专利名称：具有节能装置的注塑机及逆变器的制作方法
技术领域：
本发明涉及领域注塑机领域，更具体地说，涉及一种具有节能装置的注塑机及逆变器。
背景技术：
注塑机是将热塑性塑料或热固性料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备。在注塑机的工作过程中，例如溶胶，射胶，保压，开合模，顶针等，都需要电机进行制动。在注塑机的逆变器带电机负载制动时，由于机械惯性的原因，此时电机处于发电状态，多余的能量经过逆变器返回到直流母线的电容中，从而导致母线电压上升。而母线上的器件有一定的耐压极限，超过此一定的极限会导致器件损坏，而使逆变器损坏。通常降低逆变器直流母线有两种方法(1)在直流母线上并联电阻，通过电阻把多余机械装置反馈回的能量消耗掉。然而在该方案，很大一部分能量白白消耗在电阻上，造成注塑机的使用成本上升(对于一个用注塑机生产的产品，其主要成本就是电费)。(2)在母线上增加能量回馈单元，把多余能量反馈回电网。在该方案中，虽然能将能量反馈回电网，但也只能有部分能量反馈回电网，自身也要消耗掉部分能量。同时由于能量回馈单元本身是由开关器件组成，在回馈能量的同时，对电网质量也会有一定的影响。此外，上述两种降低逆变器直流母线电压的方法中，由于需要特定的电路来确定降压操作的开始时间，故而都有一个响应时间的问题，在诸如注塑机等需要快速制动的场合也很难做到快速制动的效果。并且，上述降压方法由于存在比较复杂的电路，还存在使用可靠性的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对上述降低注塑机逆变器直流母线电压时能量浪费及相应时间较慢的问题，提供一种具有节能装置的注塑机及逆变器。本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种具有节能装置的注塑机，包括逆变器，所述逆变器包括整流单元、逆变单元、直流母线、储能单元以及节能单元，其中所述直流母线的两端分别连接到整流单元的直流输出端子和逆变单元的直流输入端子，所述储能单元和节能单元的两端分别连接到所述直流母线的正母排和负母排，所述节能单元包括储能电容。在本发明所述的具有节能装置的注塑机中，所述节能单元包括上电缓冲电路，所述上电缓冲电路与储能电容串联连接于所述直流母线的正母排和负母排之间。在本发明所述的具有节能装置的注塑机中，所述上电缓冲电路包括与储能电容串联连接的第一电阻以及并联连接到所述第一电阻两端的开关，所述开关在储能电容充满电后闭合。 在本发明所述的具有节能装置的注塑机中，所述节能电容包括串联连接的第一电容和第二电容、以及分别与所述第一电容和第二电容并联连接的第二电阻和第三电阻。在本发明所述的具有节能装置的注塑机中，所述储能电容的电容值与注塑机的功率成正比。本发明还提供一种逆变器，包括整流单元、逆变单元、直流母线、储能单元以及节能单元，其中所述直流母线的两端分别连接到整流单元的直流输出端子和逆变单元的直流输入端子，所述储能单元和节能单元的两端分别连接到所述直流母线的正母排和负母排， 所述节能单元包括储能电容。在本发明所述的逆变器中，所述节能单元包括上电缓冲电路，所述上电缓冲电路与储能电容串联连接于所述直流母线的正母排和负母排之间。在本发明所述的逆变器中，所述上电缓冲电路包括与储能电容串联连接的第一电阻以及并联连接到所述第一电阻两端的开关，所述开关在储能电容充满电后闭合。在本发明所述的逆变器中，所述节能电容包括串联连接的第一电容和第二电容、 以及分别与所述第一电容和第二电容并联连接的第二电阻和第三电阻。在本发明所述的逆变器中，所述储能电容为直流母线的储能单元电容值的五分之四。本发明具有节能装置的注塑机及逆变器，通过在直流母线增加包括储能电容的节能单元，可有效抑制逆变器母线电压上升，同时把多余的能量储存起来，不仅省去了制动单元，而且有效节约了能源。本发明结构简单，没有复杂的电路，整个装置非常可靠。
图1是本发明具节能装置的注塑机的实施例的示意图。图2是图1中节能单元的实施例的示意图。
具体实施例方式经调查，注塑机的运营成本主要由生产产品的电费与生产产品所要的时间来决定。为了提高生产效率，需要把注塑机的各个生产环节如溶胶，射胶，保压，开合模，顶针都需要电机快速制动。此外，注塑机的制动和诸如起重机、电梯、风机的制动不同，其特点是 制动频繁，但制动惯量小。基于上述问题，本发明提出一种新颖的制动方式，可以有效避免制动过程的能量浪费和提高制动的快速响应。本发明通过在直流母线增加节能装置代替制动单元，将注塑机的机械惯量的反馈能量储存起来，不仅可满足注塑机的制动需求，而且可以节省整个注塑机的耗电量。如图1所示，是本发明具节能装置的注塑机的实施例的示意图。在本实施例中，注塑机包括逆变器，该逆变器包括整流单元21、逆变单元22、直流母线M、储能单元23以及节能单元25，其中直流母线M的两端分别连接到整流单元21的直流输出端子和逆变单元 23的直流输入端子，储能单元22和节能单元25分别连接连接于直流母线M的正负母排之间，节能单元25包括有储能电容。在电机正常运转时，整流单元21将工频电转换为直流电，逆变单元23将直流电转换为交流电输出到电机，使电机运转工作；在电机制动时，电机转轴在惯性作用下继续运转，并产生交流电，此时逆变部分23将上述电机运转产生的交流电转换为直流电并输出到直流母线对，储能单元22及节能单元25将上述电能进行储存。储能单元22及节能单元 25储存的电能在电机运转工作时释放到直流母线对，从而为电机运行供电。在本实施例中，电机控制模块中的整流单元21、储能单元22和逆变单元23与是普通逆变器的结构相同。公式(1)是制动时的机械惯量与电压上升的关系。G C*脚(1)
其中G是电机机械转动惯量值，C是直流母线上的电容值，U是直流母线电压值。由公式(1)可知，在机械惯量(也等效为反馈回直流母线的功率)一定的情况下，增大逆变器的直流母线电容，可以抑制母线电压的上升。例如，在注塑机专用伺服驱动器(采样20A的驱动器，该伺服驱动器的母线电容约为2500uF)中，当节能单元的电容取2000uF左右时，也即约4/5的直流母线电容，注塑机正常工作时母线电压最高限制在700V以下；而无节能单元时，注塑机正常工作时直流母线电压最高达到850V左右，导致驱动器出现过压保护。从上述实验数据可以反映出，增加节能单元后，驱动器可以不用安装额外的制动单元。上述具有节能装置的注塑机由于制动时没有能量损耗，因此可以节省5%的电量。 不同的工况节能效果不同。通常，节能单元中储能电容的值与注塑机电机的功率成正比。如图2所示，在现场应用时，如果节能单元不是和母线电容(即储能单元)同时上电，还要增加一个上电缓冲电路，即上电缓冲电路与储能电容串联后接于直流母线的正母排(P)和负母排(N)之间。上电缓冲电路包括与储能电容串联连接的第一电阻Rl以及并联连接到第一电阻 Rl两端的开关K1，该开关Kl通过端口 PR1-PR2连接到控制逻辑并在储能电容充满电后闭合。在本实施例中，开关Kl采用接触器。节能电容包括串联连接的第一电容Cl和第二电容C2、以及分别与第一电容Cl和第二电容C2并联连接的第二电阻R2和第三电阻R3，其中第二电阻R2和第三电阻R3的阻值与第一电容Cl和第二电容C2的值相关，用于均衡第一电容Cl和第二电容C2两端的电压。上述第二电阻R2和第三电阻R3也可省略。在逆变器上电后(也可在储能单元充满电后)，节能单元通过第一电阻Rl给储能电容充电，当储能电容充满电后，通过RR1-RR2吸合接触器，自此节能单元上电完成，进入工作状态。当然，在实际应用中，上述上电缓冲电路也可由其他现有的具有相同功能的电路代替。上述实施例中的逆变器也可应用于其他制动频繁、制动惯量小的场合，进行相应的电机控制。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
权利要求
1.一种具有节能装置的注塑机，包括逆变器，其特征在于，所述逆变器包括整流单元、 逆变单元、直流母线、储能单元以及节能单元，其中所述直流母线的两端分别连接到整流单元的直流输出端子和逆变单元的直流输入端子，所述储能单元和节能单元的两端分别连接到所述直流母线的正母排和负母排，所述节能单元包括储能电容。
2.根据权利要求1所述的具有节能装置的注塑机，其特征在于，所述节能单元包括上电缓冲电路，所述上电缓冲电路与储能电容串联连接于所述直流母线的正母排和负母排之间。
3.根据权利要求2所述的具有节能装置的注塑机，其特征在于，所述上电缓冲电路包括与储能电容串联连接的第一电阻以及并联连接到所述第一电阻两端的开关，所述开关在储能电容充满电后闭合。
4.根据权利要求3所述的具有节能装置的注塑机，其特征在于，所述节能电容包括串联连接的第一电容和第二电容、以及分别与所述第一电容和第二电容并联连接的第二电阻和第三电阻。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的具有节能装置的注塑机，其特征在于，所述储能电容的电容值与注塑机的功率成正比。
6.一种逆变器，其特征在于，包括整流单元、逆变单元、直流母线、储能单元以及节能单元，其中所述直流母线的两端分别连接到整流单元的直流输出端子和逆变单元的直流输入端子，所述储能单元和节能单元的两端分别连接到所述直流母线的正母排和负母排，所述节能单元包括储能电容。
7.根据权利要求6所述的逆变器，其特征在于，所述节能单元包括上电缓冲电路，所述上电缓冲电路与储能电容串联连接于所述直流母线的正母排和负母排之间。
8.根据权利要求7所述的逆变器，其特征在于，所述上电缓冲电路包括与储能电容串联连接的第一电阻以及并联连接到所述第一电阻两端的开关，所述开关在储能电容充满电后闭合。
9.根据权利要求8所述的逆变器，其特征在于，所述节能电容包括串联连接的第一电容和第二电容、以及分别与所述第一电容和第二电容并联连接的第二电阻和第三电阻。
10.根据权利要求6所述的逆变器，其特征在于，所述储能电容为直流母线的储能单元电容值的五分之四。
全文摘要
本发明涉及一种具有节能装置的注塑机，包括逆变器，所述逆变器包括整流单元、逆变单元、直流母线、储能单元以及节能单元，其中所述直流母线的两端分别连接到整流单元的直流输出端子和逆变单元的直流输入端子，所述储能单元和节能单元的两端分别连接到所述直流母线的正母排和负母排，所述节能单元包括储能电容。本发明还涉及一种逆变器。本发明在基于逆变器控制的注塑机上增加节能单元，可有效抑制逆变器母线电压上升，同时把多余的能量储存起来，不仅省去了制动单元，而且有效节约了能源。
文档编号H02M7/48GK102457060SQ20101051974
公开日2012年5月16日 申请日期2010年10月26日 优先权日2010年10月26日
发明者李紫奎 申请人:深圳市汇川技术股份有限公司