Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
ELEVATOR SYSTEM COMPRISING A DRIVE WHICH IS COUPLED TO A SUPPLY MAINS REPLACEMENT SYSTEM BY MEANS OF AN AMPLIFIER ELEMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/096684
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an elevator system comprising a drive and a control unit, the control unit being designed to couple the drive to a supply mains replacement system. The control unit has an input stage and an output stage which are connected via an intermediate DC circuit. The input stage has a rectifier which is designed to convert an alternating voltage of the supply mains replacement system to a DC voltage. In addition, the input stage has an amplifier element which is designed to amplify the DC voltage and to apply the amplified DC voltage to the intermediate DC circuit. During a motor operation of the drive, the output stage is designed to convert the amplified DC voltage to an alternating voltage and to transmit energy from the intermediate circuit to the drive and during a generator operation of said drive is designed to convert an alternating voltage on the drive into a DC voltage and to feed energy from the drive to the intermediate DC circuit. In addition, the input stage is designed to suppress an energy flow to the supply mains replacement system.

More Like This:
Inventors:
OTT JÜRGEN (DE)
Application Number:
EP2018/080740
Publication Date:
May 23, 2019
Filing Date:
November 09, 2018
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
THYSSENKRUPP ELEVATOR AG (DE)
THYSSENKRUPP AG (DE)
International Classes:
B66B1/30
Domestic Patent References:
WO2012172589A12012-12-20
WO2007042603A12007-04-19
WO2015144781A12015-10-01
Foreign References:
US20150203328A12015-07-23
US9162850B22015-10-20
EP2500309A12012-09-19
DE102010042144A12012-04-12
DE102014017357A12016-05-25
DE102016211997A12018-01-04
DE102015218025A12017-03-23
Attorney, Agent or Firm:
THYSSENKRUPP INTELLECTUAL PROPERTY GMBH (DE)
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche

1. Aufzugsanlage (2) mit folgenden Merkmalen: einem Antrieb (4); einer Steuereinheit (6), die ausgebildet ist, den Antrieb (4) mit einer Stromnetzersatzanlage (8) zu koppeln, wobei die Steuereinheit (6) eine Eingangsstufe (10) und eine Ausgangsstufe (12) aufweist, die mittels eines Gleichspannungszwischenkreises (14) verbunden sind; wobei die Eingangsstufe (10) einen Gleichrichter (16) aufweist, der ausgebildet ist, eine Wechselspannung der Stromnetzersatzanlage (8) in eine Gleichspannung umzuwandeln; wobei die Eingangsstufe (10) ein Verstärkerelement (22) aufweist, der ausgebildet ist, die Gleichspannung zu verstärken und die verstärkte Gleichspannung an den

Gleichspannungszwischenkreis (14) anzulegen; wobei die Ausgangsstufe (12) ausgebildet ist, bei einem motorischen Betrieb des Antriebs die verstärkte Gleichspannung in eine Wechselspannung umzuwandeln und Energie aus dem Zwischenkreis an den Antrieb (4) abzugeben und bei einem generatorischen Betrieb des Antriebs eine an dem Antrieb (4) anliegende Wechselspannung in eine Gleichspannung umzuwandeln und Energie von dem Antrieb (4) in den Gleichspannungszwischenkreis (14) zu speisen; wobei die Eingangsstufe (10) ausgebildet ist, einen Energiefluss in die

Stromnetzersatzanlage (8) zu unterbinden.

2. Aufzugsanlage (2) gemäß Anspruch 1 , wobei das Verstärkerelement (22) eine Leistungsfaktorkorrektureinheit (44) aufweist, wobei die Leistungsfaktorkorrektureinheit (44) ausgebildet ist, durch den Gleichrichter (16) erzeugte harmonische Verzerrungen zu reduzieren.

3. Aufzugsanlage (2) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Eingangsstufe (10) einen Schalter aufweist, der ausgebildet ist, die Stromnetzersatzanlage (8) in einem ersten Betriebsmodus mit dem

Gleichspannungszwischenkreis (14) zu verbinden und in einem zweiten Betriebsmodus die Stromnetzersatzanlage (8) von dem Gleichspannungszwischenkreis (14) zu trennen.

4. Aufzugsanlage (2) gemäß Anspruch 3, wobei der erste Betriebsmodus den motorischen Betrieb des Antriebs und einen Teilbereich des generatorischen Betriebs des Antriebs (4) umfasst und wobei der zweite Betriebsmodus einen weiteren Teilbereich des generatorischen Betriebs des Antriebs umfasst, wobei die Aufzugsanlage (2) ferner einen Energieverbraucher (48) aufweist, der mit der Stromnetzersatzanlage (8) verbunden ist und während des Teilbereichs des generatorischen Betriebs Energie aus dem Gleichspannungszwischenkreis (14) erhält.

5. Aufzugsanlage (2) gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei der Gleichrichter (16) eine Mehrzahl von Schaltelementen (50) aufweist, die den Schalter (46) bilden; wobei die Eingangsstufe (10) eine Schaltelementsteuerung (52) aufweist, die ausgebildet ist, die Mehrzahl der Schaltelemente (50) derart anzusteuern, dass die Stromnetzersatzanlage (8) in dem ersten Betriebsmodus mit dem Gleichspannungszwischenkreis (14) verbunden ist und die Stromnetzersatzanlage (8) in dem zweiten Betriebsmodus von dem

Gleichspannungszwischenkreis (14) getrennt ist.

6. Aufzugsanlage (2) gemäß Anspruch 5, wobei die Schaltelementsteuerung (52) ausgebildet ist, wenn der motorische Betrieb und der erste Betriebsmodus vorliegen, die Mehrzahl der Schaltelemente (50) derart anzusteuern, dass die Wechselspannung der

Stromnetzersatzanlage (8) in die Gleichspannung umgewandelt wird; und wenn der generatorische Betrieb und der erste Betriebsmodus vorliegen, die

Mehrzahl der Schaltelemente (50) derart anzusteuern, dass diese einen

Wechselrichter bilden, der die Gleichspannung in dem Zwischenkreis in eine Wechselspannung umwandelt und Energie aus dem Zwischenkreis zu der

Stromnetzersatzanlage (8) zurückführt, wobei die zu der Stromnetzersatzanlage (8) zurückgeführte Energie von einem Energieverbraucher (48) aufgenommen wird.

7. Aufzugsanlage (2) gemäß einem der vorherigen Ansprüche wobei die Steuereinheit (6) ausgebildet ist, abhängig von einem Netzzustand eines

Stromnetzes, das Stromnetz (8’) oder die Stromnetzersatzanlage (8) mit dem Antrieb (4) zu koppeln.

8. Aufzugsanlage (2) gemäß Anspruch 7, wobei die Steuereinheit (6) mit dem Stromnetz (8’) gekoppelt ist und ausgebildet ist, den Netzzustand des Stromnetzes zu überwachen und automatisch abhängig von dem Netzzustand das Stromnetz (8’) oder die

Stromnetzersatzanlage (8) mit dem Antrieb (4) zu koppeln.

9. Aufzugsanlage (2) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der

Gleichspannungszwischenkreis (14) eine Energiereduzierungseinheit (30) aufweist, die ausgebildet ist, eine in dem Gleichspannungszwischenkreis (14) gespeicherte Energie zu reduzieren.

10. Aufzugsanlage (2) gemäß einem der vorherigen Ansprüche umfassend zumindest eine Kabine, insbesondere mehrere Kabinen, die jeweils in einem Schacht über Führungsschienen verfahrbar ist, zumindest eine feststehende erste Führungsschiene, welche fest in einer ersten, insbesondere vertikalen, Richtung (z), ausgerichtet ist; zumindest eine feststehende zweite Führungsschiene, welche fest in einer zweiten, insbesondere horizontalen, Richtung (y) ausgerichtet ist; zumindest eine drehbare dritte Führungsschiene, welche an einer Drehplattform befestigt ist und überführbar ist zwischen einer Ausrichtung in der ersten Richtung (z) und einer

Ausrichtung in der zweiten Richtung (y).

1 1. Verfahren zum Betrieb einer Aufzugsanlage (2) mit einem Antrieb, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Koppeln einer Stromnetzersatzanlage (8) mit dem Antrieb (4) mittels einer Steuereinheit,

Verbinden einer Eingangsstufe (10) und einer Ausgangsstufe (12) der Steuereinheit (6) mittels eines Gleichspannungszwischenkreises;

Umwandeln einer Wechselspannung der Stromnetzersatzanlage (8) in eine Gleichspannung;

Verstärken der Gleichspannung um eine verstärkte Gleichspannung zu erhalten;

Anlegen der verstärkten Gleichspannung an den Gleichspannungszwischenkreis;

Umwandeln der verstärkten Gleichspannung in eine Wechselspannung bei einem

motorischen Betrieb des Antriebs und Abgeben von Energie aus dem

Gleichspannungszwischenkreis (14) an den Antrieb;

Umwandeln einer an dem Antrieb (4) anliegenden Wechselspannung in eine

Gleichspannung bei einem generatorischen Betrieb des Antriebs und Speisen von Energie aus dem Antrieb (4) in den Gleichspannungszwischenkreis;

Unterbinden eines Energieflusses in die Stromnetzersatzanlage.

12. Computer-Programm mit einem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 11 , wenn das Computer-Programm auf einem Computer abläuft.

13. Verwendung eines Frequenzumrichters mit aktiver Eingangsstufe (10) zum Betrieb einer Aufzugsanlage (2) mit einer Stromnetzersatzanlage, wobei die Aufzugsanlage (2) einen Antrieb (4) aufweist und wobei die aktive Eingangsstufe (10) einen Gleichrichter (16) mit gesteuerten Schaltelementen aufweist, wobei eine Schaltelementsteuerung (52) ausgebildet ist, einen Energiefluss von der Stromnetzersatzanlage (8) zu dem Antrieb (4) zu ermöglichen und einen Energiefluss von dem Antrieb (4) in die Stromnetzersatzanlage (8) zu unterbinden.

Description:
Aufzugsanlage mit einem Antrieb, der mittels eines Verstärkerelements mit einer

Stromnetzersatzanlage gekoppelt ist

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Aufzugsanlage mit einem Antrieb der mittels eines Verstärkerelements mit einer Stromnetzersatzanlage (bzw. Notstromversorgung) gekoppelt ist und ein Verfahren zum Betrieb der Aufzugsanlage. Ferner zeigt diese

Offenbarung die Verwendung eines Frequenzumrichters mit aktiver Eingangsstufe zum Betrieb einer Aufzugsanlage mit einer Stromnetzersatzanlage, wobei die Aufzugsanlage einen Antrieb aufweist und wobei die aktive Eingangsstufe einen Gleichrichter mit gesteuerten Schaltern aufweist.

Im (Not-) Betrieb an einer unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV) oder

Notstromgenerator können rückspeisende Aufzugsantriebe nicht direkt betrieben werden, da diese Stromversorgungen im Gegensatz zu Stromnetzen nur für eine Energierichtung konzipiert sind. Daher wird der (Frequenz-) Umrichter beim Betrieb an einer USV oder einem Notstromgenerator üblicherweise ungeregelt betrieben. In anderen Worten weist der Eingang des Umrichters, der mit der USV oder dem Notstromaggregat gekoppelt ist (ausschließlich) passive Bauelemente auf, beispielsweise einen passiven (d.h. ungesteuerten) Gleichrichter, dessen Gleichrichterschaltung (z.B. Brückenschaltung oder Mittelpunktschaltung) aus Dioden aufgebaut sind. Ohne aktive Bauelemente ist die Zwischenkreisspannung des Umrichters jedoch auf maximal L/2 mal der Strangspannung begrenzt. Bei einem

europäischen Drehstromnetz mit einer Strangspannung von ca. 400V ergibt sich nach der Gleichrichtung von 3 Strängen (Phasen) eine Zwischenkreisspannung von ca. 540V bis 565V.

Im Normalbetrieb an einem Stromnetz ist der Eingang des Umrichters jedoch typischerweise aktiv geregelt um eine Rückspeisung der Energie aus dem Antrieb in das Stromnetz zu ermöglichen. Durch die aktive Regelung ist es möglich, die Zwischenkreisspannung im Vergleich zu dem Betrieb an dem Notstromaggregat oder der USV zu erhöhen,

beispielsweise auf 680V bis 700V. Nach der Wechselrichtung ist die Strangspannung (verkettete Spannung, d.h. Spannung zwischen den Phasen, bei Drehstrom; als betrachtete Spannung kann der Effektivwert herangezogen werden) zum Betrieb des Antriebs, d.h. ausgangsseitig von dem Umrichter, die sich aus der geringeren Zwischenkreisspannung ergibt, ebenfalls geringer als die Strangspannung am Antrieb, die sich aus der höheren Zwischenkreisspannung ergibt. Der Antrieb hat somit weniger Leistung zur Verfügung und kann nur bei reduzierter Geschwindigkeit betrieben werden, wenn er mit einem ungeregelten Umrichter betrieben wird. Darüber hinaus erzeugt der ungeregelte Umrichter Oberwellen bei der Belastung der USV bzw. des Notstromaggregats.

Neben dem Notbetrieb kann die Aufzugsanlage jedoch auch regulär, d.h. dauerhaft bzw. im Regelbetrieb, an einer USV bzw. einem Notstromaggregat betrieben werden. In diesem Fall wirken sich die genannten Probleme noch deutlicher aus, als wenn der Antrieb nur kurzzeitig, z.B. während eines Stromausfalls mit der USV oder dem Notstromaggregat betrieben wird.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein verbessertes Konzept für eine Aufzugsanlage mit einem Antrieb zum Betrieb an einer Stromnetzersatzanlage zu schaffen.

Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst.

Ausführungsbeispiele zeigen eine Aufzugsanlage mit einem Antrieb und einer Steuereinheit, die ausgebildet (d.h. eingerichtet) ist, den Antrieb mit einer Stromnetzersatzanlage

(Notstromversorgung) zu koppeln. Die Steuereinheit weist eine Eingangsstufe und eine Ausgangsstufe auf, die mittels eines Gleichspannungszwischenkreises verbunden sind. Die Eingangsstufe weist einen Gleichrichter auf, der ausgebildet ist, eine Wechselspannung der Stromnetzersatzanlage in eine Gleichspannung umzuwandeln. Ferner weist die

Eingangsstufe ein Verstärkerelement auf, der ausgebildet ist, die Gleichspannung zu verstärken und die verstärkte Gleichspannung an den Gleichspannungszwischenkreis anzulegen. Die Ausgangsstufe ist ausgebildet, bei einem motorischen Betrieb des Antriebs die verstärkte Gleichspannung in eine Wechselspannung umzuwandeln und Energie aus dem Zwischenkreis an den Antrieb abzugeben und bei einem generatorischen Betrieb des Antriebs eine an dem Antrieb anliegende Wechselspannung in eine Gleichspannung umzuwandeln und Energie von dem Antrieb in den Gleichspannungszwischenkreis zu speisen. Ferner ist die Eingangsstufe ausgebildet, einen Energiefluss in die

Stromnetzersatzanlage zu unterbinden. Der Energiefluss kann, für jeden in dieser

Offenbarung genannten Energiefluss, durch einen Stromfluss erfolgen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Idee zu Grunde, dass die Spannung im

(Gleichspannungs-) Zwischenkreis der Steuereinheit, z.B. eines Frequenzumrichters, mittels eines Verstärkerelements, beispielsweise eines Hochsetzstellers, im Vergleich zu einer Ausgangsspannung eines passiven Gleichrichters, erhöht wird, wenn die Steuereinheit an einer Stromnetzersatzanlage, z.B. einer USV oder einem Notstromaggregat, betrieben wird. Das Verstärkerelement kann dem Gleichrichter vor- oder nachgeschaltet sein, d.h. das Verstärkerelement verstärkt entweder die (Strang-) Wechselspannung der

Stromnetzersatzanlage vor der Gleichrichtung oder die bereits gleichgerichtete Spannung, so dass eine verstärkte Gleichspannung an dem Gleichspannungszwischenkreis anliegt. Verstärken kann in diesem Zusammenhang als das Erhöhen der Spannung (gegenüber Masse oder Erde) verstanden werden. Somit ist auch die am Ausgang der Steuereinheit zum Betrieb des Antriebs anliegende Wechselspannung verstärkt, d.h. sie weist einen größeren (Strang-) Spannungswert auf als bei nicht verstärkten Gleichspannung in dem

Gleichspannungszwischenkreis. Bei gleichbleibendem Stromfluss steht dem Antrieb somit eine größere Leistung zur Verfügung, die (nahezu) identisch zu der Leistung sein kann, mit der der Antrieb an einem Stromnetz betrieben wird.

Bauartbedingt sind Stromnetzersatzanlagen jedoch nicht dafür ausgelegt, von dem Antrieb rückgespeiste Energie wieder aufzunehmen. Die Steuereinheit sollte eingangsseitig somit ausgebildet sein, einen Energiefluss von dem Gleichspannungszwischenkreis in die

Stromnetzersatzanlage zu verhindern. Demnach sollte jegliche der Aufzugsanlage zugeführte Energie durch die Aufzugsanlage verbraucht (d.h. elektrische Energie wird in eine andere Energieform, z.B. in Bewegungsenergie, Lageenergie oder thermische Energie (Wärmeenergie) umgewandelt) werden. Dies kann durch Nutzung der Energie,

beispielsweise zum Antrieb eines Fahrkorbs mittels des Antriebs, erfolgen. Neben der Nutzenergie entsteht auch Verlustenergie durch die Umwandlung der Energie in flüchtige Energieformen, beispielsweise Wärmeenergie. Diese kann z.B. durch Reibung beim Betrieb der Aufzugsanlage, also dem Verfahren eines oder mehrerer Fahrkörbe, oder durch Verluste in elektrischen Zuleitungen naturgemäß entstehen.

In Ausführungsbeispielen kann der Gleichspannungszwischenkreis jedoch auch eine Energiereduzierungseinheit aufweisen, die ausgebildet ist, eine in dem

Gleichspannungszwischenkreis gespeicherte Energie zu verringern (reduzieren). Dies kann durch die bewusste Umwandlung von in dem Gleichspannungszwischenkreis vorliegender Energie in eine flüchtige Energieform geschehen. Die Energiereduzierungseinheit kann ein (Abtakt-) Widerstand sein. Die absichtliche Erzeugung von Verlustenergie kann darin begründet sein, dass Energiespeicherkapazitäten in dem Gleichspannungszwischenkreis nicht ausreichen, um die von dem Antrieb erzeugte Energie im generatorischen Betrieb zu speichern. Dadurch würde sich die Spannung in dem Gleichspannungszwischenkreis, z.B. durch das Aufladen eines Energiespeichers, beispielsweise eines Kondensators oder einem Akkumulator, stetig erhöhen, so dass eine maximal in dem Gleichspannungszwischenkreis vorgesehene (Nenn-) Spannung erreicht bzw. überschritten würde, wodurch elektronische Bauelemente in der Steuereinheit beschädigt werden können. Das Abführen von Energie aus dem Gleichspannungszwischenkreis kann die an dem Gleichspannungszwischenkreis 14 anliegende Spannung beschränken und somit im Bereich der Nennspannung bzw.

darunter halten.

Weitere Ausführungsbeispiele zeigen das Verstärkerelement mit einem Aufwärtswandler mit einer Leistungsfaktorkorrektureinheit. Der Aufwärtswandler ist ausgebildet, die

Gleichspannung auf einen z.B. zumindest 1 ,5 fachen Spannungswert der Wechselspannung zu erhöhen und durch die Eingangsstufe erzeugte harmonische Verzerrungen zu reduzieren. Der Aufwärtswandler (oder Hochsetzsteller) kann primär die von dem Gleichrichter in der Eingangsstufe erzeugte Gleichspannung erhöhen. So kann eine beispielsweise für

Drehstrom eingesetzte B6-Brückenschaltung mit zumindest jeweils zwei Bauelementen auf jedem der drei Äste der Brückenschaltung eine Ausgangsspannung von maximal mal der Strangspannung des Drehstromnetzes erreichen. Eine passive B6-Brückenschaltung, in der als Bauelemente Dioden eingesetzt werden, kann diesen Wert, ohne Berücksichtigung von Verlusten, theoretisch erreichen. Eine aktive B6-Brückenschaltung, in der aktive bzw.

steuerbare Bauelemente, beispielsweise Thyristoren oder Transistoren z.B. IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor, dt. Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode) eingesetzt werden, kann die Gleichspannung am Ausgang des Gleichrichters abhängig von einem Zündwinkel der aktiven Bauelemente auch niedriger sein. Das Verstärkerelement ermöglicht somit im Vergleich zu der Ausgangsspannung des aktiven (d.h. gesteuerten) Gleichrichters, eine höhere Gleichspannung an dem Ausgang der Eingangsstufe der Steuereinheit bzw. an dem Gleichspannungszwischenkreis. Für die reine Verstärkung ist die

Leistungsfaktorkorrektureinheit (PFC, engl. Power Factor Correction) obsolet. Das

Verstärkerelement kann also auch ohne die Leistungsfaktorkorrektureinheit verwendet werden. Allerdings ist die Stromaufnahme von Gleichrichtern im Vergleich zu dem

sinusförmigen Spannungsverlauf stark verzerrt und enthält eine Reihe von Oberwellen.

Mittels der (aktiven) Leistungsfaktorkorrektureinheit kann das Verstärkerelement,

insbesondere ein Aufwärtswandler, derart angesteuert werden, dass die Stromaufnahme des Verstärkerelements und somit auch des Gleichrichters dem Sinusverlauf des

Spannungsverlaufs nachgesteuert wird, so dass Verunreinigungen des

Stromnetzersatzanlagennetzes durch Oberschwingungen vermieden oder zumindest reduziert werden. In Ausführungsbeispielen weist der Gleichrichter einen Schalter auf, der ausgebildet ist, die Stromnetzersatzanlage in einem ersten Betriebsmodus mit dem

Gleichspannungszwischenkreis zu verbinden und in einem zweiten Betriebsmodus die Stromnetzersatzanlage von dem Gleichspannungszwischenkreis zu trennen. Der Schalter kann ein mechanischer Schalter, z.B. ein Relais, oder ein Halbleiterschalter sein.

Insbesondere wenn die Eingangsstufe generell auch einen Energiefluss von dem

Zwischenkreis in die Stromnetzersatzanlage erlauben würde, kann der Schalter die

Funktionalität bereitstellen, dass der Energiefluss in die Stromnetzersatzanlage unterbunden wird. Der erste Betriebsmodus kann demnach während des motorischen Betriebs des Antriebs vorliegend wohingegen der zweite Betriebsmodus während des generatorischen Betriebs des Antriebs vorliegen kann. Somit kann sich der erste Betriebsmodus von dem zweiten Betriebsmodus unterscheiden. Ebenso können sich beide Betriebsmodi nicht überschneiden.

Alternativ kann der erste Betriebsmodus den motorischen Betrieb und einen Teilbereich des generatorischen Betriebs und der zweite Betriebsmodus einen weiteren Teilbereich des generatorischen Betriebs umfassen. Auch hier können beide Betriebsmodi die Abwesenheit einer Überschneidung aufweisen. In diesem Fall sollte die Aufzugsanlage allerdings ferner einen Energieverbraucher aufweisen, der mit der Stromnetzersatzanlage (parallel zu der Steuereinheit) verbunden ist. So kann während des Teilbereichs des generatorischen Betriebs, in dem dann Energie aus dem Gleichspannungszwischenkreis zu der

Stromnetzersatzanlage zurückgeführt wird, diese Energie direkt von dem

Energieverbraucher aufgenommen werden, ohne die Stromnetzersatzanlage mit dieser rückgeführten Energie zu belasten. Somit kann die Stromnetzersatzanlage weniger (oder sogar gar keine) Energie für die Versorgung des Energieverbrauchers bereitstellen wodurch eine maximale Laufzeit der Stromnetzersatzanlage verlängert wird. Dies ist relevant, da die Stromnetzersatzanlage typischerweise nur mit in begrenztem Maß vorliegenden

Energieträgern (z.B. geladenen Kondensatoren oder Akkumulatoren, Gas oder Treibstoff wie beispielsweise Kerosin, Benzin oder Diesel) betrieben werden. Nach dem Verbrauch des Energieträgers kann die Stromnetzersatzanlage nicht mehr betrieben werden. Ferner ist allgemein ein verbesserter Wirkungsgrad, der durch die Nutzung der eigentlich

überschüssigen Energie erreicht wird, vorteilhaft.

In Ausführungsbeispielen kann der Gleichrichter eine Mehrzahl von Schaltelementen aufweist, die den Schalter bilden. Die Mehrzahl der Schaltelemente können

Halbleiterschalter sein. Die Eingangsstufe kann dann eine Schaltelementsteuerung aufweisen, die ausgebildet ist, die Mehrzahl der Schaltelemente derart anzusteuern, dass die Stromnetzersatzanlage in dem ersten Betriebsmodus mit dem

Gleichspannungszwischenkreis verbunden ist und die Stromnetzersatzanlage in dem zweiten Betriebsmodus von dem Gleichspannungszwischenkreis getrennt ist. Somit bietet der Gleichrichter an sich bereits die Funktionalität bei entsprechender Ansteuerung der Schaltelemente ohne weitere Bauelemente eine Trennung zwischen der

Stromnetzersatzanlage zu erhalten. Werden beispielsweise IGBTs als Halbleiterschalter verwendet so, so können die darin enthaltenen Transistoren derart angesteuert werden, dass diese keinen Stromfluss ermöglichen. Die in IGBTs typischerweise vorhandenen Freilaufdioden sind für einen potentiellen Stromfluss von dem

Gleichspannungszwischenkreis zu der Stromnetzersatzanlage per se in Sperrichtung gepolt, so dass bei geöffneten (ungeschalteten) IGBTs kein Stromfluss von dem

Gleichspannungszwischenkreis zu der Stromnetzersatzanlage möglich ist.

In Ausführungsbeispielen in denen zumindest ein Teil der von dem Antrieb im

generatorischen Betrieb erzeugten Energie durch andere Verbraucher in der Aufzugsanlage genutzt werden soll, kann die Schaltelementsteuerung folgende Ansteuerung vornehmen. Wenn der motorische Betrieb und der erste Betriebsmodus vorliegen, können die Mehrzahl der Schaltelemente derart angesteuert werden, dass die Wechselspannung der

Stromnetzersatzanlage in die Gleichspannung umgewandelt wird. Die Energieflussrichtung verläuft in diesem Fall von der Stromnetzersatzanlage über den

Gleichspannungszwischenkreis zu dem Antrieb. Wenn der generatorische Betrieb und der erste Betriebsmodus vorliegen, also während des Teilbereichs des generatorischen Betriebs, können die Mehrzahl der Schaltelemente derart angesteuert werden, dass diese einen Wechselrichter bilden, der die Gleichspannung in dem Zwischenkreis in eine

Wechselspannung umwandelt und Energie aus dem Zwischenkreis zu der

Stromnetzersatzanlage zurückführt. In diesem Fall verläuft die Energieflussrichtung von dem Antrieb über den Gleichspannungszwischenkreis zu der Stromnetzersatzanlage, wobei die zu der Stromnetzersatzanlage zurückgeführte Energie nicht von der Stromnetzersatzanlage sondern von dem Energieverbraucher aufgenommen wird. Mit einer solchen Ansteuerung kann sowohl dem Umstand Rechnung getragen werden, dass die Stromnetzersatzanlage keine Rückspeisung von Energie zulässt als auch dem Umstand, dass nicht unnötig viel Energie ungenutzt abgegeben wird.

In Ausführungsbeispielen kann die Steuereinheit abhängig von einem Netzzustand eines Stromnetzes, (entweder) das Stromnetz oder die Stromnetzersatzanlage mit dem Antrieb koppeln. In diesem Ausführungsbeispiel kann die Steuereinheit sowohl für die

Stromnetzersatzanlage als auch für ein reguläres Stromnetz verwendet werden. Insbesondere können derart Notstromaggregate als Stromnetzersatzanlage im Falle eines (teilweisen) Netzausfalls des Stromnetzes verwendet werden. Hier kann es bei dem

Umschaltvorgang zu einer kurzzeitigen Unterbrechung der Stromzufuhr für den Antrieb kommen, bis das Notstromaggregat genügend Leistung zum Betrieb der Aufzugsanlage bereitstellen kann. Das Umschalten kann manuell erfolgen.

In weiteren Ausführungsbeispielen kann die Steuereinheit mit dem Stromnetz gekoppelt sein, um den Netzzustand des Stromnetzes zu überwachen und automatisch, abhängig von dem Netzzustand das Stromnetz oder die Stromnetzersatzanlage, mit dem Antrieb zu koppeln. Durch diese automatische Umschaltung kann die Zeitdauer für den Umschaltevorgang auf ein Minimum reduziert werden. Ferner kann auch die Stromnetzersatzanlage mittels der Steuereinheit automatisch gestartet werden. Das automatische Umschalten kann sowohl bei Notstromaggregaten als auch bei USV vorgenommen werden. Insbesondere bei USV kann die Aufzugsanlage dann unterbrechungsfrei weiter betrieben werden.

Die Offenbarung umfasst ferner ein Verfahren zum Betrieb einer Aufzugsanlage mit einem Antrieb, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Koppeln einer

Stromnetzersatzanlage mit dem Antrieb mittels einer Steuereinheit; Verbinden einer

Eingangsstufe und einer Ausgangsstufe der Steuereinheit mittels eines

Gleichspannungszwischenkreises; Umwandeln einer Wechselspannung der

Stromnetzersatzanlage in eine Gleichspannung; Verstärken der Gleichspannung um eine verstärkte Gleichspannung zu erhalten; Anlegen der verstärkten Gleichspannung an den Gleichspannungszwischenkreis; Umwandeln der verstärkten Gleichspannung in eine

Wechselspannung bei einem motorischen Betrieb des Antriebs und Abgeben von Energie aus dem Gleichspannungszwischenkreis an den Antrieb; Umwandeln einer an dem Antrieb anliegenden Wechselspannung in eine Gleichspannung bei einem generatorischen Betrieb des Antriebs und Speisen von Energie aus dem Antrieb in den

Gleichspannungszwischenkreis; Unterbinden eines Energieflusses in die

Stromnetzersatzanlage. Das Verfahren kann analog zu der funktionalen Ausgestaltung der Aufzugsanlage ausgestaltet sein. Ferner umfasst die Offenbarung ein Computer-Programm mit einem Programmcode zur Durchführung dieses Verfahrens, wenn das Computer- Programm auf einem Computer abläuft.

Ebenso bezieht sich die Offenbarung auf die Verwendung eines Frequenzumrichters mit aktiver Eingangsstufe zum Betrieb einer Aufzugsanlage mit einer Stromnetzersatzanlage, wobei die Aufzugsanlage einen Antrieb aufweist und wobei die aktive Eingangsstufe einen Gleichrichter mit gesteuerten Schaltelementen aufweist. Die gesteuerten Schaltelemente sind beispielsweise Halbleiterschalter eines aktiven Gleichrichters. Eine

Schaltelementsteuerung kann ferner einen Energiefluss von der Stromnetzersatzanlage zu dem Antrieb ermöglichen und einen Energiefluss von dem Antrieb in die

Stromnetzersatzanlage unterbinden. Ferner kann mit einer entsprechenden Ansteuerung der gesteuerten Schaltelemente (mit der Schaltelementsteuerung) im Betrieb an einem

Stromnetz eine Energierückführung aus dem Antrieb in das Stromnetz erfolgen und bei einem Betrieb mit einer Stromnetzersatzanlage die Energierückführung aus dem Antrieb in die Stromnetzersatzanlage verhindert werden. Der Frequenzumrichter kann ferner die gleichen Merkmale aufweisen wie die Steuereinheit der Aufzugsanlage.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind der Gegenstand der abhängigen

Patentansprüche.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 : eine schematische Blockdarstellung einer Aufzugsanlage, die mit einer

Stromnetzersatzanlage betrieben wird;

Fig. 2a: eine schematische Blockdarstellung einer Aufzugsanlage, die an einem Stromnetz betrieben wird;

Fig. 2b: eine schematische Blockdarstellung einer Aufzugsanlage, die an einer

Stromnetzersatzanlage ohne Verstärkerelement bzw. aktive Eingangsstufe betrieben wird;

Fig. 2c: eine schematische Blockdarstellung einer Aufzugsanlage mit aktiver Eingangsstufe zum Betrieb an der Stromnetzersatzanlage;

Fig. 3: eine schematische Blockdarstellung einer exemplarischen Eingangsstufe der Aufzugsanlage;

Fig. 4: eine schematische Blockdarstellung der Aufzugsanlage gemäß

Ausführungsbeispielen;

Fig. 5 zeigt ein schematisches Spannungs-Strom Koordinatensystem eines Antriebs im Vierquadrantenbetrieb. Bevor nachfolgend Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Detail anhand der Zeichnungen näher erläutert werden, wird darauf hingewiesen, dass identische,

funktionsgleiche oder gleichwirkende Elemente, Objekte und/oder Strukturen in den unterschiedlichen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, so dass die in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellte Beschreibung dieser Elemente untereinander austauschbar ist bzw. aufeinander angewendet werden kann.

Fig. 1 zeigt eine schematische Blockdarstellung einer Aufzugsanlage 2. Die Aufzugsanlage weist einen Antrieb 4 und eine Steuereinheit 6 auf. Die Steuereinheit 6, z.B. ein

Frequenzumrichter, koppelt den Antrieb 4 mit einer Stromnetzersatzanlage 8. Die

Stromnetzersatzanlage 8 ist in Ausführungsbeispielen Teil der Aufzugsanlage 2, in anderen Ausführungsbeispielen nicht Teil der Aufzugsanlage 2. Die Steuereinheit 6 weist eine Eingangsstufe 10 und eine Ausgangsstufe 12 auf. Beide sind mittels eines

Gleichspannungszwischenkreises 14 miteinander verbunden. Die Eingangsstufe 10 weist einen Gleichrichter 16 und ein Verstärkerelement 22 auf. Der Gleichrichter 16 kann mit der Stromnetzersatzanlage 8 (elektrisch) verbunden sein. Ein Ausgangssignal der

Stromnetzersatzanlage 8 kann ein Stromnetzersatzanlagensignal 18 sein. Das

Stromnetzersatzanlagensignal 18 kann ein Eingangssignal der Steuereinheit 6,

beispielsweise der Eingangsstufe 10, insbesondere des Gleichrichters 16 sein. Das

Stromnetzersatzanlagensignal 18 kann eine beispielsweise einphasige Wechselspannung oder eine dreiphasige Wechselspannung (Drehstrom), aufweisen. Der Gleichrichter 16 kann diese Wechselspannung gleichrichten, d.h. in eine Gleichspannung umwandeln, und als Gleichrichtersignal 20 ausgeben. Der Gleichrichter kann ein gesteuerter oder ein

ungesteuerter Gleichrichter sein. Gesteuerte (aktive) Gleichrichter können in einer

Brückenschaltung oder in einer Mittelpunktschaltung aktive (steuerbare) Schalter, beispielsweise Thyristoren oder Transistoren wie IGBTs, MOSFETs (Metal-Oxide- Semiconductor Field-Effect Transistor, dt.: Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) aufweisen. Ungesteuerte (passive Gleichrichter können eine Brückenschaltung oder eine Mittelpunktschaltung mit passiven Bauelementen, z.B. Transistoren aufweisen. Typische Topologien von Brückenschaltungen sind der Einweggleichrichter, Brückengleichrichter (B2), Mittelpunktgleichrichter (M2), Sechspulsbrückenschaltung (Drehstrombrückenschaltung, B6), Zwölfpulsbrückenschaltung (B12), usw., wobei die B6 und die B12 Brückenschaltung für die Gleichrichtung von Drehstrom (Dreiphasenwechselstrom) verwendet werden können.

Das Verstärkerelement 22 kann mit dem Gleichrichter 16 (elektrisch) verbunden sein und das Gleichrichtersignal 20 als Eingangssignal aufweisen. Das Verstärkerelement 22 kann das Gleichrichtersignal 20 verstärken und als Ausgangssignal ein Verstärkerelementsignal 24 aufweisen. Das Verstärkerelementsignal 24 kann auch das Ausgangssignal der

Eingangsstufe 10 sein. Um das Gleichrichtersignal 24 zu verstärken kann auch bereits (Wechselspannungs-) Stromnetzersatzanlagensignal 18 verstärkt werden, so dass das Gleichrichtersignal 20 das Ausgangssignal der Eingangsstufe 10 sein kann. In beiden Fällen ist das Gleichrichtersignal 20 größer als ohne Verstärkerelement. So weist beispielsweise das Gleichrichtersignal 20 einer B6 Brückenschaltung an einem typischen 400V

Drehstromnetz eine Ausgangsgleichspannung von ca. 560V auf. Mit dem Verstärkerelement 22 kann das Gleichrichtersignal z.B. 700V aufweisen und somit einen zumindest 1 ,5 fachen Spannungswert des Stromnetzersatzanlagensignals 18 haben. Ist das

Stromnetzersatzanlagensignal 18 mehrphasig, umfasst also mehrere Stränge, kann sich der 1 ,5 fache Spannungswert auf eine Strangspannung beziehen. Das Verstärkerelement 22 kann ein Aufwärtswandler (Hochsetzsteller) sein. Das Verstärkerelementsignal 24 kann an den Gleichspannungszwischenkreis 14 angelegt werden. In dem

Gleichspannungszwischenkreis 14 kann Energie aus dem Verstärkerelementsignal 24, bzw. dem Ausgangssignal der Eingangsstufe 10, in einem Energiespeicher, beispielsweise einem Kondensator, zwischengespeichert werden, bevor es über die Ausgangsstufe 12 dem Antrieb 4 zugeführt wird. Alternativ kann das Verstärkerelementsignal 24 auch ohne

Energiepuffer (Kondensator) dem Antrieb zugeführt werden. Der

Gleichspannungszwischenkreis 14 weist ferner ein Gleichspannungszwischenkreissignal 26 als Ausgangssignal auf.

Das Gleichspannungszwischenkreissignal 26 kann ferner ein Eingangssignal der

Ausgangsstufe 12 sein. Abhängig von einer Betriebsart des Antriebs 4 kann die

Ausgangsstufe 12 Energie aus der Gleichspannungszwischenkreis 14 an den Antrieb 4 übertragen, oder Energie von dem Antrieb 4 an den Gleichspannungszwischenkreis 14 übertragen. So kann die Ausgangsstufe 12 bei einem motorischen Betrieb des Antriebs das Gleichspannungszwischenkreissignal 26, d.h. die verstärkte Gleichspannung, in ein

Wechselspannungs-Antriebssignal 28 umgewandelt werden. Hierzu kann die Ausgangsstufe 12 einen Wechselrichter aufweisen. Der Wechselrichter kann (analog zu dem Gleichrichter 16) gesteuert sein. Mittels einer entsprechenden Ansteuerung der aktiven Schalter kann die Ausgangsstufe das Antriebssignal 28, beispielsweise mittels Pulsweitenmodulation (PWM), in seiner Amplitude und/oder seiner Frequenz variieren. Einer oder mehrere Parameter (Amplitude und/oder Frequenz) der Wechselspannung zum Speisen des Antriebs können sich von dem einen oder den mehreren Parametern der Wechselspannung der

Stromnetzersatzanlage unterscheiden. Somit kann eine (Verfahr-) Geschwindigkeit des Antriebs 4, bzw. eines Fahrkorbs, der mittels des Antriebs 4 angetrieben wird, eingestellt werden. Ferner kann der Wechselrichter die Gleichspannung in drei gegeneinander phasenverschobene Wechselspannungen umsetzen, so dass ein Drehstrom an dem Antrieb anliegt. In einem generatorischen Betrieb des Antriebs 4 nimmt der Antrieb 4 keine Energie auf, sondern gibt (in Summe) Energie ab. Dies kann insbesondere während des Abbremsens geschehen. Die von dem Antrieb 4 bereitgestellte Wechselspannung, beispielsweise einer dreiphasigen Wechselspannung (Drehstrom) kann in diesem Fall in eine Gleichspannung umgewandelt werden. Die entsprechende Energie kann zurück in den

Gleichspannungszwischenkreis 14 gespeist werden.

Die Stromnetzersatzanlage 8 ist jedoch nicht für Energierückspeisung eingerichtet und kann demnach die in den Gleichspannungszwischenkreis 14 rückgeführte Energie aus dem Antrieb 4 nicht aufnehmen. Demnach sollte die Eingangsstufe 10 einen Energiefluss aus dem Gleichspannungszwischenkreis 14 in die Stromnetzersatzanlage unterbinden. Bei einem ungesteuerten Gleichrichter kann diese Unterbrechung des Energieflusses direkt aus der Topologie der Gleichrichterschaltung folgen. So kann eine Gleichrichterschaltung, die aus Dioden aufgebaut ist, nur in eine Richtung eine Wechselspannung gleichrichten. Das Wechselrichten einer Gleichspannung in die entgegengesetzte Richtung ist mit einem ungesteuerten Gleichrichter nicht möglich. Generell erlaubt der ungesteuerte Gleichrichter eine Energieübertragung nur in eine Richtung.

Daher werden typischerweise ungesteuerte Gleichrichter in einer Eingangsstufe einer Steuereinheit für den Betrieb eines Antriebs an einer Stromnetzersatzanlage eingesetzt. Fig. 2a zeigt eine solche mögliche Anordnung einer Steuereinheit 6‘ in einer schematischen Darstellung. Im Unterschied zu dem anspruchsgemäßen Aufzugssystem gemäß Fig. 1 weist das gezeigte Aufzugssystem 2‘ eine rein passive Eingangsstufe 10‘ (ohne Schaltelemente oder Verstärkerelement) auf. Hier kann keine Energie zu der Stromnetzersatzanlage 8 zurückgeführt werden. Um der beschränkten Energieaufnahmekapazität des

Gleichstromzwischenkreises gerecht zu werden und elektrische Bauteile nicht zu zerstören, kann überschüssige elektrische Energie über einen (Abtakt-) Widerstand 30 in eine flüchtige Energieform, z.B. Wärmeenergie, umgewandelt und aus dem Gleichstromzwischenkreis abgegeben werden. Die Ansteuerung des Widerstands 30, d.h. der Zeitpunkt an dem Energie aus dem Gleichstromzwischenkreis abgegeben wird, kann über einen

Energieabgabeschalter 32 eingestellt werden. Fig 2a zeigt nochmal die Problematik, dass der Ausgangsstrom 29 der Stromnetzersatzanlage Oberwellen aufweist und nicht sinusförmig ist. Ferner zeigen die Pfeile 31a, 31 b, 31c die Energieflussrichtung für den treibenden (motorischen) Betrieb und Pfeile 33a, 33b zeigen die Energieflussrichtung für den bremsenden (generatorischen) Betrieb an. Fig. 2b zeigt eine mögliche Anordnung einer Steuereinheit 6“ in einem Aufzugsystem 2“ das an einem Stromnetz 8‘ betrieben wird. Diese Steuereinheit 6“ kann eine aktive

Eingangsstufe 10“, d.h. einen gesteuerten Gleichrichter in Kombination mit einem

Hochsetzsteller, aufweisen. Gesteuerte Gleichrichter haben jedoch die Eigenschaft, bei einer umgekehrten Energieflussrichtung, (automatisch) als Wechselrichter zu arbeiten. Dies ermöglicht die Energierückführung in das Stromnetz. Die Energieflussrichtung wird mit den Pfeilen 31a, 31 b, 31c für den motorischen Betrieb und 33a, 33b, 33c für den generatorischen Betrieb gezeigt. Der Gleichstromzwischenkreis 14 kann daher die Abwesenheit eines Abtaktwiderstands aufweisen. Aus diesem Grund ist jedoch der Einsatz derselben

Eingangsstufe 6“ für Stromnetzersatzanlagen nicht möglich. Da der Betrieb von Antrieben an Stromnetzersatzanlagen jedoch die Ausnahme sein sollte, sind die Antriebe 4 auf den Betrieb an dem Stromnetz 8‘ und somit für eine höhere Zwischenkreisspannung ausgelegt. Die Zwischenkreisspannung ist bei einer aktiven Eingangsstufe jedoch höher als bei einem rein passiven Gleichrichter, wie er in Fig. 2a gezeigt ist. Analog verhält es sich mit dem Antriebssignal, so dass der Antrieb 2 aus Fig. 2a mit einer geringeren (maximalen)

Spannung (beispielsweise 380V Effektivwert) betrieben werden kann als der Antrieb 2 aus Fig. 2b, der z.B. mit 480V (Effektivwert) Nennspannung betrieben werden kann. Somit ist die Geschwindigkeit durch die geringere Leistungsaufnahme des Antriebs bei einem Betrieb an einer Stromnetzersatzanlage reduziert. Darüber hinaus erzeugt die passive Eingangsstufe (vgl. Fig. 2a) Oberschwingungen, die zu einer Verzerrung des Stromsignals der

Stromnetzersatzanlage 8 führen. Diese Verzerrung kann mit der aktiven Eingangsstufe aus Fig. 2b kompensiert werden, so dass der aus dem Stromnetz 8‘ abgegebene Strom 29‘ (nahezu) sinusförmig ist, d.h. keine oder nur geringe (wenige) Oberwellen aufweist.

Fig. 2c zeigt eine schematische Darstellung des Aufzugssystem 2 gemäß einem

Ausführungsbeispiel, bei dem die Nachteile der Nutzung der Eingangsstufe 10‘ durch die Nutzung der Eingangsstufe 10 überwunden werden (bspw. Reduzierung der Oberwellen, höhere Spannung im Zwischenkreis), wobei die Vermeidung der Energierückspeisung erhalten bleibt (vgl. Pfeile 33a, 33b). Ein Ausführungsbeispiel der Eingangsstufe 10 ist bereits in Fig. 1 gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel kann der Antrieb 4 bereits mit voller Geschwindigkeit betrieben werden.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Eingangsstufe 10 in einer schematischen Darstellung. Der Gleichrichter 16 ist als passive B2 Brücke mit 4 Dioden 34 in der

Brückenschaltung ausgeführt und einphasig mit der Stromnetzersatzanlage 8

(Wechselstromquelle) (elektrisch) verbunden. Anstelle der B2 Brücke kann für eine

Gleichrichtung von Drehstrom auch analog eine aktive B6 Brückenschaltung o.ä. verwendet werden. Eine solche Schaltung 35 ist exemplarisch unterhalb der B2 Brückenschaltung dargestellt. Diese weit aktive (Halbleiter-) Schalter 50, hier IGBTs, auf. Fig. 4 zeigt, wie die aktive Gleichrichterschaltung genutzt werden kann, ohne Energie in die

Stromnetzersatzanlage 8 zurückzuspeisen. Ausgangsseitig ist das Verstärkerelement 22 angeordnet. Dieser weist einen Hochsetzsteller auf, der aus einer Spule bzw. Induktivität 36, (in Reihe mit) einer Diode 38 aufgebaut ist. Ferner weist der Hochsetzsteller einen

(Halbleiter-) Taktschalter 40 und einen (Glättungs-) Kondensator 42 auf. Bei entsprechender Ansteuerung des Taktschalters 40 kann das Gleichrichtersignal 20 verstärkt werden. Das Schalten des Taktschalters 40 kann von einer Leistungsfaktorkorrektureinheit 44 (PFC, engl. Power Factor Correction) übernommen werden. Neben dem Verstärken bzw. Hochsetzen des Gleichspannungssignals kann können somit auch die Verzerrungen bzw. Oberwellen des Eingangsstrom von der Stromnetzersatzanlage 8 geglättet bzw. reduziert werden. Die Eingangsstufe 10 kann sich somit für die Stromnetzersatzanlage 8 (nahezu) wie eine ohmsche Last verhalten. Das Verstärkerelement 22 kann demnach einen Aufwärtswandler mit einer Leistungsfaktorkorrektureinheit aufweisen. Der Aufwärtswandler kann die

Gleichspannung in dem Gleichspannungszwischenkreis auf einen zumindest 1 ,5-fachen Spannungswert der Strangspannung (verkettete Spannung) der Stromnetzersatzanlage erhöhen. Ferner können durch den Gleichrichter erzeugte harmonische Verzerrungen (Oberwellen) mittels der Leistungsfaktorkorrektureinheit 44 in Kombination mit dem

Hochsetzsteller reduziert werden.

Fig. 4 zeigt die Aufzugsanlage 2 in der Darstellung aus Fig. 1 gemäß Ausführungsbeispielen. Optionale funktionale Blöcke sind gestrichelt dargestellt und können auch einzeln in

Kombination mit dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 angewendet werden und nicht nur in ihrer in Fig. 4 gezeigten Gesamtheit. So kann die Eingangsstufe 10 einen Schalter 46 aufweisen. Der Schalter 46 kann zwischen der Stromnetzersatzanlage 8 und dem

Gleichrichter 16, zwischen dem Gleichrichter 16 und dem Verstärkerelement 22, zwischen der Stromnetzersatzanlage 8 und dem Verstärkerelement 22, zwischen dem Gleichrichter 16 und dem Gleichspannungszwischenkreis 14 oder zwischen dem Verstärkerelement 22 und dem Gleichspannungszwischenkreis 24 angeordnet sein. Der Schalter 46 kann nun die Stromnetzersatzanlage 8 in einem ersten Betriebsmodus mit dem

Gleichspannungszwischenkreis 14 verbinden und in einem zweiten Betriebsmodus die Stromnetzersatzanlage 8 von dem Gleichspannungszwischenkreis 14 trennen. In anderen Worten kann mittels dieses Schalters 46 auch bei der Nutzung eines aktiven (gesteuerten) Gleichrichters 16 ein Energiefluss aus dem Gleichspannungszwischenkreis 14 in die

Stromnetzersatzanlage 8 verhindert werden. Hierzu kann eine Energieflussrichtung zwischen dem Gleichspannungszwischenkreis 14 und der Stromnetzersatzanlage 8 bestimmt werden. Abhängig von der bestimmten Energieflussrichtung (Bestimmen des Betriebsmodus) kann der Schalter 46 geöffnet werden (zweiter Betriebsmodus), um den Energiefluss in die Stromnetzersatzanlage zu unterbinden oder geschlossen werden (erster Betriebsmodus), um den Energiefluss von der Stromnetzersatzanlage 8 in den

Gleichspannungszwischenkreis 14 zu ermöglichen. In anderen Worten kann der Schalter 46 geöffnet werden, wenn der Antrieb Energie bereitstellt, also z.B. ein Fahrkorb abgebremst wird. Benötigt der Antrieb 4 Energie, so kann der Schalter 46 geöffnet werden.

In Ausführungsbeispielen kann der erste Betriebsmodus den motorischen Betrieb des Antriebs 4 sowie einen Teilbereich des generatorischen Betriebs des Antriebs 4 und der zweite Betriebsmodus einen weiteren Teilbereich des generatorischen Betriebs des Antriebs umfassen. In diesem Ausführungsbeispiel fallen Betriebsmodus und generatorischer bzw. motorischer Betrieb des Antriebs 4 auseinander. So kann es der Schalter ermöglichen, dass kurzzeitig oder in einem geringen Umfang Energie aus dem Gleichspannungszwschenkreis zu der Stromnetzersatzanlage übertragen wird. Allerdings wird die Energie nicht in die Stromnetzersatzanlage 8 zurückgespeist sondern kann vielmehr von einem

Energieverbraucher 48 in der Aufzugsanlage aufgenommen werden. Dieser kann ebenfalls mit der Stromnetzersatzanlage 8 verbunden sein. In anderen Worten kann das

Stromnetzersatzanlagensignal 18 sowohl den Antrieb als auch den Energieverbraucher 48 speisen. Somit kann der Energieverbraucher 48 auch die von dem

Gleichspannungszwischenkreis 14 bereitgestellte Energie aufnehmen. Der

Energieverbraucher 48 kann beispielsweise eine Türsteuerung einer Aufzugskabine, Beleuchtung der Aufzugsanlage 2 oder allgemein eine Verlustleistung der Aufzugsanlage 2 mit bereits vorhandener Energie kompensieren, die andernfalls nicht genutzt werden könnte. Die Stromnetzersatzanlage 8 kann somit eine reduzierte Energiemenge bereitstellen um den Energieverbrauch der Aufzugsanlage 2 zu decken. Dies kann der Teilbereich des generatorischen Betriebs sein. Typischerweise erzeugt der Antrieb 4 jedoch mehr Energie als die Aufzugsanlage benötigt. Diese überschüssige Energie kann in dem weiteren

Teilbereich des generatorischen Betriebs über den (Abtakt-) Widerstand 30 (s. z.B. Fig. 2a) in den Gleichspannungszwischenkreis 14 abgegeben werden.

In weiteren Ausführungsbeispielen weist der Gleichrichter 16 eine Mehrzahl von

Schaltelemente 50 auf, die den Schalter 48 bilden. Der Schalter 48 kann somit von den aktiven bzw. gesteuerten (Halbleiter-) Schaltern in dem Gleichrichter 16 ersetzt werden. Die in Fig. 4 dargestellte, mittels des Schalters 46 verschließbare Verbindung, ist dauerhaft geschlossen, beispielsweise indem der Schalter 46 durch eine Leitung ersetzt wird (vgl. Gleichrichtersignal 20 in Fig. 1 ). Diese Schaltelemente 50 können die Brückenschaltung (Gleichrichterschaltung) des Gleichrichters 16 bilden. Zur Ausbildung der Funktionalität des Schalters 48 ist jedoch eine spezielle Steuerung der Schaltelemente 50 vorteilhaft. Diese kann durch eine Schaltelementsteuerung 52 implementiert werden. Die

Schaltelementsteuerung 52 kann die Mehrzahl der Schaltelemente derart ansteuern, dass die Stromnetzersatzanlage 8 in dem ersten Betriebsmodus mit dem

Gleichspannungszwischenkreis 14 verbunden und in dem zweiten Betriebsmodus von dem Gleichspannungszwischenkreis 14 getrennt ist. Im Vergleich zu dem Betrieb eines gesteuerten Gleichrichters an dem Stromnetz 8‘ (vgl. Fig. 2b) kann die Ansteuerung der Schaltelemente im motorischen Betrieb identisch sein. Im generatorischen Betrieb, zumindest in dem weiteren Teilbereich in dem der Energiefluss zu der

Stromnetzersatzanlage unterbunden werden soll, kann die Schaltelementsteuerung die Schaltelemente jedoch nicht takten sondern öffnet diese permanent. Somit kann der Energiefluss/Stromfluss in die Stromnetzersatzanlage 8 verhindert werden.

In anderen Worten kann die Schaltelementsteuerung 52, wenn der motorische Betrieb und der erste Betriebsmodus vorliegen, die Mehrzahl der Schaltelemente derart ansteuern, dass die Wechselspannung der Stromnetzersatzanlage 8 in die Gleichspannung (bzw. das Gleichrichtersignal 20) umgewandelt wird. Wenn der generatorische Betrieb und der erste Betriebsmodus vorliegen, kann die Schaltelementsteuerung 52 die Mehrzahl der

Schaltelemente 50 derart ansteuern, dass diese einen Wechselrichter bilden, der die Gleichspannung in dem Zwischenkreis 14 in eine Wechselspannung umwandelt und Energie aus dem Zwischenkreis 14 zu der Stromnetzersatzanlage 8 zurückführt. In diesem Fall kann die zu der Stromnetzersatzanlage 8 zurückgeführte Energie von dem Energieverbraucher 48 aufgenommen werden. Dies wird untenstehend in Fig. 5 nochmals verdeutlicht.

Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann die Steuereinheit 6 ergänzend mit einem Stromnetz 8‘ gekoppelt sein. Abhängig von einem Netzzustand des Stromnetzes 8‘ kann dann das Stromnetz 8‘ (Stromnetzbetrieb) oder die Stromnetzersatzanlage 8

(Stromnetzersatzanlagenbetrieb) mit dem Antrieb 4 gekoppelt werden. So ist z.B. ein Spannungsabfall oder ein Ausfall einer oder mehrerer Phasen des Stromnetzes ein

Netzzustand, bei dem von dem Stromnetzbetrieb auf den Stromnetzersatzanlagenbetrieb umgeschaltet werden kann. Das Umschalten kann manuell oder automatisch erfolgen. Bei einer automatischen Umschaltung kann die Steuereinheit 6 (dauerhaft) zur Überwachung des Netzzustands mit dem Stromnetz 8‘ gekoppelt sein. Zeigt der Netzzustand an, dass der Stromnetzbetrieb nicht mehr möglich ist, kann die Steuereinheit automatisch die

Stromnetzersatzanlage zuschalten (und das Stromnetz entkoppeln). Zeigt der Netzzustand im Stromnetzersatzanlagenbetrieb an, dass ein Stromnetzbetrieb (wieder) möglich ist, kann die Steuereinheit 6 wiederum die Stromnetzersatzanlage abtrennen und das Stromnetz mit dem Antrieb 4 verbinden.

In anderen Worten kann derselbe Frequenzumrichter sowohl für den Betrieb an der

Stromnetzersatzanlage als auch an dem Stromnetz eingesetzt werden. Die netzseitige Regelung des Umrichters kann auch im Notbetrieb aktiv bleiben. Abhängig von der, beispielsweise mittels einer Sensorik im Frequenzumrichter, aktuell detektierten

Energierichtung wird nur bei treibendem Betrieb der erforderliche Strom geregelt von der Stromnetzersatzanlage entnommen. Bei bremsendem Betrieb wird nun die Energie, wie bei ungeregelten Frequenzumrichtern, über Abtaktwiderstände umgesetzt. In

Ausführungsbeispielen kann der Ablösepunkt zwischen geregeltem und ungeregeltem Betrieb so eingestellt werden, dass beispielsweise die Verlustleistung der Aufzugsanlage oder ein Verbraucher noch aus der Rückspeisung gedeckt wird. So kann der Aufzug auch bei Notbetrieb mit voller Geschwindigkeit gefahren werden. Ferner hat der geregelte

Umrichter bessere THD-Eigenschaften (Total Harmonie Distortion, dt.:etwa gesamte harmonische Verzerrung), beispielsweise Reduzierung der Oberwellen, als die ungeregelte Netzanbindung über (passive) Gleichrichter. Für die Notstromversorgung ist das näher an einer ohmschen Last. Es ist geringere Blindleistung erforderlich. Ferner kann die

Aufzugsanlage mit dieser Betriebsart auch unterbrechungsfrei (dauerhaft) betrieben werden. In anderen Worten kann der Betrieb an der Stromnetzersatzanlage der Normalbetrieb sein, d.h. ein Betrieb an dem Stromnetz ist nicht oder nur als Notbetrieb vorgesehen falls die Stromnetzersatzanlage ausfällt. Dies ist auch für high rise-Anlagen (Hochhausaufzüge, z.B. Aufzugsanlagen, die schneller als 8m/s Höchstgeschwindigkeit aufweisen und/oder ein Gewicht von mindestens 1 Tonne verfahren können) realisierbar.

Fig. 5 zeigt ein schematisches Spannungs-Strom Koordinatensystem eines Antriebs im Vierquadrantenbetrieb. Jedem der vier Quadranten sind die entsprechenden Parameter des Antriebs zugeordnet. Der erste Quadrant liegt vor, wenn die (Eingangs-) Stromstärke und die Spannung am Antrieb beide positiv sind. In diesem Fall ist der Antrieb im motorischen bzw. treibenden Betrieb und läuft vorwärts bzw. im Rechtslauf. Der zweite Quadrant liegt vor, wenn die (Eingangs-) Stromstärke negativ ist (Stromfluss in den

Gleichspannungszwischenkreis) und die Spannung am Antrieb positiv ist. In diesem Fall ist der Antrieb im generatorischen bzw. bremsenden Betrieb und läuft vorwärts bzw. im

Rechtslauf. Der dritte Quadrant liegt vor, wenn die (Eingangs-) Stromstärke und die

Spannung am Antrieb beide negativ sind. In diesem Fall ist der Antrieb im motorischen bzw. treibenden Betrieb und läuft rückwärts bzw. im Linkslauf. Der dritte Quadrant liegt vor, wenn die (Eingangs-) Stromstärke positiv ist und die Spannung am Antrieb negativ ist. In diesem Fall ist der Antrieb im generatorischen bzw. bremsenden Betrieb und läuft rückwärts bzw. im Linkslauf. Wird jegliche überschüssige Energie über den Abtaktwiderstand (durch

Umwandlung in Wärmeenergie) aus der Aufzugsanlage abgegeben, liegt der erste

Betriebsmodus im ersten und dritten Quadranten und der zweite Betriebsmodus im zweiten und vierten Quadranten vor. In den Ausführungsbeispielen, in denen der Energieverbraucher mit aus dem Gleichspannungszwischenkreis rückgespeister Energie versorgt wird, ist eine Grenze 54 zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebsmodus verschoben bzw. geneigt. Der erste Betriebsmodus erstreckt sich dann auch anteilig über den zweiten und vierten Quadranten. Ein Bereich des zweiten Betriebsmodus wird demnach kleiner.

In Ausführungsbeispielen weist der Antrieb einen Linear(motor)antrieb auf. Aufzugsanlagen mit einem Linearmotorantrieb, wobei der Primärteil des Linearmotors durch entsprechend ausgebildete Führungsschienen der Aufzugsanlage bereitgestellt wird und der Sekundärteil des Linearmotors durch einen Schlitten eines Fahrkorbs, der den Rotor des Linearmotors umfasst, bereitgestellt wird, sind beispielsweise aus der DE 10 2010 042 144 A1 oder der DE 10 2014 017 357 A1 bekannt. Demnach ist die Erfindung anwendbar bei

Aufzugsystemen (Aufzugsanlagen) mit zumindest einer Aufzugskabine (Fahrkorb), insbesondere mehreren Aufzugskabinen, die in einem (gemeinsamen) Schacht, über Führungsschienen verfahrbar sind. Zumindest eine feststehende erste Führungsschiene ist fest in dem Schacht angeordnet und ist in einer ersten, insbesondere vertikalen, Richtung, ausgerichtet. Zumindest eine feststehende zweite Führungsschiene ist in einer zweiten, insbesondere horizontalen, Richtung in dem Schacht ausgerichtet. Zumindest eine gegenüber dem Schacht drehbare dritte Führungsschiene ist an einer Drehplattform befestigt und ist überführbar zwischen einer Ausrichtung in der ersten Richtung und einer Ausrichtung in der zweiten Richtung. Solche Anlagen sind dem Grunde nach in der WO 2015/144781 A1 sowie in den deutschen Patentanmeldungen 10 2016 211 997.4 und 10 2015 218 025.5 beschrieben.

In weiteren Ausführungsbeispielen weist der Antrieb einen oder mehrere konventionelle Motoren, z.B. Synchron- und/oder Asynchronmotoren auf.

Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden

Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.

Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer Blu-ray Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen oder optischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einem programmierbaren Computersystem derart Zusammenwirken können oder Zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird. Deshalb kann das digitale Speichermedium computerlesbar sein. Manche Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem derart

zusammenzuwirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird.

Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als

Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode implementiert sein, wobei der Programmcode dahin gehend wirksam ist. eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer abläuft. Der Programmcode kann beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sein. Andere

Ausführungsbeispiele umfassen das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren, wobei das Computerprogramm auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist.

Mit anderen Worten ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens somit ein Computerprogramm, das einen Programmcode zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufweist, wenn das Computerprogramm auf einem Computer abläuft. Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verfahren ist somit ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist somit ein

Datenstrom oder eine Sequenz von Signalen, der bzw. die das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren darstellt bzw. darstellen. Der

Datenstrom oder die Sequenz von Signalen kann bzw. können beispielsweise dahin gehend konfiguriert sein, über eine Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise über das Internet, transferiert zu werden.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst eine Verarbeitungseinrichtung, beispielsweise einen Computer oder ein programmierbares Logikbauelement, die dahin gehend konfiguriert oder angepasst ist, eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst einen Computer, auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren installiert ist.

Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein programmierbares Logikbauelement

(beispielsweise ein feldprogrammierbares Gatterarray, ein FPGA) dazu verwendet werden, manche oder alle Funktionalitäten der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor Zusammenwirken, um eines der hierin beschriebenen Verfahren

durchzuführen. Allgemein werden die Verfahren bei einigen Ausführungsbeispielen seitens einer beliebigen Hardwarevorrichtung durchgeführt. Diese kann eine universell einsetzbare Hardware wie ein Computerprozessor (CPU) sein oder für das Verfahren spezifische Hardware, wie beispielsweise ein ASIC.

Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen

Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.

Bezugszeichenliste:

Aufzugsanlage 2

Antrieb 4

Steuereinheit 6, 6‘, 6“

Stromnetzersatzanlage 8

Stromnetz 8‘

Eingangsstufe 10, 10‘, 10“

Ausgangsstufe 12

Gleichspannungszwischenkreis 14

Gleichrichter 16

Stromnetzersatzanlagensignal 18

Gleichrichtersignal 20

Verstärkerelement 22

verstärktes gleichgerichtetes Stromnetzersatzsignal 24

Gleichspannungszwischenkreissignal 26

Antriebssignal 28

Ausgangsstrom 29

(Abtakt-) Widerstand, Energiereduzierungseinheit 30

Pfeile der Stromrichtung im motorischen Betrieb 31a, 31 b, 31 c Energieabgabeschalter 32

Pfeile der Stromrichtung im generatorischen Betrieb 33a, 33b, 33c Dioden der Brückenschaltung 34

Alternative Brückenschaltung 35

Spule 36

Diode des Verstärkerelements 38

Taktschalter 40

Kondensator 42

Leistungsfaktorkorrektureinheit 44

Schalter 46

Energieverbraucher 48

Schaltelemente 50

Schaltelementsteuerung 52

Grenze zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebsmodus 54