的多电平转换器或多电平逆变器能够提供具有低失真的所得到的电压，由此避免其他电气设备的干扰。在该第一子网内，该电动机器使用由该多电平转换器提供的电能以用于驱动该机动车辆。在此可行的是，从该多电平转换器出发以电压控制的方式运行该电动机器。

该多电平转换器例如形成为在一个中性点处具有一个中性导体的中性点钳位(npc)转换器、形成为快速电容器、形成为模块化多电平转换器或mmspc，通过该多电平转换器提供多个电压，例如交流电压或三相电流电压，产生这些电压以用于至少一个用于驱动该机动车辆的电动机器。设置为用于进行供应的此类电压在该高压区域中具有大于60伏特、通常大于200伏特的值并且一般由多个能量存储器(例如高压存储器)馈送。该多电平转换器的至少一个输出端与该至少一个高压存储器电流隔离。如果该多电平转换器具有多个输出端，这些输出端同样彼此电流隔离。

通过具有该多电平转换器的第一子网，能够用电能供应该电动机器，其中，该第一子网形成为和/或被称为高压系统。相反，该第二子网形成为和/或被称为低压系统，通过该低压系统用电能供应其他的耗电器，例如该机动车辆的照明装置、辅助单元、控制或操纵模块或通信装置。该第二子网例如具有12v、24v或48v的最大电压。相反，该第一子网具有显著更高的例如110v或240v的电压。

所有的子网通过该变压器彼此电流隔离，使得在该第二子网中的实际的半导体损伤不能产生与该第二子网的导电连接以及因此致命的接触电压。为了提供电能而使用的多电平转换器具有很小的重量并且仅需要很小的构造空间。通过该多电平转换器能够用至少一个变换器实现电流隔离的转换功能。例如模块化的多电平转换器在一个构型中形成为m2spc(模块化多电平并联/串联转换器)并且包括电容器和/或电池作为该多电平转换器的多个能量存储器或单独模块的部件。

将包括多个单独模块的多电平转换器用作该能量供应系统的中央能量存储器，其中，通过在该第一子网的内部的多电平转换器产生高电压。从该多电平转换器的第一高电压出发，通过该变压器提供用于该第二子网的相对低的电压，其中，这两个子网通过该变压器额外地电流隔离。由该多电平转换器提供的电压仅经受很小的波动。通过该多电平转换器，作为能量存储器的多个电池是动态地可再配置的并且由此也用于机动车辆。

在一个构型中，通过通常模块化的多电平转换器由这些单独模块的多个能量存储器(这些能量存储器例如形成为直流电压源)产生用于该第一子网的交流电压，该第一子网具有高的电压值。代替待在其他情况下使用的变换器，在所提出的能量供应系统的情况下将该第二子网通过该变压器与该第一子网连接，其中能够在这两个子网之间实现能量交换。该变压器通过通常低的第二输入的交流电压(该交流电压调制到该第一输入的交流电压上)供应以电能。该第二输入的交流电压被调制到该多电平转换器的至少一个相位(一般所有相位)上。在此能够合适地选择的一个参考点可阻止经调制的第二输入的交流电压影响该电动机器的运行。

从说明书和附图中得出本发明的其他优点和构型。

不言而喻，以上提到的这些特征以及仍将在以下说明的特征不仅能够在对应引用的组合中使用，而且还可在其他组合中或者单独使用而不脱离本发明的范围。

附图说明

本发明借助于在附图中的实施方式示意性示出并且参照附图予以示意性及详细的说明。

图1以示意性图示示出了由现有技术中已知的电路。

图2以示意性图示示出了根据本发明的多电平转换器的第一实施方式和用于实施根据本发明方法的第一实施方式的图表。

图3以示意性图示示出了根据本发明的能量供应系统的第一实施方式。

图4以示意性图示示出了根据本发明的能量供应系统的第二实施方式。

图5以示意性图示示出了根据本发明的多电平转换器的第一实施方式和用于实施根据本发明方法的一个另外的实施方式的图表。

相关联地并且综合性地描述这些附图。相同的部件与相同的参考号相关联。

具体实施方式

在图1a中示意性示出的电路2包括一个能量源4和一个高压负载6，该能量源和该高压负载通过一个逆变器8连接，该逆变器形成为将由该能量源4产生的直流电压转换成交流电压并且提供给该高压负载6。

在此可行的是，如图1b中的图表所示，通过相位角控制来产生可变的平均电压。替代性的是，如图1c中的图表所示，通过三点脉冲宽度调制产生可变的平均电压。

在图2a中示意性地示出的根据本发明的多电平转换器10的第一实施方式包括具有四个单独模块14a、14b、14c、14d的第一串12，同样具有四个单独模块18a、18b、18c、18d的第二串16和具有四个单独模块22a、22b、22c、22d的第三串20。在此可行的是，将这些所述的串12、16、20中的每一者也称为该多电平转换器10的臂。在此模块化的多电平转换器例如形成为mmc、mmspc或matroschka转换器，在德国专利申请de102015112513中描述该多电平转换器。这些单独模块14a、14b、14c、14d、18a、18b、18c、18d、22a、22b、22c、22d中的每一者包括至少一个能量存储器，例如电容器或电池，因此，该多电平转换器10具有多个分布式的能量存储器。在此，通过该第一串的这些单独模块14a、14b、14c、14d的能量存储器向一个电动机器的第一相位提供能量。通过该第二串16的这些单独模块18a、18b、18c、18d向该电动机器的第二相位提供电能。此外，通过该第三串20的这些单独模块22a、22b、22c、22d向该电动机器的第三相位提供能量。

附图2b、2c、2d分别包括具有横坐标24和纵坐标26的图表，沿着该横坐标24标记时间，沿着该纵坐标标记电压的值。在此，图2b中的第一个图表示出一个第一输入的交流电压的曲线28，耗电器或负载(在此该电动机器)需要该交流电压。在此提出，该机器在未进一步示出的第一子网内与该多电平转换器10直接连接。一个另外的耗电器(该耗电器需要具有比在该第一子网中的第一耗电器更小的值的交流电压)安排在一个未进一步示出的第二子网中，该第二子网通过一个电流隔离的晶体管与该第一子网连接。

该第二耗电器的第二输入的交流电压的曲线30在图2c的第二个图表中示出，其中，比较图2b与2c中的图表显示：用于该第一耗电器的该第一输入的交流电压具有比该第二耗电器的第二输入的交流电压更高的幅值。相反，该第二耗电器的第二输入的交流电压的频率具有比该第一耗电器的第一输入的交流电压更高的频率。在实施根据本发明的方法的实施方式的情况下，在图2c的图表中示出的具有该曲线30的第二输入的交流电压加合到图2b中的具有该曲线28的第一输入的交流电压上，其中，产生如在图2d中所示的具有曲线32的所得到的电压，该电压在调制该第一输入的交流电压与该第二输入的交流电压的情况下作为总电压产生并且用于激发该变压器的初级侧。

在图3中示意性示出的能量供应系统40的第一实施方式包括一个第一子网42和一个第二子网44。该第一子网42包括根据本发明的多电平转换器46的第二实施方式，该多电平转换器进而具有三个彼此并联连接的串47、49、51或臂，其中，一个此类的第一串47具有一个第一单独模块48a、一个第二单独模块48b、一个第三单独模块48c和一个第四单独模块48d。该多电平转换器46的一个第二串49具有一个第一单独模块50a、一个第二单独模块50b、一个第三单独模块50c和一个第四单独模块50d。此外，该多电平转换器46包括一个第三串51，该第三串具有一个第一单独模块52a、一个第二单独模块52b、一个第三单独模块52c和一个第四单独模块52d。在此，所有单独模块48a、48b、48c、48d、50a、50b、50c、50d、52a、52b、52c、52d分别具有一个形成为电池或电容器的能量存储器。

该多电平转换器46还包括一个控制单元54和一个另外的能量存储器56。该多电平转换器46的一个串47、49、51分别与一个耗电器58的总共三个相位u、v、w中的一个相位相关联，该耗电器在此形成为电动机器。

在运行该多电平转换器46的情况下，通过该控制单元54设定一个第一输入的交流电压的幅值的值，该交流电压被提供给该耗电器58的一个相应的相位u、v、w。在此，具有这些单独模块48a、48b、48c、48d的第一串47与第一相位u相关联。具有这些单独模块50a、50b、50c、50d的第二串49与该耗电器58的第二相位v相关联。此外，具有这些单独模块52a、52b、52c、52d的第三串51与该耗电器58的第三相位w相关联。

所有单独模块48a、48b、48c、48d、50a、50b、50c、50d、52a、52b、52c、52d以相同方式形成并且分别具有一个同类的能量存储器，通过该能量存储器相应地提供交流电压，该交流电压的幅值具有相同的值。根据提供给一个相应的相位u、v、w的交流电压的幅值应该具有多大的值，由该控制单元54在一个相应的串47、49、51内激活至少一个单独模块48a、48b、48c、48d、50a、50b、50c、50d、52a、52b、52c、52d、一般多个单独模块48a、48b、48c、48d、50a、50b、50c、50d、52a、52b、52c、52d，其中，根据该交流电压的待提供的幅值的值将例如在一个相应的串47、49、51内的至少两个单独模块48a、48b、48c、48d、50a、50b、50c、50d、52a、52b、52c、52d彼此串联和/或并联连接。

在此提出，该第一子网42用比该第二子网44的第二电压更高的电压运行。在此，两个子网42、44通过一个电流隔离的变压器60彼此连接，其中，该变压器60的初级侧与该第一子网42相关联并且该变压器60的次级侧与该第二子网44相关联。此外，一个整流器62在该第二子网44内连接在该变压器60下游，一个能量存储器64连接到该整流器。

此外，对于该多电平转换器46限定一个参考点66，该参考点在此处于该多电平转换器46的最小电势。在此，该变压器60的初级侧一方面与该参考点66连接。此外，该初级侧还与一个连接点连接，该连接点将该多电平转换器46的第三串51与该耗电器58的第三相位w连接。

在实施根据本发明方法的实施方式的情况下，通过相应的串47、49、51的这些单独模块48a、48b、48c、48d、50a、50b、50c、50d、52a、52b、52c、52d提供三相系统。

在此，该第一串47与该耗电器58的第一相位u相关联、该第二串49与第二相位v相关联并且该第三串51与第三相位w相关联。在该方法中，该参考点66的电势没有明确确定，而是作为虚拟的中性点调节到这三个相位u、v、w的中点电压。

在该方法的一个实施方式中，将一个第二输入的交流电压作为高频率的高次谐波调制到在该第三相位w与该参考点66之间的一个第一输入的交流电压上，该第一输入的交流电压作为该变压器60的输入用于电流隔离，然而同时对于该耗电器58而言是不可见的。这例如于是当相应的一个相位u、v、w与该参考点66之间的电压vw-r、vu-r和vv-r完全相同时实现，其中，对于在相应的两个相位u、v、w之间的电压的差适用vu-v＝vu-r-vv-r、vu-w＝vu-r–vw-r和vu-w＝vu-r＝vw-r。

用在此形成为三相mmspc的多电平转换器46通过该变压器60实现对该第二子网44的耗电器进行整合的电流隔离式的供应。

图4示意性示出的该能量供应系统70的根据本发明的第二实施方式包括一个第一子网72和一个第二子网74。该第一子网72包括根据本发明的多电平转换器76的第三实施方式。在此提出，该多电平转换器76的第三实施方式形成为与该多电平转换器46的第二实施方式在很大程度上结构相同。此外，根据本发明的能量供应系统70的第二实施方式的这两个子网72、74包括与图3中根据本发明的能量供应系统40的第一实施方式相同的部件。

在此，对于该耗电器58的相应的相位u、v、w，也通过串联和/或并联连接一个相应的串47、49、51的这些单独模块48a、48b、48c、48d、50a、50b、50c、50d、52a、52b、52c、52d来提供具有第一值的最大幅值。此外，将一个第二或次级输入的交流电压调制到该至少一个第一或初级输入的交流电压上，该第二或次级输入的交流电压的幅值具有更低的第二值。然而，该第二输入的交流电压具有比该第一输入的交流电压更高的频率。

该能量供应系统70的第二实施方式与图3的第一实施方式的不同之处在于：该变压器60在这两个子网72、74之间的初级侧连接至该参考点66以及一个在该多电平转换器46的第三串51的一个第三模块52c和一个第四单独模块52d之间的端子。

图5a同样示出由图2a中已知的根据本发明的多电平转换器10的第一实施方式。

在此，在图5a中还示出一个水平的箭头13，沿着该箭头得出该多电平转换器10的一个相-相电压，该电压在此对应于在相应的两个串12、16、20之间的这些交流电压之间的电压差。沿着一个竖直取向的箭头15得出一个相应的串12、16、20的相应的第一或初级输入的交流电压的值，该交流电压依赖于一个相应的串12、16、20具有多少单独模块14a、14b、14c、14d、18a、18b、18c、18d、22a、22b、22c、22d从而有助于提供基于这些单独模块14a、14b、14c、14d、18a、18b、18c、18d、22a、22b、22c、22d的串联和/或并联连接的相应的第一针对串的或针对相位的输入的交流电压。

附图5b、5c、5d分别包括具有横坐标24和纵坐标26的图表，沿着该横坐标24标记时间，沿着该纵坐标标记电压的值。在此，图5b中的该第一图表包括一个第一初级的输入的交流电压或相位的曲线80，该交流电压或相位通过连接(即，通过串联和/或并联连接)该多电平转换器的第一串12的这些单独模块14a、14b、14c、14d来提供。第二曲线82示出该多电平转换器10的一个第二初级的输入的交流电压或相位，该交流电压或相位通过该多电平转换器的包含这些单独模块18a、18b、18c、18d的第二串16来提供。第三曲线84示出一个第三初级的输入的交流电压或相位，该交流电压或相位通过连接该多电平转换器10的第三串20的这些单独模块22a、22b、22c、22d提供。在此，这三个初级的和由此第一输入的交流电压具有相同的频率和相同的幅值。此外，这些初级的输入的交流电压彼此相位偏移120°。

图5c中的图表示出一个第二或次级输入的交流电压的曲线86，该交流电压进而调制到这三个初级输入的交流电压上。

在图5d的图表中示出由此得到的电压(在此为得到的交流电压)的曲线88、90、92。

在此也提出，该多电平转换器10安排在一个第一子网中，该子网同样具有一个三相的耗电器，将这三个初级的输入的交流电压提供给该三相的耗电器。此外，该子网通过一个变压器与一个第二子网连接，其中，在该第一子网内的电压的幅值的值大于在该第二子网中的电压的幅值的值。

图5e以示意性图示示出该第一子网的一个耗电器的控制器94，通过该第一子网的三个相位u、v、w由该多电平转换器10提供这三个初级的输入的交流电压，这些交流电压的曲线80、82、84在图5b中示出。在此，该第一相位u与该多电平转换器10的第一串12相关联、该第二相位v与该第二串16相关联并且该第三相位w与该第三串20相关联。此外，由该多电平转换器10的一个控制单元96产生该第二或次级输入的交流电压，该交流电压的曲线86在图5c的图表中示出。将该第二输入的交流电压叠加在这三个第一输入的交流电压上并且提供给该耗电器，在此为一个电动机器。

由此，在对该电动机器实施调节的情况下由该控制单元96提供这些第一输入的针对相位的交流电压u、v、w或针对相位的电流。(替代性地可行的是，该控制单元96与该多电平转换器10相关联并且形成为监控该电动机器的运行并且基于该运行设定这些交流电压和/或电流。)

除其他之外用于控制该多电平转换器10的一个直流电压变换器的控制单元96产生具有时间可变的幅值和/或频率的高频率的第二输入的交流电压，该控制单元例如设置为用于调节该第二子网的耗电器的功率。因为该第二输入的交流电压被调制到所有三个第一输入的交流电压或相位上，该第二输入的交流电压对于该第一子网的耗电器或电动机器而言是不可见的。同时，该第二输入的交流电压对应于该耗电器的参考点以及该多电平转换器10的至少一个参考点之间的差，其中，该至少一个此类的参考点通常形成为中性点。