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Die Erfindung betrifft eine Fertigungs- und/oder Transportanordnung nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Aus dem Stand der Technik ist, wie in der
DE 10 2010 033 596 A1 der Anmelderin beschrieben, deren vollständiger Inhalt hiermit durch Referenz aufgenommen wird, ein Robotersystem bekannt. Das Robotersystem weist zumindest einen ersten und einen zweiten Roboter auf, wobei die beiden Roboter jeweils einen bewegbaren Arm aufweisen, der dazu eingerichtet und vorgesehen ist, zum Bewegen einer Last eine Bewegung auszuführen, wobei den beiden bewegbaren Armen jeweils zumindest ein Antrieb zum Bewegen des jeweiligen Armes zugeordnet ist. Jedem Roboter ist ein Zwischenkreis zum Versorgen des jeweiligen mindestens einen Antriebes mit Energie zugeordnet. Die beiden Antriebe sind jeweils dazu ausgebildet, beim Abbremsen der Bewegungen des zugeordneten Armes elektrische Energie zu erzeugen und in den zugeordneten Zwischenkreis einzuspeisen. Die beiden Zwischenkreise sind miteinander gekoppelt, so dass beim Abbremsen einer Bewegung des Armes des einen Roboters durch den zugeordneten Antrieb erzeugte elektrische Energie auch im Zwischenkreis des anderen Roboters zur Verfügung steht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Fertigungs- und/oder Transportanordnung anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Fertigungs- und/oder Transportanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Eine Fertigungs- und/oder Transportanordnung umfasst zumindest zwei Fertigungs- und/oder Transportvorrichtungen, welche zu deren Antrieb jeweils zumindest eine elektrische Antriebsmaschine aufweisen, wobei jeder Fertigungs- und/oder Transportvorrichtung jeweils ein als Gleichspannungszwischenkreis ausgebildeter elektrischer Zwischenkreis zum Versorgen der jeweiligen zumindest einen elektrischen Antriebsmaschine mit elektrischer Energie zugeordnet ist, wobei die elektrischen Antriebsmaschinen jeweils dazu ausgebildet sind, bei einem Abbremsen einer Bewegung der jeweiligen Fertigungs- und/oder Transportvorrichtung elektrische Energie zu erzeugen und in den zugeordneten elektrischen Zwischenkreis einzuspeisen und wobei die elektrischen Zwischenkreise elektrisch miteinander gekoppelt sind, so dass die erzeugte elektrische Energie in allen elektrischen Zwischenkreisen zur Verfügung steht.
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Erfindungsgemäß weisen die zumindest zwei elektrischen Zwischenkreise jeweils einen bidirektionalen elektrischen Leistungswandler auf und sind über diese elektrischen Leistungswandler elektrisch miteinander gekoppelt.
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Die Fertigungs- und/oder Transportvorrichtungen der Fertigungs- und/oder Transportanordnung sind beispielsweise als Roboter oder als Werkzeugmaschinen ausgebildet, d. h. beispielsweise zur Fertigung von Produkten oder Zwischenprodukten durch Bearbeitung, Verarbeitung und/oder Montage von Teilen und/oder zum Transport von Produkten, Zwischenprodukten und/oder Teilen. Derartige Fertigungs- und/oder Transportanordnungen werden beispielsweise in der Automobilindustrie zur Fahrzeugfertigung eingesetzt und sind hier beispielsweise als Robotersysteme ausgebildet, welche zum Beispiel eine Montagelinie bilden. Ein derartiges Robotersystem ist beispielsweise aus der
DE 10 2010 033 596 A1 der Anmelderin bekannt, deren vollständiger Inhalt hiermit durch Referenz aufgenommen wird.
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Durch die erfindungsgemäße elektrische Kopplung der Zwischenkreise einer derartigen Fertigungs- und/oder Transportanordnung über die jeweils einem Zwischenkreis zugeordneten Leistungswandler ist eine Energieeffizienz der Fertigungs- und/oder Transportanordnung verbessert, da über diese die elektrische Energie der Zwischenkreise zwischen den Zwischenkreisen austauschbar ist, indem die Leistungswandler ermitteln, ob in einem Zwischenkreis ein Überangebot von elektrischer Energie vorhanden ist und in einem anderen Zwischenkreis elektrische Energie erforderlich ist. Auf diese Weise ist es nicht mehr erforderlich, die durch das Abbremsen erzeugte Energie in einem elektrischen Widerstand in Wärme umzuwandeln, wie dies im Stand der Technik erfolgt, wodurch die in Wärme umgewandelte Energie als Abwärme abzuleiten ist und der Fertigungs- und/oder Transportanordnung nicht mehr zur Verfügung steht, sondern die in einem oder mehreren Zwischenkreisen der Fertigungs- und/oder Transportanordnung durch das Abbremsen erzeugte elektrische Energie steht durch die Kopplung der Zwischenkreise über die Leistungswandler allen Zwischenkreisen der Fertigungs- und/oder Transportanordnung zur Verfügung und ist auf diese Weise von allen Fertigungs- und/oder Transportvorrichtungen der Fertigungs- und/oder Transportanordnung zum Antrieb von deren elektrischen Antriebsmaschinen zu verwenden. Dadurch ist eine wesentlich geringere zusätzliche Einspeisung elektrischer Energie aus einer mit der Fertigungs- und/oder Transportanordnung gekoppelten Energieversorgung, beispielsweise aus einem Energieversorgungsnetz, erforderlich. Daraus resultiert eine Verringerung von Energiekosten für einen Betreiber der Fertigungs- und/oder Transportanordnung.
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Insbesondere ist zur Ausbildung dieser Fertigungs- und/oder Transportanordnung keine oder zumindest keine wesentliche Veränderung einer Elektronik der aus dem Stand der Technik bereits bekannten anderen Einzelkomponenten der Fertigungs- und/oder Transportanordnung erforderlich, d. h. diese sind weiterhin verwendbar, es sind zur Erzeugung der Gleichspannungskopplung lediglich die Leistungswandler in die Fertigungs- und/oder Transportanordnung zu integrieren. Auf diese Weise ist eine relativ einfache, schnelle und kostengünstige Umrüstung ohne lange Ausfallzeiten ermöglicht.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
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1 schematisch eine Fertigungs- und/oder Transportvorrichtung,
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2 schematisch eine Fertigungs- und/oder Transportanordnung,
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3 schematisch einen Leistungswandler, und
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4 schematisch zwei miteinander gekoppelte Zwischenkreise.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt schematisch eine einzelne Fertigungs- und/oder Transportvorrichtung FT1. In 2 sind eine Mehrzahl derartiger Fertigungs- und/oder Transportvorrichtungen FT1 bis FTn dargestellt. Derartige elektrisch angetriebenen Fertigungs- und/oder Transportvorrichtungen FT1 bis FTn, welche beispielsweise als Werkzeugmaschinen, als Roboter oder als Fördertechnik ausgebildet sind, sind in großen Stückzahlen in der Industrie zu finden.
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Um teilweise sehr große Massen sehr dynamisch zu beschleunigen und abzubremsen, ist eine große elektrische Leistung notwendig, welche sich in großen Motorströmen widerspiegelt. Antriebsmaschinen M1 bis Mm derartiger Fertigungs- und/oder Transportvorrichtungen FT1 bis FTn werden oft intelligent durch jeweils einen intelligenten Wechselrichter WR1 bis WRm angesteuert, der Drehzahl, Drehmoment und Drehrichtung vorgibt.
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1 zeigt einen schematischen Aufbau einer typischen Architektur einer derartigen Fertigungs- und/oder Transportvorrichtung FT1 in der industriellen Fertigung, welche einen als Gleichspannungszwischenkreis ausgebildeten Zwischenkreis ZK1 aufweist, der mit einer Gleichspannung einen Gleichrichter GR und einen oder mehrere Wechselrichter WR1 bis WRm elektrisch verbindet. Der Gleichrichter GR versorgt somit über den Zwischenkreis ZK1 die verschiedenen Wechselrichter WR1 bis WRm mit Energie für die Bewegung der jeweiligen Antriebsmaschine M1 bis Mm. Dazu ist er mit einem elektrischen Energieversorgungsnetz EV gekoppelt, welches als Wechselstromnetz ausgebildet ist. Jede einzelne Antriebsmaschine M1 bis Mm hat einen vorgelagerten Wechselrichter WR1 bis WRm, der die Ansteuerung für die jeweilige Antriebsmaschine M1 bis Mm übernimmt.
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Die Antriebsmaschinen M1 bis Mm sind ebenfalls dazu ausgebildet, eine Bewegung der Fertigungs- und/oder Transportvorrichtung FT1 bzw. der von der jeweiligen Antriebsmaschine M1 bis Mm angetriebenen Teile der Fertigungs- und/oder Transportvorrichtung FT1 abzubremsen. In diesem Fall arbeiten die einzelnen Antriebsmaschinen M1 bis Mm nicht mehr in einem Motorbetrieb, in welchem sie zum Antrieb der Fertigungs- und/oder Transportvorrichtung M1 bis Mm bzw. von den jeweils zu bewegenden Teilen arbeiten, sondern in einem Generatorbetrieb, und wandeln Bewegungsenergie in elektrische Energie um, im folgenden als Bremsenergie bezeichnet. Diese wird wieder dem Zwischenkreis ZK1 hinzugefügt.
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Wird eine Antriebsmaschine M1 bis Mm beschleunigt und andere zur gleichen Zeit abgebremst, hat dies den positiven Effekt, dass keine zusätzliche Energie aus einem elektrischen Energieversorgungsnetz EV entnommen werden muss, sondern die Energie zum Beschleunigen aus der Bremsenergie einer anderen Antriebsmaschine M1 bis Mm verwendet werden kann. Somit fallen auch weniger Energiekosten für einen Betreiber der Fertigungs- und/oder Transportvorrichtung FT1 an.
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Werden von den elektrischen Antriebsmaschinen M1 bis Mm, die sich auf einem Zwischenkreis ZK1 befinden, gleichzeitig mehr Antriebsmaschinen M1 bis Mm abgebremst als beschleunigt, so entsteht ein Überangebot an Energie im Zwischenkreis ZK1. Diese überschüssige Energie wird bei derartigen Fertigungs- und/oder Transportvorrichtungen üblicherweise über einen Bremswiderstand BW in Wärmeenergie umgewandelt und steht somit für einen weiteren Antrieb der Fertigungs- und/oder Transportvorrichtung FT1 nicht mehr zu Verfügung.
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Eine energetische Kopplung mehrerer Zwischenkreise ZK1 bis ZKn ermöglicht diesen oben beschriebenen Energieaustausch nicht nur in einer einzigen Fertigungs- und/oder Transportvorrichtung FT1, sondern eine Ausweitung auf mehrere Fertigungs- und/oder Transportvorrichtungen FT1 bis FTn einer Fertigungs- und/oder Transportanordnung FTA. Auf diese Weise ist der Energieverbrauch der Fertigungs- und/oder Transportanordnung FTA mit mehreren Fertigungs- und/oder Transportvorrichtungen FT1 bis FTn zu senken. Eine derartige Fertigungs- und/oder Transportanordnung FTA mit einer Mehrzahl von Fertigungs- und/oder Transportvorrichtungen FT1 bis FTn ist in 2 näher dargestellt.
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Um den Austausch der Energie zwischen verschiedenen Zwischenkreisen ZK1 bis ZKn zu ermöglichen, ist eine kontrollierte energetische Kopplung mithilfe von bidirektionalen Leistungswandlern GS1 bis GSn erforderlich. Ein derartiger Leistungswandler GS1 ist in 3 dargestellt. Diese Leistungswandler GS1 bis GSn und die elektrische Kopplung der Zwischenkreise ZK1 bis ZKn über diese Leistungswandler GS1 bis GSn, welche in 4 anhand eines Beispiels mit zwei gekoppelten Zwischenkreisen ZK1, ZK2 näher dargestellt ist, ermöglichen es, die rekuperative Bremsenergie der als Generator betriebenen Antriebsmaschinen M1 bis Mm der Zwischenkreise ZK1 bis ZKn auch über mehrere Zwischenkreise ZK1 bis ZKn zu verteilen und zwischen diesen zu übergeben.
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Nachfolgend wird die Funktionsweise des in 3 dargestellten Leistungswandlers GS1 exemplarisch für alle in einer beispielsweise in 2 dargestellten Fertigungs- und/oder Transportanordnung FTA verwendeten Leistungswandler GS1 bis GSn erläutert. Die Zwischenkreiskopplung der Zwischenkreise ZK1 bis ZKn der Fertigungs- und/oder Transportanordnung FTA erfolgt mittels als bidirektionale Leistungswandler ausgebildeter Leistungswandler GS1 bis GSn, auch als Gleichspannungswandler bezeichnet. Jeder Zwischenkreis ZK1 bis ZKn weist jeweils einen derartigen Leistungswandler GS1 bis GSn auf. Die Zwischenkreise ZK1 bis ZKn sind über ihre Leistungswandler GS1 bis GSn über ein gemeinsames Gleichspannungsnetz GV miteinander elektrisch gekoppelt. Dieses Gleichspannungsnetz GV ist über den Gleichrichter GR mit dem Energieversorgungsnetz EV verbunden, wobei der Gleichrichter GR, welcher in 2 nicht näher dargestellt ist, jetzt als gemeinsamer Gleichrichter GR aller Zwischenkreise ZK1 bis ZKn ausgebildet ist, d. h. die Zwischenkreise ZK1 bis ZKn sind über den gemeinsamen Gleichrichter GR und das Gleichspannungsnetz GV mit einer Gleichspannung zu versorgen.
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Der in 3 dargestellte Leistungswandler GS1 weist einen ersten, einen zweiten, einen dritten und einen vierten Anschluss A1, B1, C1, D1 auf. Der zweite und vierte Anschluss B1, D1 sind Minuspole und haben ein gemeinsames Potenzial. Der erste Anschluss A1 ist mit dem dritten Anschluss C1 über eine erste Leistungsdiode D1.1 in Durchlassrichtung verbunden. Wird beim Bremsen Energie in den Zwischenkreis des Leistungswandlers zurückgespeist, steigt die Spannung über eine Ruhespannung Uref. Diese Ruhespannung Uref ergibt sich beispielsweise gemäß DIN 40108 aus dem Effektivwert des sinusförmigen Niederspannungsnetzes von Dreiphasensystemen in Europa mit 400 V. Die gleichgerichtete Ruhespannung im Zwischenkreis steht in einem festen Verhältnis zum Effektivwert: Uref = 400 V·√2 = 565 V [1]
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Ist eine Klemmenspannung UA1B1 zwischen dem ersten und zweiten Anschluss A1, B1, d. h. eine Spannung im ersten Zwischenkreis ZK1 des ersten Leistungswandlers GS1, in welchen der erste Leistungswandler GS1 über den ersten und zweiten Anschluss A1, B1 integriert ist, nun größer als eine Netzspannung Ut zwischen dem dritten und vierten Anschluss, über welchen der Leistungswandler GS1 über das Gleichspannungsnetz GV mit einem weiteren Leistungswandler G2 eines weiteren Zwischenkreises ZK2 gekoppelt ist, wie in 4 dargestellt, dann fliest der Strom vom ersten Anschluss A1 zum dritten Anschluss C1 über die erste Leistungsdiode D1.1 in das Gleichspannungsnetz GV.
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Ist im ersten Zwischenkreis ZK1 ein Energiebedarf nötig, d. h. ist die Netzspannung Ut größer als die Klemmenspannung UA1B1, wird der Stromfluss vom dritten Anschluss C1 zum ersten Anschluss A1 über einen Schalter Q1.1 gesteuert. Abwechselnd wird der Strom in einer Spule L1.1 und die Spannung in einem ersten Kondensator C1.1 aufgeladen. Der Schalter Q1.1 wird abhängig von der aktuellen Kondensatorspannung, welche der ersten Klemmenspannung UA1B1 entspricht, und der aktuellen Spannung Ut im Gleichspannungsnetz GV gesteuert. Des Weiteren weist der Leistungswandler GS1 eine zweite Leistungsdiode D1.2 und einen zweiten Kondensator C1.2 auf. Der Schalter Q1.1 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (kurz: IGBT). Q1.1 lässt den Strom nur in eine Richtung fließen, in die entgegengesetzte Richtung arbeit er in der Sperrrichtung, ähnlich wie eine Diode. Die Leistungsdiode D1.2 verringert den Lichtbogeneffekt, der beim Schalten vom Gleichstrom entsteht.
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Die Schaltungsausbildung der anderen Leistungswandler GS2 bis GSn ist analog. So weist, wie in 4 dargestellt, auch der zweite Leistungswandler GS2 entsprechend die vier Anschlüsse A2, B2, C2, D2 sowie die Kondensatoren C2.1, C2.2, die Leistungsdioden D2.1, D2.2, den Schalter Q2.1 und die Spule L2.1 auf.
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Der erste Zwischenkreis ZK1 der ersten Fertigungs- und/oder Transportvorrichtung FT1 wird mit dem Plus- und Minuspol an den ersten und zweiten Anschluss A1, B1 des ersten Leistungswandlers GS1 angeschlossen und entsprechend geschlossen. Dies gilt analog auch für den zweiten Zwischenkreis ZK2 der zweiten Fertigungs- und/oder Transportvorrichtung FT2, welche an die ersten und zweiten Anschlüsse A2, B2 des zweiten Leistungswandlers GS2 angeschlossen wird, an welchen die Klemmenspannung UA2B2 des zweiten Zwischenkreises ZK2 anliegt, wie in 4 dargestellt, und analog auch für alle weiteren Zwischenkreise ZK3 bis ZKn aller weiteren Fertigungs- und/oder Transportvorrichtungen FT3 bis FTn und die diesen zugeordneten weiteren Leistungswandler GS3 bis GSn der Fertigungs- und/oder Transportanordnung FTA. D. h. für jeden angeschlossenen Zwischenkreis ZK1 bis ZKn ist jeweils ein eigener Leistungswandler GS1 bis GSn erforderlich.
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Der erste Leistungswandler GS1 ist mit seinen dritten und vierten Anschlüssen C1, D1 parallel zu den dritten und vierten Anschlüssen C2, D2 des zweiten Leistungswandlers GS2 angeschlossen, d. h. sie sind über das Gleichspannungsnetz GV parallel geschaltet. Auch dies gilt analog für alle weiteren Leistungswandler GS3 bis GSn der Fertigungs- und/oder Transportanordnung FTA, wie in 2 dargestellt, wodurch an allen Kontakten zum Gleichspannungsnetz GV die Netzspannung Ut anliegt.
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Die Kapazität aller Kondensatoren Cn.2 weist einen Mindestpuffer für die zurückgespeiste Energie aller Fertigungs- und/oder Transportvorrichtungen FTn auf. Ein zentraler gemeinsamer Speicherkondensator Ct, mit welchem alle Zwischenkreise ZK1 bis ZKn über ihre Leistungswandler GS1 bis GSn gekoppelt sind, ist optional, um Bremsenergie aller Fertigungs- und/oder Transportvorrichtungen FT1 bis FTn kurzzeitig zu speichern. Solange die Zwischenkreisspannung einer Fertigungs- und/oder Transportvorrichtung FT1 bis FTn größer als die Netzspannung Ut im Gleichspannungsnetz GV ist, fließt der Strom über die Leistungsdiode Dn.1 des entsprechenden Moduls. Somit wird die Energie zum gemeinsamen Gleichspannungsnetz GV übertragen. Sobald die Zwischenkreisspannung einer Fertigungs- und/oder Transportvorrichtung FT1 bis FTn kleiner als die Netzspannung Ut wird, wirkt die jeweilige erste Leistungsdiode Dn.1 in Sperrrichtung und die Steuerung des Stromflusses übernimmt der jeweilige Schalter Qn.1
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Es ergeben sich 4 unterschiedliche Betriebszustände des Leistungswandlers, die im Folgenden kurz beschrieben werden:
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Betriebszustand 1:
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Energie wird vom Zwischenkreis einer Fertigungs- und/oder Transportvorrichtung FTn zum gemeinsamen Gleichspannungsnetz GV übertragen. Der Strom fließt von An zu Cn über die Leistungsdiode Dn.1.
- 1.1. Voraussetzungen:
- 1.1.1. Die Zwischenkreisspannung UAnBn der Fertigungs- und/oder Transportvorrichtung FTn muss höher als die Spannung Ut des Gleichspannungsnetzes GV sein, um einen Stromfluss von An zu Cn zu ermöglichen.
- 1.2. Zustand des Leistungswandlers:
- 1.2.1. Der IGBT-Schalter Qn.1 ist aus und befindet sich dauerhaft in Sperrrichtung.
- 1.2.2. Leistungsdiode Dn.1 befindet sich in Durchlassrichtung.
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Betriebszustand 2:
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Energie wird vom gemeinsamen Gleichspannungsnetz GV zum Zwischenkreis einer Fertigungs- und/oder Transportvorrichtung FTn übertragen. Der Strom fließt von Cn zu An über den IGBT-Schalter Qn.1 und die Drossel Ln.1.
- 2.1. Voraussetzungen:
- 2.1.1. Die Spannung Ut des Gleichspannungsnetzes GV muss höher als Zwischenkreisspannung UAnBn der Fertigungs- und/oder Transportvorrichtung FTn sein um einen Stromfluss von Cn zu An zu ermöglichen.
- 2.1.2. Es muss ein Mindestspannung des Gleichspannungsnetzes GV in Höhe von Uref vorhanden, erst dann wird der Schalter Qn.1 dauerhaft eingeschaltet.
- 2.2. Zustand des Leistungswandlers:
- 2.2.1. Der Schalter Qn.1 ist an und befindet sich dauerhaft in Durchlassrichtung. Der IGBT-Schalter Qn.1 bleibt an bis die Spannung Ut des Gleichspannungsnetzes GV unter Mindestspannung Uref fällt (Eintritt Modus 3) oder die Spannung UAnBn der Fertigungs- und/oder Transportvorrichtung FTn höher als Ut des Gleichspannungsnetzes GV wird (Eintritt Modus 1).
- 2.2.2. Leistungsdiode Dn 1 befindet sich in Sperrrichtung.
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Betriebszustand 3:
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Leistungswandler im Wartemodus. Keine Energie wird über den Leistungswandler übertragen.
- 3.1. Voraussetzungen:
- 3.1.1. Die Spannung Ut des Gleichspannungsnetzes GV ist kleiner als Uref.
- 3.1.2. Die Zwischenkreisspannung UAnBn der Fertigungs- und/oder Transportvorrichtung FTn ist kleiner als Ut.
- 3.2. Zustand des Leistungswandlers::
- 3.2.1. Der IGBT-Schalter Qn.1 ist ausgeschaltet.
- 3.2.2. Leistungsdiode Dn 1 befindet sich in Sperrrichtung.
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Betriebszustand 4:
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Leistungswandler aus.
- 4.1. Keine Voraussetzungen notwendig.
- 4.2. Zustand des Leistungswandlers:
- 4.2.1. Der Schalter Qn.1 und dessen Steuerung sind ausgeschaltet. So sperrt der Schalter Qn.1 den Stromfluss von Cn zu An unabhängig von der aktuellen Zwischenkreisspannung UAnBn der Fertigungs- und/oder Transportvorrichtung FTn und Spannung Ut des Gleichspannungsnetzes GV.
- 4.2.2. Falls die Spannung Ut des Gleichspannungsnetzes GV höher als die Zwischenkreisspannung UAnBn der Fertigungs- und/oder Transportvorrichtung FTn ist, befindet sich die Leistungsdiode Dn.1 in Sperrrichtung.
- 4.2.3. Falls die Spannung AnBn der Fertigungs- und/oder Transportvorrichtung FTn höher als die Spannung Ut des Gleichspannungsnetzes GV ist, befindet sich die Leistungsdiode Dn.1 in Durchlassrichtung und das Gleichspannungsnetz GV wird trotzdem geladen.
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Das Ziel aller Schalter Qn.1 ist es, die Spannung UAnBn gleich oder ein wenig über der Ruhespannung Uref zu halten und zu regeln. Jeder Leistungswandler GS1 bis GSn wird einzeln gesteuert. Durch das Koppeln mehrer Zwischenkreise ZK1 bis ZKn wird die Energie von einigen Zwischenkreisen ZK1 bis ZKn entnommen und über das Gleichspannungsnetz GV an andere Zwischenkreise ZK1 bis ZKn weitergegeben. Je mehr Zwischenkreise ZK1 bis ZKn gekoppelt sind, desto kleiner kann der gemeinsame Speicherkondensator Ct dimensioniert sein.
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Warm elektrische Antriebsmaschinen M1 bis Mm beschleunigen, benötigen sie normalerweise mehr Energie als zum Hallten einer konstanten Geschwindigkeit. Beschleunigen viele Antriebsmaschinen M1 bis Mm gleichzeitig, tritt im als Wechselstromnetz ausgebildeten Energieversorgungsnetz EV eine kurzfristige, sehr hohe Leistungsspitze auf. Um alle Lastspitzen im Stromnetz abdecken zu können, ist ein hoher Aufwand, insbesondere ein hoher Kostenaufwand für eine Infrastruktur erforderlich, beispielsweise für Transformatoren und Kabel.
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In einer Produktionshalle hat eine derartige Fertigungs- und/oder Transportanordnung FTA mit einer Zwischenkreiskopplung den zusätzlichen Vorteil, dass ein Teil des hohen Leistungsbedarfs wegfällt, da der Energiebedarf vom lokalen Gleichspannungsnetz GV ausgeglichen wird. Der Wegfall der Energiespitzen hat einen positiven Effekt auf das sinusförmige Wechselstromnetz, d. h. auf das Energieversorgungsnetz EV, so dass die gesamte harmonische Verzerrung des Energieversorgungsnetzes EV kleiner wird.
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Viele Fertigungs- und/oder Transportvorrichtungen nach dem Stand der Technik benötigen einen gewissen Anteil des Energieverbrauches zur Kühlung eines eigenen Schaltschrankes, da die Bremsenergie mit Hilfe des Bremswiderstandes BW im oder am Schaltschrank in Wärme umgewandelt wird. Da die auf den Bremswiderstand BW wirkende Bremsenergie bei der dargestellten Fertigungs- und/oder Transportanordnung FTA deutlich geringer wird oder vorteilhafterweise gegen Null geht, erwärmt sich der Schaltschrank weniger, wodurch weniger Energie zu dessen Kühlung erforderlich ist. Mit einer großen Anzahl zusammengeschlossener Zwischenkreise ZK1 bis ZKn kann die ganze Bremsenergie einer Fertigungs- und/oder Transportvorrichtung FT1 bis FTn von den anderen Fertigungs- und/oder Transportvorrichtung FT1 bis FTn abgenommen werden. In diesem Fall ist es möglich, einen verkleinerten Bremswiderstand BW einzusetzen oder diesen völlig entfallen zu lassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010033596 A1 [0002, 0008]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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