WO2010103016A1 - Verfahren zur energiebedarfsbestimmung, und verfahren zur komponentenauswahl sowie datenträger - Google Patents

Verfahren zur energiebedarfsbestimmung, und verfahren zur komponentenauswahl sowie datenträger Download PDF

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WO2010103016A1
WO2010103016A1 PCT/EP2010/052996 EP2010052996W WO2010103016A1 WO 2010103016 A1 WO2010103016 A1 WO 2010103016A1 EP 2010052996 W EP2010052996 W EP 2010052996W WO 2010103016 A1 WO2010103016 A1 WO 2010103016A1
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WO
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drive system
electric motor
losses
transmission
component
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Application number
PCT/EP2010/052996
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English (en)
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Inventor
Olaf Götz
Peter Vogt
Original Assignee
Lenze Drives Gmbh
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    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/15—Vehicle, aircraft or watercraft design
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/06—Power analysis or power optimisation

Definitions

  • the invention relates to a method for the automated determination of the electrical energy requirement of a drive system, to a method for selecting components of a drive system and to a data carrier.
  • an electric motor, a converter and a transmission which usually form a drive train of the drive system, are to be selected such that they comply with the electromechanical dimensioning regulations which depend inter alia on a kinematic profile of a component to be driven.
  • the invention is therefore based on the object to provide a method for the automated determination of the electrical energy requirement of a drive system, which allows a reliable determination of the electrical energy requirement of the drive system to provide a method for selecting components of a drive system available in the Selection considering the specific electrical energy requirement, as well as a disk available containing programs suitable for carrying out the procedures.
  • the drive system comprises an electric motor, for example a synchronous motor or an asynchronous motor, a converter or frequency converter for driving the electric motor, wherein the converter or frequency converter consists of an alternating current or three-phase current with a specific frequency generates a variable in amplitude and frequency voltage, which is applied to the electric motor, a component to be driven and a transmission which is looped between the electric motor and the component to be driven.
  • the drive system may include other components, such as supply / regenerative modules, which can feed back energy into the grid in the generator operation of the engine, and / or so-called brake choppers.
  • a driving task underlying the drive system for example a conveyor application with a wheel drive, in which objects to be transported are initially accelerated with a predetermined maximum weight, then moved at constant speed and then decelerated again, predetermines a kinematic profile of the component to be driven or driven.
  • a loss model for the electric motor, a loss model for the converter and a loss model for the transmission are determined, whereby the respective loss models take into account different operating states that occur due to the given kinematic profile.
  • the loss models Not only determined for a constant operating point, but take into account all operating points or operating conditions that can occur in the specific drive task.
  • the electrical energy requirement of the drive system during a predetermined period of time for example during a drive cycle and / or during the projected operating time of the drive system, determined using the loss models and the predetermined kinematic profile.
  • the inventive method allows a reliable determination of the electrical energy requirement of the drive system taking into account the underlying drive task or the given kinematic profile, since not only stationary operating points of the components of the drive system but dynamic, ie the actually occurring, operating points of the components of the drive system in the determination of energy needs. It is also possible to output the specific energy demand as a so-called energy pass of the drive system, on which, for example, energy demand components of components of the drive system are listed separately.
  • the self-inertia of the electric motor, winding losses in the stator of the electric motor, iron losses and / or friction losses are taken into account for determining the loss model for the electric motor. It is understood that in addition to the sizes mentioned, other variables can be included in the loss model.
  • the electric motor is an asynchronous motor, wherein rotor winding losses are taken into account for determining the loss model for the electric motor.
  • a self-inertia of the transmission, power-dependent losses, speed-dependent losses and / or friction losses are taken into account for determining the loss model for the transmission. It is understood that in addition to the sizes mentioned, other variables can be included in the loss model.
  • the kinematic profile comprises a travel path of the component to be driven, i. their location change, a speed of the component to be driven and / or an acceleration of the component to be driven.
  • the component to be driven is a conveyor belt, a continuous conveyor, a spindle drive and / or a hoist.
  • the drive system comprises the following components: an electric motor, a converter for driving the electric motor, a component to be driven, and a transmission that is looped between the electric motor and the component to be driven, wherein the to be driven component executes a predetermined kinematic profile.
  • the electric motor, the converter and the transmission are selected from a given set of electric motors, converters and transmissions in such a way, in particular automatically, that a dimensioning rule dependent on the kinematic profile is fulfilled.
  • the predetermined amount of electric motors, inverters, and gears may be stored in a database that is part of an expert system for drive system design.
  • One such expert system for drive system design is, for example, the Drive Solution Designer system (DSD) of Lenze AG, which is referred to in the present case with regard to the component selection taking into account dimensioning rules, so that a comprehensive description of the component selection can be dispensed with, taking into account dimensioning regulations.
  • DSD Drive Solution Designer system
  • the method according to the invention for the automated determination of the electrical energy requirement is carried out taking into account the selected electric motor, the selected converter and the selected transmission, whereby the energy requirement is automatically determined or calculated for a drive system variant which satisfies the dimensioning regulations , This allows the evaluation of the selected drive system variant also in terms of their energy requirements and their energy efficiency.
  • the sizing rule includes a rated power of the electric motor, a rated torque of the electric motor, a transmissible via the transmission torque, a transferable via the transmission power, thermal boundary conditions, compatibility properties of the components and / or a rated power of the inverter. It is understood that the sizing rule may include other sizes.
  • the method comprises the steps of: selecting, in particular automatically selecting, a first drive system variant comprising an electric motor, an inverter and a transmission from the predefined set of electric motors, converters and transmissions such that the dimensioning rule is met, selecting, in particular automated selection , at least one second drive system variant comprising an electric motor, an inverter and a transmission of the predetermined quantity of electric motors, converters and gearboxes such that the dimensioning Regulation is also met, wherein at least one component of the second drive system variant differs from a corresponding component of the first drive system variant, automated determination of electrical energy requirements for the first drive system variant and the second drive system variant and, in particular automated, selecting a drive system variant of the first and the second drive system variant depending on the energy requirements of the first and the second drive system variant.
  • that drive system variant is selected which has the lowest energy requirement.
  • at least two drive system variants are preferably determined automatically, each satisfying the dimensioning requirement.
  • the energy requirement is then determined automatically for the particular drive system variants, and finally that drive system variant is selected which has the lowest energy requirement or the lowest total costs, taking into account the energy requirement.
  • the drive system variant of the first and the second drive system variant depending on the energy requirements and the cost of the drive system variants is selected.
  • a weighting between the decision criterion energy demand and the decision criterion costs can be made.
  • the data carrier stores a program which carries out an aforementioned method in its execution.
  • FIG. 2 is a modeling of loss models of components of the drive system shown in FIG.
  • Fig. 4 is a schematic representation of an electric motor for illustrating the determination of an electric motor loss model
  • Fig. 5 is a schematic representation of an inverter for illustrating the determination of a converter loss model.
  • Fig. 1 shows a drive system whose electrical energy requirement is determined according to the invention.
  • the drive system comprises a conventional converter or frequency converter 10, which is fed from a three-phase network, a conventional electric motor 20, for example a synchronous or asynchronous motor, a conventional transmission 30 and a component 40 to be driven, for example in the form of a wheel drive.
  • the transmission 30 is looped between the electric motor 20 and the component 40 to be driven. It is understood that further, not shown drive components may be present, if they are required for the specific drive task.
  • the component 40 to be driven executes a predetermined kinematic profile.
  • the movement profile or the kinematic profile comprises or defines a travel path of the component 40 to be driven, a speed of the component 40 to be driven, and a Acceleration of the component 40 to be driven.
  • a conveying application with a wheel drive in which objects to be transported are initially accelerated with a predetermined maximum weight, then moved at a constant speed and then decelerated again, the result is, for example, a trapezoidal course of the speed. From this kinematic profile, an electromechanical dimensioning rule for the components 10, 20 and 30 of the drive system can be derived.
  • the dimensioning rule may include, for example, a nominal power of the electric motor, a nominal torque of the electric motor, a torque transmittable via the transmission, a power transferable via the transmission, thermal boundary conditions, compatibility properties of the components and / or a rated power of the converter.
  • a nominal power of the electric motor a nominal torque of the electric motor
  • a torque transmittable via the transmission a torque transferable via the transmission
  • thermal boundary conditions compatibility properties of the components and / or a rated power of the converter.
  • a loss model for the electric motor, a loss model for the converter and a loss model for the transmission are determined, wherein the respective loss models take into account different operating states that occur due to the given kinematic profile.
  • the inverter 10 comprises a DC Judge 11 and an inverter 12.
  • the loss models 10a, 20a and 30a are determined or determined as follows.
  • the temperature dependence of the friction can be additionally included.
  • the transmission 30 may additionally take into account a viscosity of the oil, the temperature dependence of the losses, the type of transmission depending on different loss characteristics and dynamic oil circuit loss components.
  • the electric motor 20 can additionally take into account switching frequency-dependent losses, harmonic losses, individually different operating temperatures, stator-rotor temperature differences, temperature-dependent properties of the permanent magnets, a current model for operation in the field weakening range and the influence of internal fans.
  • the frequency converter 10 the dependence on the switching frequency, the dependence on the modulation type, the separation of rectifier and inverter losses and energy saving modes or a stand-by operation can be considered.
  • a possibly existing supply or supply / regenerative module can be included in the loss models or an energy consideration. Consideration may also be given to a given if existing brake chopper, losses in a braking resistor and losses on motor cables and filters.
  • the required power is calculated from the constant, the variable and the dynamic parts.
  • the torque of the application M App (t) and the angular velocity ⁇ App (t) are determined from the kinematic boundary conditions and from this the power is determined:
  • the power required to accelerate the inertia is calculated as:
  • the energy requirement of the entire cycle is formed by the integral over the entire cycle time T.
  • the energy stored in the inertia is:
  • the maximum torque of the application must first be determined, since this is decisive for the constant proportion of the losses.
  • the power loss of the drive element is thus calculated as:
  • the energies stored in the inertia of the drive element are calculated with the acceleration power
  • the energy requirement of the entire cycle is formed by the integral over the entire cycle time T.
  • the total power at the drive shaft of the drive element is calculated to:
  • the power loss at the design point can then be determined as:
  • the acceleration power for the transmission components is calculated as:
  • the energy requirement of the entire cycle is formed by the integral over the entire cycle time T. For the transmission input now the total power can be determined.
  • the synchronous speed can thus be calculated to:
  • the winding resistance is needed. This is determined from the strand resistance at 20 0 C:
  • the total losses of the machine in rated operation can be determined from the difference between the electrical power consumed and the mechanical power output.
  • winding losses in the rated mode can thus be determined for the star-connected machine: For the machine connected in delta, the following applies:
  • the difference between the total losses and the stator, rotor winding and additional losses is assumed to be 90% in the iron losses and 10% in the friction losses.
  • the friction losses are to be added for the division of the air gap power P 5 of the mechanical power.
  • the rotor losses can then be determined by the law for splitting the air gap power. They are set to zero in synchronous machines.
  • the friction losses are then determined by: Furthermore, the load variables are determined during operation of the machine. First, the internal torque profile of the machine is determined:
  • the motor current is needed to determine the current heat losses. This is calculated with a simplified model, whereby the model for the synchronous machine is only suitable for the basic setting range.
  • the motor current is split into two components, the current in the longitudinal axis and the current in the transverse axis.
  • the current in the longitudinal axis is set to zero.
  • the current in the longitudinal axis is calculated for the asynchronous machine in the basic setting range to: and in the field weakening area:
  • the cross-flow is load-dependent in the basic setting range and is calculated as:
  • the transverse current is calculated for the field weakening range as follows:
  • the frequency is calculated as:
  • the total current can then be calculated from the longitudinal component and the transverse component of the current.
  • the iron losses are determined in the base range to:
  • the total power loss for the engine is calculated.
  • the power loss of the motor can then be calculated with the power loss.
  • the energy requirement of the entire cycle is formed by the integral over the entire cycle time T.
  • the losses in the inverter are divided into losses that occur when supplying the control electronics, losses in the rectifier, losses in the capacitors, losses in the power board and losses in the inverter.
  • the loss model is based on the calculation of the losses via the current-dependent heat sink losses P ⁇ , t h , ⁇ , the losses in controller inhibit Po, th, ⁇ and the total losses Pt h , N, ⁇ - If no loss data available, the losses in the rated operation determined by the following equation:
  • the total power at the inverter input can be determined to:
  • the energy requirement of the entire cycle is formed by the integral over the entire cycle time T.
  • From the power P S u Pl ⁇ can be determined by the positive portion of the power absorbed energy for a cycle and the negative portion of the energy recoverable.
  • the cycle time can be used to calculate the number of cycles.
  • the described determination of the loss models enables a reliable determination of the electrical energy requirement of the drive system at intervals of interest. This allows optimization of a drive system for efficient energy utilization.
  • the specific drive task as well as the drive components motor, gearbox, converter and possibly other mechanical components, such as brake, clutch, transmission elements, etc., and electrical components, such as brake choppers, braking resistors, supply and regenerative modules, etc., are taken into account.
  • the determination or calculation of the energy requirement takes place here not only with regard to a single component of the drive system at a constant operating point. According to the invention, the entire drive system is moved in the manner occurring during the drive task. operating range, taking into account the individual needs of the application (machine).

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Abstract

Bei einem Verfahren zur automatisierten Bestimmung des elektrischen Energiebedarfs eines Antriebssystems umfasst das Antriebssystem einen Elektromotor (20), einen Umrichter (10) zur Ansteuerung des Elektromotors (20), eine anzutreibende Komponente (40) und ein Getriebe (30), das zwischen den Elektromotor (20) und die anzutreibende Komponente (40) eingeschleift ist, wobei die anzutreibende Komponente (40) ein vorgegebenes kinematisches Profil ausführt. Es wird ein Verlustmodell (20a) für den Elektromotor (20), ein Verlustmodell (10a) für den Umrichter (10) und ein Verlustmodell (30a) für das Getriebe (30) bestimmt, wobei die jeweiligen Verlustmodelle (10a, 20a, 30a) verschiedene Betriebszustände berücksichtigen, die sich aufgrund des vorgegebenen kinematischen Profils einstellen, und der elektrische Energiebedarf des Antriebssystems wird während einer vorgegebenen Zeitdauer unter Verwendung der Verlustmodelle (10a, 20a, 30a) und des vorgegebenen kinematischen Profils bestimmt.

Description

VERFAHREN ZUR ENERGIEBEDARFSBESTIMMUNG UND VERFAHREN ZUR KOMPONENTENAUSWAHL SOWIE ENTSPRECHENDER DATENTRÄGER
Technologischer Hintergrund
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatisierten Bestimmung des elektrischen Energiebedarfs eines Antriebssystems, ein Verfahren zur Auswahl von Komponenten eines Antriebssystems sowie einen Datenträger.
Bei der Planung bzw. Dimensionierung von elektrischen Antriebssystemen sind unterschiedliche Randbedingungen zu berücksichtigen. Beispielsweise sind ein Elektromotor, ein Umrichter und ein Getriebe, die üblicherweise einen Antriebsstrang des Antriebssystems bilden, derart auszuwählen, dass diese den elektromechanischen Dimensionierungs- vorschriften genügen, die unter anderem von einem kinematischen Profil einer anzutreibenden Komponente abhängen.
Steigende Energiekosten, Klimawandel und gesetzliche Bestimmungen erfordern zunehmend, dass bei der Dimensionierung des Antriebssystems auch dessen Energiebedarf als weiteres Dimensionierungskriteri- um berücksichtigt wird.
Aufgabe und Lösung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur automatisierten Bestimmung des elektrischen Energiebedarfs eines Antriebssystems zur Verfügung zu stellen, das eine zuverlässige Bestimmung des elektrischen Energiebedarfs des Antriebssystems ermöglicht, ein Verfahren zur Auswahl von Komponenten eines Antriebssystems zur Verfügung zu stellen, das bei der Auswahl den bestimmten elektrischen Energiebedarf berücksichtigt, sowie einen Datenträger zur Verfügung zu stellen, der Programme umfasst, die zur Ausführung der Verfahren geeignet sind.
Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche, die hiermit durch Bezugnahme zum Gegenstand der Anmeldung gemacht werden, um Wiederholungen zu vermeiden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur automatisierten Bestimmung des elektrischen Energiebedarfs eines Antriebssystems umfasst das Antriebssystem einen Elektromotor, beispielsweise einen Synchronmotor oder einen Asynchronmotor, einen Umrichter bzw. Frequenzumrichter zur Ansteuerung des Elektromotors, wobei der Umrichter bzw. Frequenzumrichter aus einem Wechselstrom bzw. Drehstrom mit bestimmter Frequenz eine in Amplitude und Frequenz veränderliche bzw. umgerichtete Spannung erzeugt, mit der der Elektromotor beaufschlagt wird, eine anzutreibende Komponente und ein Getriebe, das zwischen den Elektromotor und die anzutreibende Komponente eingeschleift ist. Es versteht sich, dass das Antriebssystem weitere Komponenten umfassen kann, beispielsweise Versorgungs-/Rückspeisemodule, die im Generatorbetrieb des Motors Energie in das Netz zurückspeisen können, und/oder so genannte Bremschopper. Eine dem Antriebssystem zugrunde liegende Antriebsaufgabe, beispielsweise eine Förderanwendung mit einem Radantrieb, bei der zu transportierende Gegenstände mit vorgegebenem Maximalgewicht zunächst beschleunigt, dann mit konstanter Geschwindigkeit bewegt und anschließend wieder abgebremst werden, gibt ein kinematisches Profil der anzutreibenden bzw. angetriebenen Komponente vor. Zur Bestimmung des elektrischen Energiebedarfs wird ein Verlustmodell für den Elektromotor, ein Verlustmodell für den Umrichter und ein Verlustmodell für das Getriebe bestimmt, wobei die jeweiligen Verlustmodelle verschiedene Betriebszu- stände berücksichtigen, die sich aufgrund des vorgegebenen kinematischen Profils einstellen. Mit anderen Worten werden die Verlustmodelle nicht nur für einen konstanten Arbeitspunkt bestimmt, sondern berücksichtigen alle Arbeitspunkte bzw. Betriebszustände, die bei der konkreten Antriebsaufgabe auftreten können. Schließlich wird der elektrische Energiebedarf des Antriebssystems während einer vorgegebenen Zeitdauer, beispielsweise während eines Antriebszyklus und/oder während der projektierten Betriebsdauer des Antriebssystems, unter Verwendung der Verlustmodelle und des vorgegebenen kinematischen Profils bestimmt. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine zuverlässige Bestimmung des elektrischen Energiebedarfs des Antriebssystems unter Berücksichtigung der zugrunde liegenden Antriebsaufgabe bzw. des vorgegebenen kinematisches Profils, da nicht nur stationäre Betriebspunkte der Komponenten des Antriebssystems sondern dynamische, d.h. die tatsächlich auftretenden, Betriebspunkte der Komponenten des Antriebssystems bei der Bestimmung des Energiebedarfs berücksichtigt werden. Weiter besteht die Möglichkeit, den bestimmten Energiebedarf als so genannten Energiepass des Antriebssystems auszugeben, auf dem beispielsweise Energiebedarfsanteile von Komponenten des Antriebssystems getrennt aufgeführt sind.
In einer Weiterbildung werden zur Bestimmung des Verlustmodells für den Elektromotor die Eigenträgheit des Elektromotors, Wicklungsverluste im Stator des Elektromotors, Eisenverluste und/oder Reibverluste berücksichtigt. Es versteht sich, dass neben den genannten Größen noch weitere Größen in das Verlustmodell einfließen können.
In einer Weiterbildung ist der Elektromotor ein Asynchronmotor, wobei zur Bestimmung des Verlustmodells für den Elektromotor Rotorwicklungsverluste berücksichtigt werden.
In einer Weiterbildung werden zur Bestimmung des Verlustmodells für den Umrichter stromabhängige Verluste, konstante Verluste, Lüfterverluste und/oder Kondensatorverluste berücksichtigt. Es versteht sich, dass neben den genannten Größen noch weitere Größen in das Verlustmodell einfließen können.
In einer Weiterbildung werden zur Bestimmung des Verlustmodells für das Getriebe eine Eigenträgheit des Getriebes, leistungsabhängige Verluste, drehzahlabhängige Verluste und/oder Reibverluste berücksichtigt. Es versteht sich, dass neben den genannten Größen noch weitere Größen in das Verlustmodell einfließen können.
In einer Weiterbildung umfasst das kinematische Profil einen Verfahrweg der anzutreibenden Komponente, d.h. deren Ortsänderung, eine Geschwindigkeit der anzutreibenden Komponente und/oder eine Beschleunigung der anzutreibenden Komponente.
In einer Weiterbildung ist die anzutreibende Komponente ein Förderband, ein Stetigförderer, ein Spindelantrieb und/oder ein Hubwerk.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur, insbesondere automatisierten, Auswahl von Komponenten eines Antriebssystems umfasst das Antriebssystem folgende Komponenten: einen Elektromotor, einen Umrichter zur Ansteuerung des Elektromotors, eine anzutreibende Komponente und ein Getriebe, das zwischen den Elektromotor und die anzutreibende Komponente eingeschleift ist, wobei die anzutreibende Komponente ein vorgegebenes kinematisches Profil ausführt. Der Elektromotor, der Umrichter und das Getriebe werden aus einer vorgegebenen Menge von Elektromotoren, Umrichtern und Getrieben derart, insbesondere automatisiert, ausgewählt, dass eine von dem kinematischen Profil abhängige Dimensionierungsvorschrift erfüllt ist. Die vorgegebene Menge von Elektromotoren, Umrichtern und Getrieben kann beispielsweise in einer Datenbank gespeichert sein, die Teil eines Expertensystems zur Antriebssystemauslegung ist. Ein derartiges Expertensystem zur Antriebssystemauslegung ist beispielsweise das System Drive-Solution-Designer (DSD) der Lenze AG, auf das vorliegend hinsichtlich der Komponentenauswahl unter Berücksichtigung von Dimensionierungsvorschriften Bezug genommen wird, sodass auf eine umfangreiche Beschreibung der Komponentenauswahl unter Berücksichtigung von Dimensionierungsvorschriften verzichtet werden kann. Zur Bestimmung des elektrischen Energiebedarfs des Antriebssystems wird das erfindungsgemäße Verfahren zur automatisierten Bestimmung des elektrischen Energiebedarfs unter Berücksichtigung des ausgewählten Elektromotors, des ausgewählten Umrichters und des ausgewählten Getriebes durchgeführt, wodurch für eine Antriebssystemvariante, die den Dimensionierungsvorschriften genügt, automatisiert der Energiebedarf bestimmt bzw. berechnet wird. Dies ermöglicht die Bewertung der ausgewählten Antriebssystemvariante auch hinsichtlich ihres Energiebedarfs bzw. ihrer Energieeffizienz.
In einer Weiterbildung umfasst die Dimensionierungsvorschrift eine Nennleistung des Elektromotors, ein Nennmoment des Elektromotors, ein über das Getriebe übertragbares Drehmoment, eine über das Getriebe übertragbare Leistung, thermische Randbedingungen, Kompatibilitätseigenschaften der Komponenten und/oder eine Nennleistung des Umrichters. Es versteht sich, dass die Dimensionierungsvorschrift weitere Größen umfassen kann.
In einer Weiterbildung umfasst das Verfahren die Schritte: Auswählen, insbesondere automatisiertes Auswählen, einer ersten Antriebssystemvariante umfassend einen Elektromotor, einen Umrichter und ein Getriebe aus der vorgegebenen Menge von Elektromotoren, Umrichtern und Getrieben derart, dass die Dimensionierungsvorschrift erfüllt ist, Auswählen, insbesondere automatisiertes Auswählen, mindestens einer zweiten Antriebssystemvariante umfassend einen Elektromotor, einen Umrichter und ein Getriebe aus der vorgegebenen Menge von Elektromotoren, Umrichtern und Getrieben derart, dass die Dimensionierungs- vorschrift ebenfalls erfüllt ist, wobei sich mindestens eine Komponente der zweiten Antriebssystemvariante von einer entsprechenden Komponente der ersten Antriebssystemvariante unterscheidet, automatisierte Bestimmung des elektrischen Energiebedarfs für die erste Antriebssystemvariante und die zweite Antriebssystemvariante und, insbesondere automatisiertes, Auswählen einer Antriebssystemvariante aus der ersten und der zweiten Antriebssystemvariante in Abhängigkeit vom Energiebedarf der ersten und der zweiten Antriebssystemvariante. Bevorzugt wird diejenige Antriebssystemvariante ausgewählt, die den geringsten Energiebedarf aufweist. Zusammenfassend werden bevorzugt mindestens zwei Antriebssystemvarianten automatisiert bestimmt, die jeweils die Dimensionierungsvorschrift erfüllen. Bevorzugt wird für die bestimmten Antriebssystemvarianten anschließend automatisiert jeweils der Energiebedarf bestimmt und schließlich diejenige Antriebssystemvariante ausgewählt, die den geringsten Energiebedarf bzw. die geringsten Gesamtkosten unter Berücksichtigung des Energiebedarfs aufweist.
In einer Weiterbildung wird die Antriebssystemvariante aus der ersten und der zweiten Antriebssystemvariante in Abhängigkeit vom Energiebedarf und den Kosten der Antriebssystemvarianten ausgewählt. Hierbei kann eine Gewichtung zwischen dem Entscheidungskriterium Energiebedarf und dem Entscheidungskriterium Kosten erfolgen.
Der erfindungsgemäße Datenträger speichert ein Programm, das bei seiner Ausführung ein vorgenanntes Verfahren ausgeführt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Hierbei zeigt: Fig. 1 ein Antriebssystem, dessen elektrischer Energiebedarf erfindungsgemäß bestimmt wird,
Fig. 2 eine Modellierung mit Verlustmodellen von Komponenten des in Fig. 1 gezeigten Antriebssystems
Fig. 3 ein Getriebe zur Illustration der Bestimmung eines Getriebeverlustmodells,
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Elektromotors zur Illustration der Bestimmung eines Elektromotorverlustmodells und
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Umrichters zur Illustration der Bestimmung eines Umrichterverlustmodells.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt ein Antriebssystem, dessen elektrischer Energiebedarf erfindungsgemäß bestimmt wird. Das Antriebssystem umfasst einen herkömmlichen Umrichter bzw. Frequenzumrichter 10, der aus einem Drehstromnetz gespeist wird, einen herkömmlichen Elektromotor 20, beispielsweise einen Synchron- oder Asynchronmotor, ein herkömmliches Getriebe 30 und eine anzutreibende Komponente 40, beispielsweise in Form eines Radantriebs. Das Getriebe 30 ist zwischen den Elektromotor 20 und die anzutreibende Komponente 40 eingeschleift. Es versteht sich, dass weitere, nicht gezeigte Antriebskomponenten vorhanden sein können, falls diese für die konkrete Antriebsaufgabe erforderlich sind.
Die anzutreibende Komponente 40 führt ein vorgegebenes kinematisches Profil aus. Das Bewegungsprofil bzw. das kinematische Profil umfasst bzw. definiert einen Verfahrweg der anzutreibenden Komponente 40, eine Geschwindigkeit der anzutreibenden Komponente 40 und eine Beschleunigung der anzutreibenden Komponente 40. Bei einer Förderanwendung mit einem Radantrieb, bei der zu transportierende Gegenstände mit vorgegebenem Maximalgewicht zunächst beschleunigt, dann mit konstanter Geschwindigkeit bewegt und anschließend wieder abgebremst werden, ergibt sich beispielsweise ein zeitlich trapezförmiger Verlauf der Geschwindigkeit. Aus diesem kinematischen Profil ist eine elektromechanische Dimensionierungsvorschrift für die Komponenten 10, 20 und 30 des Antriebssystems herleitbar. Die Dimensionierungsvorschrift kann beispielsweise eine Nennleistung des Elektromotors, ein Nennmoment des Elektromotors, ein über das Getriebe übertragbares Drehmoment, eine über das Getriebe übertragbare Leistung, thermische Randbedingungen, Kompatibilitätseigenschaften der Komponenten und/oder eine Nennleistung des Umrichters umfassen. Hinsichtlich weiterer Details zur Antriebssystemauslegung auf Basis von kinematischen Profilen sei auch auf den Drive-Solution-Designer (DSD) der Lenze AG verwiesen.
Zur automatisierten Bestimmung des elektrischen Energiebedarfs des Antriebssystems werden ein Verlustmodell für den Elektromotor, ein Verlustmodell für den Umrichter und ein Verlustmodell für das Getriebe bestimmt, wobei die jeweiligen Verlustmodelle verschiedene Betriebszu- stände berücksichtigen, die sich aufgrund des vorgegebenen kinematischen Profils einstellen.
Fig. 2 zeigt eine Modellierung mit einem Verlustmodell 10a des Umrichter 10, einem Verlustmodell 20a des Elektromotors 20 und einem Verlustmodell 30a des Getriebes 30. Die Verlustmodelle weisen die in Fig. 2 an ihren Eingängen dargestellten Eingangsgrößen auf und sind mittels Parametern Pari bis Par3 parametrierbar, d.h. auf konkrete Typen der Komponenten 10 bis 30 mittels geeigneter Parametereinstellung anpassbar. Wie in Fig. 2 gezeigt, umfasst der Umrichter 10 einen Gleich- richter 11 und einen Wechselrichter 12. Die Verlustmodelle 10a, 20a und 30a werden wie folgt bestimmt bzw. ermittelt.
Bei der Antriebssystemanwendung werden Reibkomponenten, Beschleunigungskomponenten, konstante Lasten und Wirkungsgrade berücksichtigt. Beim Getriebe 30 werden die Eigenträgheit, leistungsabhängige Verluste und drehzahlabhängige Verluste berücksichtigt. Beim Elektromotor 20 werden die Eigenträgheit, Statorwicklungsverluste (auslastungsabhängige Erwärmung), Rotorwicklungsverluste (nur bei Asynchronmaschinen inkl. auslastungsabhängiger Erwärmung), Eisenverluste und Reibverluste berücksichtigt. Beim Umrichter 10 werden stromabhängige Verluste, konstante Verluste, Lüfterverluste und Kondensatorverluste berücksichtigt.
Bei der Antriebssystemanwendung kann zusätzlich die Temperaturabhängigkeit der Reibung einbezogen werden. Beim Getriebe 30 können zusätzlich eine Viskosität des Öls, die Temperaturabhängigkeit der Verluste, die Getriebetypabhängig mit unterschiedlichen Verlustcharakteristiken und dynamische Verlustkomponenten des Ölkreislaufs berücksichtigt werden. Beim Elektromotor 20 können zusätzlich Schaltfrequenzab- hängige Verluste, Oberwellenverluste, individuell unterschiedliche Betriebstemperaturen, Temperaturunterschiede Stator-Rotor, temperaturabhängige Eigenschaften der Permanentmagnete, ein Strommodell für den Betrieb im Feldschwächbereich und der Einfluss von Eigenlüftern berücksichtigt werden. Beim Frequenzumrichter 10 können die Abhängigkeit von der Schaltfrequenz, die Abhängigkeit von der Modulationsart, die Trennung nach Gleichrichter und Wechselrichterverlusten und Energiesparmodi bzw. ein Stand-By-Betrieb berücksichtigt werden.
Weiter kann ein gegebenenfalls vorhandenes Versorgungs- bzw. Ver- sorgungs-/Rückspeise-Modul in die Verlustmodelle bzw. eine Energiebetrachtung einfließen. Berücksicht werden können auch ein gegebenen- falls vorhandener Bremschopper, Verluste in einem Bremswiderstand sowie Verluste auf Motorleitungen und Filtern.
Für die Antriebssystemaufgabenstellung wird die erforderliche Leistung aus den konstanten, den variablen und den dynamischen Anteilen berechnet. Hierzu werden aus den kinematischen Randbedingungen das Drehmoment der Anwendung MApp(t) und die Winkelgeschwindigkeit ωApp(t) bestimmt und daraus die Leistung ermittelt:
Figure imgf000012_0004
Die für die Beschleunigung der Massenträgheit benötigte Leistung berechnet sich zu:
Figure imgf000012_0001
Der Energiebedarf der Anwendung zum Zeitpunkt t innerhalb des Zyklus ergibt sich somit zu:
Figure imgf000012_0002
Der Energiebedarf des gesamten Zyklus wird durch das Integral über die gesamte Zykluszeit T gebildet.
Die in der Trägheit gespeicherte Energie ist:
Figure imgf000012_0003
Für ein gegebenenfalls vorhandenes zusätzliches Antriebselement ist zunächst das Maximalmoment der Anwendung zu bestimmen, da dies maßgeblich für den konstanten Anteil der Verluste ist.
Figure imgf000013_0002
Für die Berechnung wird des Weiteren das konstante Reibmoment des Antriebselements Mμ K verwendet. Aus dem Drehmomentverlauf der Anwendung wird das Antriebsmoment für das zusätzliche Antriebselement berechnet:
Figure imgf000013_0003
Die Verlustleistung des Antriebselements berechnet sich somit zu:
Figure imgf000013_0001
Die in den Massenträgheiten des Antriebselements gespeicherten Energien berechnen sich mit der Beschleunigungsleistung
Figure imgf000013_0004
zu:
Figure imgf000013_0005
Der Energiebedarf des gesamten Zyklus wird durch das Integral über die gesamte Zykluszeit T gebildet. Die Gesamtleistung an der Antriebswelle des Antriebselements errechnet sich zu:
Figure imgf000014_0001
Im Folgenden wird die Bestimmung des Getriebeverlustmodells unter Bezugnahme auf Fig. 3 hergeleitet. Es werden folgende Verluste/Größen berücksichtigt:
Figure imgf000014_0002
Aus den Daten für die Belastungsgrößen am Getriebeausgang des Getriebes sind die Eingangsgrößen bezüglich Drehzahl und Drehmoment zu bestimmen.
Figure imgf000014_0003
Für die Berechnung der Getriebeverluste werden zunächst die Verluste im Bemessungspunkt bestimmt. Dabei ist der Wirkungsgrad für das Getriebe im Punkt ( n„, V (, =1400 min"1; MN ,G ) je Stufe definiert. Der Bemessungswirkungsgrad ergibt sich für ein n-stufiges Getriebe:
ηN(i = η" mit η, = Wirkungsgrad je Stufe
Figure imgf000015_0001
Die Verlustleistung im Bemessungspunkt kann dann ermittelt werden zu:
Figure imgf000015_0002
Für die Getriebeverluste werden 40% der Verluste proportional der übertragenen Leistung angesetzt (Zahnreibungsverluste) und 60% als drehzahlabhängige Planschverluste angenommen.
Figure imgf000015_0003
Die Beschleunigungsleistung für die Getriebekomponenten berechnet sich zu:
Figure imgf000015_0005
Der Energiebedarf des Getriebes ergibt sich somit zu:
Figure imgf000015_0004
Der Energiebedarf des gesamten Zyklus wird durch das Integral über die gesamte Zykluszeit T gebildet. Für den Getriebeeingang kann jetzt die Gesamtleistung bestimmt werden.
Figure imgf000016_0002
Im Folgenden wird die Bestimmung des Motorverlustmodells unter Bezugnahme auf Fig. 4 hergeleitet. Es werden folgende Verluste/Größen berücksichtigt:
Figure imgf000016_0003
Für die Verluste des Motors sind zunächst die Verluste gemäß Ihren Ursachen im Bemessungsbetrieb aufzuteilen. Für Standard- Asynchronmaschinen wird eine Wicklungsübertemperatur von Δ,9 max,M = 8OK, für Servomotoren von Δ ι9 maχ,M =105K angesetzt.
Die Polpaarzahl der Maschine wird aus der Drehfeldfrequenz und der Drehzahl ermittelt:
Figure imgf000016_0001
Die synchrone Drehzahl lässt sich somit errechnen zu:
Figure imgf000016_0004
Damit ergibt sich der Schlupf zu:
Figure imgf000017_0001
Für die Berechnung der Statorwicklungsverluste wird der Wicklungswiderstand benötigt. Dieser wird aus dem Strangwiderstand bei 200C ermittelt:
Figure imgf000017_0002
Für die betriebswarme Maschine wird der Wicklungswiderstand mit der Auslastung hochgerechnet:
Die Gesamtverluste der Maschine im Bemessungsbetrieb lassen sich aus der Differenz der elektrisch aufgenommenen Leistung und der mechanisch abgegebenen Leistung ermitteln.
Figure imgf000017_0004
Die Wicklungsverluste im Bemessungsbetrieb lassen sich somit für die in Stern geschaltete Maschine bestimmen zu:
Figure imgf000017_0005
Für die in Dreieck geschaltete Maschine gilt:
Figure imgf000018_0001
Es werden zunächst die Zusatzverluste bestimmt, diese werden mit 0,5% der elektrisch aufgenommenen Leistung angenommen.
Figure imgf000018_0003
Für die weitere Berechnung wird davon ausgegangen, dass sich die Differenz der Gesamtverluste und der Stator-, Rotorwicklungs- und Zusatzverluste zu 90% in den Eisenverlusten und zu 10% in den Reibungsverlusten niederschlägt. Die Reibungsverluste sind für die Aufteilung der Luftspaltleistung P5 der mechanischen Leistung zuzuschlagen.
Die Rotorverluste lassen sich dann über das Gesetz zur Aufspaltung der Luftspaltleistung bestimmen. Sie werden bei Synchronmaschinen zu Null gesetzt.
Figure imgf000018_0004
Für die Eisenverluste im Bemessungsbetrieb ergibt sich somit:
Figure imgf000018_0002
Die Reibungsverluste bestimmen sich dann zu:
Figure imgf000018_0005
Im Weiteren werden die Belastungsgrößen im Betrieb der Maschine bestimmt. Dazu wird zunächst das innere Drehmomentprofil der Maschine ermittelt:
Figure imgf000019_0002
Fällt die mechanische Bremse im Stillstand ein, so wird das Drehmoment zu Null gesetzt.
Für die Berechnung der Eisenverluste wird der Verlauf der Drehfeldfrequenz benötigt.
Dabei wird die Differenz zwischen der synchronen Drehzahl und der Abtriebsdrehzahl des Motors als proportional zum Belastungsmoment vorausgesetzt:
Figure imgf000019_0001
Für die Ermittlung der Stromwärmeverluste wird der Motorstrom benötigt. Dieser wird mit einem vereinfachten Modell berechnet, wobei das Modell für die Synchronmaschine nur für den Grundstellbereich geeignet ist.
Der Motorstrom wird in zwei Komponenten aufgeteilt, den Strom in der Längsachse und dem Strom in der Querachse. Für die Synchronmaschine wird der Strom in der Längsachse zu Null gesetzt. Der Strom in der Längsachse berechnet sich für die Asynchronmaschine im Grundstellbereich zu:
Figure imgf000019_0003
und im Feldschwächbereich:
Figure imgf000020_0005
Der Querstrom ist im Grundstellbereich belastungsabhängig und berechnet sich zu:
Figure imgf000020_0001
Unter Vernachlässigung der Flussverkettung in der Querachse wird für den Feldschwächbereich der Querstrom berechnet zu:
Figure imgf000020_0002
Für die Drehfeldfrequenz der Asynchronmaschine ergibt sich ebenfalls eine Belastungsabhängigkeit:
Figure imgf000020_0003
Für den Feldschwächbereich wird die Frequenz berechnet zu:
Figure imgf000020_0004
Aus der Längskomponente und der Querkomponente des Stroms lässt sich dann der Gesamtstrom berechnen.
Figure imgf000021_0004
In den Phasen der Reglersperre wird der Motorstrom zu Null gesetzt. Mit diesen Vorberechnungen können nun die Motorverluste bestimmt werden.
Statorwicklungsverluste:
Figure imgf000021_0001
Reibungsverluste:
Figure imgf000021_0005
Für die Berechnung der Rotorverluste wird nach dem Gesetz über die Aufteilung der Luftspaltleistung der Schlupf und die Beschleunigungsleistung des Motors benötigt:
Figure imgf000021_0002
Figure imgf000021_0003
Die Wicklungsverluste im Rotor ergeben sich dann aus der folgenden Gleichung, dabei wird von einer mit dem Stator identischen Widerstandserhöhung aufgrund der Temperatur ausgegangen.
Figure imgf000022_0004
Für den Fall das die Formel nicht mehr berechenbar ist wird folgende Näherung getroffen:
Figure imgf000022_0005
Die Eisenverluste werden im Grundstellbereich bestimmt zu :
Figure imgf000022_0001
Im Feldschwächbereich werden die Eisenverluste berechnet mit
Figure imgf000022_0002
da dann das Feld linear mit der Frequenz abnimmt.
Die Zusatzverluste werden mit 0,5% der elektrisch übertragenen Leistung angenommen.
Figure imgf000022_0003
Aus den Teilleistungen berechnet sich die Gesamtverlustleistung für den Motor.
Figure imgf000023_0001
Mit der Verlustleistung kann anschießend der Energiebedarf des Motors berechnet werden.
Figure imgf000023_0002
Der Energiebedarf des gesamten Zyklus wird durch das Integral über die gesamte Zykluszeit T gebildet.
Die Leistung am Motor ergibt sich dann aus der Summe der Leistungen:
Figure imgf000023_0003
Im Folgenden wird die Bestimmung des Umrichterverlustmodells unter Bezugnahme auf Fig. 5 hergeleitet. Es werden folgende Verluste/Größen berücksichtigt:
• Verluste auf einer Masterplatine MP Po,th,ι
• Stromabhängige Verluste im GR1WR P| th,ι
• Ohmsche Verluste einer Leistungsplatine LP und der Kondensatoren PR,th,ι
Die Verluste im Umrichter teilen sich auf in Verluste, die bei der Versorgung der Steuerelektronik entstehen, in Verluste im Gleichrichter, Verluste in den Kondensatoren, Verluste in der Leistungsplatine und Verluste im Wechselrichter. Das Verlustmodell stützt sich auf die Berechnung der Verluste über die stromabhängigen Kühlkörperverluste Pι,th,ι, die Verluste bei Reglersperre Po,th,ι und die Gesamtverluste Pth,N,ι- Sind keine Verlustangaben verfügbar, so werden die Verluste im Bemessungsbetrieb nach der folgenden Gleichung bestimmt:
Figure imgf000024_0001
Sind die Kühlkörperverluste gegeben, jedoch nicht die Gesamtverluste, so gilt:
Figure imgf000024_0002
Sind keine Verluste mit bei Reglersperre angegeben, so wird ein konstanter Verlust von 0,010 kW angenommen.
Sind die Gesamtverluste sowie die Kühlkörperverluste als auch die Verluste bei Reglersperre angegeben, so werden die eventuell verbleibenden Verlustdifferenzen in 30% konstante Verluste für den Lüfterbetrieb und 70% Verluste für die Kondensatoren und Leiterbahnen proportional zu I2 angenommen.
Figure imgf000024_0003
Die Verluste in Gl.46 werden bei Reglersperre zu Null gesetzt.
Für die belastungsabhängigen Verluste ergibt sich dann:
Figure imgf000025_0001
Figure imgf000025_0004
Die Gesamtverluste ergeben sich dann aus der Summe:
Figure imgf000025_0005
Daraus lässt sich die Gesamtleistung am Umrichtereingang bestimmen zu:
Figure imgf000025_0006
Der Eigenverbrauch des Umrichters ergibt sich aus:
Figure imgf000025_0007
Der Energiebedarf des gesamten Zyklus wird durch das Integral über die gesamte Zykluszeit T gebildet.
Aus der Leistung PSuPlι lässt sich durch den positiven Anteil der Leistung die aufgenommene Energie für einen Zyklus und für den negativen Anteil die rückspeisbare Energie ermitteln.
Figure imgf000025_0002
Figure imgf000025_0003
Aus der Betrachtungsdauer in Jahren, der Anzahl der Betriebswochen im Jahr, der Anzahl der Betriebstage pro Woche und der Betriebsstunden pro Tag lässt sich mit der Zykluszeit die Anzahl der Zyklen berechnen.
Figure imgf000026_0001
Durch einen frei wählbaren Energiepreis und einen mit 550g/kWh vorgegebenen CO2-Äquivalent können abschließend die Energiekosten und der CO2-Anteil ermittelt werden.
Figure imgf000026_0002
Die beschriebene Bestimmung der Verlustmodelle ermöglicht eine zuverlässige Bestimmung des elektrischen Energiebedarfs des Antriebssystems in interessierenden Zeitintervallen. Dies ermöglicht die Optimierung eines Antriebssystems im Hinblick auf eine effiziente Energieausnutzung.
Dabei werden die konkrete Antriebsaufgabe sowie die Antriebskomponenten Motor, Getriebe, Umrichter und gegebenenfalls weitere mechanische Komponenten, beispielsweise Bremse, Kupplung, Übertragungselemente, etc., und elektrische Komponenten, beispielsweise Brem- schopper, Bremswiderstände, Versorgungs- und Rückspeisemodule, etc., berücksichtigt.
Die Bestimmung bzw. Berechnung des Energiebedarfs erfolgt hierbei nicht nur im Hinblick auf eine einzelne Komponente des Antriebsystems an einem konstanten Betriebspunkt. Erfindungsgemäß wird das gesamte Antriebssystem in dem bei der Antriebsaufgabe auftretenden Be- triebsbereich unter Berücksichtigung des individuellen Bedarfs der Anwendung (Maschine) beurteilt.
Anhang: Verzeichnis der Formelzeichen mit Einheiten
Figure imgf000027_0001

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur automatisierten Bestimmung des elektrischen Energiebedarfs eines Antriebssystems, wobei das Antriebssystem um- fasst: einen Elektromotor (20), einen Umrichter (10) zur Ansteuerung des Elektromotors (20), eine anzutreibende Komponente (40) und ein Getriebe (30), das zwischen den Elektromotor (20) und die anzutreibende Komponente (40) eingeschleift ist, wobei die anzutreibende Komponente (40) ein vorgegebenes kinematisches Profil ausführt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verlustmodell (20a) für den Elektromotor (20), ein Verlustmodell (10a) für den Umrichter (10) und ein Verlustmodell (30a) für das Getriebe (30) bestimmt wird, wobei die jeweiligen Verlustmodelle (10a, 20a, 30a) verschiedene Betriebszustände berücksichtigen, die sich aufgrund des vorgegebenen kinematischen Profils einstellen, und der elektrische Energiebedarf des Antriebssystems während einer vorgegebenen Zeitdauer unter Verwendung der Verlustmodelle (10a, 20a, 30a) und des vorgegebenen kinematischen Profils bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des Verlustmodells für den Elektromotor die Eigenträgheit des Elektromotors, Wicklungsverluste im Stator des Elektromotors, Eisenverluste und/oder Reibverluste berücksichtigt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor ein Asynchronmotor ist, wobei zur Bestimmung des Verlustmodells für den Elektromotor Rotorwicklungsverluste berücksichtigt werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des Verlustmodells für den Umrichter stromabhängige Verluste, konstante Verluste, Lüfterverluste und/oder Kondensatorverluste berücksichtigt werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des Verlustmodells für das Getriebe eine Eigenträgheit des Getriebes, leistungsabhängige Verluste, drehzahlabhängige Verluste und/oder Reibverluste berücksichtigt werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das kinematische Profil einen Verfahrweg der anzutreibenden Komponente, eine Geschwindigkeit der anzutreibenden Komponente und/oder eine Beschleunigung der anzutreibenden Komponente umfasst.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die anzutreibenden Komponente ein Förderband, ein Stetigförderer und/oder ein Hubwerk ist.
8. Verfahren zur Auswahl von Komponenten eines Antriebssystems unter Berücksichtigung des elektrischen Energiebedarfs des Antriebssystems, wobei das Antriebssystem folgende Komponenten umfasst: einen Elektromotor (20), einen Umrichter (10) zur Ansteuerung des Elektromotors (20), eine anzutreibende Komponente (40) und ein Getriebe (30), das zwischen den Elektromotor (20) und die anzutreibende Komponente (40) eingeschleift ist, wobei die anzutreibende Komponente (40) ein vorgegebenes kinematisches Profil ausführt, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
Auswählen des Elektromotors (20), Auswählen des Umrichters (10) und Auswählen des Getriebes (30) aus einer vorgegebenen Menge von Elektromotoren, Umrichtern und Getrieben derart, dass eine von dem kinematischen Profil abhängige Di- mensionierungsvorschrift erfüllt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur automatisierten Bestimmung des elektrischen Energiebedarfs des Antriebssystems das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 unter Berücksichtigung des ausgewählten E- lektromotors (20), des ausgewählten Umrichters (10) und des ausgewählten Getriebes (30) durchgeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Di- mensionierungsvorschrift eine Nennleistung des Elektromotors, ein Nennmoment des Elektromotors, ein über das Getriebe übertragbares Drehmoment, eine über das Getriebe übertragbare Leistung, thermische Randbedingungen, Kompatibilitätseigenschaften der Komponenten und/oder eine Nennleistung des Umrichters umfasst.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch die Schritte:
Auswählen einer ersten Antriebssystemvariante umfassend einen Elektromotor, einen Umrichter und ein Getriebe aus der vorgegebenen Menge von Elektromotoren, Umrichtern und Getrieben derart, dass die Dimensionierungsvorschrift erfüllt ist, Auswählen mindestens einer zweiten Antriebssystemvariante umfassend einen Elektromotor, einen Umrichter und ein Ge- triebe aus der vorgegebenen Menge von Elektromotoren, Umrichtern und Getrieben derart, dass die Dimensionierungsvor- schrift ebenfalls erfüllt ist, automatisierte Bestimmung des elektrischen Energiebedarfs für die erste Antriebssystemvariante und die zweite Antriebssys- temvariante und
Auswählen einer Antriebssystemvariante aus der ersten und der zweiten Antriebssystemvariante in Abhängigkeit von deren Energiebedarf.
1 1. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass diejenige Antriebssystemvariante ausgewählt wird, die den geringsten Energiebedarf aufweist.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebssystemvariante aus der ersten und der zweiten Antriebssys- temvariante in Abhängigkeit vom Energiebedarf und den Kosten der Antriebssystemvarianten ausgewählt wird.
13. Datenträger mit einem darauf gespeicherten Programm, wobei bei Ausführung des Programms von dem Datenträger ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ausgeführt wird.
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