CN102948061B - 注射成形机及电源再生转换器 - Google Patents

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Abstract

一种注射成形机，包括连接在交流电源(20)与逆变器部(30)之间的电源再生转换器(10)，其中，包括：电力转换部(11)，双向转换交流电力与直流电力；直流电压检测部(15)，检测位于逆变器部(30)与电力转换部(11)之间的电容器(14)的直流电压；以及交流电流控制部(16)，对电力转换部(11)输出根据直流电压检测部(15)所检测的直流电压与预定电压之间的电压差生成的控制信号，控制在交流电源(20)与电力转换部(11)之间流动的交流电流。

Description

注射成形机及电源再生转换器
技术领域
本发明涉及一种包括连接在交流电源与逆变器之间的电源再生转换器的注射成形机及其电源再生转换器。
背景技术
以往，公知有一种电源再生转换器，连接在交流电源与驱动马达的逆变器之间，通过迟滞比较器监视DC连接电容器的直流电压与交流电源的电压峰值之间的差，并且在直流电压超过第一阈值的情况下，开始进行电源再生运转，之后在直流电压低于(比第一阈值低的)第二阈值的情况下，停止该电源再生运转。
相对于此，公知有如下电源再生转换器，根据基于交流电源所涉及的交流电流的大小及交流电压的位相(输入电流信息)的交流电源、马达、电源再生转换器之间的电力的交换状态(以下称为“电力状态”)的判定结果、及基于DC连接电容器的直流电压(直流电压信息)的电力状态的判定结果，切换自身的动力运行运转和电源再生运转(例如参照专利文献1)。
该电源再生转换器根据直流电压信息判定为处于马达所产生的电力向DC连接电容器流入的状态(以下称为“马达再生状态”)的情况下，开始进行电源再生运转，与之后的直流电压的变动无关地，在预定时间内持续进行该电源再生运转。
并且，在经过该预定时间之后，该电源再生转换器执行基于直流电压信息的电力状态的再次判定、以及判定结果稳定为止比较花费时间的基于输入电流信息的电力状态的判定，根据至少任何一方判定为处于马达再生状态的情况下，进一步持续进行该电源再生运转。
这样，该电源再生转换器防止开始进行电源再生运转时由迟滞比较器导致产生振荡(动力运行运转与电源再生运转频繁切换的现象)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平11-289794号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，无论是现有的电源再生转换器及专利文献1的电源再生转换器，在刚一开始进行电源再生运转时，与马达产生的电力的大小无关地，从电源再生转换器向交流电源流动一定的交流电流，因此在从电源再生转换器向交流电源再生的电力大于从逆变器向电源再生转换器再生的电力的情况下，引起DC连接电容器中的直流电压下降。
此外，在由于噪声等影响而导致DC连接电容器中的直流电压的值暂时超过上述阈值，从而错误地开始进行电源再生运转时，现有的电源再生转换器不可避免地引起振荡，此外专利文献1的电源再生转换器引起DC连接电容器中的直流电压的值大幅减小。
因此，无论是现有的电源再生转换器及专利文献1的电源再生转换器，为了防止错误地开始进行电源再生运转，必须将其阈值设定为高到某一程度，其结果电源再生运转的开始被延迟，难以高效地执行电源再生运转。
鉴于以上情况，本发明的目的在于提供一种包括能够更高效地执行电源再生运转的电源再生转换器的注射成形机及其电源再生转换器。
用于解决问题的方案
为了实现上述目的，本发明的实施例所涉及的注射成形机，包括连接在交流电源与逆变器之间的电源再生转换器，其中，包括：电力转换部，双向转换交流电力与直流电力；直流电压检测部，检测位于上述逆变器与上述电力转换部之间的电容器的直流电压；以及交流电流控制部，对上述电力转换部输出根据上述直流电压检测部所检测的直流电压与预定电压之间的电压差生成的控制信号，控制在上述交流电源与上述电力转换部之间流动的交流电流。
此外，优选的是，上述交流电流控制部对上述电力转换部输出用于消除上述电压差的控制信号。
此外，优选的是，上述交流电流控制部对上述电力转换部输出根据上述直流电压检测部所检测的直流电压与预定电压之间的电压差和该直流电压随时间的变动生成的控制信号，控制在上述交流电源与上述电力转换部之间流动的交流电流。
此外，优选的是，在上述直流电压超过上述预定电压的情况下，以禁止从上述交流电源到上述电力转换部的交流电流流动的方式输出上述控制信号。
此外，本发明的实施例所涉及的电源再生转换器，连接在交流电源与逆变器之间，其中，包括：电力转换部，双向转换交流电力与直流电力；直流电压检测部，检测位于上述逆变器与上述电力转换部之间的电容器的直流电压；以及交流电流控制部，对上述电力转换部输出根据上述直流电压检测部所检测的直流电压与预定电压之间的电压差生成的控制信号，控制在上述交流电源与上述电力转换部之间流动的交流电流。
发明效果
根据上述方案，本发明能够提供一种包括能够更高效地执行电源再生运转的电源再生转换器的注射成形机及其电源再生转换器。
附图说明
图1是表示本发明的实施例所涉及的注射成形机的要部结构的图。
图2是表示本发明的实施例所涉及的注射成形机上所搭载的电源再生转换器的结构例的功能框图。
图3是表示图2的电源再生转换器中的马达电力、电源再生电力及直流电压的时间推移的图。
图4是表示图2的电源再生转换器中的电力转换控制处理的流程的流程图。
图5是表示本发明的实施例所涉及的注射成形机上所搭载的电源再生转换器的其他结构例的功能框图。
图6是表示图5的电源再生转换器中的马达电力、电源再生电力及直流电压的时间推移的图。
图7是表示图5的电源再生转换器中的电力转换控制处理的流程的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图说明用于实施本发明的最佳方式。
图1是表示本发明的实施例所涉及的注射成形机的一例的要部结构的图。
注射成形机在本例中为电动式注射成形机，包括注射用的伺服马达40A。注射用的伺服马达40A的回转传递到滚珠丝杠2。通过滚珠丝杠2的回转前进后退的螺母3固定在压盘4上。压盘4能够沿着基架(未图示)上所固定的导向杆5、6移动。压盘4的前进后退运动经由轴承7、测压元件8、注射轴9传递到螺杆50。螺杆50在加热缸51内被配置成能够回转且向轴向移动。在加热缸51中的螺杆50的后部，设置有树脂供给用的料斗52。经由带及滑轮等连结部件53向注射轴9传递螺杆回转用的伺服马达40B的回转运动。即，注射轴9通过螺杆回转用的伺服马达40B回转驱动，从而螺杆50回转。
在塑化/计量工序中，螺杆50在加热缸51中回转并后退，从而在螺杆50的前部即加热缸51的喷嘴51-1侧蓄积熔融树脂。在注射工序中，向模具内填充螺杆50的前方所蓄积的熔融树脂并进行加压，从而进行成形。此时，按压树脂的力作为反作用力通过测压元件8检测出来。即，检测出螺杆前部的树脂压力。所检测的压力通过测压元件放大器55被放大，输入到作为控制单元发挥作用的控制器56(控制装置)。此外，在保压工序中，模具内所填充的树脂保持预定的压力。
在压盘4上安装有用于检测螺杆50的移动量的位置检测器57。位置检测器57的检测信号通过放大器58放大而输入到控制器56。该检测信号还可以用于检测螺杆50的移动速度。
在伺服马达40A、40B上分别设置有用于检测转速的编码器41A、41B。通过编码器41A、41B检测的转速分别输入到控制器56。
伺服马达40C是模开闭用的伺服马达，伺服马达40D是成形品排出(顶出)用的伺服马达。伺服马达40C驱动例如肘杆(未图示)来实现模开闭。此外，伺服马达40D经由例如滚珠丝杠机构使顶出杆(未图示)移动，从而实现成形品排出。在伺服马达40C、40D上分别设置有用于检测转速的编码器41C、41D。通过编码器41C、41D检测的转速分别输入到控制器56。
控制器56以微型计算机为中心构成，例如包括CPU、存储控制程序等的ROM、存储运算结果等的可读写的RAM、计时器、计数器、输入接口及输出接口等。
控制器56将与多个工序分别对应的电流(转矩)指令分别发送到伺服马达40A~40D。例如，控制器56控制伺服马达40B的转速来实现塑化/计量工序。此外，控制器56控制伺服马达40A的转速来实现注射工序及保压工序。同样，控制器56控制伺服马达40C的转速来实现开模工序及闭模工序。此外，控制器56控制伺服马达40D的转速来实现成形品排出工序。
用户界面35包括能够对模开闭工序、注射工序等各成形工序分别设定成形条件的输入设定部。此外，用户界面35包括为了计算后述的消耗电力而对模开闭工序、注射工序等各成形工序分别输入成形条件的输入部。此外，用户界面35包括输入来自用户的各种指示的输入部，并且包括对用户输出各种信息的输出部(例如显示部)。
注射成形机中的注射成形的1个循环在典型的情况下包括闭合模具的闭模工序、紧固模具的合模工序、向模具的浇口(未图示)推压喷嘴51-1的喷嘴接触工序、使加热缸51内的螺杆50前进而向模具型腔(未图示)内射出螺杆50前方所积聚的熔融材料的注射工序、之后为了抑制产生气泡、缩孔而暂时施加保持压力的保压工序、在填充到模具型腔内的熔融材料冷却而凝固为止期间的时间为了下一个循环而使螺杆50回转使树脂熔融并向加热缸51的前方蓄积的塑化/计量工序、为了从模具取出固化的成形品而打开模具的开模工序、以及通过模具上所设置的排出销(未图示)推出成形品的成形品排出工序。
电源再生转换器10是用于将交流电源20的交流电力转换为直流电力的装置，例如搭载在注射成型机上，连接在交流电源20与多个逆变器部30A、30B、…(以下还统称为“逆变器部30”。对于“马达40”及后述的“电力转换部31”及“电容器32”也同样)之间。
交流电源20例如是商用的3相交流电源，对电源再生转换器10供给交流电流。
逆变器部30分别是用于将电源再生转换器10输出的直流电力转换为交流电力并将该交流电力供给到各种负载的装置，例如是包括由能够双向转换交流电力和直流电力的开关元件构成的电力转换部31(31A、31B、…)、以及电容器32(32A、32B、…)的伺服卡，向各马达40(40A、40B、…)供给交流电流。在本实施例中，逆变器部30A与注射用的伺服马达40A连接，逆变器部30B与螺杆回转用的伺服马达40B连接，逆变器部30C与模开闭用的伺服马达40C连接，逆变器部30D与顶出器用的伺服马达40D连接。另外，电源再生转换器10也可以是仅与一个逆变器部30连接的结构。
图2是表示本发明的实施例所涉及的注射成形机上所搭载的电源再生转换器10的结构例的功能框图。
电源再生转换器10包括电力转换部11、AC电抗器12、交流电流检测部13、DC连接电容器(DC link capacitor)14、直流电压检测部15及交流电流控制部16。
电力转换部11是能够双向转换交流电力和直流电力的装置，例如是由IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)构成的开关元件。
具体地说，电力转换部11根据后述的交流电流控制部16输出的控制信号，通过PWM(Pulse Width Modulation)控制，进行从DC连接电容器14中的直流电力到交流电源20中的交流电力的转换动作(电源再生运转)，控制该电源再生运转中的交流电源20与电力转换部11之间的交流电力(交流电流)及DC连接电容器14与电力转换部11之间的直流电力(直流电压)的大小。另外，电力转换部11通过二极管整流，进行从交流电力到DC连接电容器14中的直流电力的转换动作(动力运行运转)。
AC电抗器12是利用绕组的无源元件，例如作为其一个功能，在进行电源再生运转时，抑制从电源再生转换器10向交流电源20流动的谐波电流。
交流电流检测部13是用于检测在电力转换部11与交流电源20之间流动的交流电流的大小的装置，对后述的交流电流控制部16输出其检测值。另外，交流电流检测部13按预定周期检测并输出交流电流的值，并将按预定周期检测到的上述各检测值在预定时间内存储保存在RAM等存储介质中。此外，在本实施例中，该交流电流中从电源再生转换器10朝向交流电源20的流动表示为正值，从交流电源20朝向电源再生转换器10的流动表示为负值。
DC连接电容器14是用于蓄积在与逆变器部30之间交换的直流电力的电容器，从交流电源20供给电力，以通过电源再生转换器10维持预定的电压值(例如交流电源20中的电源电压的波峰值，以下称为“充电电压CRG”)。
直流电压检测部15是用于检测DC连接电容器14中的直流电压的装置，对后述的交流电流控制部16输出其检测值。另外，直流电压检测部15按预定周期检测并输出直流电压的值，并将按预定周期检测的上述各检测值在预定时间内存储保存在RAM等存储介质中。
交流电流控制部16是用于控制电力转换部11与交流电源20之间的交流电流的方向及大小的装置，例如是包括CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、NVRAM(Non-Volatile Random Access Memory)等的计算机，将与基准电压存储部160、运算部161、控制增益乘算部162、限幅器部163、运算部164及控制信号输出部165分别对应的程序存储在ROM中，并使CPU执行与各部对应的处理，对电力转换部11输出用于实现所希望的交流电流的方向及大小的控制信号。
此外，交流电流控制部16也可以用模拟电路、数字电路、PLD(Programmable Logic Device)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、FPAA(Field Programmable Analog Array)等通过硬件来构成上述各部。
另外，交流电流控制部16在本实施例中构成为电源再生转换器10上所搭载的功能要件，但也可以构成为控制器56(参照图1)上所搭载的功能要件。
基准电压存储部160是用于存储基准电压的要件，例如是NVRAM、ROM等非易失性的存储介质中所设定的存储区域，可以是可重写的，也可以是不可重写的。
基准电压是构成用于使电源再生运转开始或停止的条件的电压值，电源再生转换器10在DC连接电容器14中的直流电压超过基准电压的情况下使电源再生运转开始，之后在该直流电压低于基准电压的情况下使电源再生运转停止。
本在实施例中，基准电压设定为充电电压VCRG。这是为了马达40产生的电力在DC连接电容器14(DC连接电容器14通常具有与电源电压的波峰值相等的充电电压VCRG)上再生时尽可能早期开始进行电源再生运转。
另外，基准电压也可以设定为比充电电压VCRG稍高的值。这是为了切实地防止如下情况：虽然没有进行从马达40到DC连接电容器14的再生，但由于噪声等而导致DC连接电容器14的直流电压的值(原则上成为充电电压VCRG)在瞬间超过基准电压(充电电压VCRG)，错误地开始进行电源再生运转，或频繁地反复进行电源再生运转的开始及停止。
运算器161计算直流电压检测部15所检测的DC连接电容器14的当前的直流电压的值VCRT与基准电压存储部160所存储的基准电压之间的电压差VDIFF，并对控制增益乘算部162输出计算出的电压差VDIFF。
控制增益乘算部162根据与电压差VDIFF对应的交流电流的值ADIFF1计算交流电流指令值ATMP1，并将与计算出的交流电流指令值ATMP1的符号(正负)及大小对应的预定的控制增益与该交流电流指令值ATMP1相乘，对限幅器部163输出乘以控制增益后的交流电流指令值ATMP1。
另外，优选的是，交流电流的值ADIFF1在电压差VDIFF越大时被设定得越大，例如与电压差VDIFF成比例关系。
限幅器部163是用于将交流电流指令值ATMP1的值限定在预定范围内的要件，例如比较交流电流指令值ATMP1与允许最小值AMIN，且比较交流电流指令值ATMP1与允许最大值AMAX，将交流电流指令值ATMP1限制在允许最小值AMIN与允许最大值AMAX之间，并且将交流电流指令值ATMP1作为目标交流电流指令值ATGT输出到运算部164。
此外，允许最小值AMIN例如设定为零值。另外，在本实施例中，具有负值的交流电流表示从交流电源20向电源再生转换器10(向动力运行方向)流动的交流电流，具有正值的交流电流表示从电源再生转换器10向交流电源20(向再生方向)流动的交流电流。此时，通过将允许最小值AMIN设为零值，交流电流控制部16能够将交流电流的方向仅限制为再生方向，能够禁止动力运行运转。
此外，允许最大值AMAX例如被设定为电源再生转换器10的允许最大交流电流以下的交流电流值。
另外，允许最小值AMIN及允许最大值AMAX均预先存储在NVRAM、ROM等非易失性的存储介质中，可以是可重写的，也可以是不可重写的。
运算部164是用于计算交流电流检测部13所检测的当前的交流电流的值ACRT与限幅器部163所输出的目标交流电流指令值ATGT之间的差分ΔA(增量或减量)的要件，例如对控制信号输出部165输出从目标交流电流指令值ATGT减去当前的交流电流的值ACRT而得到的值ΔA。
控制信号输出部165例如通过PI控制，对电力转换部11输出与从运算部164接收的值ΔA对应的控制信号，使目标交流电流指令值ATGT所示的交流电流在电力转换部11与交流电源20之间实际上流动(使ΔA成为零值)。
接着，参照图3说明电源再生转换器10中的马达电力、电源再生电力及直流电压的时间推移。
图3(A)是表示马达电力(将电力转换部11与各马达40之间所交换的电力合计而得到的电力)及电源再生电力(从电源再生转换器10向交流电源20返回的电力，为了容易理解说明，省略向DC连接电容器14充电的电力)的时间推移的图，时间轴(横轴)的上方表示动力运行状态，时间轴(横轴)的下方表示再生状态(以下，将时间轴的上方的区域设为“动力运行区域”，将时间轴的下方的区域设为“再生区域”)。
此外，图3(B)是表示DC连接电容器14中的直流电压的时间推移的图，该时间轴(横轴)与图3(A)相同。
马达电力、电源再生电力及直流电压的时间推移由与纵轴平行的多个点线分为多个阶段，阶段(I)与电源再生转换器10停止的状态对应，阶段(II)与电源再生转换器10开始执行电源再生运转后的状态对应。
此外，阶段(III)与从马达40再生的电力(交流电流)中的电源再生电力(交流电流)超过能够从电源再生转换器10向交流电源20流动的允许最大电力(交流电流)后的电源再生运转的状态对应，阶段(IV)与从马达40再生的电力(交流电流)再次小于允许最大电力(交流电流)后的电源再生运转的状态对应。
此外，阶段(V)与对应于电压差VDIFF的目标交流电流指令值ATGT低于允许最大值AMAX之后(电源再生电力低于允许最大电力之后)的电源再生运转的状态对应，阶段(VI)与电源再生电力成为零之后的停止状态(动力运行运转及电源再生运转均不执行的状态)对应。
在阶段(I)，电源再生转换器10在直流电压检测部15所检测的当前的直流电压的值VCRT小于充电电压VCRG的情况下，向DC连接电容器14供给来自交流电源20的电力，将直流电压的值提高至充电电压VCRG的值。
其结果，图3(B)的单点划线所示的直流电压在小于充电电压VCRG的情况下提高至充电电压VCRG的电平。
之后，在阶段(II)，电源再生转换器10在从马达40再生电力的情况下，且当前的直流电压的值VCRT超过充电电压VCRG时，通过交流电流控制部16的限幅器部163，将正值的交流电流指令值ATMP1(小于允许最大值AMAX)作为目标交流电流指令值ATGT输出到运算部164，并通过控制信号输出部165对电力转换部11输出与该目标交流电流指令值ATGT和交流电流检测部13所检测的当前的交流电流的值ACRT之间的差ΔA对应的控制信号，进行与当前的直流电压的值VCRT和充电电压VCRG之间的电压差VDIFF对应的电源再生运转(例如用于抑制电压差VDIFF的增加并且使其逐渐增加的电源再生运转)。
另外，即使在从马达40再生电力的情况下，在当前的直流电压的值VCRT小于充电电压VCRG时，电源再生转换器10也通过交流电流控制部16的限幅器部163，用允许最小值AMIN(零值)置换负值的交流电流指令值ATMP1(是维持其值时使得动力运行运转开始进行的值)并作为目标交流电流指令值ATGT输出到运算部164，通过控制信号输出部165，对电力转换部11输出与该目标交流电流指令值ATGT和交流电流检测部13所检测的当前的交流电流的值ACRT之间的差ΔA对应的控制信号，防止开始进行电源再生运转，并且将来自马达40的电力蓄积在DC连接电容器14中。
其结果，图3(A)的虚线所示的马达电力达到再生区域的情况下，图3(A)的实线所示的电源再生电力和该虚线所示的马达电力一起在再生区域中增大(向图3(A)的下方推移)，从马达40向DC连接电容器14再生的电力的一部分仍向交流电源20再生，图3(B)的单点划线所示的直流电压按与马达电力和电源再生电力之间的电力差对应的比例增加。
之后，在阶段(III)，电源再生转换器10在从目标交流电流指令值ATGT达到允许最大值AMAX时，通过限幅器部163将目标交流电流指令值ATGT设定为允许最大值AMAX，限制从电源再生转换器10向交流电源20流动的交流电流，从而将从马达40向DC连接电容器14再生的电力P1中没有返回交流电源20的电力P3即与从马达40向DC连接电容器14再生的电力P1与从电源再生转换器10向交流电源20再生的电力P2(P2<P1)之间的差相当的电力P3(=P1-P2)蓄积到DC连接电容器14。
其结果，图3(B)的单点划线所示的直流电压按与图3(A)的实线所示的(按与允许最大值AMAX对应的允许最大电力一定地推移的)电源再生电力和虚线所示的马达电力之间的电力差对应的比例增加。另外，图3(B)的双点划线表示限幅器部163所输出的目标交流电流指令值ATGT达到允许最大值AMAX时的电压差VDIFF的电平。
之后，在阶段(IV)，电源再生转换器10即使在电力P1低于最大允许电力的情况(恢复成如下状态的情况：虽然使从电源再生转换器10向交流电源20流动的交流电流成为允许最大值AMAX以下，但能够将电力P1全部向交流电源20再生的状态)下，也通过限幅器部163输出与电压差VDIFF对应的目标交流电流指令值ATGT(此时，目标交流电流指令值ATGT达到允许最大值AMAX以上，因此被限制为允许最大值AMAX)，通过控制信号输出部165对电力转换部11输出与该目标交流电流指令值ATGT和交流电流检测部13所检测的当前的交流电流的值ACRT之间的差ΔA对应的控制信号。
其结果，图3(A)的虚线所示的马达电力减少(向图3(A)的上方推移)，而图3(A)的实线所示的电源再生电力在图3(B)的单点划线所示的直流电压的值减小至图3(B)的双点划线所示的电平之前，按允许最大电力的电平推移，超过从马达40向DC连接电容器14再生的电力P1的电力向交流电源20再生，图3(B)的单点划线所示的直流电压按与电源再生电力和马达电力之间的电力差对应的比例比较急剧地减小。
之后，在阶段(V)，电源再生转换器10在与电压差VDIFF对应的目标交流电流指令值ATGT低于允许最大值AMAX之后(电源再生电力低于允许最大电力之后)，通过限幅器部163输出与该电压差VDIFF对应的目标交流电流指令值ATGT(此时，目标交流电流指令值ATGT小于允许最大值AMAX，因此不被限制为允许最大值AMAX)，以进行与该电压差VDIFF对应的电源再生运转(例如使该电压差VDIFF逐渐减小的电源再生运转)，通过控制信号输出部165对电力转换部11输出与该目标交流电流指令值ATGT和交流电流检测部13所检测的当前的交流电流的值ACRT之间的差ΔA对应的控制信号。
其结果，图3(A)的实线所示的电源再生电力在图3(B)的单点划线所示的直流电压的值减小至图3(B)的双点划线所示的电平的时刻开始减小，从允许最大电力的电平逐渐减小至零值的电平(向图3(A)的上方推移)，图3(B)的单点划线所示的直流电压也逐渐减小至充电电压VCRG的电平。
之后，在阶段(VI)，电源再生转换器10与之前同样地通过限幅器部163输出目标交流电流指令值ATGT(此时，由于电压差VDIFF为零值，因此该目标交流电流指令值ATGT成为零值)，通过控制信号输出部165对电力转换部11输出与该目标交流电流指令值ATGT(零值)和交流电流检测部13所检测的当前的交流电流的值ACRT之间的差ΔA对应的控制信号。即，电源再生转换器10使电源再生运转停止。
其结果，图3(A)的实线所示的电源再生电力及虚线所示的马达电力均以零值的电平推移，此外图3(B)的单点划线所示的直流电压也以充电电压VCRG的电平推移。
接着，参照图4说明电源再生转换器10控制电力转换部11的动作的处理(以下称为“电力转换控制处理”)。另外，图4是表示电力转换控制处理的流程的流程图，电源再生转换器10按预定周期反复执行该处理。
首先，交流电流控制部16取得直流电压检测部15所检测的DC连接电容器14中的当前的直流电压的值VCRT(步骤S1)，将所取得的值存储在RAM中。
之后，交流电流控制部16取得基准电压存储部160中所存储的基准电压(充电电压VCRG)的值(步骤S2)，通过运算部161计算当前的直流电压的值VCRT与充电电压VCRG的值之间的电压差VDIFF(步骤S3)。
具体地说，交流电流控制部16通过运算部161从当前的直流电压的值VCRT减去充电电压VCRG的值，并对控制增益乘算部162输出该减算结果作为电压差VDIFF。
之后，交流电流控制部16通过控制增益乘算部162根据与电压差VDIFF对应的交流电流的值ADIFF1计算交流电流指令值ATMP1，并对该交流电流指令值ATMP1乘以与计算出的交流电流指令值ATMP1的符号(正负)、大小对应的预定的控制增益，对限幅器部163输出乘以控制增益后的交流电流指令值ATMP1(步骤S4)。
之后，交流电流控制部16通过限幅器部163判定交流电流指令值ATMP1是否为允许最小值AMIN以下(步骤S5)，若为允许最小值AMIN以下(步骤S5的是)，则用允许最小值AMIN置换交流电流指令值ATMP1(步骤S6)，若超过允许最小值AMIN(步骤S5的否)，则直接采用交流电流指令值ATMP1。
进一步，交流电流控制部16通过限幅器部163判定交流电流指令值ATMP1是否为允许最大值AMAX以上(步骤S7)，若为允许最大值AMAX以上(步骤S7的是)，则用允许最大值AMAX置换交流电流指令值ATMP1(步骤S8)，若低于允许最大值AMAX(步骤S7的否)，则直接采用交流电流指令值ATMP1。另外，步骤S5~S6的处理和步骤S7~S8的处理是任意顺序，也可以同时执行。
之后，交流电流控制部16通过限幅器部163将交流电流指令值ATMP1设定为目标交流电流指令值ATGT(步骤S9)，并输出到运算部164。
之后，交流电流控制部16通过运算部164取得交流电流检测部13所检测的电力转换部11与交流电源20之间的当前的交流电流的值ACRT(步骤S10)，并将所取得的值ACRT存储在RAM中。
之后，交流电流控制部16通过运算部164从目标交流电流指令值ATGT减去当前的交流电压的值ACRT来计算出差分ΔA(步骤S11)，通过控制信号输出部165生成与该差分ΔA对应的控制信号，对电力转换部11输出所生成的控制信号(步骤S12)。
接收到该控制信号的电力转换部11切换开关元件，以使从电源再生转换器10向交流电源20流动的交流电流的值达到目标交流电流指令值ATGT，此外，改变PWM控制中的脉冲宽度的占空因数。
通过上述流程，电源再生转换器10能够控制电力转换部11的动作。
根据以上结构，电源再生转换器10将通过从马达40到DC连接电容器14的电力再生而增加的DC连接电容器14中的电力的增量作为DC连接电容器14的当前的直流电压的值VCRT与基准电压存储部160所存储的充电电压VCRG之间的电压差VDIFF来掌握，一边以与该电压差VDIFF对应的比例使电源再生电力(交流电流)增减，一边将该电力的增量的一部分再生到交流电源20，因此不会在刚一开始进行电源再生运转时使电源再生电力急剧增大。
此外，电源再生转换器10以抑制该电压差的增加的方式控制电力转换部11，因此能够在从逆变器部30向DC连接电容器14再生的电力小的阶段开始进行电源再生运转。
此外，电源再生转换器10能够通过交流电流控制部16将交流电流的方向仅限制为再生方向，因此能够防止在执行电源再生运转中执行动力运行运转(从交流电源20向电源再生转换器10供给电力)。
此外，电源再生转换器10即使将基准电压设定得比较低(例如即使设定为充电电压或比该充电电压稍高的值)，由于能够防止在DC连接电容器14的直流电压一旦超过基准电压之后随即再次低于该基准电压的情况，因此也不需要为了防止振荡(chattering)而将基准电压设定得较高，能够更早期开始进行电源再生运转。
此外，电源再生转换器10能够更早期开始进行电源再生运转，其结果能够进一步延长电源再生运转的动作时间，能够进一步减小马达40所产生的电力中蓄积在DC连接电容器14中的电力(例如直流电压的峰值)，因此能够减小DC连接电容器14所需的蓄电容量。
此外，电源再生转换器10一边监视在电力转换部11与交流电源20之间流动的交流电流和DC连接电容器14的直流电压，一边控制电力转换部11，因此不详细掌握多个马达40各自的动作状态就能够控制电力转换部11。
此外，电源再生转换器10一边抑制电压差VDIFF增加，一边执行电源再生运转，因此电源再生电力(交流电流)的变化连续(平滑)，能够减小在电源侧产生的噪声。
接着，参照图5~图7说明本发明的实施例所涉及的注射成形机上搭载的电源再生转换器的其他结构例。
图5是表示本发明的实施例所涉及的注射成形机上所搭载的电源再生转换器10A的结构例的功能框图，在电源再生转换器10A中，其交流电流控制部16A包括直流电压差分计算部166、控制增益乘算部167及运算部168这一点与图2的电源再生转换器10不同，但其他是相同的。因此，省略相同部分的说明，重点说明不同点。
直流电压差分计算部166计算直流电压检测部15所检测的直流电压的一个控制周期前的值VPRV(例如存储在RAM中。另外，值VPRV也可以是多个控制周期前的值)与本次的值VCRT之间的差分ΔV(增量或减量)，并对控制增益乘算部167输出计算出的差分ΔV。
控制增益乘算部167根据与差分ΔV对应的交流电流的值ADIFF2计算交流电流指令值ATMP2，并对运算部168输出计算出的交流电流指令值ATMP2。
运算部168将控制增益乘算部162所输出的交流电流指令值ATMP1和控制增益乘算部167所输出的交流电流指令值ATMP2相加来计算交流电流指令值ATMP，并对限幅器部163输出计算出的交流电流指令值ATMP。
根据该结构，电源再生转换器10A除了考虑当前的直流电压的值VCRT与充电电压VCRG之间的电压差VDIFF(累积的差)以外，还能够考虑当前的直流电压的值VCRT与一个控制周期前的直流电压的值VPRV之间的差分ΔV(瞬间的差)来确定目标交流电流指令值ATGT，例如灵敏地随着再生区域中的马达电力的增加而使电源再生电力增加，能够将从马达40向DC连接电容器14再生的电力全部直接再生到交流电源20，能够进一步抑制电压差VDIFF(DC连接电容器14中的直流电压的增加)。
图6是用于说明电源再生转换器10A中的马达电力、电源再生电力及直流电压的时间推移的图，阶段(II)及阶段(V)中的推移与图3不同，但其他阶段的推移与图3相同。因此，省略相同部分的说明，重点说明不同点。
在阶段(II)，电源再生转换器10A是从马达40再生电力的情况，在当前的直流电压的值VCRT超过充电电压VCRG时，通过交流电流控制部16A的限幅器部163对运算部164输出交流电流指令值ATMP1和交流电流指令值ATMP2的合计值ATMP(小于允许最大值AMAX的正值)作为目标交流电流指令值ATGT，通过控制信号输出部165对电力转换部11输出与该目标交流电流指令值ATGT和交流电流检测部13所检测的当前的交流电流的值ACRT之间的差ΔA对应的控制信号，进行与当前的直流电压的值VCRT和充电电压VCRG之间的电压差VDIFF、及当前的直流电压的值VCRT和一个控制周期前的直流电压的值VPRV之间的差分ΔV这双方对应的电源再生运转(例如用于消除电压差VDIFF及差分ΔV双方的电源再生运转)。
其结果，在图6(A)的虚线所示的马达电力达到再生区域的情况下，图6(A)的实线所示的电源再生电力与该虚线所示的马达电力重叠地在再生区域中增大(向图6(A)的下方推移)，从马达40向DC连接电容器14再生的电力全部直接再生到交流电源20，图6(B)的单点划线所示的直流电压以充电电压VCRG的电平推移。
此外，图6(B)的单点划线所示的直流电压在阶段(II)不增加，因此与图3(B)的单点划线所示的直流电压相比，其峰值(阶段(IV)的开始时刻的直流电压的值)被抑制得低，其结果电源再生转换器10A与电源再生转换器10相比，能够减小DC连接电容器14所需的蓄电容量。
图7是表示电源再生转换器10A中的电力转换控制处理的流程的流程图，新增了步骤S5~S7这一点与图4的流程图不同，但其他步骤与图4的流程图相同。因此，省略相同部分的说明，重点说明不同点。
步骤S1~S4与图4的步骤S1~S4相同。
在步骤S5，交流电流控制部16A通过直流电压差分计算部166从当前的直流电压的值VCRT减去RAM中所存储的一个控制周期前的直流电压的值VPRV(在不存在一个控制周期前的值的情况下，使用充电电压VCRG的值。另外，值VPRV也可以是多个控制周期前的值)来计算差分ΔV。
之后，在步骤S6，交流电流控制部16A通过控制增益乘算部167根据与差分ΔV对应的交流电流的值ADIFF2计算交流电流指令值ATMP2。
之后，在步骤S7，交流电流控制部16A通过运算部168将控制增益乘算部162所输出的交流电流指令值ATMP1和控制增益乘算部167所输出的交流电流指令值ATMP2相加来计算交流电流指令值ATMP，并对限幅器部163输出计算出的交流电流指令值ATMP。另外，之后的步骤S8~S15与图4的步骤S5~S12相同。此外，步骤S2~S4的处理和步骤S5~S6的处理是任意顺序，也可以同时执行。
根据以上结构，电源再生转换器10A除了具有电源再生转换器10所具有的效果以外，还具有能够进一步减小DC连接电容器14中的直流电压的峰值电压、能够进一步减小DC连接电容器14所需的蓄电容量的效果。
此外，电源再生转换器10A以还能够应对DC连接电容器14中的直流电压的瞬间变动的方式控制电力转换部11，因此能够更高效地执行电源再生运转。
此外，电源再生转换器10A与电源再生转换器10相比，具有在马达电力的再生结束之后能够使DC连接电容器14中的直流电压更早期恢复成充电电压VCRG的效果。
以上，详细说明了本发明的优选实施例，但本发明不限定于上述实施例，在不脱离本发明的范围的情况下，能够对上述实施例实施各种变形及置换。
例如，在上述实施例中，电源再生转换器10、10A在交流电流指令值上乘以控制增益之后对限幅器部163输出该交流电流指令值，但也可以不乘以控制增益而对限幅器部163输出交流电流指令值。
此外，电源再生转换器10、10A也可以根据注射成形机的循环模式设定电源再生运转的内容。具体地说，电源再生转换器10例如也可以按照塑化/计量工序、喷嘴接触工序、注射工序、保压工序、开模工序、闭模工序、成形品排出工序等注射成形机中的各种工序，分别设定电源再生运转时的允许最大电力、基准电压、充电电压VCRG、允许最小值AMIN、允许最大值AMAX等。
此外，本申请主张基于2010年6月23日申请的日本专利申请2010-142641号的优先权，该日本申请的全部内容通过参照援引到本申请中。
标号说明
1注射成形机
2滚珠丝杠
3螺母
4压盘
5、6导向杆
7轴承
8测压元件
9注射轴
10、10A电源再生转换器
11电力转换部
12AC电抗器
13交流电流检测部
14DC连接电容器
15直流电压检测部
16、16A交流电流控制部
20交流电源
30、30A~30D逆变器部
31、31A、31B电力转换部
32、32A、32B电容器
40、40A~40D马达
41、41A~41D编码器
50螺杆
51加热缸
51-1喷嘴
52料斗
53连结部件
55测压元件放大器
56控制器
57位置检测器
58放大器
160基准电压存储部
161运算部
162控制增益乘算部
163限幅器部
164运算部
165控制信号输出部
166直流电压差分计算部
167控制增益乘算部
168运算部

Claims (7)

1.一种注射成形机，包括连接在交流电源与逆变器之间的电源再生转换器，其中，包括：
电力转换部，双向转换交流电力与直流电力；
直流电压检测部，检测位于上述逆变器与上述电力转换部之间的电容器的直流电压；以及
交流电流控制部，对上述电力转换部输出根据上述直流电压检测部所检测的直流电压与预定电压之间的电压差生成的控制信号，控制在上述交流电源与上述电力转换部之间流动的交流电流，
在上述电容器上再生的电力达到了与向上述交流电源流动的交流电流的允许最大值对应的电力以上的情况下，将从上述电力转换部向上述交流电源流动的交流电流设为允许最大值，将与在上述电容器上再生的电力和从上述电力转换部向上述交流电源再生的电力之间的差相当的电力蓄积到上述电容器。
2.根据权利要求1所述的注射成形机，其中，
在上述电容器上再生的电力达到了设定为比上述电容器上再生的最大电力小的、向上述交流电源流动的交流电流的允许最大值对应的电力以上的情况下，将从上述电力转换部向上述交流电源流动的交流电流设为允许最大值，将与在上述电容器上再生的电力和从上述电力转换部向上述交流电源再生的电力之间的差相当的电力蓄积到上述电容器。
3.根据权利要求1或2所述的注射成形机，其中，
上述交流电流控制部对上述电力转换部输出用于消除上述电压差的控制信号。
4.根据权利要求1或2所述的注射成形机，其中，
上述交流电流控制部对上述电力转换部输出根据上述直流电压检测部所检测的直流电压与预定电压之间的电压差和该直流电压随时间的变动生成的控制信号，控制在上述交流电源与上述电力转换部之间流动的交流电流。
5.根据权利要求1或2所述的注射成形机，其中，
在上述直流电压超过上述预定电压的情况下，以禁止从上述交流电源到上述电力转换部的交流电流流动的方式输出上述控制信号。
6.一种电源再生转换器，连接在交流电源与逆变器之间，其中，包括：
电力转换部，双向转换交流电力与直流电力；
直流电压检测部，检测位于上述逆变器与上述电力转换部之间的电容器的直流电压；以及
交流电流控制部，对上述电力转换部输出根据上述直流电压检测部所检测的直流电压与预定电压之间的电压差生成的控制信号，控制在上述交流电源与上述电力转换部之间流动的交流电流，
在上述电容器上再生的电力达到了与向上述交流电源流动的交流电流的允许最大值对应的电力以上的情况下，将从上述电力转换部向上述交流电源流动的交流电流设为允许最大值，将与在上述电容器上再生的电力和从上述电力转换部向上述交流电源再生的电力之间的差相当的电力蓄积到上述电容器。
7.根据权利要求6所述的电源再生转换器，其中，
在上述电容器上再生的电力达到了设定为比上述电容器上再生的最大电力小的、向上述交流电源流动的交流电流的允许最大值对应的电力以上的情况下，将从上述电力转换部向上述交流电源流动的交流电流设为允许最大值，将与在上述电容器上再生的电力和从上述电力转换部向上述交流电源再生的电力之间的差相当的电力蓄积到上述电容器。
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