DE102021125143A1

DE102021125143A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Energieversorgung eines seillosen Aufzugsystems mit Linearantrieb sowie Verwendung

Info

Publication number: DE102021125143A1
Application number: DE102021125143.5A
Authority: DE
Inventors: Juri Maibaum; Janos Jung; Jürgen Frantzheld
Original assignee: TK Elevator Innovation and Operations GmbH
Current assignee: TK Elevator Innovation and Operations GmbH
Priority date: 2021-09-28
Filing date: 2021-09-28
Publication date: 2023-03-30
Also published as: WO2023052267A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energieversorgungsanordnung (10) für ein seilloses Aufzugsystem umfassend wenigstens einen Linearantrieb, mit wenigstens einem Netzgleichrichter (11) und mit wenigstens einem für den wenigstens einen Linearantrieb vorgesehenen Energiespeicher (13), und mit einem insbesondere mit dem Netzgleichrichter und dem Energiespeicher verbundenen DC-Zwischenkreis (15). Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Energieversorgungsanordnung eines seillosen Aufzugsystems sowie die Verwendung eines direkt an den Zwischenkreis eines solchen seillosen Aufzugsystems angeschlossen Energiespeichers.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energieversorgungsanordnung für ein seilloses Aufzugsystem umfassend wenigstens einen Linearantrieb, mit wenigstens einem Netzgleichrichter und mit wenigstens einem für den wenigstens einen Linearantrieb vorgesehenen Energiespeicher, und mit einem insbesondere mit dem Netzgleichrichter und dem Energiespeicher verbundenen DC-Zwischenkreis. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Energieversorgungsanordnung eines seillosen Aufzugsystems sowie die Verwendung eines direkt an den Zwischenkreis eines solchen seillosen Aufzugsystems angeschlossen Energiespeichers. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Energieversorgungssysteme von seillosen Aufzugssystemen mit Linearantrieb, die mindestens einen Doppelschichtkondensator umfassen, der direkt an einen Gleichspannungszwischenkreis angeschlossen ist.
Hintergrund der Erfindung
Energiespeicher für Aufzugsysteme werden bisher mittels Steuereinheiten (z.B. DC/DC-Wandler) in vielen Fällen an den DC-Zwischenkreis der Energieversorgung angeschlossen, um Energie zwischenspeichern zu können (z.B. bei/durch Rekuperationsprozesse zurück gewonnene Energie) und/oder einen Leistungsspitzenausgleich realisieren zu können. Insbesondere bei seillosen Aufzugsystemen mit Linearantrieb treten jedoch besonders hohe und kurzzeitige Leistungsschwankungen auf, die bisher nur auf sehr aufwendige Weise (insbesondere in verschaltungstechnischer Hinsicht) und mit sehr vielen solcher bekannten Anordnungen von Energiespeichern und Steuereinheiten ausgeglichen werden können.
Seillose Aufzugsysteme mit Linearantrieb unterscheiden sich in ihrer Leistungskennlinie grundlegend von seilgebundenen, konventionellen Aufzugssystemen; insbesondere sind diese Aufzugsysteme durch besonders hohe und kurzzeitige Leistungsschwankungen gekennzeichnet, was insbesondere auch durch ein fehlendes Gegengewicht bedingt ist (fehlende Massenkompensation; kein Massenausgleich der zu befördernde Last bei Auf- und Abfahrten).
Während in seilgebundenen Aufzugsysteme lediglich die Leistung für das Bewegen der Massendifferenz aus (ggf. beladener) Kabine und Gegenwicht aufgebracht werden muss, ist in seillosen Aufzugsysteme jederzeit die Leistung für das Bewegen der gesamten Last der (ggf. beladenen) Kabine aufzubringen. Dies führt für eine Aufwärtsfahrt sowohl zu signifikant höheren, positiven Leistungsspitzen in der Beschleunigungsphase als auch zu einem signifikant höheren, positiven Leistungsbedarf während einer Konstantfahrt sowie während einer Bremsung. Analog führt es für eine Abwärtsfahrt sowohl zu signifikant höheren, negativen Leistungsspitzen in der Beschleunigungsphase als auch zu einem signifikant höheren, negativen Leistungsbedarf während einer Konstantfahrt sowie während einer Bremsung. Es kommt also im Vergleich zu konventionellen Aufzugssystemen zu einer starken Spreizung des positiven Leistungsbedarfs während der Auffahrt einer Kabine und des negativen Leistungsbedarfs in der Abfahrt einer Kabine.
Speziell bei Aufzugsystemen mit Linearantrieb werden mitunter sehr viele Kabinen gleichzeitig in einem Schacht betriebe. Die zeitliche Überlagerung von Kabinenfahrten innerhalb eines Schachtes kann zu signifikant steileren Leistungsflanken als auch absolut höheren Gesamtenergiebedarfen führen. Werden zudem mehrere Schächte von nur einem Energieversorgungssystem versorgt, so können Gleichzeitigkeitseffekte zwar einerseits zu einem Ausgleich zwischen positiver und negativer Leistungsaufnahme führen, jedoch auch andererseits - bei ungünstigen Fahrtkonstellationen - sowohl Steilheit von Leistungsflanken als auch absolute Höhe des Leistungsbedarfs weiter nachteilig erhöhen.
Somit ergeben sich sehr hohe Anforderungen an ein Energieversorgungssystem für seillose Aufzugsysteme, insbesondere begründet durch sehr starke Leistungsbedarfsschwankungen.
Bisherige Ansätze zur Ausgestaltung eines Energieversorgungssystems von Aufzugssystemen sind aufgrund von Energiespeicherauswahl und angeschlossenen Steuereinheiten insbesondere hinsichtlich der Leistungsbereitstellung nur in begrenztem Umfang verwendbar für die hier diskutierten Anwendungen und können deshalb typische Funktionen wie Spitzenlastausgleich, Rekuperation und besonders unterbrechungsfreie Stromversorgung für die hier betrachteten seillosen Systeme nicht oder nur unzureichend erfüllen.
Steuereinheiten bieten zwar den Vorteil, durch die Separation der Spannungslevel von DC-Zwischenkreis und Energiespeicher einen Großteil der im Speicher vorhandenen Energie nutzbar machen zu können, jedoch schränken Steuereinheiten aufgrund zusätzlicher Elektronik die Verfügbarkeit des Gesamtprodukts sowie aufgrund eigener Leistungsgrenzen auch die Leistungsversorgung ein; dies wirkt sich nachteilig auf die Nutzbarkeit bisher üblicher Speichersysteme in Hinblick auf die Anforderung einer unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV) aus. Eine solche USV-Funktion ist jedoch für die meisten Aufzugsanlagen notwendig, um z.B. bei Netzausfall ein kontrolliertes und geregeltes Stillsetzen aller Kabinen herbeiführen zu können.
Bislang bekannt sind derartige Optimierungsmaßnahmen beispielsweise in Verbindung mit der Art und Weise der Steuerung insbesondere von Notstromquellen oder von Netzanschlussleistungen. Beispielhaft können die folgenden Veröffentlichungen genannt werden, in welchen die Art und Weise des Energiehaushalts von Aufzugsanlagen bzw. gesamten Aufzugsystemen allgemein oder bezüglich spezifischer Teilfunktionen thematisiert wird: EP 1765709 B1 , EP 1272418 B1 , EP 1268335 Bl. Daraus geht insbesondere auch hervor, dass der Leistungsfluss in einem Energiespeicher auf vorteilhafte Weise mittels Vorsteuerung aktiv gesteuert werden kann, insbesondere zwecks Anpassung des Gleichspannungs-Niveaus zwischen einem Energiespeicher und einem Zwischenkreis. Anders ausgedrückt: Der Energiespeichereinheit ist vorteilhafter Weise eine Steuereinheit bzw. ein Leistungsflussregler vorgeschaltet.
Davon ausgehend besteht Interesse an einem weiter optimierten Energieversorgungssystem, welches insbesondere für sehr starke Leistungsbedarfsschwankungen ausgelegt ist.
Beschreibung der Erfindung
Ausgehend von dieser Situation ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Energieversorgungssystem bzw. Energieversorgungsverfahren für Aufzugsysteme zu schaffen, womit Grundfunktionen wie Spitzenlastausgleich, Rekuperation und unterbrechungsfreie Stromversorgung auch für Anwendungen mit besonders hohen Leistungsanforderungen wie seillose Aufzugsysteme mit Linearantrieb auf besonders vorteilhafte Weise ermöglicht werden. Die Aufgabe kann insbesondere auch umfassen, ein solches Energieversorgungssystem bzw. Energieversorgungsverfahren derart bereitzustellen, dass die Energieversorgung auf besonders schlanke und technisch einfache Weise sichergestellt werden kann. Nicht zuletzt besteht die Aufgabe auch darin, zusätzlich auch eine Energiekostenoptimierung auf möglichst einfache Weise in solchen Systemen zu implementieren.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale der unabhängigen Hauptansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Sofern technisch möglich, können die Lehren der Unteransprüche beliebig mit den Lehren der Haupt- und Unteransprüche kombiniert werden.
Insbesondere wird die Aufgabe demnach gelöst durch eine Energieversorgungsanordnung für ein seilloses Aufzugsystem umfassend wenigstens einen Linearantrieb, mit wenigstens einem Netzgleichrichter und mit wenigstens einem für den wenigstens einen Linearantrieb vorgesehenen Energiespeicher, und mit einem insbesondere mit dem Netzgleichrichter und dem Energiespeicher verbundenen DC-Zwischenkreis; wobei der Energiespeicher derart (direkt) an den DC-Zwischenkreis angeschlossen ist, dass das (momentane) Spannungslevel des Energiespeichers an das (momentane) Spannungslevel des DC-Zwischenkreises gekoppelt ist, insbesondere steuerungs-/regelungsfrei gleich hoch vorgegeben ist. Dies liefert eine schlanke Anordnung mit guter Robustheit, wobei die hier im Folgenden weiter erläuterten Vorteile sichergestellt werden können. Insbesondere kann der Leistungsfluss auf passive Weise ganz ohne Vorsteuerung realisiert werden (kein steuerungs-/regelungstechnischer Eingriff erforderlich).
Die erfindungsgemäße Anordnung, insbesondere die Implementierung von direkt angeschlossenen Doppelschichtkondensatoren, kann die Anwendbarkeit hinsichtlich einer USV-Funktionalität/-Anforderung verbessern sowie Kosten, Platzbedarf und/oder Komplexität des Energieversorgungssystems verringern.
Mit anderen Worten ist insbesondere vorgesehen, dass sich das Spannungslevel des Energiespeichers entsprechend dem Spannungslevel des DC-Zwischenkreises einstellen kann, ohne dass dafür eine bestimmte/spezifische Art und Weise einer Steuerung/Regelung erforderlich ist. Diese erfindungsgemäße direkte steuerungs-/regelungsfreie Spannungs-/Potentialkopplung unter/von Energiespeicher und DC-Zwischenkreise liefert nicht zuletzt auch eine sehr robuste funktionssichere (leistungselektronische) Architektur.
Die Erfindung basiert demnach auch auf dem Konzept eines direkten Anschlusses wenigstens eines Energiespeicherelementes, insbesondere wenigstens eines Superkondensators (oder dergleichen leistungselektronisches Bauteil mit vergleichbarem Funktionsumfang), an den DC Zwischenkreis einer Aufzugsanlage für den Zweck, eine energetische/leistungsbezogene Steuerungsfunktion zwischen diese Komponenten entbehrlich machen zu können.
Die Erfindung betrifft demnach auch ein Konzept im Zusammenhang mit einem Energiespeicher ohne das Erfordernis einer Vorsteuerung mit aktiver Steuerung (Regelung) des Leistungsflusses. Anders ausgedrückt: Das erfindungsgemäße Konzept erfordert keine aktive Steuerung des Leistungsflusses; vielmehr kann der Leistungsfluss auf passive Weise erfolgen bzw. nivelliert werden, insbesondere indem der Leistungsfluss am Netzgleichrichter auf einen Spannungsband gestellt ist/wird.
Die Erfindung kann beispielsweise im Zusammenhang mit einer Mehrzahl von an einen/den DC-Zwischenkreis angeschlossenen Motoren und/oder im Zusammenhang mit einer Anordnung ohne Gegengewicht implementiert sein/werden.
Es hat sich gezeigt, dass basierend auf dem erfindungsgemäßen Konzept die folgenden Vorteile jeweils allein oder auch in Kombination miteinander auf vergleichsweise einfache und effiziente Weise realisiert werden können: momentaner Spitzenlastausgleich (insbesondere betreffend momentane Betriebszustände), mittel-/langfristiger Spitzenlastausgleich (Durchschnittswert über Zeitraum), Backup für die Energiequelle, USV-Funktionalität, Rekuperations-Funktionalität, Effizienzsteigerung, Vermeidung von Rückspeisung, Energiekostenoptimierung, Vermeidung von Überdimensionierung, ressourcenschonende Vorrichtungen und/oder Verfahren.
Der Linearantrieb kann einen oder mehrere elektrische Motoren umfassen. Der Linearantrieb kann Kabinen antreiben, welche mit Permanentmagneten ausgestattet sind, auf die ein wechselndes Magnetfeld von im Aufzugschacht angebrachten Elektromagneten einwirkt, welche mit Drehstrom gespeist werden, welcher das Magnetfeld entstehen lässt, welches die Aufzugkabinen in Bewegung versetzt. Der Linearantrieb kann auch auf einer Anordnung basieren bzw. in einer Anordnung wirken, welche die Aufzugkabinen mit Elektromagneten und den Aufzugschacht mit Permanentmagneten vorsieht. Es können mehrere Elektromotoren angeschlossen sein, die sowohl positive als auch negative Leistungsbedarfe aufweisen können. Der (jeweilige) elektrische Motor kann grundsätzlich auch ein rotatorischer Motor sein, wie er z.B. bei konventionellen seilgebundenen Aufzugssystemen genutzt wird.
Die hier betrachteten Energieversorgungssysteme dienen der Bereitstellung von Leistung und Energie, insbesondere auf möglichst kostengünstige, ressourcenschonende und platzsparende Weise, und vorteilhafter Weise auch auf besonders sichere, zuverlässige und effiziente Weise. Dabei besteht auch Interesse an möglichst nur wenigen Komponenten/Bauteilen, an einem simplen Aufbau, an einer simplen Vernetzung, an möglichst nur wenigen zu erfassenden relevanten Messdaten, und an einem möglichst universell einsetzbaren Konzept. Diesen Anforderungen wird die erfindungsgemäße Energieversorgungsanordnung auf umfassende Weise gerecht.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht z.B. auch den Verzicht auf eine Vielzahl von Energiespeichern mit Steuereinheiten. Vielmehr können die hohen Leistungsanforderungen von seillosen Aufzugssystemen mit Linearantrieb (Ausgleich sowohl positiver als auch negativer Lastspitzen) auch ohne verschaltungstechnisch aufwendige und zudem auch teure, fehleranfällige sowie platzeinnehmende Leistungselektronik erfüllt werden.
Indem die Pole des Energiespeichers, insbesondere eines Doppelschichtkondensatorspeichers, für die empfindungsgemäße Vorrichtung direkt an Plus und Minuspol des DC-Zwischenkreises des Aufzugsystems angeschlossen werden, kann auch der Vorteil erzielt werden, dass die Fähigkeit/Betriebscharakteristik des Energiespeichers nicht durch Steuereinheiten wie z.B. einen DC/DC-Wandler begrenzt/beschränkt wird. Das Spannungslevel des Energiespeichers ist dabei an dasjenige des DC-Zwischenkreises gekoppelt. Für die Betriebscharakteristik kann demnach Folgendes sichergestellt werden: Da das Spannungslevel dem Energielevel des Speichers entspricht, folgt das Energielevel passiv der Leistungsdifferenz zwischen z.B. dem Netzgleichrichter und dem Leistungsbedarf des Aufzugsystems. Übertrifft der Leistungsbedarf des Aufzugsystems die bereitgestellte Leistung durch z.B. den Netzgleichrichter, so wird dem Energiespeicher, insbesondere den Doppelschichtkondensatoren, Energie in Relation zum verbleibenden Bedarf entzogen, indem sich das gemeinsame Spannungslevel des DC-Zwischenkreises und des Energiespeichers entsprechend reduziert, insbesondere gemäß der untenstehenden Formel 1. Unterschreitet hingegen der Leistungsbedarf des Aufzugsystems die bereitgestellte Leistung durch z.B. den Netzgleichrichter, so wird dem Energiespeicher Energie in Relation zum verbleibenden Leistungsangebot hinzugeführt, indem sich das gemeinsame Spannungslevel des DC-Zwischenkreises und des Energiespeichers entsprechend erhöht. $Δ W = 1 / 2 C \cdot (U_{1}^{2} - U_{0}^{2})$

ΔW: Energie, die dem Energiespeicher entzogen (U₀ > U₁) bzw. zugeführt (U₀ < U₁) wird
C: Kapazität des Energiespeichers
U0: Spannung zum Zeitpunkt t=0
U1: Spannung zum Zeitpunkt t= 1

Das hier beschriebene Verfahren zum Betrieb/Bereitstellen der Energieversorgung, das z.B. durch die Steuerung des Netzgleichrichters implementiert wird, orientiert sich dabei beispielsweise auch an dem Status und der Veränderung des Spannungslevels auf dem Zwischenkreis, sowie z.B. an der Momentanleistung des Netzgleichrichters.
Im Regelbetrieb erfolgt eine Spannungsregelung basierend auf der Leistung des Netzgleichrichters. Das bedeutet, dass durch Anpassung der durch den Netzgleichrichter eingespeisten Leistung im Bereich 0kW bis zu beispielsweise einer vordefinierten Nennleistung die Zwischenkreisspannung auf einen entsprechenden Sollwert geregelt wird. Dabei gilt, dass die Leistung des Netzgleichrichters mit der Leistungsnachfrage des Aufzugssystems übereinstimmt. Die Leistung des Energiespeichers sowie dementsprechend die Energiebilanz des Energiespeichers ist bei konstanter Zwischenkreisspannung null (vergleiche dazu insbesondere Formel 1).
Im Falle einer negativen Last des Aufzugsystems z.B. durch überwiegende Bremsvorgänge wird die durch den Netzgleichrichter eingespeiste Leistung bis zu einem Minimalwert verringert (kann insbesondere negativ sein bei gewollter Netzrückspeisung). Kann durch Reduktion dieser eingespeisten Leistung die Zwischenkreisspannung nicht auf maximal dem Sollwert gehalten werden, so erhöht sich die Spannung bei gleichzeitiger Leistungsaufnahme durch den Energiespeicher (vergleiche dazu insbesondere Formel 1).
Im Falle einer positiven Last des Aufzugsystems z.B. durch überwiegend motorischen Betrieb, wird die durch den Netzgleichrichter eingespeiste Leistung bis zu einem Maximalwert erhöht. Kann durch Erhöhen dieser eingespeisten Leistung die Zwischenkreisspannung nicht auf minimal dem Sollwert gehalten werden, so verringert sich die Spannung bei gleichzeitiger Leistungsabgabe durch den Energiespeicher (vergleiche dazu insbesondere Formel 1). Dabei gilt, dass die Summe aus der Leistung des Netzgleichrichters und der Leistung des Energiespeichers mit der Leistungsnachfrage des Aufzugsystems stets übereinstimmt.
Im Gegensatz dazu wurde bisher gemäß dem Stand der Technik das Konzept realisiert, Energiespeicher aktiv zu steuern, insbesondere um einen Leistungsspitzenausgleich zu ermöglichen. Durch aktiv gesteuerte Abgabe und Entnahme von Energie meist an/von einem DC-Zwischenkreis des Energieversorgungssystems soll auch das Netz entlastet werden können. Beispielsweise wird durch Rekuperation zurückgewonnene Energie zwischengespeichert, und der Energiespeicher wird zum Leistungsspitzenausgleich genutzt und somit der Leistungsfluss zum Stromnetz geglättet. Da übliche Energiespeichertechnologien wie z.B. Batteriezellen nur über eine geringe Leistungsdichte verfügen, wurde für hohe Leistungsanforderungen z.B. bereits die Verwendung von Doppelschichtkondensatoren vorgeschlagen, nämlich in Verbindung mit einem DC/DC-Wandler als Steuereinheit, welcher die Spannungslevel von Zwischenkreis und Energiespeicher entkoppelt. Es hat sich jedoch nun gezeigt, dass die durch eine Steuereinheit wie z.B. DC/DC-Wandler bedingte Begrenzung des Leistungsflusses durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen überwunden werden kann.
Im Gegensatz zum erfindungsgemäßen Konzept beruht die bisher verwendete Technologie demnach auf dem Gedanken, jedenfalls Energieversorgungssysteme mit aktiv gesteuertem Energiespeicher bei voneinander entkoppelten Spannungsniveaus von Zwischenkreis und Energiespeicher zu verwenden, insbesondere zum Leistungsspitzenausgleich, insbesondere um Aufzugsfahrten aufgrund von Leistungsbeschränkungen nicht oder nur wenig beschränken zu müssen. Durch aktiv gesteuerte Abgabe und Entnahme von Energie insbesondere an/von einem DC-Zwischenkreis des Energieversorgungssystems soll beispielsweise das Netz entlastet werden können. Denn Stromnetze können Leistungen nicht unbegrenzt bereitstellen oder aufnehmen (physischen Grenzen, Reglementierung, zum Teil auch Verbot einer Netzrückspeisung). Das Vorhalten entsprechender Leistungskapazitäten schlägt sich sowohl in Fixkosten wie Netzanschlusskosten und Komponentenkosten nieder als auch in variablen Kosten. Zudem hat sich gezeigt, dass die bisherigen Verwendungsarten von Steuereinheiten wie z.B. DC/DC-Wandler den Leistungsfluss nachteilig begrenzen. Entsprechend hoch war bisher der Aufwand beim Verbauen/Verschalten einer Vielzahl von Energiespeichern und Steuereinheiten speziell für seillose Aufzugsysteme.
Im Folgenden wird das Verhalten bei Netzfehlern bzw. eine Steuerung in Reaktion auf Netzfehler beschrieben: Die mittels der erfindungsgemäßen Anordnung (bzw. Verfahren) bereitstellbare USV-Funktion ist für Aufzugsanlagen sehr vorteilhaft oder sogar notwendig (insbesondere bei seillosen Aufzugsystemen), um z.B. bei Netzausfall ein kontrolliertes und geregeltes Stillsetzen aller Kabinen herbeiführen zu können. Die erfindungsgemäße Anordnung von direkt an den Zwischenkreis angeschlossenen Energiespeichereinheiten kann die Verfügbarkeit des Energiespeichers erhöhen und die Nutzung von dessen gesamten Leistungsspektrum realisieren; auch insofern kann mittels der Energieversorgungsanordnung auf einfache Weise eine USV- Funktion bereitgestellt werden.
Nachdem z.B. ein Netzfehler durch geeignete Messinstrumente aufgedeckt worden ist, werden alle Kabinen bis zu einem vollständigen Stopp abgebremst. Ab dem Zeitpunkt des Eintretens des Fehlers wird die Versorgung durch das Netz mindestens zum Teil einbrechen, gegebenenfalls sogar vollständig. Im Falle einer (momentan) positiven Last des Aufzugssystems z.B. durch überwiegend motorischen Betrieb, muss dem Antrieb weiterhin für den Bremsvorgang der Kabinen genügend Leistung und Energie bereitgestellt werden. Da es dann jedoch zu einer Differenz aus Leistungsbereitstellung durch das Netz und Leistungsbedarf durch den Antrieb des Aufzugssystems kommt, wird benötigte Leistung durch den Energiespeicher zur Verfügung gestellt. Die daraus folgende Entnahme von Energie aus der erfindungsgemäßen Energiespeicher/versorgungsanordnung und dessen Abgabe an den Antrieb geht mit einem Absinken der Spannung des Zwischenkreises einher (vergleiche dazu auch Formel 1). Das Spannungslevel kann dabei unter Umständen unter zuvor festgelegte typische Regelbetriebswerte fallen. Die Kapazität des Energiespeichers wird so gewählt, dass der Spannungsbereich zulässige Betriebspunkte des Antriebs auch in derartigen Situationen nicht verlassen wird, die eine derartige Leistungsbereitstellung durch den Energiespeicher bzw. durch das Energiespeichersystem erfordern. Die erfindungsgemäße Energieversorgungsanordnung erfüllt dabei inhärent insbesondere dank geeigneter Dimensionierung eine USV-Funktion, und zwar ohne jeglichen Steueraufwand für das Energiespeichersystem.
Im Falle eines Netzfehlers speziell während einer negativen Last des Aufzugssystems. z.B. aufgrund momentan überwiegend generatorischer Betriebsweise, muss Energie vom Antrieb abgeführt werden. Diese überschüssige Energie wird im Energiespeicher-(system) gespeichert. Dies geht mit einer Zunahme der Spannung des Zwischenkreises einher (vergleiche dazu auch Formel 1). Das Spannungslevel kann dabei unter Umständen über zuvor festgelegte typische Regelbetriebswerte fallen. Die Kapazität des Energiespeichersystems ist dabei derart zu wählen oder vordefiniert, dass der Spannungsbereich zulässiger Betriebspunkte des Antriebs auch in solchen Situationen nicht verlassen wird, die eine derartige Energieaufnahme durch das Energiespeichersystem erfordern.
Im Gegensatz dazu erfolgte bisher im Stand der Technik die Leistungsbereitstellung regelmäßig mittels (zwischengeschalteter) Steuereinheiten. Insbesondere die Verfügbarkeit der Leistungsbereitstellung ist für Aufzugssysteme von besonderer Bedeutung, um jederzeit ein sicheres, komfortables und kontrolliertes Abbremsen der Kabinen ermöglichen zu können, insbesondere auch bei Aufwärtsfahrt (Risiko für Insassen bei Verlust der Antriebskraft). Zur Überbrückung von z.B. Netzfehlern wie Spannungseinbrüchen und Ausfällen werden für Aufzugssysteme üblicherweise unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USV) verwendet. Diese begründen jedoch zusätzliche Komponenten und Regelaufwand. Zwar sind bereits Verfahren zur Netzfehlerüberbrückung bekannt, bei welchen mittels einer Steuereinheit bei Bedarf ein Energiespeicher an den Zwischenkreis gekoppelt wird. Jedoch ist dabei die Verfügbarkeit des Energiespeichersystems zumindest in manchen Konfigurationen unvorteilhaft, beispielsweise auch aufgrund von Leistungsgrenzen bezüglich der Leistungsbereitstellung. Anstelle bedarfsweiser Zuschaltung kann durch die vorliegende Erfindung eine alternative Lösung implementiert werden, bei welcher auch die Art und Weise des Leistungsabrufs für den Dauerbetrieb vorteilhaft ist.
Basierend auf dem erfindungsgemäßen Konzept kann das Leistungsspektrum des Energiespeichersystems in vorteilhaftem Umfang (insbesondere voll, komplett) ausgeschöpft werden (was nicht zuletzt auch eine schlanke System-Auslegung-/Dimensionierung ermöglich), wobei ein leistungsintensiver und/oder -dynamischer Aufzugsbetrieb ermöglicht wird, und wobei Leistungsanforderungen an z.B. den Netzgleichrichter und das dahinterliegende Netz begrenzt bzw. niedrig gehalten werden können. Gleichzeitig können im Vergleich zu bekannten Energieversorgungssystemen sowohl Investitionskosten als auch Betriebskosten sowie Platzbedarf und Komplexität der Anordnung verringert werden.
Ausführungsformen der Erfindung, insbesondere bezüglich vorrichtungstechnischer Aspekte, werden nun zunächst allgemein beschrieben.
Beispielsweise sind vorgesehen: wenigstens ein Netzgleichrichter, wenigstens ein elektrischer Motor, ein DC-Zwischenkreis und ein Energiespeicher umfassend wenigstens einen Doppelschichtkondensator oder eine serielle und/oder parallele Zusammenschaltung mehrerer Doppelschichtkondensatoren, wobei der Energiespeicher bzw. die Doppelschichtkondensatoren direkt an den Gleichspannungszwischenkreis angeschlossen ist/sind. Wahlweise kann der Energiespeicher bzw. das Energiespeichersystem durch (wahlweise auch gesteuerte) Energiespeichersysteme erweitert werden, die z.B. auf der gleichen oder auf anderen Energiespeichertechnologien wie Kondensatoren, Akkumulatoren, Schwungrädern, Superinduktivitäten und/oder dergleichen gleichwirkenden Energiespeichern basieren, und die zusätzlich zum hier beschriebenen Energiespeicher an den Gleichspannungszwischenkreis angeschlossen werden können. Beispielsweise können (neben/zusätzlich zu Netz und Energiespeichersystem) weitere Energiequellen wie z.B. erneuerbare Energiequellen wie Photovoltaikanlagen an den Zwischenkreis angeschlossen sein, gegebenenfalls auch über Steuereinheiten. Ferner kann die erfindungsgemäße Anordnung einen oder mehrere Bremswiderstände enthalten, die dazu eigerichtet sind, die Spannung des Zwischenkreises durch Umwandlung von Energie in Wärme nach oben hin zu begrenzen. Dies kann z.B. bei Netzfehlern von Vorteil sein, oder falls bei spezifischen Anwendungsarten eine Rückspeisung überschüssiger Energie über die Kapazitäten oder Spannungsgrenzen des Energiespeichersystems hinaus nicht oder nur eingeschränkt möglich sein sollte. Die erfindungsgemäße Anordnung kann ferner wenigstens eine Messeinrichtung umfassen, mittels welchem insbesondere auch Netzfehler diagnostizierbar sind, und mittels welcher z.B. auch ein Abbremsen der Kabine(n) des Aufzugssystems ausgelöst werden kann (insbesondere mit der wenigstens einen Messeinrichtung in kommunikativer steuerungs-/regelungstechnischer Verbindung mit einer Steuerungseinrichtung der erfindungsgemäßen Anordnung). Diese Art der Diagnose oder eines/des steuerungs-/regelungstechnischen Eingriffs kann z.B. auch basierend auf einer Messung eines Absinkens der Zwischenkreisspannung unter einen zuvor festgelegten/vordefinierbaren Wert erfolgen. In Ergänzung zur Aufzugsanlage als solcher können weitere Energieverbraucher wie z.B. Klima- oder Heizungsanlagen eines/des Gebäudes oder dergleichen Gesamtsystem ebenfalls an den Zwischenkreis angeschlossen sein, gegebenenfalls/wahlweise auch über Steuereinheiten.
Nachfolgend werden weitere vorteilige Aspekte der beanspruchten Erfindung detaillierter bzw. spezifischer erläutert und weiter nachfolgend bevorzugte modifizierte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Erläuterungen, insbesondere zu Vorteilen und Definitionen von Merkmalen, sind dem Grunde nach beschreibende und bevorzugte, jedoch nicht limitierende Beispiele. Sofern eine Erläuterung oder ein Merkmal als limitierend verstanden werden soll, wird dies ausdrücklich erwähnt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Energiespeicher ohne (zwischengeschaltete) Steuereinheit an den DC-Zwischenkreis angeschlossen. Diese direkte Kopplung ohne steuerungs-/regelungstechnische Brücke zwischen diesen Komponenten ermöglicht auch eine gute Robustheit und eine schlanke (leistungs-)elektronische Architektur.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind Pole des Energiespeichers derart (direkt) an Plus- und Minuspol des DC-Zwischenkreises angeschlossen, dass das Spannungslevel des Energiespeichers steuerungs-/regelungsfrei an das Spannungslevel des DC-Zwischenkreises gekoppelt ist. Diese passive Art und Weise des Spannungs-/Potentialausgleichs hat sich insbesondere im Zusammenhang mit der hier beschriebenen Anwendung für seillose Aufzugsysteme als besonders vorteilhaft erwiesen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind Pole des Energiespeichers derart (direkt) an Plus- und Minuspol des DC-Zwischenkreises angeschlossen, dass das Energielevel passiv einer/der (momentanen) Leistungsdifferenz zwischen dem Netzgleichrichter und dem (momentanen) Leistungsbedarf des Aufzugssystems folgt. Dieser Leistungsabgleich und diese bedarfsorientierte passive Weise der Energiebereitstellung ermöglicht auch einen besonders anforderungsgerechten und betriebszustandsbezogenen momentanen Energiehaushalt, der nicht zuletzt auch eine energetische Netzeinspeisung auf einfache Weise realisierbar werden lässt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der wenigstens eine Energiespeicher wenigstens einen Doppelschichtkondensator auf. Dies liefert besonders gute/hohe Effizienz. Der direkte Anschluss hochleistungsfähiger Doppelschichtkondensatoren (auch Supercapacitors, Supercaps oder Ultracaps genannt) an den Gleichspannungszwischenkreis sowie das Zulassen einer schwankenden Spannung (Spannungsleveltoleranz) lösen die hier definierte Aufgabe auf besonders kostengünstige, platzsparende und effiziente Weise. Die Verwendung von Doppelschichtkondensatoren für den Energiespeicher hat sich im Zusammenhang mit der hier betrachteten Anwendung als besonders vorteilhaft und im hier betrachteten elektronischen Aufbau als besonders effektiv erwiesen. Wahlweise können alternativ oder ergänzend gleichwirkende Energiespeicherelemente/-einheiten mit vergleichbarem Funktionsumfang oder vergleichbaren Eigenschaften/Kennlinien verwendet werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der wenigstens eine Energiespeicher eine serielle und/oder parallele Zusammenschaltung mehrerer Doppelschichtkondensatoren auf, welche direkt an den DC-Zwischenkreis angeschlossen sind. Diese Art der Skalierbarkeit kann der Fachmann je nach Anwendungsfall und gewünschten energetischen Eigenschaften des Energiespeicher(system)s implementieren.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Energieversorgungsanordnung eingerichtet, die Energieversorgung basierend auf wenigstens einem Parameter aus der folgenden Gruppe vorzunehmen, insbesondere basierend auf deren Kombination, insbesondere basierend auf einer Spannungsregelung bezüglich der Leistung des Netzgleichrichters (Anpassung der durch den Netzgleichrichter eingespeisten Leistung): momentaner Status und Veränderung des Spannungslevels auf dem Zwischenkreis, momentane Leistung des Netzgleichrichters. Diese Art der parameterbasierten Systemkontrolle oder auch Systemsteuerung lässt sich auf vergleichsweise schlanke Art und Weise realisieren und liefert eine robuste Eingriffsmöglichkeit.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Energieversorgungsanordnung eingerichtet, die Energieversorgung basierend auf einer Regelung einer/der (momentanen) Zwischenkreisspannung auf einen Sollwert vorzunehmen. Diese Bezugnahme auf die Zwischenkreisspannung liefert nicht zuletzt auch eine einfache und robuste Art und Weise der System-/Funktionskontrolle.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Energieversorgungsanordnung eingerichtet, die Energieversorgung basierend auf einer Regelung der Summe aus der (momentanen) Leistung des Netzgleichrichters und der (momentanen) Leistung des Energiespeichers auf einen/den Wert der momentanen Leistungsabfrage des Aufzugssystems vorzunehmen. Eine Bezugnahme auf diese Parameter/Größen/Kennzahlen liefert nicht zuletzt auch eine Systemeinstellung, die sich nahe am tatsächlichen (Energie-)Bedarf ausrichtet und insbesondere in Kommunikation mit einem Energieversorgungsnetz ein vorteilhaftes und nachhaltiges Energiemanagement ermöglicht.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Energieversorgungsanordnung über einen/den passiven oder aktiven Netzgleichrichter (z.B. ein Active Front End) an ein (Energieversorgungs-)Netz gekoppelt. Dies ermöglicht nicht zuletzt auch eine effektive/effiziente Art und Weise der Rückspeisung.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel nutz die Energieversorgungsanordnung einen rückspeisefähigen Netzgleichrichter oder weist diesen auf. Anders ausgedrückt: Der Netzgleichrichter der Energieversorgungsanordnung kann als rückspeisefähiger Netzgleichrichter ausgestaltet sein, insbesondere in einer direkt an ein Versorgungsnetz gekoppelten Anordnung. Dies vereinfacht nicht zuletzt auch einen umsichtigen Umgang mit der verfügbaren Energie und kann den Betrieb des Aufzugsystems z.B. in Hinblick auf ein Gesamtkonzept für ein Gebäudemanagement weiter bevorzugen oder rechtfertigen, z.B. auch bei nur geringer Auslastung des Gebäudes.
Das (Energieversorgungs-)Netz ist typischerweise ein AC-Netz, kann jedoch auch ein DC-Netz sein, welches z.B. über einen DC/DC-Wandler mit dem DC-Zwischenkreis verbunden ist.
Die zuvor weiter oben definierte Aufgabe wird insbesondere auch gelöst durch ein seilloses Aufzugsystem mit wenigstens einem Linearantrieb und mit einer zuvor weiter oben beschriebenen Energieversorgungsanordnung. Dies liefert zuvor beschriebene Vorteile, insbesondere hinsichtlich des gesamten Aufzugsystems, in welchem auch mehrere Energiespeicher implementiert sein können.
Die zuvor weiter oben definierte Aufgabe wird insbesondere auch gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben, insbesondere Steuern/Regeln, einer Energieversorgungsanordnung eines seillosen Aufzugsystems umfassend wenigstens einen Linearantrieb, insbesondere einer zuvor beschriebenen Energieversorgungsanordnung, wobei die Energieversorgungsanordnung wenigstens einen Netzgleichrichter und wenigstens einen für den wenigstens einen Linearantrieb vorgesehenen Energiespeicher insbesondere umfassend wenigstens einen Doppelschichtkondensator und wenigstens einen insbesondere mit dem Netzgleichrichter und dem Energiespeicher verbundenen DC-Zwischenkreis aufweist; wobei das (momentane) Spannungslevel des Energiespeichers an das (momentane) Spannungslevel des DC-Zwischenkreises gekoppelt ist/wird, wobei der Energiespeicher an den DC-Zwischenkreis angeschlossen ist. Dies liefert zuvor beschriebene Vorteile, insbesondere hinsichtlich einer bezüglich etwaigem Steuerungs-/Regelungsaufwand besonders schlanken elektronischen Architektur. Das Verfahren kann dadurch auch besonders robust implementiert sein; die Betriebssicherheit wird z.B. auch in Hinblick auf eine USV-Funktion erhöht.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Energieversorgung ermöglicht dabei auch, das Leistungsspektrum des Speichers voll auszuschöpfen, insbesondere für leistungsintensiven und/oder -dynamischen Aufzugsbetrieb, und kann Leistungsanforderungen an z.B. den Netzgleichrichter und das dahinterliegende Netz begrenzen bzw. möglichst niedrig halten, insbesondere hinsichtlich möglichst minimalem (leistungs-)elektronischem Aufwand oder energiehaushaltsbedingten Aufwand.
Es ist bevorzugt, dass die Reihenfolge von hier beschriebenen Verfahrensschritten, soweit nicht technisch in einer expliziten Reihenfolge erforderlich, variiert werden kann. Besonders bevorzugt ist jedoch die hier beschriebene Reihenfolge von Verfahrensschritten.
Ausführungsformen der Erfindung, insbesondere bezüglich verfahrenstechnischer Aspekte, insbesondere auch solche die miteinander interagieren implementiert sein/werden können, können mit anderen Worten zunächst allgemein auch wie folgt beschrieben werden.
Es wird ein Verfahren zur Energieversorgung eines seillosen Aufzugsystems mit Linearantrieb und Netzgleichrichter bereitgestellt, bei welchem der Netzgleichrichter einen DC-Zwischenkreis versorgt, wobei mindestens ein Energiespeicher, der bevorzugt wenigstens einen Doppelschichtkondensator umfasst, direkt an den DC-Zwischenkreis angeschlossenen ist (ohne Zwischenschaltung einer Steuereinheit, also ohne intermediäre Steuereinheit), wobei ein Leistungsfluss des Netzgleichrichters unter Bezugnahme auf oder in Abhängigkeit von einem Spannungslevel des Zwischenkreises und Leistungslimits des AFE eingestellt wird. Dabei kann ein/der Bremswiderstand in die Art und Weise des Leistungsflusses mit einbezogen sein/werden, insbesondere um eine/die Spannung des Zwischenkreises nach oben zu begrenzen (oberer Schwellwert). Wahlweise kann zur Implementierung dieser zusätzlichen Funktion auch eine Steuereinheit implementiert werden. Dabei kann der/das State of Charge (SOC) des Energiespeichers ausgewertet bzw. genutzt werden, insbesondere anstatt einer Spannungsmessung am Zwischenkreis. Dabei kann ein Bremsvorgang (plus Weiterfahrt) anhand von Zwischenkreisspannung(en) initiiert werden. Dabei kann ein Einbeziehen von statischen oder dynamischen Leistungslimits erfolgen, insbesondere auch zur Energiekostenreduktion. Dabei kann eine/die Einstellung des Leistungsflusses bzw. eine diesbezügliche Steuerung derart erfolgen, dass der x-minütige Leistungsdurchschnitt reduziert bzw. minimiert wird, wobei x ein Platzhalter für eine vordefinierbare Zeitdauer ist. Dabei kann eine/die Einstellung des Leistungsflusses bzw. eine diesbezügliche Steuerung derart erfolgen, dass Verluste minimiert werden. Dabei kann eine/die Einstellung des Leistungsflusses bzw. eine diesbezügliche Steuerung derart erfolgen, dass die Lebensdauer des Speichersystems optimiert ist/wird. Dabei kann optional auch ein Vorsteuern durch Abschätzung (Antizipieren) des zu erwartenden Verbrauchs mittels Trajektorien bezüglich der Kabinen und Gewicht erfolgen, wobei weitere Energiequellen und -senken zum Vorsteuern miteinbezogen werden können. Dabei kann das Verfahren derart implementiert sein, dass nach Unterschreiten eines bestimmten (statischen oder dynamischen) Spannungswertes auf dem Zwischenkreis ein kontrollierter Stopp (Abbremsvorgang) des Aufzugsystems eingeleitet wird. Dabei kann das Verfahren auch derart implementiert sein, dass nach Unterschreiten eines bestimmten (statischen oder dynamischen) Spannungswertes auf dem Zwischenkreis ein kontrollierter Stopp sowie eine Weiterfahrt zum nächsten Ausstieg des Aufzugsystems eingeleitet werden. Dabei kann das Verfahren auch derart implementiert sein, dass nach Unterschreiten eines bestimmten Spannungswertes die Überlastfähigkeit des Netzgleichrichters zur erweiterten Stützung des Zwischenkreises genutzt wird, insbesondere indem Netzgleichrichter und Zwischenkreis die Komponenten Linearantrieb/Motorumrichter und Energiespeicher direkt miteinander koppeln.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel erfolgt eine Spannungsregelung basierend auf der Leistung des Netzgleichrichters. Dies begünstigt auch den Verzicht auf zwischengeschaltete Steuereinheiten; die erfindungsgemäße Anordnung kann auf vergleichsweise schlanke Weise realisiert werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der wenigstens eine Energiespeicher eine serielle und/oder parallele Zusammenschaltung mehrerer Doppelschichtkondensatoren auf, wobei die mehreren Doppelschichtkondensatoren direkt an den DC-Zwischenkreis angeschlossen sind. Dies liefert nicht zuletzt auch besonders hohe (energetische) Effizienz.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel erfolgt die Energieversorgung basierend auf wenigstens einem Parameter aus der folgenden Gruppe, insbesondere basierend auf deren Kombination, insbesondere basierend auf einer Spannungsregelung bezüglich der Leistung des Netzgleichrichters: momentaner Status und Veränderung des Spannungslevels auf dem Zwischenkreis, momentane Leistung des Netzgleichrichters. Dies ermöglicht nicht zuletzt eine sehr direkte Systemanpassung auf möglichst autonome, passive Weise.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel erfolgt die Energieversorgung basierend auf einer Regelung einer/der (momentanen) Zwischenkreisspannung auf einen Sollwert. Dies begünstigt auch ein zentral vom Zwischenkreis ausgehendes Energiemanagement.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel erfolgt die Energieversorgung basierend auf einer Regelung der Summe aus der Leistung des Netzgleichrichters und der Leistung des Energiespeichers auf einen/den Wert der momentanen Leistungsabfrage des Aufzugssystems. Dies begünstigt ein situatives bedarfsgerechtes Management auch ohne spürbare systeminterne Verluste oder Verzögerungen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel erfolgt die Energieversorgung über einen/den passiven oder aktiven Netzgleichrichter aus einem Energieversorgungsnetz. Die Art und Weise der Energieversorgung kann anwendungsspezifisch implementiert werden, insbesondere auch unter Zuschaltung weiterer (optional auch erneuerbarer) Energiequellen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird zur Energieversorgung ein rückspeisefähiger Netzgleichrichter genutzt. Die Rückspeisefähigkeit direkt über den Netzgleichrichter ermöglicht auch eine einfache Implementierung einer bilateralen Energieaustauschfunktion. Dabei kann mittels des Netzgleichrichters in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Aufzugsystems Energie in ein Energieversorgungsnetz eingespeist werden.
Die zuvor weiter oben definierte Aufgabe wird insbesondere auch gelöst durch ein Verfahren zum Berteiben eines seillosen Aufzugsystems aufweisend wenigstens einem Linearantrieb, wobei eine Energieversorgung basierend auf einem zuvor beschriebenen Verfahren zum Betreiben einer/der Energieversorgungsanordnung bereitgestellt wird. Diese Implementierung im Gesamtkontext des Betriebs einer Aufzugsanlage ermöglicht auch eine skalierte Realisierung der hier beschriebenen Vorteile für besonders umfangreiche, komplexe Aufzugsysteme. Hierdurch können der Energiehaushalt und die Funktionsweise insbesondere in sehr großen Gebäuden spürbar optimiert werden.
Die zuvor weiter oben definierte Aufgabe wird insbesondere auch gelöst durch ein Computerprogrammprodukt umfassend Befehle, die bei Ausführung des Computerprogrammproduktes auf einem Computer diesen dazu veranlassen, ein zuvor beschriebenes Verfahren auf dem Computer auszuführen oder mittels des Computers zu steuern. Dies liefert zuvor beschriebene Vorteile, insbesondere hinsichtlich Steuerung oder zumindest Überwachung der gesamten Prozesse im Zusammenhang mit dem Betrieb von Aufzugsystemen. Das Computerprogrammprodukt kann dabei insbesondere auch erleichtern, die hier beschrieben Funktionalität auf einfache Weise in einem Gesamtkontext beim Betrieb von Aufzugsystemen zu implementieren.
Die zuvor weiter oben definierte Aufgabe wird insbesondere auch gelöst durch Verwendung eines direkt an den DC-Zwischenkreis eines seillosen Aufzugsystems umfassend wenigstens einen Linearantrieb angeschlossen Energiespeichers derart, dass das momentane Spannungslevel des Energiespeichers steuerungs-/regelungsfrei an das momentane Spannungslevel des DC-Zwischenkreises gekoppelt ist, insbesondere in einer zuvor beschriebenen Energieversorgungsanordnung oder bei einem zuvor beschriebenen Verfahren, insbesondere mit dem Energiespeicher umfassend wenigstens einen Doppelschichtkondensator. Dies liefert zuvor beschriebene Vorteile, insbesondere hinsichtlich Effizienz und energetisch vorteilhafter Eigenschaften der Anordnung.
Während die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wird, wird den Fachkundigen klar sein, dass verschiedene Änderungen vorgenommen und Komponenten äquivalent ersetzt werden können, ohne vom Geist und Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Darüber hinaus können verschiedene Änderungen vorgenommen werden, um die vorliegende Offenbarung an bestimmte Situationen oder Anwendungen anzupassen, ohne von dem wesentlichen Anwendungsbereich bzw. vom erfinderischen Grundgedanken und erfinderischen Konzept abzuweichen. Die vorliegende Offenbarung beschränkt sich somit nicht auf die hier offenbarten Beispiele, sondern umfasst insbesondere auch all jene Ausführungsformen, die in den Anwendungsbereich der beigefügten Ansprüche fallen.
Figurenliste
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Formulierung Figur ist in den Zeichnungen mit Fig. abgekürzt. Es zeigen

1 in schematischer Darstellung den prinzipiellen Aufbau einer Energieversorgungsanordnung gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung;
2 in schematischer Darstellung ein Schaltbild bzw. eine schaltungstechnische Anordnung einer Energieversorgungsanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbespiele
Die beschriebenen Ausführungsbeispiele sind lediglich Beispiele, die im Rahmen der Ansprüche auf vielfältige Weise modifiziert und/oder ergänzt werden können. Jedes Merkmal, das für ein bestimmtes Ausführungsbeispiel beschrieben wird, kann eigenständig oder in Kombination mit anderen Merkmalen in einem beliebigen anderen Ausführungsbeispiel genutzt werden. Jedes Merkmal, das für ein Ausführungsbeispiel einer bestimmten Anspruchskategorie beschrieben wird, kann auch in entsprechender Weise in einem Ausführungsbeispiel einer anderen Anspruchskategorie eingesetzt werden.
1 beschreibt auf schematische Weise Komponenten eines seillosen Aufzugsystems 1 umfassend wenigstens einen Linearantrieb 2, wobei eine Energieversorgungsanordnung 10 mit wenigstens einem Netzgleichrichter 11 (insbesondere aktiver Netzgleichrichter bzw. Active Front End AFE) und mit wenigstens einem für den wenigstens einen Linearantrieb vorgesehenen Energiespeicher 13, 13a und mit einem mit dem Netzgleichrichter 11 und dem Energiespeicher 13, 13a verbundenen DC-Zwischenkreis 15 vorgesehen ist. Der Energiespeicher 13 ist derart an den DC-Zwischenkreis 15 angeschlossen, dass das Spannungslevel des Energiespeichers 13 an das Spannungslevel des DC-Zwischenkreises 15 gekoppelt ist, insbesondere steuerungs-/regelungsfrei gleich hoch vorgegeben ist. Energiespeicher 13 weist bevorzugt eine Mehrzahl von Doppelschichtkondensatoren 13a (Energiespeicherelemente/-einheiten) auf. Zwischen einem/dem jeweiligen Motor (Antriebskomponente des Linearmotors 2) und dem Zwischenkreis 15 kann jeweils ein Motorumrichter 3 vorgesehen sein.
2 zeigt den Energiespeicher 13 in dessen Anordnung/Verschaltung zwischen Netzgleichrichter 11 und Linearantrieb bzw. Motor 2. Dabei können mehrere einzelne Linearantriebskomponenten 2 bzw. Motoren an den Zwischenkreis 15 angeschlossen sein. 2 zeigt beispielhaft die Verschaltungs-Architektur, so wie sie vorteilhaft in der zuvor beschriebenen Energieversorgungsanordnung 10 vorgesehen sein kann. 2 verdeutlicht dabei auch, wie schlank die Verschaltung (Architektur) der gesamten Anordnung sein kann: Zwischen Netzgleichrichter 11 und Linearantrieb 2 ist im Wesentlichen lediglich der Zwischenkreis 15 mit dem darin (direkt) verschalteten Energiespeicher 13 vorgesehen (hier bespielhaft über die Anschlussleitung 14.1 und die Zwischenkreisleitung 14.2 angedeutete direkte Verbindung zum Netzgleichrichter und auch zum entsprechenden Motorumrichter 3). Erfindungsgemäß ist insbesondere an der Anschlussleitung 14.1 bzw. im entsprechend Abschnitt des Schaltbildes keine Steuereinheit vorgesehen; vielmehr erfolgt die Spannungsnivellierung bzw. die Energieabgabe zumindest in diesem Abschnitt steuerungs-/regelungsfrei (ohne zwischengeschaltete intermediäre Steuerungskomponente). Der Netzgleichrichter 11 ist an ein (Energieversorgungs-)Netz 5 gekoppelt. Die Abkürzungen AC und DC stehen selbstredend für Alternating Current (Wechselstrom) und Direct Current (Gleichstrom).
Bezugszeichenliste

1: seilloses Aufzugsystem
2: Linearantrieb, insbesondere Linearmotor
3: Motorumrichter
5: (Energieversorgungs-)Netz
10: Energieversorgungsanordnung
11: Netzgleichrichter, insbesondere aktiver Netzgleichrichter bzw. Active Front End (AFE)
13: Energiespeicher insbesondere umfassend Doppelschichtkondensatoren
13a: Doppelschichtkondensator (Energiespeicherelement/-einheit)
14.1: Anschlussleitung
14.2: Zwischenkreisleitung
15: DC-Zwischenkreis
AC: Alternating Current (Wechselstrom)
DC: Direct Current (Gleichstrom)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1765709 B1 [0009]
EP 1272418 B1 [0009]
EP 1268335 [0009]

Claims

Energieversorgungsanordnung (10) für ein seilloses Aufzugsystem (1) umfassend wenigstens einen Linearantrieb (2), mit wenigstens einem Netzgleichrichter (11) und mit wenigstens einem für den wenigstens einen Linearantrieb vorgesehenen Energiespeicher (13, 13a), und mit einem insbesondere mit dem Netzgleichrichter (11) und dem Energiespeicher (13, 13a) verbundenen DC-Zwischenkreis (15); dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (13, 13a) derart an den DC-Zwischenkreis (15) angeschlossen ist, dass das Spannungslevel des Energiespeichers (13, 13a) an das Spannungslevel des DC-Zwischenkreises (15) gekoppelt ist, insbesondere steuerungs-/regelungsfrei gleich hoch vorgegeben ist.
Energieversorgungsanordnung (10) nach Anspruch 1, wobei der Energiespeicher (13, 13a) ohne Steuereinheit an den DC-Zwischenkreis (15) angeschlossen ist; und/oder wobei Pole des Energiespeichers (13, 13a) derart an Pole des DC-Zwischenkreises (15) angeschlossen sind, dass das Spannungslevel des Energiespeichers (13, 13a) steuerungs-/regelungsfrei an das Spannungslevel des DC-Zwischenkreises (15) gekoppelt ist; und/oder wobei Pole des Energiespeichers (13, 13a) derart an Pole des DC-Zwischenkreises (15) angeschlossen sind, dass das Energielevel passiv einer/der Leistungsdifferenz zwischen dem Netzgleichrichter (11) und dem Leistungsbedarf des Aufzugssystems (1) folgt.
Energieversorgungsanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der wenigstens eine Energiespeicher (13) wenigstens einen Doppelschichtkondensator (13a) aufweist; und/oder wobei der wenigstens eine Energiespeicher (13) eine serielle und/oder parallele Zusammenschaltung mehrerer Doppelschichtkondensatoren (13a) aufweist, welche direkt an den DC-Zwischenkreis (15) angeschlossen sind.
Energieversorgungsanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Energieversorgungsanordnung (10) eingerichtet ist, die Energieversorgung basierend auf wenigstens einem Parameter aus der folgenden Gruppe vorzunehmen, insbesondere basierend auf deren Kombination, insbesondere basierend auf einer Spannungsregelung bezüglich der Leistung des Netzgleichrichters (11): momentaner Status und Veränderung des Spannungslevels auf dem DC-Zwischenkreis (15), momentane Leistung des Netzgleichrichters (11).
Energieversorgungsanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Energieversorgungsanordnung (10) eingerichtet ist, die Energieversorgung basierend auf einer Regelung einer/der Zwischenkreisspannung auf einen Sollwert vorzunehmen; und/oder wobei die Energieversorgungsanordnung (10) eingerichtet ist, die Energieversorgung basierend auf einer Regelung der Summe aus der Leistung des Netzgleichrichters (11) und der Leistung des Energiespeichers (13, 13a) auf einen/den Wert der momentanen Leistungsabfrage des Aufzugssystems (1) vorzunehmen.
Energieversorgungsanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Energieversorgungsanordnung (10) über einen/den passiven oder aktiven Netzgleichrichter (11) an ein Netz gekoppelt ist; und/oder wobei die Energieversorgungsanordnung (10) einen rückspeisefähigen Netzgleichrichter (11) nutzt oder aufweist.
Seilloses Aufzugsystem (1) mit wenigstens einem Linearantrieb (2) und mit einer Energieversorgungsanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zum Betreiben einer Energieversorgungsanordnung (10) eines seillosen Aufzugsystems (1) umfassend wenigstens einen Linearantrieb (2), die Energieversorgungsanordnung (10) aufweisend wenigstens einen Netzgleichrichter (11) und wenigstens einen für den wenigstens einen Linearantrieb (2) vorgesehenen Energiespeicher (13) insbesondere umfassend wenigstens einen Doppelschichtkondensator (13a) und aufweisend wenigstens einen insbesondere mit dem Netzgleichrichter (11) und dem Energiespeicher (13) verbundenen DC-Zwischenkreis (15); dadurch gekennzeichnet, dass das Spannungslevel des Energiespeichers (13) an das Spannungslevel des DC-Zwischenkreises (15) gekoppelt ist/wird, wobei der Energiespeicher (13) an den DC-Zwischenkreis (15) angeschlossen ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei eine Spannungsregelung basierend auf der Leistung des Netzgleichrichters erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei der wenigstens eine Energiespeicher (13) eine serielle und/oder parallele Zusammenschaltung mehrerer Doppelschichtkondensatoren (13a) aufweist, wobei die mehreren Doppelschichtkondensatoren direkt an den DC-Zwischenkreis (15) angeschlossen sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei die Energieversorgung basierend auf wenigstens einem Parameter aus der folgenden Gruppe erfolgt, insbesondere basierend auf deren Kombination, insbesondere basierend auf einer Spannungsregelung bezüglich der Leistung des Netzgleichrichters (11): momentaner Status und Veränderung des Spannungslevels auf dem Zwischenkreis (15), momentane Leistung des Netzgleichrichters (11); und/oder wobei die Energieversorgung basierend auf einer Regelung einer/der Zwischenkreisspannung auf einen Sollwert erfolgt; und/oder wobei die Energieversorgung basierend auf einer Regelung der Summe aus der Leistung des Netzgleichrichters (11) und der Leistung des Energiespeichers (13) auf einen/den Wert der momentanen Leistungsabfrage des Aufzugssystems (1) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei die Energieversorgung über einen/den passiven oder aktiven Netzgleichrichter (11) aus einem Energieversorgungsnetz (5) erfolgt; und/oder wobei zur Energieversorgung ein rückspeisefähiger Netzgleichrichter (11) genutzt wird; und/oder wobei mittels des Netzgleichrichters (11) in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Aufzugsystems (1) Energie in ein Energieversorgungsnetz (5) eingespeist wird.
Verfahren zum Berteiben eines seillosen Aufzugsystems (1) aufweisend wenigstens einem Linearantrieb (2), wobei eine Energieversorgung basierend auf einem Verfahren zum Betreiben einer Energieversorgungsanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche bereitgestellt wird.
Computerprogrammprodukt umfassend Befehle, die bei Ausführung des Computerprogrammproduktes auf einem Computer diesen dazu veranlassen, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche auf dem Computer auszuführen oder mittels des Computers zu steuern.
Verwendung eines direkt an den DC-Zwischenkreis (15) eines seillosen Aufzugsystems (1) umfassend wenigstens einen Linearantrieb (2) angeschlossen Energiespeichers (13) derart, dass das momentane Spannungslevel des Energiespeichers (13) steuerungs-/regelungsfrei an das momentane Spannungslevel des DC-Zwischenkreises (15) gekoppelt ist, insbesondere in einer Energieversorgungsanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder bei einem Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, insbesondere mit dem Energiespeicher (13) umfassend wenigstens einen Doppelschichtkondensator (13a).