技术领域
[0001] 本
发明涉及一种具有
权利要求1前序部分所述特征的用于成型机的能量供给装置以及一种具有权利要求16前序部分所述特征的用于给成型机供给能量的方法。
背景技术
[0002] 成型机可以是指注射成型机、
压铸机、
挤压机和诸如此类的机器。
[0003] 公知电的轴向运动通过能量供给装置(＝提供功率)经由DC总线提供。这通过对
电网输入
电压和该电网输入电压以35％的附加升高整流成整流值来进行。在功率逆变器内，这种DC电压重新变换成旋转
磁场，以便因此驱动
电动机。经由该旋转磁场的设计，可以调节电动机的转速和功率。在具有反馈能
力的系统中，能流也可以翻转，以便将储存在机械系统内的能量按照相同的路径重新返回到电网内.
[0004] 供给功率第一针对名义功率需求和第二针对系统内的最大总
峰值功率计算。例如在压力
注塑机上在高性能范围内在此引人注目的是，峰值功率与名义功率之间的比例最大为4∶1。
[0005] 因为功率末级必须针对所要产生的最大功率设计，所以这种比例要求使用然后不能满负荷的大末级.这种情况使驱动系统的成本上升.
[0006] 因为过载仅需由电网提供，所以高的峰值功率收费率由电网运营商结算.[0007] 概括地说，在依据
现有技术的能量供给装置中存在以下缺点：
[0008] I.能量供给设备大
[0009] II.损耗大
[0010] III.成本高
[0011] IV.利用率差
[0012] V.峰值功率高
[0013] VI.盲功功率需求(Blindleistungsbedarf)大.
发明内容
[0014] 本发明的目的在于，提供一种用于成型机的能量供给装置和一种用于给成型机供给能量的方法，其中，减小储能器的容量或减少电网峰值功率的出现。
[0015] 该目的在装置方面通过权利要求1所述的特征和在方法方面利用权利要求16所述的特征得以实现。
[0016] 这一点通过如下方式产生：
[0017] 为在中间
电路上测量的电压或在中间电路上测量的
电流确定第一范围和第二范围，其中，第二范围小于第一范围并完全包含在第一范围内，以及
[0018] 在所测量的电压或所测量的电流离开第一范围时在数值方面提高由能量供给网在中间电路上产生的电网功率，而在所测量的电压或所测量的电流进入第二范围中时在数值方面降低电网功率。
[0019] 第一和第二范围可以各自通过高于或低于极限值或
阈值的值给出。这些范围同样可以通过两个极限值或阈值之间的值给出。当然，也可以想到更复杂的值范围.[0020] 表达方式“在数值方面提高”可以理解为降低负的电网功率和提高正的电网功率。
[0021] 作为第二范围小于第一范围并完全包含在第一范围内的标准可以使用，存在是第一范围一部分、但不是第二范围一部分的值以及不存在是第二范围一部分、但不是第一范围一部分的值。
[0022] 需要注意的是，依据本发明的能量供给装置的调节装置在将所测量的电压或所测量的电流调节到额定值的意义上不必调节在中间电路上施加的电压或在中间电路上出现的电流.而是在这里在有些更加广泛的意义上理解调节，即，将所测量的电压或所测量的电流保持在可接受的范围内。当然，尽管如此仍可以附加地控制或调节中间电路的参数——例如电压或电流。
[0023] 除另有明确说明外，单词“或者”对于本
专利文献的目的可以理解成包括，也就是说，通过“或”分开的两个选项的同时出现也是可能的。
[0024] 本发明可以使为峰值功率与额定功率的比例小于2∶1设计的更小的能量供给系统得到使用。由此在运行中可以达到非常好的利用率。为了符合在技术上一如既往存在的对峰值功率的需求，这种需求通过集成的电储能器提供.但这种储能器受其尺寸和
电能提供能力限制并且之所以成本更不密集，是因为储能器的设计和尺寸对储能器的制造成本有巨大影响。大部分机器不在峰值功率范围内运行.通过本发明可以避免针对峰值功率范围调整储能器的设计，如这一点在现有技术中还是必需的。缩小和由此带来的节省成本通过本发明可以实现。
[0025] 因此在本发明的意义上，附加通过储能器提供的电能需求可以在平均的功率曲线图(Profil)的
基础上计算。依据本发明的成型机尽管如此仍保证无瑕疵的功能，因为储能器不再能补偿的峰值功率也可以通过能量供给网的附加功率得到补偿。
[0026] 本发明的一个方面存在于这种认识中，即，通过在中间电路上测量的电压或在中间电路上测量的电流可以识别出所述至少一个传动装置的电动机或发
电机功率的大大提高。
[0027] 这一点同样适用于所述至少一个传动装置的功率的此后的稳定。所提出的调节实现一种滞后效应，也就是说防止在电网峰值功率释放后立即限制电网峰值功率(后果将会是在释放的与截止的电网峰值功率之间的来回切换).在重新从能量供给网中提取(或向该能量供给网提供)减少的功率之前取决于情况的时间间隔的这种存在可以使包括中间电路、成型机的至少一个传动装置和储能器的系统重新进入一种稳定的状态.
[0028] 本发明其他有利的实施方式在本发明的
从属权利要求中限定。
[0029] 优选可以规定，调节装置构成为用于在所测量的电压或所测量的电流低于下极限值时提高由能量供给网在中间电路上产生的电网功率，而在所测量的电压或所测量的电流高于下阈值时降低电网功率，其中，下阈值大于下极限值.在这种情况下要注意的是，在所测量的电压是直流电压或所测量的电流是直流电流时，要为测量值选择正的约定.在这种实施方式中，第一范围通过大于下极限值的值给出.第二范围在这种情况下通过大于下阈值的值给出.
[0030] 在设定向能量供给网反馈电能的能量供给装置中，同样可以优选规定，调节装置构成为用于在所测量的电压或所测量的电流高于上极限值时提高由中间电路在能量供给网上产生的反馈功率，而在所测量的电压或所测量的电流低于上阈值时降低反馈功率，其中，上极限值大于上阈值。
[0031] 如果由中间电路在能量供给网上产生功率的话，反馈功率与电网功率相反选择为正.电网功率也就是说通常是反馈功率的负值。
[0032] 在这种实施方式中，第一范围通过低于下极限值的值给出，而第二范围通过低于下阈值的值给出。
[0033] 当然，也可以想到这两种实施方式的组合。在这种情况下，第一范围通过下极限值与上极限值之间的值形成。第二范围包含在下阈值与上阈值之间的值。
[0034] 本发明的一种特别简单的实施方式可以通过如下方式产生，即，中间电路具有——优选并联的——中间电路电容器。
[0035] 特别是在中间电路具有中间电路电容器的情况下，可以优选规定，测量仪构造成电压测量仪和并且所测量的电压或所测量的电流是在中间电路上施加的中间电路电压，其中，中间电路电压优选是在中间电路电容器上施加的电压.
[0036] 为了快速返回至中间电路内的稳定情况而可以规定，调节装置构成为用于在所测量的电压或所测量的电流离开第一范围时将电网功率在数值方面提高到最大电网功率上.[0037] 为了在稳定运行期间也禁止出现昂贵的电网功率峰值而可以规定，调节装置可以构成为用于在所测量的电压或所测量的电流进入第二范围中时将电网功率在数值方面限制到能量供给网额定功率的确定的数倍、优选1.1倍上.
[0038] 同样对具有依据本发明的能量供给装置的成型机要求保护.
[0039] 本发明优选可以在具有至少一个用于储存电能的
存储电容器的储能器上使用.因为在所述储能器中通过缩小检测容量可以很大地节省成本。
[0040] 储能器可以实施在能量供给装置中或者可以分开提供.
[0041] 此外可以特别优选地规定，所述至少一个存储电容器的电容大于中间电路电容器的电容。在这里非常特别优选的是，存储电容器的电容以10至30的因子大于中间电路电容器的电容。
附图说明
[0042] 本发明的其他优点和细节可借助附图以及所属的附图说明得出。其中：
[0043] 图1示出一个依据本发明的与能量供给网、成型机的三个传动装置以及一个储能器连接的能量供给装置的示意电路图；
[0044] 图2a和2b示出依据本发明的能量供给装置的第一实施方式的工作模式的曲线图和
流程图；以及
[0045] 图3a和3b示出关于依据本发明的能量供给装置的第二实施方式的曲线图和流程图。
具体实施方式
[0046] 图1示出一个依据本发明的能量供给装置1的示意图，该能量供给装置在与传动装置3连接的状态下用于向其供给电能.能量供给装置1与成型机的多个传动装置3、能量供给网4以及储能器5连接。与能量供给装置连接的传动装置3的数量对于本发明来说不重要.为连接能量供给装置1的中间电路2，该能量供给装置具有与中间电路2连接的电网连接模
块11。电网连接模块11此外可与能量供给网4连接，其中，图1中示出连接状态。在能量供给网4与电网连接模块11之间连接有物理
开关15(主开关)、电网
滤波器16以及电网扼流圈17。
[0047] 电网连接模块11具有用于对由能量供给网4提供的交流电压进行整流的
整流器12。同样设有逆变器13，该逆变器可以从中间电路2内的直流电压产生交流电压。这可以使电能从中间电路2向能量供给网4反馈。不仅整流器12而且逆变器13均与中间电路2的中间电路电容器8并联连接。
[0048] 在整流器12与逆变器13之间的分离用于更加简单地示出示意图。在实际的使用时，这些元件通常在唯一一个构件内实现(电网反馈因此通过一个或多个IGBT构成).[0049] 同样与中间电路电容器8并联连接有用于成型机的多个传动装置3的受控制或调节的功率逆变器14。功率逆变器14将从中间电路2中提取的直流电压转换成用于使传动装置3运行的交流电压。最后，储能器5与中间电路电容器8并联连接。储能装置5具有至少一个——与中间电路电容器8并联连接的——用于储存电能的电容器。其总电容象征性地通过一个电容器9示出。能量供给装置1除此之外具有一个用于测量中间电路电压UZK的电压测量仪6。电压测量仪6的测量值输送到调节装置7。调节装置7基于该测量值调节整流器12和逆变器13。下面联系图2a和2b以及3a和3b说明调节装置7的工作模式.
[0050] 通过图1所示的设置可以给传动装置3供给电能。
[0051] 在图2a中示出两个曲线图，其中，第一曲线图示出中间电路电压UZK的假定历程，而第二曲线图示出在一个周期期间被传动装置3消耗的全部功率的假定历程，称为PMotorZyklus。正如从这两个曲线图的历程中可看到的那样，在这种情况下，由于传动装置3消耗的高功率，中间电路电压UZK塌陷。
[0052] 调节装置7在这种情况下的行动方式现在借助图2b中的流程图进行说明。首先，由调节装置7检查中间电路电压UZK是否大于下极限值UFN.如果是这种情况，那么将电网功率PN限制到额定功率PNENN的1.1倍上.为进行说明，该流程图包含在电网功率PN与由储能器5产生的储存功率PS之间在传动装置3上完成的总功率的一种可能分配的
可视化呈现。根据该流程图，然后重新检查中间电路电压UZK是否大于用于释放电网峰值的下极限值UFN。
如果这不再是这种情况，这在图2a的曲线图中在左侧垂直线的时间点上出现，那么最大的电网功率得到释放.这在流程图中通过PNmax示出。在这种情况下也示出了在最大的电网功率PN，AMax与储存功率PS之间的一种可能的分配，以便达到在传动装置3上产生的完全的系统功率2。正如可看到的那样，比例已朝向由能量供给网产生的功率移动。只要允许该最大的系统功率，就依据流程图检查中间电路电压UZK是否大于下阈值USN。如果仍不是这种情况，那么保持最大电网功率PN，MAX的释放.
[0053] 但如果中间电路电压UZK重新达到下阈值USN，这在图2a的流程图中在右侧垂直线的时间点上是这种情况，则将电网功率PN重新限制到能量供给网4的额定功率PNENN的1.1倍上。依据图2b的流程图，这首先在检查中间电路电压UZK是否大于下极限值UFN之后发生。因为在该时间点已经检查了中间电路电压UZK大于下阈值以便阻断电网峰值和因为USN大于UFN，所以这通常导致该流程图的左侧分支.
[0054] 持续时间TF是在释放电网峰值与随后限制电网峰值之间在中间电路电压UZK的假定历程时出现的持续时间.正如可看出的那样，该持续时间TF允许系统向稳定的状态返回。
[0055] 在图2a的下曲线图中还可看出在由能量供给网4产生的电网功率PN与由储能器产生的功率PS之间的分配的历程.直至释放电网峰值，电网功率PN保持低于通过1.1PNENN给出的
水平。其余的功率分别由储能器5产生。
[0056] 只要出现接近储能器的最大功率和受限制的电网功率PN总和(在曲线图中作为1.1PNENN+PS，max标注)的不寻常高的功率，中间电路电压UZK就开始塌陷，因为高的功率降低在较长的时间段上延伸，中间电路电压UZK降到下极限值UFN以下，以便释放电网峰值，这引发调节装置7的上述行为。
[0057] 此外正如可看出的那样，在仅仅一个围绕在一个周期期间达到的最大总电动机功率PM，Zkkus，max的窄范围内使用昂贵的电网峰值功率。这可以在节省使用电网峰值功率的同时实现储能器5的相对小的尺寸.
[0058] 此外在图2a的下曲线图中可以看出，电网功率PN短时间降到负范围内。在这里，因此能量被反馈给能量供给网4或者储能器5被充电。
[0059] 图3a和3b与图2a和2b类似，其中，研究第一次提到的向能量供给网4的能量反馈。
[0060] 在图3a的上曲线图中再次示出中间电路电压UZK的假定历程，而在下部范围内现在则示出由传动装置3在中间电路2上提供的功率(作为PBremmsenZyklus标注)。该功率类似分配到分别在能量供给网4上或在储能器5上(用于充电)完成的反馈功率PR和充电功率PL中.当然，这里所称的功率恰好等于图2a和2b中类似功率的负值.也就是说：
[0061] PBremsenZyklus＝-PMotorZklus，PR＝-PN，PL＝-PS
[0062] 由于传动装置3的发电机式运行，在这种情况下中间电路电压UZK上升超过上极限值UFR，以释放电网峰值(电网反馈峰值)。在这发生之前，电网反馈功率PR被限制在能量供给网的额定功率PNENN的1.1倍上(随着系统功率1相应分配到反馈功率PR和充电功率PL上)。在这种情况下，用于从能量供给网4提取电能的额定功率PNENN与能量供给网4的用于将电能反馈到电网内的额定功率PNENN同样大小.当然，该实施方式很容易适配，以便考虑与此相关可能的不对称.
[0063] 只要中间电路电压UZK上升到高于上极限值UFR，依据图3b的流程图就释放最大的反馈功率PR，MAX.在这里也再次参阅系统功率2的相应的可视化呈现、在这种情况下参阅最大的反馈功率PR，MAX和充电功率PL。然后检查中间电路电压UZK是否再次跌落到用于阻断反馈峰值的上阈值USR之下.如果不是这种情况，则保持允许最大的反馈功率。如果已经是这种情况，则类似于图2b重新开始流程图中的循环。
[0064] 在这种情况下也可看出允许最大反馈功率的持续时间TR。在这里该持续时间也保证中间电路2在提高的电压后达到稳定状态.类似的关于最大的循环功率PB，Zyklus，MAX、最大的受限制的功率1.1PNENN+PL，max和用于反馈功率PR的限制1.1PNENN的说法类似地适用于关于图2a的内容。反馈功率PR跌落到负范围中标示从能量供给网4提取出电能。
[0065] 要注意的是，图2a中的总的
制动功率PBremsenZkyklus和总的电动机功率PMotorZyklus的看起来相同的历程仅具有相同的外观，以便可以简单说明本发明的原理。实践中，PBremsenZkyklus和PMotorZyklus看起来并不相同，特别是因为PBremdenrZyklus＝-PMotorZyklus.[0066] 当然，实现图2a和2b以及3a和3b中的调节的实施方式不仅仅是可设想，而是优选的。
