AT515985A1 - Energieversorgungsvorrichtung - Google Patents

Abstract

Energieversorgungsvorrichtung für eine Formgebungsmaschine mit 75755 32/fr -einem Zwischenkreis (2), welcher mit wenigstens einem Antrieb (3) der Formgebungsmaschine, einem Energieversorgungsnetz (4) und einem Energiespeicher (5) verbindbar ist, - einem Messgerät (6) zur Messung einer elektrischen Spannung (UzK) oder eines elektrischen Stroms am Zwischenkreis (2) und - einer Regeleinrichtung (7), mittels derer ein Energietransfer zwischen dem Energieversorgungsnetz (4) und dem Zwischenkreis (2) in Abhängigkeit der gemessenen Spannung (UzK) oder des gemessenen Stroms regelbar ist, wobei die Regeleinrichtung (7) dazu ausgebildet ist, eine vom Energieversorgungsnetz (4) am Zwischenkreis (2) erbrachte Netzleistung (PN) betragsmäßig zu erhöhen, falls die gemessene Spannung (UzK) oder der gemessene Strom einen ersten Bereich verlässt, und die Netzleistung betragsmäßig zu verringern, falls die gemessene Spannung (UzK) oder der gemessene Strom in einen zweiten Bereich eintritt, wobei der zweite Bereich kleiner als der erste Bereich ist und vollständig im ersten Bereich enthalten ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energieversorgungsvorrichtung für eineFormgebungsmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowieein Verfahren zur Energieversorgung einer Formgebungsmaschine mit denMerkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 16.

Unter Formgebungsmaschinen können Spritzgießmaschinen, Spritzpressen,Pressen und dergleichen verstanden werden.

Es ist bekannt elektrischen Achsbewegungen durch einen Versorger(=Leistungsbereitstellung) via DC Bus die Energie bereitzustellen. Dieses erfolgtdurch Gleichrichtung der Netzeingangsspannung und einer zusätzlichenHochsetzung dieser um 35% zum Gleichrichtwert. Im Leistungsumrichter wird dieseDC Spannung wieder in ein Drehfeld umgeändert, um den Motor damit anzutreiben.Über die Gestaltung dieses Drehfeldes kann die Drehzahl und die Leistung desMotors geregelt werden. Bei rückspeisefähigen Systemen ist es auch möglich denEnergiefluss umzudrehen um im mechanischen System gespeicherte Energie aufgleichem Weg wieder zurück ins Netz zu führen.

Die Versorgungsleistung wird erstens auf den nominellen Leistungsbedarf undzweitens auf die maximale Gesamtspitzenleistung im System berechnet.Beispielsweise bei Spritzgießmaschinen im High-Performance Bereich ist dabeiauffällig, dass das Verhältnis zwischen Spitzen- und nomineller Leistung bis zu 4:1ist.

Da die Leistungsendstufen auf die maximale zu erbringende Leistung hin ausgelegtwerden müssen, erfordert dieses Verhältnis den Einsatz von großen Endstufen,welche dann nicht ausgelastet sind. Diese Situation treibt die Kosten derAntriebssysteme nach oben.

Da die Überlast ausschließlich vom Netz bereitgestellt werden muss, werden hoheSpitzenleistungstarife vom Netzbetreiber verrechnet.

Zusammengefasst treten folgende Nachteile bei Energieversorgungsvorrichtungengemäß dem Stand der Technik auf: I. Große Versorgungsgeräte II. Große Verluste III. Hohe Kosten IV. Schlechte Auslastung V. Hohe Spitzenleistungen VI. Großer Blindleistungsbedarf

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Energieversorgungsvorrichtung für eineFormgebungsmaschine und ein Verfahren zur Energieversorgung einerFormgebungsmaschine bereitzustellen, wobei das Fassungsvermögen desEnergiespeichers verkleinert ist oder das Auftreten von Netzspitzenleistungenreduziert ist.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Vorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 1und hinsichtlich des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 16 gelöst.

Dies geschieht indem - ein erster Bereich und ein zweiter Bereich für die am Zwischenkreisgemessene Spannung oder den am Zwischenkreis gemessenen Stromfestgelegt wird, wobei der zweite Bereich kleiner als der erste Bereich ist undvollständig im ersten Bereich enthalten ist, und - eine vom Energieversorgungsnetz an einem Zwischenkreis erbrachteNetzleistung betragsmäßig erhöht wird, falls die gemessene Spannung oderder gemessener Strom den ersten Bereich verlässt, und die Netzleistungbetragsmäßig verringert wird, falls die gemessene Spannung oder dergemessene Strom in den zweiten Bereich eintritt.

Der erste und der zweite Bereich kann jeweils durch die Werte über oder unter einesGrenz- oder Schwellenwerts gegeben sein. Ebenso können die Bereiche durchWerte zwischen zwei Grenz- oder Schwellenwerten gegeben sein. Natürlich sindauch komplexere Wertebereiche denkbar.

Unter dem Ausdruck „betragsmäßig erhöht“ kann verstanden werden, dass negativeNetzleistungen verringert und positive Netzleistungen erhöht werden.

Als Kriterium dafür, dass der zweite Bereich kleiner als der erste Bereich ist undvollständig im ersten Bereich enthalten ist, kann verwendet werden, dass es Wertegibt, welche Teil des ersten Bereichs sind, aber nicht Teil des zweiten Bereichs unddass keine Werte gibt, welche Teil des zweiten Bereichs sind, aber nicht Teil desersten Bereichs.

Es ist zu bemerken, dass die Regeleinrichtung der erfindungsgemäßenEnergieversorgungsvorrichtung keine Regelung einer am Zwischenkreis anliegendenSpannung oder eines am Zwischenkreis auftretenden Stroms in dem Sinne betreibenmuss, dass die gemessene Spannung oder der gemessene Strom auf einen Sollwertgeregelt wird. Vielmehr wird unter einer Regelung hier in einem etwas weiteren Sinnverstanden, dass die gemessene Spannung oder der gemessene Strom in einemakzeptablen Bereich gehalten wird. Natürlich ist es trotzdem möglich zusätzlich eineSteuerung oder Regelung eines Parameters - beispielsweise der Spannung oderdes Stroms - des Zwischenkreises vorzunehmen.

Außer explizit anders angeführt ist das Wort „oder“ für die Zwecke dieserPatentschrift inklusiv zu verstehen, d.h. auch das Zutreffen der beiden durch „oder“getrennten Optionen ist möglich.

Die Erfindung ermöglicht es, kleinere Versorgungssysteme einzusetzen die für einVerhältnis von weniger als 2:1 von Spitzenleistung zu Nennleistung ausgelegt sind.Dadurch kann eine sehr gute Auslastung im Betrieb erreicht werden. Um demtechnisch nach wie vor bestehenden Bedarf an Spitzenleistung gerecht zu werdenwird dieser über einen integrierten elektrischen Energiespeicher bereitgestellt. DieserSpeicher ist aber von seiner Größe und Energiebereitstellungsfähigkeit begrenzt unddeshalb weniger kosten intensiv, da die Auslegungen und Größe desEnergiespeichers einen großen Einfluss auf die Herstellungskosten desEnergiespeichers haben. Ein Großteil der Maschinen wird nicht im

Spitzenleistungsbereich betrieben. Durch die Erfindung kann es vermieden werden,die Auslegung des Energiespeichers auf den Spitzenleistungsbereich abzustimmen,wie dies beim Stand der Technik noch notwendig war. Eine Verkleinerung und diedamit einhergehende Kostenersparnis werden durch die Erfindung ermöglicht.

Im Sinne der Erfindung kann daher der zusätzlich durch den Energiespeicherbereitzustellende Energiebedarf auf der Grundlage eines durchschnittlichenLeistungsprofils berechnet werden. Erfindungsgemäße Formgebungsmaschinegewährleisten trotzdem die einwandfreie Funktion, da auch Spitzenleistungen,welche der Energiespeicher nicht mehr ausgleichen kann, durch zusätzliche Leistungdes Energieversorgungsnetzes ausgeglichen werden.

Ein Aspekt der Erfindung besteht in der Erkenntnis, dass ein großer Anstieg dermotorischen oder generatorischen Leistung des wenigstens einen Antriebs über dieeine am Zwischenkreis gemessene Spannung oder den am Zwischenkreisgemessenen Strom erkannt werden kann.

Dies gilt ebenfalls für eine darauf folgende Stabilisierung der Leistung deswenigstens einen Antriebs. Die vorgeschlagene Regelung erzielt einenHystereseeffekt, d.h. es wird verhindert, dass nach der Freigabe derNetzspitzenleistung eine sofortige Beschränkung der Netzspitzenleistung erfolgt (einHin- und Herschalten zwischen freigegebener und gesperrter Netzspitzenleistungwäre die Folge). Dieses Vorhandensein einer situationsabhängigen Zeitspanne bevorwieder eine verringerte Leistung aus dem Energieversorgungsnetz entnommen wird(bzw. an dieses geliefert wird), ermöglicht es dem System aus Zwischenkreis,wenigstens einem Antrieb der Formgebungsmaschine und Energiespeicher wieder ineinen stabilen Zustand zu gelangen.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigenAnsprüchen der Erfindung definiert.

Es kann bevorzug vorgesehen sein, dass die Regeleinrichtung dazu ausgebildet ist,eine vom Energieversorgungsnetz am Zwischenkreis erbrachte Netzleistung zu erhöhen, falls die gemessene Spannung oder der gemessene Strom einen unterenGrenzwert unterschreitet, und die Netzleistung zu verringern, falls die gemesseneSpannung oder der gemessene Strom einen unteren Schwellenwert überschreitet,wobei der untere Schwellenwert größer als der untere Grenzwert ist. In diesem Fallist zu bemerken, dass dann, wenn die gemessene Spannung eine Gleichspannungbzw. der gemessene Strom ein Gleichstrom ist, eine positive Konvention für dieMesswerte zu wählen ist. Bei dieser Ausführungsform ist der erste Bereich durchWerte gegeben, welche größer als der untere Grenzwert sind. Der zweite Bereich istin diesem Fall durch Werte größer als der untere Schwellenwert gegeben.

Bei Energieversorgungsvorrichtungen, welche eine Rückspeisung elektrischerEnergie ans Energieversorgungsnetz vorsehen, kann es ebenfalls bevorzugtvorgesehen sein, dass die Regeleinrichtung dazu ausgebildet ist, eine vomZwischenkreis am Energieversorgungsnetz erbrachte Rückspeiseleistung zuerhöhen, falls die gemessene Spannung oder der gemessene Strom einen oberenGrenzwert überschreitet, und die Rückspeiseleistung zu verringern, falls diegemessene Spannung oder der gemessene Strom einen oberen Schwellenwertunterschreitet, wobei der obere Grenzwert größer als der obere Schwellenwert ist.

Die Rückspeiseleistung wird im Gegensatz zur Netzleistung positiv gezählt, fallsLeistung vom Zwischenkreis am Energieversorgungsnetz erbracht wird. DieNetzleistung wird also im Allgemeinen der negative Wert der Rückspeiseleistungsein.

Bei dieser Ausführungsform ist der erste Bereich durch Werte unterhalb des unterenGrenzwerts und der zweite Bereich durch Werte unterhalb des unterenSchwellenwertes gegeben.

Natürlich ist auch eine Kombination dieser beiden Ausführungsformen denkbar. Indiesem Fall ist der erste Bereich durch die Werte zwischen dem unteren Grenzwertund dem oberen Grenzwert gebildet. Der zweite Bereich beinhaltet die Wertezwischen dem unteren Schwellenwert und dem oberen Schwellenwert.

Eine besonders einfache Ausführungsform der Erfindung kann sich dadurchergeben, dass der Zwischenkreis einen - vorzugsweise parallel beschalteten -Zwischenkreiskondensator aufweist.

Insbesondere dann, wenn der Zwischenkreis einen Zwischenkreiskondensatoraufweist, kann bevorzugt vorgesehen sein, dass das Messgerät alsSpannungsmessgerät ausgeführt ist und die gemessene Spannung oder dergemessene Strom eine am Zwischenkreis anliegende Zwischenkreisspannung ist,wobei die Zwischenkreisspannung vorzugsweise eine am Zwischenkreiskondensatoranliegende elektrische Spannung ist. Für eine schnelle Rückkehr zu einer stabilen Situation im Zwischenkreis kann esvorgesehen sein, dass die Regeleinrichtung dazu ausgebildet ist, die Netzleistungbetragsmäßig auf eine Maximalnetzleistung zu erhöhen, falls die gemesseneSpannung oder der gemessene Strom den ersten Bereich verlässt.

Um auch während des stabilen Betriebs das Auftreten von teurenNetzleistungsspitzen zu unterbinden, kann es vorgesehen sein, dass dieRegeleinrichtung dazu ausgebildet ist, die Netzleistung betragsmäßig auf einfestgesetztes Vielfaches - vorzugsweise das 1,1-fache - einer Nennleistung desEnergieversorgungsnetzes zu beschränken, wenn die gemessene Spannung oderder gemessene Strom in den zweiten Bereich eintritt.

Schutz wird ebenfalls für eine Formgebungsmaschine mit einer erfindungsgemäßenEnergieversorgungseinrichtung begehrt.

Die Erfindung kann bevorzugt bei Energiespeichern mit zumindest einemSpeicherkondensator zur Speicherung elektrischer Energie zum Einsatz kommen.Denn bei diesen Energiespeichern kann eine besonders große Kostenersparnisdurch Verkleinerung des Erfassungsvermögens erreicht werden.

Der Energiespeicher kann in die Energieversorgungsvorrichtung interpretiert seinoder gesondert zur Verfügung gestellt werden.

Besonders bevorzugt vorgesehen kann es weiterhin sein, dass eine Kapazität deszumindest einen Speicherkondensators größer ist als eine Kapazität desZwischenkreiskondensators. Ganz besonders bevorzugt kann es hier sein, dass dieKapazität des Speicherkondensators um einen Faktor 10 bis 30 größer ist als die desZwischenkreiskondensators.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind anhand der Figuren sowie derdazugehörigen Figurenbeschreibung ersichtlich. Dabei zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Schaltbild einer erfindungsgemäßen, mit einem Energieversorgungsnetz, drei Antrieben derFormgebungsmaschine sowie einem Energiespeicherverbundenen Energieversorgungsvorrichtung,

Fig. 2a und 2b Diagramme und ein Flussdiagramm zur Funktionsweise einerersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßenEnergieversorgungsvorrichtung sowie

Fig. 3a und 3b Diagramme und ein Flussdiagramm bezüglich einer zweitenAusführungsform einer erfindungsgemäßen

Energieversorgungsvorrichtung.

Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Energieversorgungsvorrichtung 1 in einerschematischen Darstellung, welche im mit den Antreiben 3 verbundenen Zustand zurVersorgung derselben mit elektrischer Energie ausgefüllt ist. DieEnergieversorgungseinrichtung 1 ist mit mehreren Antrieben 3 derFormgebungsmaschine, dem Energieversorgungsnetz 4 sowie dem Energiespeicher5 verbunden. Die Anzahl der Antriebe 3, welche mit der

Energieversorgungsvorrichtung verbunden sind, ist für die Erfindung nichtwesentlich. Zur Verbindung des Zwischenkreises 2 derEnergieversorgungseinrichtung 1 verfügt diese über ein Netzanschlussmodul 11,welches mit dem Zwischenkreis 2 verbunden ist. Das Netzanschlussmodul 11 istweiterhin mit dem Energieversorgungsnetz 4 verbindbar, wobei in Figur 1 derverbundene Zustand dargestellt ist. Zwischen dem Energieversorgungsnetz 4 und dem Netzanschlussmodul 11 sind eine physischer Schalter 15 (Hauptschalter), einNetzfilter 16 sowie eine Netzdrossel 17 geschaltet.

Das Netzanschlussmodul 11 verfügt über einen Gleichrichter 12 zum Gleichrichteneiner vom Energieversorgungsnetz 4 gelieferten Wechselspannung. Ebenfallsvorgesehen ist ein Wechselrichter 13, der aus der Gleichspannung im Zwischenkreis2 eine Wechselspannung hersteilen kann. Dies ermöglicht eine Energierückspeisungaus dem Zwischenkreis 2 an das Energieversorgungsnetz 4. Sowohl Gleichrichter 12als auch Wechselrichter 13 sind parallel geschaltet mit demZwischenkreiskondensator 8 des Zwischenkreises 2 verbunden.

Die Trennung zwischen Gleichrichter 12 und Wechselrichter 13 dient der einfacherenDarstellung der Schematik. Im praktischen Einsatz sind diese Elemente in der Regelin einem einzigen Bauteil realisiert. (Die Netzrückspeisung wird daher über einenoder mehrere IGBT’s gestaltet).

Ebenfalls mit dem Zwischenkreiskondensator 8 parallel geschaltet sind diegesteuerten oder geregelten Leistungsumrichter 14 für mehrere Antriebe 3 derFormgebungsmaschine. Die Leistungsumrichter 14 wandeln die aus demZwischenkreis 2 gezogene Gleichspannung in eine Wechselspannung zum Betriebder Antriebe 3 um. Schließlich ist der Energiespeicher 5 parallel mit demZwischenkreiskondensator 8 verbunden. Die Energiespeichervorrichtung 5 verfügtüber zumindest einen - zum Zwischenkreiskondensator 8 parallel geschalteten -Kondensator zur Speicherung elektrischer Energie. Deren Gesamtkapazität istsymbolisch durch einen Kondensator 9 dargestellt. DieEnergieversorgungseinrichtung 1 verfügt darüber hinaus über einSpannungsmessgerät 6 zur Messung der Zwischenkreisspannung Uzk- DieMesswerte des Spannungsmessgeräts 6 werden der Regeleinrichtung 7 zugeführt.Auf Grundlage dieser Messwerte regelt die Regeleinrichtung 7 den Gleichrichter 12und den Wechselrichter 13. Die Funktionsweise der Regeleinrichtung 7 wird imFolgenden im Zusammenhang mit den Figuren 2a und 2b sowie 3a und 3bbeschrieben.

Durch die in Figur 1 dargestellte Anordnung ist es möglich, die Antriebe 3 mitelektrischer Energie zu versorgen.

In Figur 2a sind zwei Diagramme dargestellt, wobei das erste einen hypothetischenVerlauf einer Zwischenkreisspannung Uz« und das zweite einen hypothetischenVerlauf der gesamten von den Antrieben 3 aufgenommenen Leistung während einesZyklus, bezeichnet als PMotorzykius, darstellt. Wie aus dem Verlauf der beidenDiagramme zu entnehmen ist, bricht in diesem Fall durch eine hohe aufgenommeneLeistung der Antriebe 3 die Zwischenkreisspannung Uzk ein.

Die Vorgehensweise der Regeleineinrichtung 7 in diesem Fall wird nun anhand desFlussdiagramms aus Figur 2b beschrieben. Zunächst wird von der Regeleinrichtung7 überprüft, ob die Zwischenkreisspannung Uzk größer ist als ein unterer GrenzwertUfn- Ist dies der Fall, wird die Netzleistung Pn auf das 1,1 fache der NennleistungPnenn beschränkt. Zur Verdeutlichung enthält das Flussdiagramm eine Visualisierungeiner möglichen Aufteilung der an den Antrieben 3 verrichteten Gesamtleistungzwischen der Netzleistung PN und der vom Energiespeicher 5 erbrachtenSpeicherleistung Ps. Dem Flussdiagramm folgend wird dann wieder überprüft, ob dieZwischenkreisspannung Uzk größer ist als der untere Grenzwert Ufn für die Freigabevon Netzspitzen. Falls dies nicht mehr der Fall ist, was in den Diagrammen aus Figur2a zum Zeitpunkt der linken vertikalen Linie auftritt, wird die maximale Netzleistungfreigeschalten. Dies ist in dem Flussdiagramm durch PNmax dargestellt. Auch indiesem Fall ist eine mögliche Aufteilung zwischen der maximalen Netzleistung Pn.maxund der Speicherleistung Ps dargestellt, um die komplette Systemleistung 2, welchean den Antrieben 3 erbracht wird, zu erreichen. Wie zu erkennen ist, hat sich dasVerhältnis in Richtung der vom Energieversorgungsnetz erbrachten Leistungverschoben. Solange diese maximale Systemleistung erlaubt ist, wird gemäß desFlussdiagramms geprüft, ob die Zwischenkreisspannung Uzk größer ist als der untereSchwellenwert USn- Ist dies noch nicht der Fall, bleibt die Freigabe der maximalenNetzleistung Pn.max aufrecht.

Erreicht die Zwischenkreisspannung Uzk jedoch wieder den unteren SchwellwertUsn, was in den Diagrammen aus Figur 2a zum Zeitpunkt der rechten vertikalen Linie der Fall ist, wird die Netzleistung Pn wieder auf das 1,1 fache der Nennleistung Pnenndes Energieversorgungsnetzes 4 beschränkt. Gemäß dem Flussdiagramm aus Figur2b geschieht dies zunächst nach einer Überprüfung, ob die ZwischenkreisspannungUzk größer ist als der untere Grenzwert Ufn- Da zu diesem Zeitpunkt aber bereitsüberprüft wurde, das die Zwischenkreisspannung Uzk größer ist als der untererSchwellenwert zur Sperre der Netzspitzen und da Usn größer ist als Ufn> führt diesnormalerweise zum linken Arm des Flussdiagramms.

Die Zeitdauer Tf ist die beim hypothetischen Verlauf der Zwischenkreisspannung Uzkauftretende Zeitdauer zwischen der Freigabe von Netzspitzen und deranschließenden Beschränkung der Netzspitzen. Wie zu erkennen ist, erlaubt dieseZeitdifferenz Tpdie Rückkehr des Systems zu einem stabilen Zustand .

Im unteren Diagramm aus Figur 2a ist zudem noch der Verlauf der Aufteilungzwischen der vom Energieversorgungsnetz 4 erbrachten Netzleitung Pn und der vomEnergiespeicher erbrachten Leistung Ps zu erkennen. Bis zur Freigabe derNetzspitzen bleibt die Netzleistung Pn unterhalb des Niveaus, welches durch 1,1Pnenn gegeben ist. Der Rest der Leistung wird jeweils vom Energiespeicher 5erbracht.

Sobald eine außergewöhnlich hohe Leistung auftritt, welche nahe an die Summe derMaximalleistungen des Speichers und der begrenzten Netzleistung Pn auftritt (imDiagramm bezeichnet als 1,1 Pnenn + Ps.max)· Beginnt die ZwischenkreisspannungUzk einzubrechen, da sich die hohe Leistungsabnahme über einen längerenZeitraum erstreckt, sinkt die Zwischenkreisspannung Uzk unter den unterenGrenzwert Ufn zur Freigabe der Netzspitze, was das vorbeschriebene Verhalten derRegeleinrichtung 7 auslöst.

Wie weiterhin zu erkennen ist, wird in lediglich einem engen Bereich um die währendeines Zyklus erreichte maximale Gesamtmotorleistung PM.zykius.max die teureNetzspitzenleistung verwendet. Dies ermöglicht eine relativ kleine Dimensionierungdes Energiespeichers 5 blei gleichzeitig sparsamem Einsatz von Netzspitzleistung.

Weiterhin ist im unteren Diagramm der Figur 2a zu erkennen, dass die NetzleistungPn kurz in den negativen Bereich sinkt. Hier wird also Energie an dasEnergieversorgungsnetz 4 zurückgespeist oder der Energiespeicher 5 geladen.

Figuren 3a und 3b sind analog zu den Figuren 2a und 2b, wobei sich erstgenanntemit der Energierückspeisung an das Energieversorgungsnetz 4 befassen. Während im oberen Diagramm aus Figur 3a wieder ein hypothetischer Verlauf derZwischenkreisspannung Uz« dargestellt ist, ist im unteren Bereich nun eine von denAntrieben 3 am Zwischenkreis 2 geleistete Leistung (bezeichnet als Pßremsenzykius)dargestellt. Diese Leistung teilt sich analog auf in eine Rückspeiseleistung Pr undeine Ladeleistung P|_, welche am Energieversorgungsnetz 4 bzw. amEnergiespeicher 5 (zum Aufladen) verrichtet werden. Natürlich entsprechen die hiergenannten Leistungen gerade dem Negativwert der analogen Leistungen aus denFiguren 2a und 2b. Das heißt: PBremsenZyklus ~ ^MotorZyklus> Pr ~ ~Pn> Pl ~ ~Ps

Aufgrund des generatorischen Betriebs der Antriebe 3 steigt in diesem Fall dieZwischenkreisspannung Uzk über den oberen Grenzwert Ufr zur Freigabe vonNetzspitzen (Netzrückspeisungsspitzen). Bevor dies passiert, ist dieNetzrückspeiseleistung Pr auf das 1,1 fache der Nennleistung Pnenn des

Energieversorgungsnetzes beschränkt (mit der entsprechenden Aufteilung derSystemleistung 1 auf die Rückspeiseleistung Pr und die Ladeleistung P|_). In diesem

Fall ist die Nennleistung Pnenn zum Abziehen von Energie aus dem

Energieversorgungsnetz 4 gleich groß wie die Nennleistung Pnenn des

Energieversorgungsnetzes 4 zur Rückspeisung von Energie ins Netz. Natürlichkönnen die Ausführungsformen leicht angepasst werden, um eine etwaigeAsymmetrie diesbezüglich zu berücksichtigen.

Sobald die Zwischenkreisspannung Uzk über den oberen Grenzwert Ufr steigt, wirdgemäß dem Flussdiagramm aus Figur 3b die maximale Rückspeiseleistung Pr,maxfreigeschalten. Auch hier sei wieder auf die entsprechende Visualisierung der

Systemleistung 2, in diesem Fall auf die maximale Rückspeiseleistung Pr,max und dieLadeleistung Pl verwiesen. Sodann wird überprüft, ob die ZwischenkreisspannungUzk wieder unter den oberen Schwellenwert Usr zur Sperre der Rückspeisungsspitzen gefallen ist. Ist dies nicht der Fall, bleibt die maximaleRückspeisung erlaubt. Falls dies schon der Fall ist, beginnt analog zu Figur 2b derKreislauf im Flussdiagramm von neuem.

Auch in diesem Fall ist die Zeitdauer TR, über die maximale Rückspeiseleistungenerlaubt sind, zu erkennen. Auch hier garantiert diese das Erreichen eines stabilenZustandes des Zwischenkreises 2 nach erhöhter Spannung. Analoge Aussagenbezüglich der maximalen Zyklusleistung Pe.zykius.max, der maximalen beschränktenLeistung 1,1 Pnenn + Pi_,max und der Schranke von 1,1 Pnenn für die Rückspeiseleistung PR gelten analog zu denen bezüglich Figur 2a. Das Fallen derRückspeiseleistung PR in den negativen Bereich markiert das Herausziehen vonEnergie aus dem Energieversorgungsnetz 4.

Es ist zu bemerken, dass der gleichaussehende Verlauf der gesamten BremsleistungPBremsenzykius und der gesamten Motorleistung PMotorZykius aus Figur 2a lediglichgleiches Aussehen aufweisen, um das Prinzip der Erfindung einfach vermitteln zukönnen. In der Realität werden PBremsenzykius und PMotorZykius nicht gleich aussehen, insbesondere da PBremsenzykius = " PMotorZykius-

Natürlich ist eine Ausführungsform, bei der sowohl die Regelungen aus den Figuren2a und 2b sowie 3a und 3b realisiert sind, nicht nur denkbar, sondern bevorzugt.

Claims (16)

1. Patentansprüche 1. Energieversorgungsvorrichtung für eine Formgebungsmaschine mit - einem Zwischenkreis (2), welcher mit wenigstens einem Antrieb (3) derFormgebungsmaschine, einem Energieversorgungsnetz (4) und einemEnergiespeicher (5) verbindbar ist, - einem Messgerät (6) zur Messung einer elektrischen Spannung (Uzk) odereines elektrischen Stroms am Zwischenkreis (2) und - einer Regeleinrichtung (7), mittels derer ein Energietransfer zwischen demEnergieversorgungsnetz (4) und dem Zwischenkreis (2) in Abhängigkeit dergemessenen Spannung (Uzk) oder des gemessenen Stroms regelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (7) dazu ausgebildet ist,eine vom Energieversorgungsnetz (4) am Zwischenkreis (2) erbrachteNetzleistung (PN) betragsmäßig zu erhöhen, falls die gemessene Spannung(Uzk) oder der gemessene Strom einen ersten Bereich verlässt, und dieNetzleistung betragsmäßig zu verringern, falls die gemessene Spannung (Uzk)oder der gemessene Strom in einen zweiten Bereich eintritt, wobei der zweiteBereich kleiner als der erste Bereich ist und vollständig im ersten Bereichenthalten ist.
2. 2. Energieversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Regeleinrichtung (7) dazu ausgebildet ist, eine vomEnergieversorgungsnetz (4) am Zwischenkreis (2) erbrachte Netzleistung (Pn)zu erhöhen, falls die gemessene Spannung (Uzk) oder der gemessene Stromeinen unteren Grenzwert (Ufn) unterschreitet, und die Netzleistung (Pn) zuverringern, falls die gemessene Spannung (Uzk) oder der gemessene Stromeinen unteren Schwellenwert (Usn) überschreitet, wobei der untereSchwellenwert (Usn) größer als der untere Grenzwert (Ufn) ist.
3. 3. Energieversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurchgekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (7) dazu ausgebildet ist, eine vomZwischenkreis (2) am Energieversorgungsnetz (4) erbrachteRückspeiseleistung (Pr) zu erhöhen, falls die gemessene Spannung (UZk) oderder aemessene Strom einen oberen Grenzwert (Ufr) überschreitet, und die Rückspeiseleistung (PR) zu verringern, falls die gemessene Spannung (Uzk)oder der gemessene Strom einen oberen Schwellenwert (USr) unterschreitet,wobei der obere Grenzwert (Ufr) größer als der obere Schwellenwert (Usr) ist.
4. 4. Energieversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurchgekennzeichnet, dass der Zwischenkreis (2) einen - vorzugsweise parallelbeschalteten - Zwischenkreiskondensator(8) aufweist.
5. 5. Energieversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurchgekennzeichnet, dass das Messgerät (6) als Spannungsmessgerät ausgeführtist und die gemessene Spannung (Uzk) oder der gemessene Strom eine amZwischenkreis (2) anliegende Zwischenkreisspannung (Uzk) ist, wobei dieZwischenkreisspannung (Uzk) vorzugsweise eine amZwischenkreiskondensator (8) anliegende elektrische Spannung ist.
6. 6. Energieversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurchgekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (7) dazu ausgebildet ist, dieNetzleistung (PN) betragsmäßig auf eine Maximalnetzleistung (Pn.max, Pr,max)zu erhöhen, falls die gemessene Spannung (Uzk) oder der gemessene Stromden ersten Bereich verlässt.
7. 7. Energieversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurchgekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (7) dazu ausgebildet ist, dieNetzleistung (PN) betragsmäßig auf ein festgesetztes Vielfaches -vorzugsweise das 1,1-fache - einer Nennleistung (Pnenn) desEnergieversorgungsnetzes zu beschränken, wenn die gemessene Spannung(Uzk) oder der gemessene Strom in den zweiten Bereich eintritt.
8. 8. Energieversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurchgekennzeichnet, dass ein mit dem Zwischenkreis (2) verbundenesNetzanschlussmodul (11) vorgesehen ist, mittels welchem elektrische Energiezwischen dem Energieversorgungsnetz (4) und dem Zwischenkreis (2)transferierbar ist.
9. 9. Energieversorgungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,dass das Netzanschlussmodul (11) einen mit dem Zwischenkreis (2)verbundenen Gleichrichter (12) zum Gleichrichten einer vomEnergieversorgungsnetz (4) gelieferten Wechselspannung aufweist.
10. 10. Energieversorgungvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurchgekennzeichnet, dass das Netzanschlussmodul (11) einen mit demZwischenkreis (2) verbundenen Wechselrichter (13) zur Bereitstellung einerWechselspannung für die Rückspeisung elektrischer Energie ansEnergieversorgungsnetz (4) aufweist.
11. 11. Formgebungsmaschine mit einer Energieversorgungsvorrichtung nach einemder Ansprüche 1 bis 10.
12. 12. Formgebungsmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass derZwischenkreis (2) mit dem wenigstens einem Antrieb (3), insbesondere einemSchließantrieb und einem Einspritzantrieb, der Formgebungsmaschine odereinem Energiespeicher (5) verbunden ist.
13. 13. Formgebungsmaschine nach Anspruch 12 , dadurch gekennzeichnet, dass derEnergiespeicher (5) zumindest einen Speicherkondensator (9) zur Speicherungelektrischer Energie aufweist.
14. 14. Formgebungsmaschine nach Anspruch 13 mit einerEnergieversorgungsvorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,dass eine Kapazität des zumindest einen Speicherkondensators (9) -vorzugsweise um einen Faktor 10 bis 30 - größer ist als eine Kapazität desZwischenkreiskondensators (8).
15. 15. Formgebungsmaschine nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet,dass der Zwischenkreis (2), vorzugsweise über ein Netzanschlussmodul (11),mit dem Energieversorgungsnetz (4) verbunden ist.
16. 16. Verfahren zur Energieversorgung einer Formgebungsmaschine, wobei - wenigstens ein Antrieb (3) der Formgebungsmaschine über einenZwischenkreis (2) mit elektrischer Energie versorgt wird und - eine Spannung (Uzk) oder ein Strom am Zwischenkreis (2) gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, dass - ein erster Bereich und ein zweiter Bereich für die gemessene Spannung (Uzk)oder den gemessenen Strom festgelegt wird, wobei der zweite Bereich kleinerals der erste Bereich ist und vollständig im ersten Bereich enthalten ist, und - eine vom Energieversorgungsnetz (4) an einem Zwischenkreis erbrachteNetzleistung (Pn) betragsmäßig erhöht wird, falls die gemessene Spannung(Uzk) oder der gemessener Strom den ersten Bereich verlässt, und dieNetzleistung (Pn) betragsmäßig verringert wird, falls die gemessene Spannung(Uzk) oder der gemessene Strom in den zweiten Bereich eintritt.