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WO2016091299A1 - Highly efficient power converter for single-phase systems - Google Patents

Highly efficient power converter for single-phase systems Download PDF

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WO2016091299A1
WO2016091299A1 PCT/EP2014/077223 EP2014077223W WO2016091299A1 WO 2016091299 A1 WO2016091299 A1 WO 2016091299A1 EP 2014077223 W EP2014077223 W EP 2014077223W WO 2016091299 A1 WO2016091299 A1 WO 2016091299A1
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WO
WIPO (PCT)
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power
power converter
voltage
point
circuit
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2014/077223
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German (de)
French (fr)
Inventor
Marvin TANNHÄUSER
Markus Pfeifer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Priority to PCT/EP2014/077223 priority Critical patent/WO2016091299A1/en
Publication of WO2016091299A1 publication Critical patent/WO2016091299A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS 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
    • H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/42—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion 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
    • H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H02M7/487—Neutral point clamped inverters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02M7/53—Conversion 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 using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion 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 using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion 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 using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0095—Hybrid converter topologies, e.g. NPC mixed with flying capacitor, thyristor converter mixed with MMC or charge pump mixed with buck

Definitions

  • High-efficiency converter for single-phase systems The invention relates to a converter circuit for single-phase systems.
  • the invention relates to a method for interconnecting a DC voltage system with an AC voltage system with at least one such converter circuit.
  • the invention further relates to a circuit arrangement for single-phase systems comprising a split DC controller and such a converter circuit.
  • the invention further relates to a battery system, which has such a circuit arrangement and at least one battery ⁇ .
  • a power converter is here called an arrangement for converting an electric current into another.
  • a ⁇ such power converter is preferably in the Georgiaschal ⁇ tion of a DC voltage system with an AC system used, depending on the power flow direction of the converter is operated as an inverter or as a rectifier.
  • An inverter is an electrical device that converts DC voltage to AC voltage.
  • a rectifier is an electrical device that converts AC voltage to DC.
  • the power converter can be used here as a rectifier as well as an inverter.
  • a single-phase system has a phase conductor and a neutral, with the neutral being preferably grounded.
  • DE 10 2010 023 601 AI discloses a circuit topology for a phase connection of an inverter with a scarf ⁇ tion bridge whose bridge output via each at least two series-connected first circuit breaker comprising upper and lower half-bridge half with at least one upper and one lower limit potential, and each one Di ⁇ ode and connected in series with this first circuit breaker of the upper or lower half-half of the half can be connected to a located between the upper and a lower limit potential center potential.
  • the invention has for its object to provide a power converter circuit for single-phase systems, which, in the United equal to the state of the art, achieved a high efficiency and a good cost position and can be operated both as an inverter and as a rectifier.
  • This object is achieved by a power converter circuit for single-phase systems, which a
  • the 3-point power converter has two stacked half-bridges whose AC voltage ⁇ outputs are connected to the upper and lower power terminal of a third half-bridge, the middle power terminal of the third half-bridge is provided as the first output of the power converter circuit, the 2-point power converter has a half-bridge, the middle power ⁇ connection is provided as a second output for the power converter circuit, a series circuit of at least two capacitors connected between the DC voltage bus, which provided for establishing a center of the DC link voltage at the point located between the capacitors and the stacked half bridges are, with the first capacitor in parallel with DC voltage inputs of the first half-bridge is connected and the second capacitor is connected in parallel with DC voltage inputs of the second half-bridge.
  • the object is achieved by a method for interconnecting a DC system with an AC system with at least one converter circuit described above, wherein the converter circuit is operated as a rectifier and / or as an inverter.
  • the object is achieved by a circuit arrangement for single-phase systems, which has a divided DC controller and a converter circuit described above, wherein the divided DC / DC controller two stacked half-bridges comprising which are connected via their upper and lower power terminals parallel to the capacitances, and are provided there for about ⁇ at its central power connection connected inductance electrical power from a DC voltage system can be seen.
  • the object is achieved by a battery system which includes such a circuit arrangement and at least one battery ⁇ .
  • the power converter circuit, circuitry, method, and battery system of the invention are preferably used in network applications, such as photovoltaic, storage, and battery powered systems.
  • the power converter circuit is further advantageous because it has less Leis ⁇ tung semiconductor than from the known in the prior art circuits, such as a 3-level Active Neutral Point Clamped (ANPC) -Voll vite. Therefore, the circuit is cheaper and the cost of controlling and regulating the power semiconductors is lower. Further, the circuit can ⁇ bi directionally by the inventive circuit topology, that is, depending on the power flow as a rectifying ⁇ ter and / or as an inverter, to be operated.
  • the first capacitor and the first half-bridge are formed as a first commutation ⁇ cell and the second capacitor and the second Half bridge formed as a second commutation cell.
  • commutation is the process in which a current flows from one branch to the other.
  • the commutation for example, during operation as an inverter, instead of the first capacitor to the parallel-connected to the first half bridge and the second capacitance to the paral lel ⁇ connected to the second half bridge.
  • the Ausbil ⁇ dung a Kommut istszelle is advantageous because as a very good commutation and switching behavior is achieved, which increases the efficiency of the present circuit.
  • such adapted power semiconductors have that the internal power semiconductor of the 3-point converter are provided for modulation of the AC voltage ⁇ and the external power semiconductor of the 3-point -Stromrichters and the power semiconductors of the 2-point converter are provided for a clocking with a Grundfre ⁇ frequency.
  • the indicated circuit topology he ⁇ laubt the use of matched power semiconductors, since the power semiconductors are provided for different functions within the power converter circuit. This is advantageous because the efficiency of the converter circuit increases as a result of the use of power semiconductors adapted to the task.
  • the inner power ⁇ semiconductors of the 3-point converter are optimized for a low switching losses and optimize the external power semiconductors of the 3-point power converter and the power semiconductor of the 2-point converter with respect to low on-state losses.
  • An essential factor for limiting the achievable efficiency lies in the losses that occur in the power semiconductors used. The switching losses, which occur at the moment of opening and closing the switch and increase with the switching frequency used, as well as the forward losses, which occur in the conductive b
  • IGBTs Insulated Gate Bipolar Transistors
  • the power semiconductors of the 3-point power converter have a withstand voltage, which corresponds to half the intermediate circuit voltage and the power semiconductor of the 2-point converter have a withstand voltage corresponding to the whole intermediate circuit chip ⁇ voltage.
  • the circuit topology with the divided intermediate circuit which acts as a kapa ⁇ zitiver voltage divider and at the same Kapazticianswer- the intermediate circuit voltage ten symmetrically distributed.
  • the switching frequency generating power semiconductor which have a higher dielectric strength and are thus suitable for switching hö ⁇ herer voltages significantly higher Heidelbergver ⁇ losses as power semiconductors, which have a lower withstand voltage.
  • the indicated circuit topology makes it possible that the power semiconductors of the 3-point current only need to have a withstand voltage judge wel ⁇ che half the intermediate circuit voltage while the corresponding Power semiconductor of the 2-point power converter must have a voltage ⁇ strength, which corresponds to the whole DC link voltage. This is particularly advantageous, since the power semiconductors are optimally used in each case, which leads to a high efficiency of the converter circuit.
  • DC / DC-Stellers are designed as a third commutation cell and the second capacitor and the second half-bridge of the DC / DC controller as a fourth commutation cell brokebil ⁇ det.
  • the commutation takes place, for example, in operation as an inverter, from the first half-bridge of the DC-adjuster to the first capacitor connected in parallel thereto and from the second half-bridge of the DC-adjuster to the second capacitor connected in parallel therewith .
  • the formation of a commutation cell is advantageous, since a very good commutation behavior and switching behavior in the DC / DC controller is thus achieved, which increases the efficiency of the DC / DC controller and thus of the entire converter.
  • the DC / DC controller has adapted power semiconductors, which are optimized with regard to low switching losses and have a dielectric strength which corresponds to half the intermediate circuit voltage (UZK). This is advantageous because it increases the efficiency of the DC / DC controller and thus of the entire power converter.
  • 1 shows the block diagram of an arrangement for interconnecting a DC voltage system with a single-phase AC voltage system
  • 2 shows a power converter circuit for single-phase systems
  • FIG 3 shows a circuit arrangement for single-phase systems comprising a split DC controller and a converter circuit.
  • FIG. 1 shows the block diagram of an arrangement for co ⁇ circuit of a DC voltage system 1 with a single-phase AC power system 3, which includes a DC regulator 20, an intermediate circuit 2 and an inverter 10 which.
  • the power converter 10 is operated as an inverter or as a rectifier.
  • An inverter here is an electrical device that converts DC voltage to AC voltage.
  • a rectifier is an electrical device which has AC voltage in
  • a single-phase system has ei ⁇ nen phase conductor and a neutral conductor, the neutral conductor is preferably grounded.
  • Another embodiment would be a so-called single-phase three-wire network or in English
  • split-phase or “single-phase three-wire” system which is preferably used in the United States of America for one-family households and small businesses.
  • the single-phase three-wire network is based on a single-phase system, with the aid of a transformer, which preferably has a neutral phase center tap on the secondary side, two opposite-phase signals, ie with a 180 degree phase offset, being generated on two conductors.
  • a transformer which preferably has a neutral phase center tap on the secondary side, two opposite-phase signals, ie with a 180 degree phase offset, being generated on two conductors.
  • the DC / DC controller 20 can operate in the high and low converter mode, wherein in the boost converter operation, the intermediate circuit voltage UZK is greater than the DC voltage UDC of the DC voltage system 1, while in Tiefsetzsteller- Operation the DC link voltage UZK is smaller than the DC voltage UDC of the DC voltage system.
  • the intermediate circuit has at least one energy store, preferably at least one capacity, and has the task of preventing network feedback on the double converter frequency and of minimizing the ripple of the DC voltage or of the direct current.
  • the operated as a removable ⁇ judge converter 10 is to convert the task to present at the input of the inverter DC voltage into AC voltage.
  • the inverter operates in a preferred embodiment with power electronic switches, which may be embodied for example as insulated gate bipolar transistors (IGBTs) but also as metal oxide semiconductor field effect transistors (MOSFETs) or switching thyristors, and generates a time-varying voltage, preferably with the help a pulse width modulation (PWM). With a filter, the PWM signal can be smoothed to a sine wave signal.
  • IGBTs insulated gate bipolar transistors
  • MOSFETs metal oxide semiconductor field effect transistors
  • PWM pulse width modulation
  • the power converter 10 When considering the power flow in the opposite direction, ie from the AC voltage system 3 to the DC voltage system 1, the power converter 10 operates as a rectifier and the DC / DC controller has the task of the DC link voltage UZK on the DC voltage UDC DC voltage system 1 to kon ⁇ vertise.
  • FIG. 2 shows the circuit diagram of a power converter circuit 10 for single-phase systems, which is connected to a DC voltage bus 4 with the intermediate circuit voltage UZK, wherein the
  • Output terminals Wp, Wn of the power converter circuit 10 are connected via a filter 5 by way of example to an AC voltage system 3.
  • the illustrated power converter circuit 10 can be operated as a rectifier and / or inverter.
  • the converter circuit 10 includes power semiconductor TAI, TA2, TA3, TA4, TA5, TA6, TB1, TB2, where a power ⁇ semiconductor preferably has an IGBT and a diode, and wherein the diode of the power semiconductor is connected as a freewheeling diode in parallel to the IGBT in the opposite direction.
  • the IGBTs are interconnected to half-bridges, with two stacked IGBTs forming a half-bridge.
  • the half bridge has an upper, a lower and a middle power connection.
  • the power converter circuit 10 has a
  • the 3-point-to-current converters 11 has an upper first half bridge IIa and un ⁇ tere second half bridge IIb, which are stacked so that the are IIb output terminal of the first half-bridge IIa with the upper output terminal of the second half-bridge ver ⁇ prevented.
  • the middle terminals of the first half-bridge IIa and the second half-bridge IIb are referred to in this circuit topology as AC voltage outputs 11p, lln ⁇ net and are connected to the upper and lower power connection of a third half-bridge 11c, wherein the middle
  • the 2-point power converter 12 has a half-bridge whose middle power connection is provided as a second output Wn for the power converter circuit 10.
  • a center M of the intermediate circuit voltage UDC between the two capacitors Cl, C2 is formed, whereby the center point is also located between the two stacked half-bridges IIa, IIb and half the drops at each capacitance between ⁇ link voltage UZK.
  • the symmetrical division of the intermediate circuit 2 is called a split intermediate
  • the second capacitor C2 and the second half-bridge IIb are formed as a second commutation cell K2, which minimizes parasitic effects caused mainly by the parasitic inductances between a capacitor and the parallel-connected half-bridge are caused.
  • 3-point converter 11 are for a modulation, preferably ⁇ a PWM, the AC voltage provided with a clock having a significantly higher frequency than the fundamental frequency.
  • the circuit topology of the power converter circuit according to the invention makes it possible to use power semiconductors TAI, TA2, TA3, TA4, TA5, TA6 for the 3-point power converter 11, which have a dielectric strength which corresponds to half the intermediate circuit voltage UZK.
  • the outer power semiconductors TA5, TA6 of the 3-point power converter 11 and the power semiconductors TB1, TB2 of the 2-point power converter 12 are provided for clocking at a fundamental frequency, for example 50 Hz or 100 Hz. Since at this much slower switching frequency the forward losses of the power semiconductors TB1, TB2, TB1, TB2 are dominant compared to the switching losses, power semiconductors TA5, TA6 for the 3-point power converter 11 and power semiconductors TB1, TB2 for the 2-point Due to the circuit topology 12 power semiconductors TB1, TB2 are used for the 2-point power converter, which have a dielectric strength aufwei ⁇ sen, which corresponds to the whole DC link voltage UZK , But this is not a disadvantage, since the power semi-conductor ⁇ TB1, do not have to switch quickly TB2 of the 2-point converter 12th 3 shows the circuit diagram of a circuit arrangement for single-phase systems comprising a split DC controller 20 and a power converter circuit 10 described above.
  • the two half bridges draw electrical power from a DC voltage system 1 via two inductors LI, L2 connected to the middle power connections of the half bridges 20a, 20b, the first inductance LI being connected to the middle power connection of the upper half bridge 20a of the DC adjuster 20 and the second inductance L2 is connected to the middle power connection of the lower half-bridge 20b of the DC-controller 20.
  • the first capacitor Cl and the first half-bridge 20a of the DC / DC controller 20 are formed as a third commutation cell K3, and the second capacitor C2 and the second half-bridge 20b of the DC / DC converter 20 are as a fourth Commutation K4 formed.
  • Analogous to the converter circuit 10 are adapted for the DC / DC controller 20 power semiconductors TD1, TD2, TD3, TD4 used, which are opti ⁇ mized in terms of low switching losses, since the DC / DC controller 20 is connected at a higher frequency than the fundamental frequency, which preference ⁇ , the clock frequency for the PWM of the 3-point converter 11 corresponds. Since the first half-bridge 20a of the DC / DC controller 20 ge ⁇ connected in parallel with the first capacitor Cl of the intermediate circuit 2 and the second half-bridge 20b of the DC / DC controller is connected in parallel to the second capacitance C2 of the DC 2 20, it allows the Circuit that the power semiconductors TD1, TD2, TD3, TD4 of the DC / DC controller 20 a
  • the circuit can be simplified, depending on the power ⁇ flow direction.
  • the IGBT in which a power semiconductor has an IGBT with a freewheeling diode connected in parallel in the opposite direction, the IGBT can be omitted at certain points and the circuit can be correspondingly simplified.
  • the IGBT of the power semiconductor TD1 and the IGBT of the power semiconductor TD4 may be omitted. This is special ⁇ It benefits in because the cost and complexity of the circuit can be reduced.
  • the invention relates to a power converter circuit 10 for single-phase systems.
  • the power converter circuit 10 has a 3-point power converter 11 and a 2-point power converter 12, the 3-point power converter 11 and the 2-point power converter 12 being connected between a DC voltage bus having an intermediate circuit voltage UZK
  • the 3-point power converter 11 has two stacked half-bridges IIa, IIb whose AC voltage outputs 11p, 11n are connected to the upper and lower power terminals of a third half-bridge 11c, where ⁇ at the middle power terminal of the third half-bridge 11c as the first output Wp of the power converters Circuit 10 is provided
  • the 2-point power converter 12 has a half-bridge whose middle power connection is provided as a second output Wn for the power converter circuit 10, a series circuit of capacitors Cl, C2 connected between the DC voltage bus, which for Producing a center M of the intermediate circuit voltage UZK am between the capacitors Cl, C2 and the stacked te

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

The invention relates to a power converter circuit (10) for single-phase systems. In order to achieve high efficiency and a good cost position, it is proposed that the power converter circuit (10) has a three-point power converter (11) and a two-point power converter (12), wherein the three-point power converter (11) and the two-point power converter (12) are connected between a DC voltage bus having an intermediate circuit voltage (UZK), the three-point power converter (11) has two stacked half-bridges (11a, 11b), the AC voltage outputs (11p, 11n) of which are connected to the upper and lower power connections of a third half-bridge (11c), wherein the central power connection of the third half-bridge (11c) is provided as a first output (Wp) of the power converter circuit (10), the two-point power converter (12) has a half-bridge, the central power connection of which is provided as a second output (Wn) for the power converter circuit (10), a series circuit comprising capacitors (C1, C2) is connected between the DC voltage bus, which capacitors are provided for the purpose of producing a neutral point (M) of the intermediate circuit voltage (UZK) at the point between the capacitors (C1, C2) and the stacked half-bridges (11a, 11b), wherein the first capacitor (C1) is connected in parallel with DC voltage inputs of the first half-bridge (11a) and the second capacitor (C2) is connected in parallel with DC voltage inputs of the second half-bridge (11b).

Description

Beschreibung description

Hocheffizienter Stromrichter für einphasige Systeme Die Erfindung betrifft eine Stromrichter-Schaltung für einphasige Systeme. High-efficiency converter for single-phase systems The invention relates to a converter circuit for single-phase systems.

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Zusammenschaltung eines Gleichspannungssystems mit einem Wechselspan- nungssystem mit mindestens einer derartigen Stromrichter- Schaltung . Furthermore, the invention relates to a method for interconnecting a DC voltage system with an AC voltage system with at least one such converter circuit.

Die Erfindung betrifft desweiteren eine Schaltungsanordnung für einphasige Systeme aufweisend einen geteilten DC-Steller und eine derartige Stromrichter-Schaltung. The invention further relates to a circuit arrangement for single-phase systems comprising a split DC controller and such a converter circuit.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Akkusystem, welches eine derartige Schaltungsanordnung und mindestens einen Akku auf¬ weist. The invention further relates to a battery system, which has such a circuit arrangement and at least one battery ¬ .

Als Stromrichter wird hier eine Anordnung zur Umwandlung einer elektrischen Stromart in eine andere bezeichnet. Ein der¬ artiger Stromrichter kommt bevorzugt bei der Zusammenschal¬ tung eines Gleichspannungssystems mit einem Wechselspannungs- System zum Einsatz, wobei je nach Leistungsflussrichtung der Stromrichter als Wechselrichter oder als Gleichrichter betrieben wird. Ein Wechselrichter ist ein elektrisches Gerät, welches Gleichspannung in Wechselspannung konvertiert. Ein Gleichrichter ist ein elektrisches Gerät, welches Wechsel- Spannung in Gleichspannung konvertiert. Der Stromrichter kann hier sowohl als Gleichrichter als auch als Wechselrichter verwendet werden. Ein einphasiges System weist einen Phasenleiter und einen Nullleiter auf, wobei der Nullleiter bevorzugt geerdet ist. As a power converter is here called an arrangement for converting an electric current into another. A ¬ such power converter is preferably in the Zusammenschal ¬ tion of a DC voltage system with an AC system used, depending on the power flow direction of the converter is operated as an inverter or as a rectifier. An inverter is an electrical device that converts DC voltage to AC voltage. A rectifier is an electrical device that converts AC voltage to DC. The power converter can be used here as a rectifier as well as an inverter. A single-phase system has a phase conductor and a neutral, with the neutral being preferably grounded.

Eine wichtige Kenngröße zur Charakterisierung der Effizienz von Stromrichtern ist ihr so genannter Wirkungsgrad. Mit diesem wird das Verhältnis von abgegebener Wirkleistung oder Nutzleistung zu zugeführter Leistung angegeben, welches möglichst hoch sein soll. An important parameter for characterizing the efficiency of power converters is their so-called efficiency. This is the ratio of delivered active power or Benefit to supplied power specified, which should be as high as possible.

DE 20 2010 000 284 Ul offenbart einen Wechselrichter mit zwei Serienschaltungen von Schalterkomponenten, die zwischen einem von einer DC-Spannungsquelle eingespeisten DC-Spannungsbus angeschlossen sind, wobei jede Schalterkomponente eine mit dem entsprechenden Schalter antiparallel geschaltete Frei¬ laufdiode aufweist, wobei die Ausgangsanschlüsse des Wechsel- richters von den Mittelpunkten zwischen den Serienschaltungen der Schalterkomponenten hergestellt sind. DE 20 2010 000 284 Ul discloses an inverter having two series circuits of switch components that are connected between an input from a DC voltage source DC voltage bus, each switch component having an anti-parallel with the respective switches free ¬ wheeling diode, wherein the output terminals of the alternating - Are made of the centers between the series circuits of the switch components.

Aus DE 10140747 AI wird ein Steuer- und Regelverfahren für einen an einem Gleichspannungs-Zwischenkreis angeschlossenen ein- oder mehrphasigen Dreipunkt-Stromrichter bekannt, mit zwei in Serie liegenden Hauptschaltern/Inversdioden zwischen jedem Gleichspannungsanschluss und jedem Lastanschluss , wobei der gemeinsame Verbindungspunkt der beiden inneren Haupt¬ schalter den Lastanschluss bildet und wobei zwischen jeden gemeinsamen Verbindungspunkt eines inneren mit einem äußeren Hauptschalter und der Mittelanzapfung des Gleichspannungs- Zwischenkreises ein aktiver Klemmschalter mit Inversdiode liegt, wodurch zwei mögliche Pfade zur Verbindung eines Last¬ anschlusses mit der Mittelanzapfung gebildet werden. From DE 10140747 AI a control and regulating method for a connected to a DC link single-phase or multi-phase three-phase converter is known, with two series-connected main switches / inverses between each DC voltage connection and each load terminal, wherein the common connection point of the two inner main ¬ switch forms the load connection and wherein between each common connection point of an inner with an outer main switch and the center tap of the DC voltage intermediate circuit is an active clamp switch with inverse diode, whereby two possible paths for connecting a load ¬ connection with the center tap are formed.

DE 10 2010 023 601 AI offenbart eine Schaltungstopologie für einen Phasenanschluss eines Wechselrichters mit einer Schal¬ tungsbrücke, deren Brückenausgang über jeweils eine zumindest zwei in Reihe geschaltete erste Leistungsschalter umfassende obere und untere Halbbrückenhälfte mit zumindest einem oberen und einem unteren Grenzpotential, sowie über jeweils eine Di¬ ode und einen mit dieser in Reihe geschalteten ersten Leistungsschalter der oberen oder unteren Halbbrückenhälfte mit einem zwischen dem oberen und einem unteren Grenzpotential gelegenen Mittenpotential verbindbar ist. DE 10 2010 023 601 AI discloses a circuit topology for a phase connection of an inverter with a scarf ¬ tion bridge whose bridge output via each at least two series-connected first circuit breaker comprising upper and lower half-bridge half with at least one upper and one lower limit potential, and each one Di ¬ ode and connected in series with this first circuit breaker of the upper or lower half-half of the half can be connected to a located between the upper and a lower limit potential center potential.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stromrichter- Schaltung für einphasige Systeme anzugeben, welche, im Ver- gleich zum Stand der Technik, eine hohe Effizienz und eine gute Kostenposition erreicht und sowohl als Wechselrichter als auch als Gleichrichter betrieben werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Stromrichter- Schaltung für einphasige Systeme gelöst, welche einen The invention has for its object to provide a power converter circuit for single-phase systems, which, in the United equal to the state of the art, achieved a high efficiency and a good cost position and can be operated both as an inverter and as a rectifier. This object is achieved by a power converter circuit for single-phase systems, which a

3-Punkt-Stromrichter und einem 2-Punkt-Stromrichter, aufweist, wobei der 3-Punkt-Stromrichter und der 2-Punkt-Strom- richter zwischen einem DC-Spannungsbus mit einer Zwischen- kreisspannung angeschlossen sind, der 3-Punkt-Stromrichter zwei gestapelte Halbbrücken aufweist, deren Wechselspannungs¬ ausgänge an den oberen und unteren Leistungsanschluss einer dritten Halbbrücke angeschlossen sind, wobei der mittlere Leistungsanschluss der dritten Halbbrücke als erster Ausgang der Stromrichter-Schaltung vorgesehen ist, der 2-Punkt-Strom- richter eine Halbbrücke aufweist, deren mittlerer Leistungs¬ anschluss als zweiter Ausgang für die Stromrichter-Schaltung vorgesehen ist, eine Serienschaltung von mindestens zwei Kondensatoren zwischen dem DC-Spannungsbus angeschlossenen ist, welche zur Herstellung eines Mittelpunkts der Zwischenkreis- spannung am zwischen den Kondensatoren und den gestapelten Halbbrücken befindlichen Punkt vorgesehen sind, wobei der erste Kondensator parallel zu Gleichspannungseingängen der ersten Halbbrücke geschaltet ist und der zweite Kondensator parallel zu Gleichspannungseingängen der zweiten Halbbrücke geschaltet ist. 3-point power converter and a 2-point power converter, with the 3-point power converter and the 2-point power converter connected between a DC voltage bus with an intermediate circuit voltage, the 3-point power converter has two stacked half-bridges whose AC voltage ¬ outputs are connected to the upper and lower power terminal of a third half-bridge, the middle power terminal of the third half-bridge is provided as the first output of the power converter circuit, the 2-point power converter has a half-bridge, the middle power ¬ connection is provided as a second output for the power converter circuit, a series circuit of at least two capacitors connected between the DC voltage bus, which provided for establishing a center of the DC link voltage at the point located between the capacitors and the stacked half bridges are, with the first capacitor in parallel with DC voltage inputs of the first half-bridge is connected and the second capacitor is connected in parallel with DC voltage inputs of the second half-bridge.

Außerdem wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Zusammenschaltung eines Gleichspannungssystems mit einem Wechselspannungssystem mit mindestens einer oben beschriebenen Stromrichter-Schaltung gelöst, wobei die Stromrichter- Schaltung als Gleichrichter und/oder als Wechselrichter betrieben wird. Weiterhin wird die Aufgabe durch eine Schaltungsanordnung für einphasige Systeme gelöst, welche einen geteilten DC-Steller und eine oben beschriebene Stromrichter-Schaltung aufweist, wobei der geteilte DC/DC-Steller zwei gestapelte Halbbrücken aufweist, welche über ihre oberen und unteren Leistungsanschlüsse parallel zu den Kapazitäten geschaltet sind und da¬ für vorgesehen sind über an ihrem mittleren Leistungsan- schluss angeschlossene Induktivität elektrische Leistung aus einem Gleichspannungssystem zu entnehmen. In addition, the object is achieved by a method for interconnecting a DC system with an AC system with at least one converter circuit described above, wherein the converter circuit is operated as a rectifier and / or as an inverter. Furthermore, the object is achieved by a circuit arrangement for single-phase systems, which has a divided DC controller and a converter circuit described above, wherein the divided DC / DC controller two stacked half-bridges comprising which are connected via their upper and lower power terminals parallel to the capacitances, and are provided there for about ¬ at its central power connection connected inductance electrical power from a DC voltage system can be seen.

Ferner wird die Aufgabe durch ein Akkusystem, welches eine derartige Schaltungsanordnung und mindestens einen Akku auf¬ weist, gelöst. Furthermore, the object is achieved by a battery system which includes such a circuit arrangement and at least one battery ¬.

Die Stromrichter-Schaltung, die Schaltungsanordnung, das Verfahren und das Akkusystem der Erfindung kommen vorzugsweise bei Netzanwendungen, beispielsweise Photovoltaik, Storage- Anwendungen und Batteriebetriebenen Systemen, zum Einsatz. The power converter circuit, circuitry, method, and battery system of the invention are preferably used in network applications, such as photovoltaic, storage, and battery powered systems.

Mit der Herstellung eines Mittelpunkts der Zwischenkreisspan- nung aus der Serienschaltung der Kapazitäten entsteht ein geteilter Zwischenkreis, wobei bevorzugt an jeder der beiden Kapazitäten die halbe Zwischenkreisspannung UZK abfällt wenn die Kapazitäten gleich große Kapazitätswerte aufweisen. Daher kann die Ausgangsspannung über fünf Spannungslevel (-UZK, With the production of a center point of the intermediate circuit voltage from the series connection of the capacitances, a divided intermediate circuit is produced, whereby half of the intermediate circuit voltage U ZK preferably drops at each of the two capacitances if the capacitances have equal capacitance values. Therefore, the output voltage can be over five voltage levels (-U ZK ,

-U ZK/2, 0, UZK/2, U ZK ) , beispielsweise mit einer Pulsweiten¬ modulation, moduliert werden. Dies ist besonders vorteilhaft, da sich durch die Verwendung eines geteilten Zwischenkreises die Effizienz des Stromrichters erhöht. Die Stromrichter- Schaltung ist weiterhin vorteilhaft, weil sie weniger Leis¬ tungshalbleiter aufweist als die aus dem im Stand der Technik bekannten Schaltungen, wie beispielsweise eine 3-Level-Active Neutral-Point-Clamped (ANPC) -Vollbrücke . Daher ist die Schal- tung kostengünstiger und der Aufwand zur Ansteuerung und Regelung der Leistungshalbleiter ist geringer. Ferner kann die Schaltung durch die erfindungsgemäße Schaltungstopologie bi¬ direktional, das heißt je nach Leistungsfluss als Gleichrich¬ ter und/oder als Wechselrichter, betrieben werden. -U ZK / 2, 0, U ZK / 2, U ZK ), for example, with a pulse width modulation ¬ modulated. This is particularly advantageous since the use of a split DC link increases the efficiency of the power converter. The power converter circuit is further advantageous because it has less Leis ¬ tung semiconductor than from the known in the prior art circuits, such as a 3-level Active Neutral Point Clamped (ANPC) -Vollbrücke. Therefore, the circuit is cheaper and the cost of controlling and regulating the power semiconductors is lower. Further, the circuit can ¬ bi directionally by the inventive circuit topology, that is, depending on the power flow as a rectifying ¬ ter and / or as an inverter, to be operated.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind der erste Kondensator und die erste Halbbrücke als eine erste Kommutierungs¬ zelle ausgebildet und der zweite Kondensator und die zweite Halbbrücke als eine zweite Kommutierungszelle ausgebildet. Als Kommutierung bezeichnet man in der Leistungselektronik den Vorgang, bei dem ein Stromfluss von einem Zweig zum anderen übergeht. In der vorliegenden Ausführungsform findet die Kommutierung, beispielsweise im Betrieb als Wechselrichter, von der ersten Kapazität zu der parallel dazu geschalteten ersten Halbbrücke und von der zweiten Kapazität zu der paral¬ lel dazu geschalteten zweiten Halbbrücke statt. Die Ausbil¬ dung einer Kommutierungszelle ist vorteilhaft, da so ein sehr gutes Kommutierungsverhalten und Schaltverhalten erreicht wird, was die Effizienz der vorliegenden Schaltung erhöht. In a preferred embodiment, the first capacitor and the first half-bridge are formed as a first commutation ¬ cell and the second capacitor and the second Half bridge formed as a second commutation cell. In power electronics, commutation is the process in which a current flows from one branch to the other. In the present embodiment finds the commutation, for example, during operation as an inverter, instead of the first capacitor to the parallel-connected to the first half bridge and the second capacitance to the paral lel ¬ connected to the second half bridge. The Ausbil ¬ dung a Kommutierungszelle is advantageous because as a very good commutation and switching behavior is achieved, which increases the efficiency of the present circuit.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der 3-Punkt-Stromrichter und der 2-Punkt Stromrichter derartig angepasste Leistungs- halbleiter aufweisen, dass die inneren Leistungshalbleiter des 3-Punkt-Stromrichters für eine Modulation der Wechsel¬ spannung vorgesehen sind und die äußeren Leistungshalbleiter des 3-Punkt-Stromrichters und die Leistungshalbleiter des 2-Punkt-Stromrichters für eine Taktung mit einer Grundfre¬ quenz vorgesehen sind. Die angegebene Schaltungstopologie er¬ laubt die Verwendung von angepassten Leistungshalbleitern, da die Leistungshalbleiter für unterschiedliche Aufgaben innerhalb der Stromrichter-Schaltung vorgesehen sind. Dies ist vorteilhaft, weil sich durch die Verwendung an die Aufgabe angepasster Leistungshalbleiter der Wirkungsgrad der Stromrichter-Schaltung erhöht. In an advantageous embodiment of the 3-point converter and the 2-point converter such adapted power semiconductors have that the internal power semiconductor of the 3-point converter are provided for modulation of the AC voltage ¬ and the external power semiconductor of the 3-point -Stromrichters and the power semiconductors of the 2-point converter are provided for a clocking with a Grundfre ¬ frequency. The indicated circuit topology he ¬ laubt the use of matched power semiconductors, since the power semiconductors are provided for different functions within the power converter circuit. This is advantageous because the efficiency of the converter circuit increases as a result of the use of power semiconductors adapted to the task.

In besonders vorteilhafter Weise sind die inneren Leistungs¬ halbleiter des 3-Punkt-Stromrichters hinsichtlich geringer Schaltverluste optimiert und die äußeren Leistungshalbleiter des 3-Punkt-Stromrichters und die Leistungshalbleiter des 2-Punkt-Stromrichters hinsichtlich geringer Durchlassverluste optimiert. Ein wesentlicher Faktor zur Begrenzung des erreichbaren Wirkungsgrades liegt in den Verlusten, die in den verwendeten Leistungshalbleitern auftreten. Dabei spielen die Schaltverluste, die im Moment des Öffnens und Schließens des Schalters auftreten und mit der verwendeten Schaltfrequenz ansteigen, sowie die Durchlassverluste, die im leitenden Zu- b In a particularly advantageous manner, the inner power ¬ semiconductors of the 3-point converter are optimized for a low switching losses and optimize the external power semiconductors of the 3-point power converter and the power semiconductor of the 2-point converter with respect to low on-state losses. An essential factor for limiting the achievable efficiency lies in the losses that occur in the power semiconductors used. The switching losses, which occur at the moment of opening and closing the switch and increase with the switching frequency used, as well as the forward losses, which occur in the conductive b

stand des Schalters auftreten, eine Rolle. Hersteller der zu diesen Zwecken eingesetzten Leistungshalbleiter, wie beispielsweise Insulated-Gate Bipolar Transistors, kurz IGBTs, bieten Komponenten mit verschiedenen Eigenschaften an. Es werden Leistungshalbleiter angeboten, welche zur Erreichung geringer Schaltverluste optimiert sind aber auch höhere Stand of the switch occur, a role. Manufacturers of the power semiconductors used for these purposes, such as Insulated Gate Bipolar Transistors, IGBTs for short, offer components with different characteristics. Power semiconductors are offered, which are optimized to achieve low switching losses but also higher

Durchlassverluste aufweisen. Ebenso werden Leistungshalblei¬ ter angeboten, welche zur Erreichung geringer Durchlassverluste optimiert sind und dafür etwas höhere Schaltverluste aufweisen. Daher ist es zur Erreichung einer hohen Effizienz der Stromrichter-Schaltung vorteilhaft, schnell schaltende Leistungshalbleiter wie die inneren Leistungshalbeliter des 3-Punkt-Stromrichters , welche für die Modulation der Wechsel¬ spannung vorgesehen sind, hinsichtlich geringer Schaltverlus- te zu optimieren, während es vorteilhaft ist, langsam schal¬ tende Leistungshalbleiter wie die äußeren Leistungshalbleiter des 3-Punkt-Stromrichters und die Leistungshalbleiter des 2-Punkt-Stromrichters , welche für eine Taktung mit einer Grundfrequenz vorgesehen sind, hinsichtlich geringer Durch- lassverluste zu optimieren. Have passage losses. Likewise Leistungshalblei ¬ ter are offered, which are optimized to achieve low on-state losses and for that have slightly higher switching losses. Therefore, in order to achieve a high efficiency of the converter circuit, it is advantageous to optimize fast-switching power semiconductors such as the internal power half - conductors of the 3-point converter, which are provided for the modulation of the AC voltage, with regard to low switching losses, while it is advantageous is to optimize slowly scarf ¬ tende power semiconductors such as the external power semiconductors of the 3-point power converter and the power semiconductors of the 2-point converter, which are intended for a clocking with a fundamental frequency, in terms of low leakage losses.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Leistungshalbleiter des 3-Punkt-Stromrichters eine Spannungsfestigkeit auf, welche der halben Zwischenkreisspannung entspricht und die Leistungshalbleiter des 2-Punkt-Stromrichters weisen eine Spannungsfestigkeit auf, welche der ganzen Zwischenkreisspan¬ nung entspricht. Dies wird durch die Schaltungstopologie mit dem geteilten Zwischenkreis ermöglicht, welcher als ein kapa¬ zitiver Spannungsteiler wirkt und bei gleichen Kapazitätswer- ten die Zwischenkreisspannung symmetrisch teilt. Bei gegebener Schaltfrequenz erzeugen Leistungshalbleiter, die eine höhere Spannungsfestigkeit aufweisen und daher zum Schalten hö¬ herer Spannungen geeignet sind, signifikant höhere Schaltver¬ luste als Leistungshalbleiter, welche eine geringere Span- nungsfestigkeit aufweisen. Die angegebene Schaltungstopologie erlaubt es, dass die Leistungshalbleiter des 3-Punkt-Strom- richters nur eine Spannungsfestigkeit aufweisen müssen, wel¬ che der halben Zwischenkreisspannung entspricht während die Leistungshalbleiter des 2-Punkt-Stromrichters eine Spannungs¬ festigkeit aufweisen müssen, welche der ganzen Zwischenkreis- spannung entspricht. Dies ist besonders vorteilhaft, da die Leistungshalbleiter so jeweils optimal eingesetzt werden, was zu einem hohen Wirkungsgrad der Stromrichter-Schaltung führt. In a preferred embodiment, the power semiconductors of the 3-point power converter have a withstand voltage, which corresponds to half the intermediate circuit voltage and the power semiconductor of the 2-point converter have a withstand voltage corresponding to the whole intermediate circuit chip ¬ voltage. This is made possible by the circuit topology with the divided intermediate circuit, which acts as a kapa ¬ zitiver voltage divider and at the same Kapazitätswer- the intermediate circuit voltage ten symmetrically distributed. At a given switching frequency generating power semiconductor, which have a higher dielectric strength and are thus suitable for switching hö ¬ herer voltages significantly higher Schaltver ¬ losses as power semiconductors, which have a lower withstand voltage. The indicated circuit topology makes it possible that the power semiconductors of the 3-point current only need to have a withstand voltage judge wel ¬ che half the intermediate circuit voltage while the corresponding Power semiconductor of the 2-point power converter must have a voltage ¬ strength, which corresponds to the whole DC link voltage. This is particularly advantageous, since the power semiconductors are optimally used in each case, which leads to a high efficiency of the converter circuit.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Schaltungsanordnung sind der erste Kondensator und die erste Halbbrücke des In an advantageous embodiment of the circuit arrangement, the first capacitor and the first half-bridge of the

DC/DC-Stellers als eine dritte Kommutierungszelle ausgebildet sind und der zweite Kondensator und die zweite Halbbrücke des DC/DC-Stellers als eine vierte Kommutierungszelle ausgebil¬ det. Die Kommutierung findet, beispielsweise im Betrieb als Wechselrichter, von der erste Halbbrücke des DC-Stellers zu der parallel dazu geschalteten ersten Kapazität und von der zweiten Halbbrücke des DC-Stellers zu der parallel dazu ge¬ schalteten zweiten Kapazität statt. Die Ausbildung einer Kommutierungszelle ist vorteilhaft, da so auch ein sehr gutes Kommutierungsverhalten und Schaltverhalten im DC/DC-Steller erreicht wird, was die Effizienz des DC/DC-Stellers und damit des gesamten Stromrichters erhöht. DC / DC-Stellers are designed as a third commutation cell and the second capacitor and the second half-bridge of the DC / DC controller as a fourth commutation cell ausgebil ¬ det. The commutation takes place, for example, in operation as an inverter, from the first half-bridge of the DC-adjuster to the first capacitor connected in parallel thereto and from the second half-bridge of the DC-adjuster to the second capacitor connected in parallel therewith . The formation of a commutation cell is advantageous, since a very good commutation behavior and switching behavior in the DC / DC controller is thus achieved, which increases the efficiency of the DC / DC controller and thus of the entire converter.

In einer weiteren Ausgestaltung der Schaltungsanordnung weist der DC/DC-Steller angepasste Leistungshalbleiter auf, welche hinsichtlich geringer Schaltverluste optimiert sind und eine Spannungsfestigkeit aufweisen, welche der halben Zwischen- kreisspannung (UZK) entspricht. Dies ist vorteilhaft, weil sich dadurch die Effizienz des DC/DC-Stellers und damit des gesamten Stromrichters erhöht. Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert . In a further embodiment of the circuit arrangement, the DC / DC controller has adapted power semiconductors, which are optimized with regard to low switching losses and have a dielectric strength which corresponds to half the intermediate circuit voltage (UZK). This is advantageous because it increases the efficiency of the DC / DC controller and thus of the entire power converter. In the following the invention will be described and explained in more detail with reference to the embodiments illustrated in the figures.

Es zeigen: Show it:

FIG 1 das Blockschaltbild einer Anordnung zur Zusammenschaltung eines Gleichspannungssystems mit einem einphasigen WechselspannungsSystem, FIG 2 eine Stromrichter-Schaltung für einphasige Systeme, und 1 shows the block diagram of an arrangement for interconnecting a DC voltage system with a single-phase AC voltage system, 2 shows a power converter circuit for single-phase systems, and

FIG 3 eine Schaltungsanordnung für einphasige Systeme auf- weisend einen geteilten DC-Steller und eine Stromrichter-Schaltung . 3 shows a circuit arrangement for single-phase systems comprising a split DC controller and a converter circuit.

FIG 1 zeigt das Blockschaltbild einer Anordnung zur Zusammen¬ schaltung eines Gleichspannungssystems 1 mit einem einphasi- gen Wechselspannungssystem 3, welche einen DC-Steller 20, einen Zwischenkreis 2 und einen Stromrichter 10, aufweist. Je nach Leistungsflussrichtung wird der Stromrichter 10 als Wechselrichter oder als Gleichrichter betrieben. Ein Wechselrichter ist hierbei ein elektrisches Gerät, welches Gleich- Spannung in Wechselspannung konvertiert. Ein Gleichrichter ist ein elektrisches Gerät, welches Wechselspannung in 1 shows the block diagram of an arrangement for co ¬ circuit of a DC voltage system 1 with a single-phase AC power system 3, which includes a DC regulator 20, an intermediate circuit 2 and an inverter 10 which. Depending on the power flow direction, the power converter 10 is operated as an inverter or as a rectifier. An inverter here is an electrical device that converts DC voltage to AC voltage. A rectifier is an electrical device which has AC voltage in

Gleichspannung konvertiert. Ein einphasiges System weist ei¬ nen Phasenleiter und einem Nullleiter auf, wobei der Nullleiter bevorzugt geerdet ist. Eine weitere Ausführungsform wäre ein sogenanntes Einphasen-Dreileiternetz oder auf EnglischDC voltage converted. A single-phase system has ei ¬ nen phase conductor and a neutral conductor, the neutral conductor is preferably grounded. Another embodiment would be a so-called single-phase three-wire network or in English

„Split-Phase"- oder „Single-Phase Three-Wire"-System, welches bevorzugt in den Vereinigen Staaten von Amerika für Ein- familien-Haushalte und Kleinbetriebe verwendet wird. Das Einphasen-Dreileiternetz basiert auf einem einphasigen Sys- tem, wobei mit Hilfe eines Transformators, welcher bevorzugt sekundärseitig eine Mittelanzapfung für die neutrale Phase aufweist, zwei gegenphasige Signale, das heißt mit 180 Grad Phasenversatz, auf zwei Leitern generiert werden. Betrachtet man die Leistungsflussrichtung vom Gleichspannungssystems 1 zum Wechselspannungssystem 3, so hat der "Split-phase" or "single-phase three-wire" system, which is preferably used in the United States of America for one-family households and small businesses. The single-phase three-wire network is based on a single-phase system, with the aid of a transformer, which preferably has a neutral phase center tap on the secondary side, two opposite-phase signals, ie with a 180 degree phase offset, being generated on two conductors. Considering the power flow direction from the DC voltage system 1 to the AC voltage system 3, the

DC/DC-Steller die Aufgabe die DC-Spannung UDC des Gleichspannungssystems 1 auf die Zwischenkreisspannung UZK zu konvertieren. Dabei kann der DC/DC-Steller 20 im Hoch- und Tief- setzsteller-Betrieb laufen, wobei im Hochsetzsteller-Betrieb die Zwischenkreisspannung UZK größer ist als die DC-Spannung UDC des Gleichspannungssystems 1, während im Tiefsetzsteller- Betrieb die Zwischenkreisspannung UZK kleiner ist als die DC- Spannung UDC des Gleichspannungssystems 1. DC / DC controller the task to convert the DC voltage UDC of the DC voltage system 1 to the intermediate circuit voltage UZK. In this case, the DC / DC controller 20 can operate in the high and low converter mode, wherein in the boost converter operation, the intermediate circuit voltage UZK is greater than the DC voltage UDC of the DC voltage system 1, while in Tiefsetzsteller- Operation the DC link voltage UZK is smaller than the DC voltage UDC of the DC voltage system. 1

Der Zwischenkreis weist mindestens einen Energiespeicher, be- vorzugt mindestens eine Kapazität, auf und hat die Aufgabe eine Netzrückwirkung auf der doppelten Stromrichter-Frequenz zu verhindern und die Welligkeit der Gleichspannung beziehungsweise des Gleichstromes zu minimieren. Der als Wechsel¬ richter betriebene Stromrichter 10 hat die Aufgabe die am Eingang des Wechselrichters anliegende Gleichspannung in eine Wechselspannung zu konvertieren. Der Wechselrichter arbeitet in einer bevorzugten Ausführung mit leistungselektronischen Schaltern, welche beispielsweise als Insulated Gate Bipolar Transistoren (IGBTs) aber auch als Metall-Oxid-Halbleiter- Feldeffekttransistoren (MOSFETs) oder Schaltthyristoren ausgeführt sein können, und erzeugt eine zeitlich veränderliche Spannung, bevorzugt mit Hilfe einer Pulsweitenmodulation (PWM) . Mit einem Filter kann das PWM-Signal zu einem Sinus- Signal geglättet werden. The intermediate circuit has at least one energy store, preferably at least one capacity, and has the task of preventing network feedback on the double converter frequency and of minimizing the ripple of the DC voltage or of the direct current. The operated as a removable ¬ judge converter 10 is to convert the task to present at the input of the inverter DC voltage into AC voltage. The inverter operates in a preferred embodiment with power electronic switches, which may be embodied for example as insulated gate bipolar transistors (IGBTs) but also as metal oxide semiconductor field effect transistors (MOSFETs) or switching thyristors, and generates a time-varying voltage, preferably with the help a pulse width modulation (PWM). With a filter, the PWM signal can be smoothed to a sine wave signal.

Bei der Betrachtung des Leistungsflusses in Gegenrichtung, also vom Wechselspannungssystem 3 zum Gleichspannungssystem 1, arbeitet der Stromrichter 10 als Gleichrichter und der DC/DC-Steller hat die Aufgabe die Zwischenkreisspannung UZK auf die DC-Spannung UDC des Gleichspannungssystems 1 zu kon¬ vertieren . When considering the power flow in the opposite direction, ie from the AC voltage system 3 to the DC voltage system 1, the power converter 10 operates as a rectifier and the DC / DC controller has the task of the DC link voltage UZK on the DC voltage UDC DC voltage system 1 to kon ¬ vertise.

FIG 2 zeigt den Schaltplan einer Stromrichter-Schaltung 10 für einphasige Systeme, welche an einen DC-Spannungsbus 4 mit der Zwischenkreisspannung UZK angeschlossen ist, wobei die2 shows the circuit diagram of a power converter circuit 10 for single-phase systems, which is connected to a DC voltage bus 4 with the intermediate circuit voltage UZK, wherein the

Ausgangsanschlüsse Wp, Wn der Stromrichter-Schaltung 10 über ein Filter 5 exemplarisch an ein Wechselspannungssystem 3 angeschlossen sind. Die dargestellte Stromrichterschaltung 10 als Gleichrichter und/oder Wechselrichter betrieben werden. Output terminals Wp, Wn of the power converter circuit 10 are connected via a filter 5 by way of example to an AC voltage system 3. The illustrated power converter circuit 10 can be operated as a rectifier and / or inverter.

Die Stromrichter-Schaltung 10 weist Leistungshalbleiter TAI, TA2, TA3, TA4, TA5, TA6, TB1, TB2 auf, wobei ein Leistungs¬ halbleiter bevorzugt einen IGBT und eine Diode aufweist und wobei die Diode des Leistungshalbleiters als Freilaufdiode dem IGBT in Gegenrichtung parallelgeschaltet ist. Die IGBTs sind zu Halbbrücken zusammengeschaltet, wobei zwei gestapelte IGBTs eine Halbbrücke bilden. Die Halbbrücke weist neben den beiden an den Gates der IGBTs befindlichen Steueranschlüsse einen oberen, einen unteren und einen mittleren Leistungsanschluss auf. Die Stromrichter-Schaltung 10 weist einen The converter circuit 10 includes power semiconductor TAI, TA2, TA3, TA4, TA5, TA6, TB1, TB2, where a power ¬ semiconductor preferably has an IGBT and a diode, and wherein the diode of the power semiconductor is connected as a freewheeling diode in parallel to the IGBT in the opposite direction. The IGBTs are interconnected to half-bridges, with two stacked IGBTs forming a half-bridge. In addition to the two control terminals located at the gates of the IGBTs, the half bridge has an upper, a lower and a middle power connection. The power converter circuit 10 has a

3-Punkt-Stromrichter 11 und einem 2-Punkt-Stromrichter 12 auf, wobei der 3-Punkt-Stromrichter 11 und der 2-Punkt-Strom- richter 12 zwischen einem DC-Spannungsbus mit einer Zwischen- kreisspannung UZK angeschlossen sind. Der 3-Punkt-Strom- richter 11 weist eine obere erste Halbbrücke IIa und eine un¬ tere zweite Halbbrücke IIb auf, welche so gestapelt sind dass der unter Leistungsanschluss der ersten Halbbrücke IIa mit dem oberen Leistungsanschluss der zweiten Halbbrücke IIb ver¬ bunden sind. Die mittleren Anschlüsse der ersten Halbbrücke IIa und der zweiten Halbbrücke IIb werden in dieser Schal- tungstopologie als Wechselspannungsausgänge 11p, lln bezeich¬ net und werden am oberen und unteren Leistungsanschluss einer dritten Halbbrücke 11c angeschlossen, wobei der mittlere3-point power converter 11 and a 2-point power converter 12, wherein the 3-point power converter 11 and the 2-point power converter 12 are connected between a DC voltage bus with an intermediate circuit voltage UZK. The 3-point-to-current converters 11 has an upper first half bridge IIa and un ¬ tere second half bridge IIb, which are stacked so that the are IIb output terminal of the first half-bridge IIa with the upper output terminal of the second half-bridge ver ¬ prevented. The middle terminals of the first half-bridge IIa and the second half-bridge IIb are referred to in this circuit topology as AC voltage outputs 11p, lln ¬ net and are connected to the upper and lower power connection of a third half-bridge 11c, wherein the middle

Leistungsanschluss der dritten Halbbrücke 11c als erster Aus¬ gang Wp der Stromrichter-Schaltung 10 vorgesehen ist. Der 2-Punkt-Stromrichter 12 weist eine Halbbrücke auf, deren mittlerer Leistungsanschluss als zweiter Ausgang Wn für die Stromrichter-Schaltung 10 vorgesehen ist. Eine Serienschaltung von zwei Kondensatoren Cl, C2, welche für eine symmetrische Aussteuerung der Leistungshalbleiter identische Kapazitätswerte aufweisen, ist zwischen dem DC-Spannungsbus ange¬ schlossen, wobei der erste Kondensator Cl parallel zu Gleich- spannungseingängen der ersten Halbbrücke IIa geschaltet ist und der zweite Kondensator C2 parallel zu Gleichspannungseingängen der zweiten Halbbrücke IIb geschaltet ist. Dadurch wird ein Mittelpunkt M der Zwischenkreisspannung UZK zwischen den zwei Kondensatoren Cl, C2 hergestellt, wodurch sich der Mittelpunkt auch zwischen den beiden gestapelten Halbbrücken IIa, IIb befindet und an jeder Kapazität die halbe Zwischen¬ kreisspannung UZK abfällt. Durch die symmetrische Teilung des Zwischenkreises 2 spricht man von einem geteilten Zwischen- kreis 2. Der erste Kondensator Cl und die erste Halbbrücke IIa sind als eine erste Kommutierungszelle Kl ausgebildet und der zweite Kondensator C2 und die zweite Halbbrücke IIb sind als eine zweite Kommutierungszelle K2 ausgebildet, wodurch sich parasitäre Effekte minimieren, welche hauptsächlich durch die parasitären Induktivitäten zwischen einem Kondensator und der dazu parallel geschalteten Halbbrücke verursacht werden . Die inneren Leistungshalbleiter TAI, TA2, TA3, TA4 des Power connection of the third half-bridge 11c as the first output Wp ¬ the converter circuit 10 is provided. The 2-point power converter 12 has a half-bridge whose middle power connection is provided as a second output Wn for the power converter circuit 10. A series connection of two capacitors C 1, C 2, which have identical capacitance values for symmetrical modulation of the power semiconductors, is connected between the DC voltage bus , the first capacitor C 1 being connected in parallel to DC voltage inputs of the first half-bridge IIa and the second capacitor C2 is connected in parallel with DC voltage inputs of the second half-bridge IIb. Thereby, a center M of the intermediate circuit voltage UDC between the two capacitors Cl, C2 is formed, whereby the center point is also located between the two stacked half-bridges IIa, IIb and half the drops at each capacitance between ¬ link voltage UZK. The symmetrical division of the intermediate circuit 2 is called a split intermediate The second capacitor C2 and the second half-bridge IIb are formed as a second commutation cell K2, which minimizes parasitic effects caused mainly by the parasitic inductances between a capacitor and the parallel-connected half-bridge are caused. The internal power semiconductors TAI, TA2, TA3, TA4 of the

3-Punkt-Stromrichters 11 sind für eine Modulation, vorzugs¬ weise eine PWM, der Wechselspannung mit einem Takt vorgesehen, welcher eine signifikant höhere Frequenz aufweist als die Grundfrequenz. Bei dieser hohen Taktfrequenz von bei- spielsweise 16 kHz sind die Schaltverluste der inneren Leis¬ tungshalbleiter TAI, TA2, TA3, TA4 , dominant gegenüber den Durchlassverlusten und daher werden Leistungshalbleiter TAI, TA2, TA3, TA4, für den 3-Punkt-Stromrichter 11 ausgewählt, welche hinsichtlich geringer Schaltverluste optimiert sind. Die erfindungsgemäße Schaltungstopologie der Stromrichter- Schaltung erlaubt es für den 3-Punkt-Stromrichter 11 Leistungshalbleiter TAI, TA2, TA3, TA4 , TA5, TA6 zu verwenden, welche eine Spannungsfestigkeit aufweisen, die der halben Zwischenkreisspannung UZK entspricht. Die äußeren Leistungs- halbleiter TA5, TA6 des 3-Punkt-Stromrichters 11 und die Leistungshalbleiter TB1, TB2 des 2-Punkt-Stromrichters 12 sind für eine Taktung mit einer Grundfrequenz, beispielsweise 50 Hz oder 100 Hz, vorgesehen. Da bei dieser deutlich langsameren Schaltfrequenz die Durchlassverluste der Leistungshalb- leiter TB1, TB2, TB1, TB2 im Vergleich zu den Schaltverlusten dominant sind, werden Leistungshalbleiter TA5, TA6 für den 3-Punkt-Stromrichter 11 und Leistungshalbleiter TB1, TB2 für den 2-Punkt-Stromrichter 12 ausgewählt, welche hinsichtlich geringer Durchlassverluste optimiert sind, und eine Span- nungsfestigkeit aufweisen, Aufgrund der Schaltungstopologie werden für den 2-Punkt-Stromrichter 12 Leistungshalbleiter TB1, TB2 verwendet, welche eine Spannungsfestigkeit aufwei¬ sen, die der ganzen Zwischenkreisspannung UZK entspricht. Dies ist aber nicht von Nachteil, da die die Leistungshalb¬ leiter TB1, TB2 des 2-Punkt-Stromrichters 12 nicht schnell schalten müssen. FIG 3 zeigt den Schaltplan einer Schaltungsanordnung für einphasige Systeme aufweisend einen geteilten DC-Steller 20 und eine oben beschriebene Stromrichter-Schaltung 10. Der geteilte DC/DC-Steller 20 weist zwei gestapelte Halbbrücken 20a, 20b auf, wobei die obere Halbbrücke 20a des DC-Stellers 20 parallel zur ersten Kapazität Cl und die untere Halbbrücke3-point converter 11 are for a modulation, preferably ¬ a PWM, the AC voltage provided with a clock having a significantly higher frequency than the fundamental frequency. At this high frequency of examples game as 16 kHz, the switching losses of the inner Leis ¬ tung semiconductor TAI, TA2, TA3, TA4, dominant with respect to the conduction losses, and are therefore power semiconductor TAI, TA2, TA3, TA4, for the 3-point converter 11 selected, which are optimized for low switching losses. The circuit topology of the power converter circuit according to the invention makes it possible to use power semiconductors TAI, TA2, TA3, TA4, TA5, TA6 for the 3-point power converter 11, which have a dielectric strength which corresponds to half the intermediate circuit voltage UZK. The outer power semiconductors TA5, TA6 of the 3-point power converter 11 and the power semiconductors TB1, TB2 of the 2-point power converter 12 are provided for clocking at a fundamental frequency, for example 50 Hz or 100 Hz. Since at this much slower switching frequency the forward losses of the power semiconductors TB1, TB2, TB1, TB2 are dominant compared to the switching losses, power semiconductors TA5, TA6 for the 3-point power converter 11 and power semiconductors TB1, TB2 for the 2-point Due to the circuit topology 12 power semiconductors TB1, TB2 are used for the 2-point power converter, which have a dielectric strength aufwei ¬ sen, which corresponds to the whole DC link voltage UZK , But this is not a disadvantage, since the power semi-conductor ¬ TB1, do not have to switch quickly TB2 of the 2-point converter 12th 3 shows the circuit diagram of a circuit arrangement for single-phase systems comprising a split DC controller 20 and a power converter circuit 10 described above. The divided DC / DC controller 20 has two stacked half bridges 20a, 20b, wherein the upper half bridge 20a of the DC -Stellers 20 parallel to the first capacitance Cl and the lower half-bridge

20b des DC-Stellers 20 parallel zur zweiten Kapazität C2 ge¬ schaltet sind. Durch die Verwendung von insgesamt vier Leis¬ tungshalbleitern TD1, TD2, TD3, TD4 kann der DC/DC- Steller 20 bidirektional verwendet werden. Über zwei an den mittleren Leistungsanschlüssen der Halbbrücken 20a, 20b angeschlossenen Induktivitäten LI, L2 entnehmen die Halbbrücken elektrische Leistung aus einem Gleichspannungssystem 1, wobei die erste Induktivität LI am mittleren Leistungsanschluss der oberen Halbbrücke 20a des DC-Stellers 20 angeschlossen ist und die zweite Induktivität L2 am mittleren Leistungsanschluss der unteren Halbbrücke 20b des DC-Stellers 20 angeschlossen ist. Ähnlich wie oben beschrieben sind der erste Kondensator Cl und die erste Halbbrücke 20a des DC/DC-Stellers 20 als eine dritte Kommutierungszelle K3 ausgebildet und der zweite Kon- densator C2 und die zweite Halbbrücke 20b des DC/DC-Stellers 20 sind als eine vierte Kommutierungszelle K4 ausgebildet. Diese Anordnung um den geteilten Zwischenkreis 2, bei der die erste Halbbrücke 20a des DC/DC-Stellers 20 parallel zur ers¬ ten Kapazität Cl und zur ersten Halbbrücke IIa des 3-Punkt- Stromrichters 11 geschaltet ist und die zweite Halbbrücke 20b des DC/DC-Stellers 20 parallel zur zweiten Kapazität C2 und zur zweiten Halbbrücke IIb des 3-Punkt-Stromrichters 11 ge¬ schaltet ist, minimiert die parasitären Effekte für den 20b of the DC adjuster 20 are switched in parallel to the second capacitor C2 ¬ . By using a total of four Leis ¬ power semiconductors TD1, TD2, TD3, TD4 of the DC / DC controller 20 can be used bidirectionally. The two half bridges draw electrical power from a DC voltage system 1 via two inductors LI, L2 connected to the middle power connections of the half bridges 20a, 20b, the first inductance LI being connected to the middle power connection of the upper half bridge 20a of the DC adjuster 20 and the second inductance L2 is connected to the middle power connection of the lower half-bridge 20b of the DC-controller 20. Similarly as described above, the first capacitor Cl and the first half-bridge 20a of the DC / DC controller 20 are formed as a third commutation cell K3, and the second capacitor C2 and the second half-bridge 20b of the DC / DC converter 20 are as a fourth Commutation K4 formed. This arrangement to the shared intermediate circuit 2, in which the first half-bridge 20a of the DC / DC controller is connected parallel to ers ¬ th capacitor C and the first half-bridge IIa of the 3-point power converter 11 20, and the second half-bridge 20b of the DC / DC-controller 20 is connected in parallel to the second capacitor C2 and the second half-bridge IIb of the 3-point converter 11 ge ¬ minimizes the parasitic effects for the

Schaltvorgang und es wird so ein sehr gutes Kommutierungsver- halten und Schaltverhalten erreicht. Switching and it is so a very good commutation and switching behavior achieved.

Analog zur Stromrichter-Schaltung 10 werden für den DC/DC- Steller 20 angepasste Leistungshalbleiter TD1, TD2, TD3, TD4 verwendet, welche hinsichtlich geringer Schaltverluste opti¬ miert sind, da der DC/DC-Steller 20 mit einer höheren Frequenz als der Grundfrequenz geschaltet wird, welche vorzugs¬ weise der Taktfrequenz für die PWM des 3-Punkt-Stromrichters 11 entspricht. Da die erste Halbbrücke 20a des DC/DC-Stellers 20 parallel zur ersten Kapazität Cl des Zwischenkreises 2 ge¬ schaltet ist und die zweite Halbbrücke 20b des DC/DC-Stellers 20 parallel zur zweiten Kapazität C2 des Zwischenkreises 2 geschaltet ist, erlaubt es die Schaltung, dass die Leistungs- halbleiter TD1, TD2, TD3, TD4 des DC/DC-Stellers 20 eineAnalogous to the converter circuit 10 are adapted for the DC / DC controller 20 power semiconductors TD1, TD2, TD3, TD4 used, which are opti ¬ mized in terms of low switching losses, since the DC / DC controller 20 is connected at a higher frequency than the fundamental frequency, which preference ¬, the clock frequency for the PWM of the 3-point converter 11 corresponds. Since the first half-bridge 20a of the DC / DC controller 20 ge ¬ connected in parallel with the first capacitor Cl of the intermediate circuit 2 and the second half-bridge 20b of the DC / DC controller is connected in parallel to the second capacitance C2 of the DC 2 20, it allows the Circuit that the power semiconductors TD1, TD2, TD3, TD4 of the DC / DC controller 20 a

Spannungsfestigkeit aufweisen, welche der halben Zwischen- kreisspannung (UZK) entspricht. Have a dielectric strength which corresponds to half the intermediate circuit voltage (UZK).

In der in FIG 3 gezeigten Schaltungsanordnung ist ein Leis- tungsfluss in beide Richtungen möglich. Für den Fall, dass die DC-Spannung UDC des Gleichspannungssystems 1 größer ist als die Zwischenkreisspannung UZK, ist nur ein Leistungsfluss vom Gleichspannungssystem 1, auch DC-System genannt, zum Wechselspannungssystem 3, auch AC-System genannt, möglich. In the circuit arrangement shown in FIG. 3, a power flow in both directions is possible. In the event that the DC voltage UDC of the DC voltage system 1 is greater than the intermediate circuit voltage UZK, only one power flow from the DC voltage system 1, also called DC system, the AC system 3, also called AC system, possible.

Wird für die in FIG 3 gezeigte Schaltung nur für einen unidi- rektionalen Leistungsfluss benötigt kann je nach Leistungs¬ flussrichtung die Schaltung vereinfacht werden. In der bevorzugten Ausführung, in der ein Leistungshalbleiter einen IGBT mit einer in Gegenrichtung parallelgeschalteter Freilaufdiode aufweist, kann an bestimmten Stellen der IGBT weggelassen und die Schaltung entsprechend vereinfacht werden. Beispielsweise kann bei einem unidirektionalen Leistungsfluss vom Gleichspannungssystem 1 zum Wechselspannungssystem 3, welcher bei einem Photovoltaik-System zur Netzeinspeisung zum Einsatz kommt, der IGBT des Leistungshalbleiters TD1 und der IGBT des Leistungshalbleiters TD4 weggelassen werden. Dies ist beson¬ ders vorteilhaft, da so die Kosten und die Komplexität der Schaltung gesenkt werden. Is required for the embodiment shown in FIG 3 circuit only for an unidi--directional power flow, the circuit can be simplified, depending on the power ¬ flow direction. In the preferred embodiment, in which a power semiconductor has an IGBT with a freewheeling diode connected in parallel in the opposite direction, the IGBT can be omitted at certain points and the circuit can be correspondingly simplified. For example, in a unidirectional power flow from the DC system 1 to the AC system 3 used in a photovoltaic system for grid feeding, the IGBT of the power semiconductor TD1 and the IGBT of the power semiconductor TD4 may be omitted. This is special ¬ It benefits in because the cost and complexity of the circuit can be reduced.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine Stromrichter- Schaltung 10 für einphasige Systeme. Um eine hohe Effizient und eine gute Kostenposition zu erreichen wird vorgeschlagen, dass die Stromrichter-Schaltung 10 einen 3-Punkt-Stromrichter 11 und einem 2-Punkt-Stromrichter 12 aufweist, wobei der 3-Punkt-Stromrichter 11 und der 2-Punkt-Stromrichter 12 zwischen einem DC-Spannungsbus mit einer Zwischenkreisspannung UZK angeschlossen sind, der 3-Punkt-Stromrichter 11 zwei gestapelte Halbbrücken IIa, IIb aufweist, deren Wechselspannungsausgänge 11p, lln an den oberen und unteren Leistungsanschluss einer dritten Halbbrücke 11c angeschlossen sind, wo¬ bei der mittlere Leistungsanschluss der dritten Halbbrücke 11c als erster Ausgang Wp der Stromrichter-Schaltung 10 vorgesehen ist, der 2-Punkt-Stromrichter 12 eine Halbbrücke aufweist, deren mittlerer Leistungsanschluss als zweiter Ausgang Wn für die Stromrichter-Schaltung 10 vorgesehen ist, eine Serienschaltung von Kondensatoren Cl, C2 zwischen dem DC- Spannungsbus angeschlossenen ist, welche zur Herstellung eines Mittelpunkts M der Zwischenkreisspannung UZK am zwischen den Kondensatoren Cl, C2 und den gestapelte Halbbrücken IIa, IIb befindlichen Punkt vorgesehen sind, wobei der erste Kondensator Cl parallel zu Gleichspannungseingängen der ersten Halbbrücke IIa geschaltet ist und der zweite Kondensator C2 parallel zu Gleichspannungseingängen der zweiten Halbbrücke IIb geschaltet ist. In summary, the invention relates to a power converter circuit 10 for single-phase systems. In order to achieve a high level of efficiency and a good cost position it is proposed the power converter circuit 10 has a 3-point power converter 11 and a 2-point power converter 12, the 3-point power converter 11 and the 2-point power converter 12 being connected between a DC voltage bus having an intermediate circuit voltage UZK , the 3-point power converter 11 has two stacked half-bridges IIa, IIb whose AC voltage outputs 11p, 11n are connected to the upper and lower power terminals of a third half-bridge 11c, where ¬ at the middle power terminal of the third half-bridge 11c as the first output Wp of the power converters Circuit 10 is provided, the 2-point power converter 12 has a half-bridge whose middle power connection is provided as a second output Wn for the power converter circuit 10, a series circuit of capacitors Cl, C2 connected between the DC voltage bus, which for Producing a center M of the intermediate circuit voltage UZK am between the capacitors Cl, C2 and the stacked te half-bridges IIa, IIb are provided, wherein the first capacitor Cl is connected in parallel to DC voltage inputs of the first half-bridge IIa and the second capacitor C2 is connected in parallel to DC voltage inputs of the second half-bridge IIb.

Claims

Patentansprüche claims 1. Stromrichter-Schaltung (10) für einphasige Systeme aufwei¬ send einen 3-Punkt-Stromrichter (11) und einen 2-Punkt- Stromrichter (12), wobei 1. converter circuit (10) for single-phase systems aufwei ¬ send a 3-point converter (11) and a 2-point converter (12), wherein - der 3-Punkt-Stromrichter (11) und der 2-Punkt-Stromrichter (12) zwischen einem DC-Spannungsbus (4) mit einer Zwischen- kreisspannung (UZK) angeschlossen sind,  - the 3-point power converter (11) and the 2-point power converter (12) are connected between a DC voltage bus (4) with an intermediate circuit voltage (UZK), - der 3-Punkt-Stromrichter (11) zwei gestapelte Halbbrücken (Ha, IIb) aufweist, deren Wechselspannungsausgänge (11p, lln) an den oberen und unteren Leistungsanschluss einer dritten Halbbrücke (11c) angeschlossen sind, wobei der mittlere Leistungsanschluss der dritten Halbbrücke (11c) als erster Ausgang (Wp) der Stromrichter-Schaltung (10) vorgesehen ist,  the 3-point power converter (11) comprises two stacked half bridges (Ha, IIb) whose AC outputs (11p, 11n) are connected to the upper and lower power terminals of a third half-bridge (11c), the middle power terminal of the third half-bridge (11) 11c) is provided as the first output (Wp) of the power converter circuit (10), - der 2-Punkt-Stromrichter (12) eine Halbbrücke aufweist, deren mittlerer Leistungsanschluss als zweiter Ausgang (Wn) für die Stromrichter-Schaltung (10) vorgesehen ist,  - The 2-point power converter (12) has a half-bridge whose middle power connection is provided as a second output (Wn) for the power converter circuit (10), - eine Serienschaltung von Kondensatoren (Cl, C2) zwischen dem DC-Spannungsbus angeschlossenen ist, welche zur Her¬ stellung eines Mittelpunkts (M) der Zwischenkreisspannung (UZK) am zwischen den Kondensatoren (Cl, C2) und den gestapelte Halbbrücken (IIa, IIb) befindlichen Punkt vorgesehen sind, wobei der erste Kondensator (Cl) parallel zu Gleich- spannungseingängen der ersten Halbbrücke (IIa) geschaltet ist und der zweite Kondensator (C2) parallel zu Gleichspannungseingängen der zweiten Halbbrücke (IIb) geschaltet ist. - A series circuit of capacitors (Cl, C2) is connected between the DC voltage bus, which for Her ¬ position of a midpoint (M) of the intermediate circuit voltage (UZK) am between the capacitors (Cl, C2) and the stacked half-bridges (IIa, IIb ) are provided, wherein the first capacitor (Cl) is connected in parallel with DC voltage inputs of the first half-bridge (IIa) and the second capacitor (C2) is connected in parallel with DC voltage inputs of the second half-bridge (IIb). 2. Stromrichter-Schaltung (10) nach Anspruch 1, Second power converter circuit (10) according to claim 1, wobei der erste Kondensator (Cl) und die erste Halbbrückewherein the first capacitor (Cl) and the first half-bridge (IIa) als eine erste Kommutierungszelle (Kl) ausgebildet sind und der zweite Kondensator (C2) und die zweite Halbbrücke (IIb) als eine zweite Kommutierungszelle (K2) ausgebildet sind . (IIa) are formed as a first commutation cell (Kl) and the second capacitor (C2) and the second half-bridge (IIb) are formed as a second commutation cell (K2). 3. Stromrichter-Schaltung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der 3-Punkt-Stromrichter (11) und der 2-Punkt-Strom- richter (12) derartig angepasste Leistungshalbleiter (TAI, TA2, TA3, TA4, TA5, TA6, TB1, TB2) aufweisen, dass die inneren Leistungshalbleiter (TAI, TA2, TA3, TA4) des 3-Punkt- Stromrichters (11) für eine Modulation der Wechselspannung vorgesehen sind und die äußeren Leistungshalbleiter (TA5, TA6) des 3-Punkt-Stromrichters (11) und die Leistungshalblei¬ ter (TB1, TB2) des 2-Punkt-Stromrichters (12) für eine Tak¬ tung mit einer Grundfrequenz vorgesehen sind. 3. converter circuit (10) according to one of the preceding claims, wherein the 3-point power converter (11) and the 2-point power converter (12) have such adapted power semiconductors (TAI, TA2, TA3, TA4, TA5, TA6, TB1, TB2) that the internal power semiconductors (TAI , TA2, TA3, TA4) of the 3-point power converter (11) are provided for a modulation of the AC voltage and the external power semiconductors (TA5, TA6) of the 3-point power converter (11) and the Leistungshalblei ¬ ter (TB1, TB2 ) of the 2-point power converter (12) are provided for a Tak ¬ tion with a fundamental frequency. 4. Stromrichter-Schaltung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, 4. converter circuit (10) according to one of the preceding claims, wobei die inneren Leistungshalbleiter (TAI, TA2, TA3, TA4) des 3-Punkt-Stromrichters (11) hinsichtlich geringer Schalt- Verluste optimiert sind und die äußeren Leistungshalbleiter (TA5, TA6) des 3-Punkt-Stromrichters (11) und die Leistungs¬ halbleiter (TB1, TB2) des 2-Punkt-Stromrichters (12) hinsichtlich geringer Durchlassverluste optimiert sind. wherein the internal power semiconductors (TAI, TA2, TA3, TA4) of the 3-point power converter (11) are optimized for low switching losses and the external power semiconductors (TA5, TA6) of the 3-point power converter (11) and the power ¬ semiconductors (TB1, TB2) of the 2-point converter (12) are optimized in terms of low forward losses. 5. Stromrichter-Schaltung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, 5. converter circuit (10) according to one of the preceding claims, wobei die Leistungshalbleiter (TAI, TA2, TA3, TA4, TA5, TA6) des 3-Punkt-Stromrichters (11) eine Spannungsfestigkeit auf¬ weisen, welche in etwa der halben Zwischenkreisspannung (UZK) entspricht und die Leistungshalbleiter (TB1, TB2) des wherein the power semiconductor (TAI, TA2, TA3, TA4, TA5, TA6) of the 3-point power converter (11) have a withstand voltage ¬ which about half the intermediate circuit voltage (UZK) and which power semiconductor (TB1, TB2) of 2-Punkt-Stromrichters (12) eine Spannungsfestigkeit aufwei¬ sen, welche in etwa der ganzen Zwischenkreisspannung (UZK) entspricht . 2-point power converter (12) aufwei ¬ sen a voltage strength, which corresponds approximately to the entire DC link voltage (UZK). 6. Verfahren zur Zusammenschaltung eines Gleichspannungssystems mit einem Wechselspannungssystem mit mindestens einer Stromrichter-Schaltung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, 6. A method for interconnecting a DC system with an AC system having at least one power converter circuit (10) according to one of the preceding claims, wobei die Stromrichter-Schaltung (10) als Gleichrichter und/oder als Wechselrichter betrieben wird. wherein the power converter circuit (10) is operated as a rectifier and / or as an inverter. 7. Schaltungsanordnung für einphasige Systeme aufweisend ei¬ nen geteilten DC-Steller (20) und eine Stromrichter-Schaltung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 7. Circuit arrangement for single-phase systems comprising ei ¬ NEN split DC controller (20) and a power converter circuit (10) according to one of claims 1 to 5, wobei der geteilte DC/DC-Steller (20) zwei gestapelte Halb- brücken (20a, 20b) aufweist, welche über ihre oberen und un¬ teren Leistungsanschlüsse parallel zu den Kapazitäten (Cl, C2) geschaltet sind und dafür vorgesehen sind über an ihrem mittleren Leistungsanschluss angeschlossene Induktivität (LI, L2) elektrische Leistung aus einem Gleichspannungssystem (1) zu entnehmen. wherein the divided DC / DC regulator (20) includes two stacked half-bridge (20a, 20b) which, to the capacitances in parallel across their upper and un ¬ direct power terminals (Cl, C2) are connected and are provided for on at its middle power connection connected inductance (LI, L2) electrical power from a DC system (1) refer. 8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, 8. Circuit arrangement according to claim 6, wobei der erste Kondensator (Cl) und die erste Halbbrücke (20a) des DC/DC-Stellers (20) als eine dritte Kommutierungs- zelle (K3) ausgebildet sind und der zweite Kondensator (C2) und die zweite Halbbrücke (20b) des DC/DC-Stellers (20) als eine vierte Kommutierungszelle (K4) ausgebildet sind. wherein the first capacitor (Cl) and the first half-bridge (20a) of the DC / DC controller (20) are formed as a third Kommutierungs- cell (K3) and the second capacitor (C2) and the second half-bridge (20b) of the DC / DC-Stellers (20) as a fourth commutation cell (K4) are formed. 9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 7, wobei der DC/DC-Steller (20) angepasste Leistungshalbleiter (TD1, TD2, TD3, TD4) aufweist, welche hinsichtlich geringer Schaltverluste optimiert sind und eine Spannungsfestigkeit aufweisen, welche der halben Zwischenkreisspannung (UZK) entspricht . 9. Circuit arrangement according to one of claims 6 to 7, wherein the DC / DC controller (20) adapted power semiconductors (TD1, TD2, TD3, TD4), which are optimized in terms of low switching losses and have a dielectric strength, which half the DC link voltage ( UZK). 10. Akkusystem, welches mindestens eine Stromrichterschaltung nach einem der Ansprüche 6 bis 8 und mindestens einen Akku aufweist . 10. Battery system, which has at least one power converter circuit according to one of claims 6 to 8 and at least one battery. 11. Akkusystem nach Anspruch 10, 11. Battery system according to claim 10, wobei das Akkusystem als Energiespeicher in einem Stromnetz vorgesehen ist. wherein the battery system is provided as energy storage in a power grid.
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