电力控制装置、电力供给的分配方法与流程

1.本发明涉及通过时间比例控制来进行对多个负载的每一个的电力供给的电力控制装置、电力供给的分配方法及电力供给的分配程序。


背景技术：

2.例如在半导体制造装置或注塑成型机等装置中，设置有多个用于将材料或制作物等保持为给定的温度的加热器(负载)。关于针对这样的多个加热器(负载)的电力供给的控制方法，在专利文献1中公开了如下技术：通过分时地供给电力以使得对两个以上的负载的电力供给不同时成为接通状态，由此实现电力供给设备的小容量化和小型化。现有技术文献专利文献
3.专利文献1：日本特开平11
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262174号公报


技术实现要素：

发明所要解决的课题
4.用于向多个负载供给电力的控制方法之一是时间比例控制。时间比例控制是通过改变给定的周期内的电力供给的接通和断开的期间的比率来供给所期望的电力的方式。例如，在如上那样的用于将材料或制作物等保持为给定的温度的加热器中，在升温后的温度维持状态下，各个加热器的输出为稳定的状态，因此，对各个加热器的电力供给的接通和断开的期间的比率也为恒定值。即，在对各个加热器的电力供给中，成为存在恒定的接通期间和断开期间的状态。如果对各加热器的电力供给的接通期间重叠，则该期间中的电流(流过各加热器的电流的合计值)变大，因此，需要具有能够耐受该电流的容量的电力设备。与此相对，如果能够进行尽可能地使接通期间不重叠那样的电力控制使得电流值或电力值收敛于给定的上限值，则能够实现电力供给设备的小容量化和小型化。
5.本发明鉴于上述问题，其目的在于提供一种电力控制装置及电力供给的分配方法，关于通过时间比例控制来进行针对多个负载的每一个的电力供给的电力控制，能够容易地进行对各负载的电力供给的分配，使得电流值或电力值收敛于给定的上限值。用于解决课题的手段
6.(结构1)一种电力控制装置，通过时间比例控制来进行对多个负载的每一个的电力供给，其特征在于，针对所述多个负载的每一个关联有最大负载率和接通控制时的电流值或电力值，所述电力控制装置具备电力供给自动分配部，该电力供给自动分配部通过反复进行以下各处理直到各所述负载的最大负载率全部成为0为止，由此进行向各所述负载的电力供给的自动分配处理：对与各所述负载相关联的接通控制时的电流值或电力值的合计值不超
过限制值的所述负载的组合进行计算的处理，所述限制值是规定向多个所述负载输出的电流值或电力值的合计的上限的值；以及设定同时对所述组合的各负载进行接通控制的期间，并从所述组合的各负载的最大负载率减去所述期间的处理。
7.(结构2)根据结构1所述的电力控制装置，其特征在于，所述电力控制装置进行以下处理：计算将同时对各所述负载进行接通控制的期间累计所得的累计值的处理；以及在所述累计值达到给定值之前无法使所有的所述负载的最大负载率为0的情况下进行错误处理。
8.(结构3)根据结构1或2所述的电力控制装置，其特征在于，在计算不超过所述限制值的所述负载的组合的处理中，从所述接通控制时的电流值大的组合进行选择。
9.(结构4)一种电力供给的分配方法，是对多个负载的每一个的电力供给中使用的时间比例控制中的向各所述负载的电力供给的分配方法，其特征在于，针对所述多个负载的每一个关联有最大负载率和接通控制时的电流值或电力值，所述电力供给的分配方法包括以下步骤：对与各所述负载相关联的接通控制时的电流值或电力值的合计值不超过限制值的所述负载的组合进行计算的步骤，所述限制值是规定向多个所述负载输出的电流值或电力值的合计的上限的值；设定同时对所述组合的各负载进行接通控制的期间，从所述组合的各负载的最大负载率减去所述期间，并且计算将同时对各所述负载进行接通控制的期间累计所得的累计值的步骤；通过重复上述各步骤，从而进行向各所述负载的电力供给的分配的步骤；以及在所述累计值达到给定值之前无法使所有的所述负载的最大负载率为0的情况下设为错误的步骤。
10.(结构5)一种电力供给的自动分配程序，是对多个负载的每一个的电力供给中使用的时间比例控制中的向各所述负载的电力供给的自动分配程序，其特征在于，在存储部中，针对所述多个负载的每一个关联有最大负载率和接通控制时的电流值或电力值，所述电力供给的自动分配程序使运算部执行以下步骤：对与各所述负载相关联的接通控制时的电流值或电力值的合计值不超过限制值的所述负载的组合进行计算的步骤，所述限制值是规定向多个所述负载输出的电流值或电力值的合计的上限的值；设定同时对所述组合的各负载进行接通控制的期间，从所述组合的各负载的最大负载率减去所述期间，并且计算将同时对各所述负载进行接通控制的期间累计所得的累计值的步骤；通过重复上述各步骤，从而进行向各所述负载的电力供给的自动分配的步骤；以及在所述累计值达到给定值之前无法使所有的所述负载的最大负载率为0的情况下设为错误的步骤。发明效果
11.根据本发明的电力控制装置、电力供给的分配方法及电力供给的分配程序，关于通过时间比例控制进行对多个负载的每一个的电力供给的电力控制，能够容易地进行对各负载的电力供给的分配，使得电流值或电力值收敛于给定的上限值。
附图说明
12.图1是表示本发明所涉及的实施方式的加热系统的与本发明相关的结构的概略的
框图。图2是表示实施方式的电力控制装置的处理动作的概略的流程图。图3是表示在电力控制装置中设定的设定值的一例的图。图4是用于说明电力控制装置的处理过程的一例的图。图5是用于说明电力控制装置的处理过程的一例的图。图6是用于说明电力控制装置的处理过程的一例的图。图7是用于说明电力控制装置的处理结果的一例的图。
具体实施方式
13.以下，参照附图对本发明的一个实施方式进行具体说明。另外，以下的实施方式是将本发明具体化时的一个方式，并不将本发明限定于其范围内。
14.图1是表示本实施方式的系统的与本发明有关的结构的概略的框图。本实施方式的系统是进行半导体制造装置或注塑成型机等装置中设置的多个负载即加热器(在此为了简化而设为四个加热器)的控制的系统。本实施方式的系统具备：加热器231～加热器234；向各加热器供给电力的交流电源21；将向各加热器的电力供给接通/断开的开关元件sw241～sw244；设置在从交流电源21到各加热器的电力供给路径上，保护电路等不受过载或短路等影响的断路器22；以及通过各开关元件的接通/断开控制来控制向各加热器的电力供给的电力控制装置1。
15.电力控制装置1是如下装置：从温度调节器等其他装置接受操作输出值mv的输入，并基于该操作输出值mv，通过时间比例控制(与作为pid运算等的结果的mv成比例地使输出的接通/断开比变化的控制)来进行对加热器231～加热器234的每一个的电力供给。电力控制装置1具备：输出控制部11，通过时间比例控制来进行开关元件sw241～sw244的接通/断开控制；电力供给自动分配部12，进行对各加热器的电力供给的自动分配处理；以及通信部13，进行与温度调节器等其他装置之间的信息的收发。在电力控制装置1中，相对于加热器231～加热器234的每一个关联有最大负载率和接通控制时的电流值，通过反复进行以下处理，由此进行对各加热器的电力供给的自动分配处理：对与各加热器相关联的接通控制时的电流值的合计值不超过限制值的加热器的组合进行计算的处理，所述限制值规定了向各加热器输出的电流值的合计的上限；以及设定同时对所述组合的各加热器进行接通控制的期间，并将该期间从所述组合的各加热器的最大负载率减去的处理。
16.对加热器231～加热器234的每一个设定的“最大负载率”是指规定各加热器的负载率(接通期间相对于控制周期的比例)的上限的值(即输出限制)，是设定在0～100％之间的值。加热器231～加热器234基本上用于将对象物加热到某一定的温度，将稳定状态(达到一定的温度的状态)下的负载率称为稳定负载率。“最大负载率”被设定为至少比稳定负载率大的值。在本实施方式中，将稳定负载率乘以给定的系数所得的值设定为“最大负载率”。对加热器231～加热器234的每一个设定的“接通控制时的电流值”是指在通过时间比例控制进行了接通控制时，流过各加热器231～加热器234的电流值。“最大负载率”和“接通控制时的电流值”基于在自动调谐时等测定的稳定负载率和电流值来设定。
[0017]“规定了向各加热器输出的电流值的合计的上限的限制值”是指规定流过加热器231～234的电流值的合计的上限的值，是由用户等预先设定在装置中的值。若能够将流过加热器231～234的电流值的合计的上限抑制得较低，则能够实现断路器22的小容量化和电力的基本费用的降低(合同容量的小容量化)等。
[0018]
图2是表示电力控制装置1的与本发明有关的处理动作的概略的流程图。另外，图4～7是用于说明电力控制装置1的处理过程的一例的图。以下，参照图2的流程图和图4～7对电力控制装置1中的对各加热器的电力供给的自动分配处理进行说明。另外，将加热器231～加热器234的系统分别称为“通道”。通道1～4对应于加热器231～234。
[0019]
图3是在电力控制装置1中设定的“最大负载率(输出限制)”和“接通控制时的电流值(加热器电流值)”的一例。另外，作为“规定了向各加热器输出的电流值的合计的上限的限制值(峰值电流设定值)”的一例，设定了9a。图2的处理是在电力供给自动分配部12中，基于图3所例示的设定值，进行对各通道(加热器)的电力供给定时的自动分配处理的处理。
[0020]
当执行图2的处理时，作为初始化处理，对变量n代入1，对变量t代入0(未特别图示)。在初始化处理后的步骤201中，取得最大负载率(剩余输出)不为0、接通控制时的电流值(加热器电流值)为最大的通道x。在图3的例子中，通道2和3符合。在像这样多个通道符合的情况下，选择任一通道。选择方法可以是随机选择的方法、按通道编号顺序选择的方法、按最大负载率(剩余输出)从大到小的顺序选择的方法等任意的方法。这里，设为选择了通道3来进行说明。
[0021]
接着，进行计算通道x与其他通道的组合中的电流值的合计值的处理(步骤202)。图4的(a)表示步骤202的处理结果的一例。针对在步骤201中选择的通道3，作为将各通道相组合的模式而生成模式1～7，并按各模式计算出接通控制时的电流值(加热器电流值)的合计。
[0022]
在接下来的步骤203中，判别在步骤202中求出的各模式中是否存在加热器电流值的合计为峰值电流设定值(在本实施方式中为“9a”)以下的组合。在图4的(a)的例子中，模式5(通道3与1的组合)和模式7(通道3与4的组合)符合。在如上述这样多个组合符合的情况下，选择任一组合。选择方法可以是从包含加热器电流值大的通道(除了在步骤201中所选择的通道x以外，加热器电流值最大的通道)的组合中选择的方法、从电流的合计值最大的组合中选择的方法、随机选择的方法、按照模式编号顺序选择的方法、从包含最大负载率(剩余输出)大的通道的组合中选择的方法等任意的方法。这里，设为选择了模式5的组合来进行说明。
[0023]
在存在加热器电流值的合计为峰值电流设定值以下的组合的情况下，从作为组合对象的各通道的剩余输出中减去“各剩余输出当中的最小值”，并对将同时对各加热器进行接通控制的期间累计所得的累计值t加上“各剩余输出当中的最小值”(步骤203：是
→
步骤204)。
所谓“各剩余输出当中的最小值”，是指作为组合对象的各通道的剩余输出的最小值。即，成为能够将作为组合对象的各通道同时接通的最大的长度。在选择了通道3与1的组合的该例中，如图5的(a)所示，由于通道3的剩余输出＝60％、通道1的剩余输出＝30％，所以“各剩余输出当中的最小值”为30％。因此，通过步骤204的处理，从通道3和1的剩余输出分别减去30，并且对累计值t累计30。图5的(a)的右端的列为处理结果。所谓“将同时对各加热器进行接通控制的期间累计所得的累计值t”，是指对控制周期中的已分配完毕的期间进行累计所得的值，这通过以下的说明会变得明确。例如，累计值t＝70(％)表示“控制期间(100％)中的70％已分配完毕”。
[0024]
在接下来的步骤205中，将期间n设为接在期间n
‑
1之后的“各剩余输出当中的最小值”的长度，并在期间n中设定作为组合对象的通道的接通期间。在上述的例子中，期间1被设定为“各剩余输出当中的最小值”＝30％的长度，在期间1中，设定通道3和1的接通期间。概念性地图示了这种情况的是图6的(a)。另外，如上所述，所谓“剩余输出”，是指通过步骤204、205的处理，从最大负载率减去已分配接通期间的负载率所得的剩余。
[0025]
在步骤203的判别的结果是没有能够与在步骤201中选择的通道x组合的通道的情况下，转移到步骤206，将通道x的剩余输出设为0(通道x的剩余输出
‑
通道x的剩余输出＝0)，并对累计值t累计通道x的剩余输出。接着，在步骤207中，将期间n设为接在期间n
‑
1之后的通道x的剩余输出的长度的期间，并在期间n中设定通道x的接通期间。即，通过步骤206和207的处理，分配将通道x单独接通的期间(通道x的剩余输出的全部)。另外，从步骤206的处理也可以理解，“将同时对各加热器进行接通控制的期间累计所得的累计值t”中的“同时对各加热器进行接通控制的期间”意味着，在没有能够组合的通道的情况下，对该一个加热器进行接通控制的期间。
[0026]
接在步骤203～207之后的步骤208～211的处理是进行分配的结束/继续、以及不能分配的判别的处理。在步骤208中，判别是否能够使所有通道的剩余输出为0，在能够使所有通道的剩余输出为0的情况下，视为分配已结束，结束处理。在步骤209中，判别累计值t是否达到100％，在达到100％的情况下，视为不能分配而进行错误输出(步骤209：是
→
步骤211)。即，在累计值达到给定值(100％)之前不能使所有负载的最大负载率为0的情况下进行错误处理。另一方面，在未达到100％的情况下，转移到步骤210，使n递增，转移到步骤201(继续进行处理)。
[0027]
继续对上述的例子进行说明，在步骤208和209双方中成为否的判定，转移到步骤210而使n递增(n＝2)，返回到步骤201，继续进行处理。在步骤201中，再次选择通道3，通过接下来的步骤202的处理，得到图4的(b)的结果。图4的(b)的模式3的通道3与4的组合成为不超过峰值电流设定值的组合，因此从步骤203转移到步骤204。如图5的(b)所示，由于通道3的剩余输出＝30％、通道4的剩余输出＝
70％，所以“各剩余输出当中的最小值”为30％。因此，通过步骤204的处理，从通道3和4的剩余输出分别减去30，并且对累计值t累计30。图5的(b)的右端的列成为处理结果。在接下来的步骤205中，将期间2设定为接在期间1之后的30％的长度，在期间2中设定通道3和4的接通期间(图6的(b))。
[0028]
接着，步骤208和209的判定再次成为否的判定，转移到步骤210而使n递增(n＝3)，返回到步骤201，继续进行处理。在步骤201中，选择通道2，通过接下来的步骤202的处理，得到图4的(c)的结果。由于图4的(c)的模式1的通道2与4的组合成为不超过峰值电流设定值的组合，所以从步骤203转移到步骤204。如图5的(c)所示，由于通道2的剩余输出＝40％、通道4的剩余输出＝40％，所以“各剩余输出当中的最小值”为40％。因此，通过步骤204的处理，从通道2和4的剩余输出分别减去40，并且对累计值t累计40。图5的(c)的右端的列成为处理结果。在接下来的步骤205中，将期间3设定为接在期间2之后的40％的长度，在期间3中设定通道2和4的接通期间(图6的(c))。
[0029]
通过上述处理，所有通道的剩余输出成为0，因此接下来的步骤208的判别为是，结束分配处理。图7示出了上述例子中的分配结果。另外，在上述例子中，例如在通道2的最大负载率(输出限制)为50％的情况下，在n＝3时的处理中，步骤208的判别为否，步骤209的判别为是，因此视为不能分配而进行错误输出。
[0030]
如上所述，根据本实施方式的电力控制装置1，关于通过时间比例控制来进行对多个负载的每一个的电力供给的电力控制，能够自动地进行对各负载的电力供给的分配，使得电流值收敛于给定的上限值。由此，也能够将断路器的容量、电力的合同容量设定为效率的容量。另外，根据本实施方式的电力控制装置1，在步骤201中，通过取得接通控制时的电流值(加热器电流值)最大的通道，由此从接通控制时的电流值大的通道进行选择。由此，能够实现处理的效率化。
[0031]
另外，在本实施方式中，以设定了接通控制时的“电流值”的情况为例，但也可以设定接通控制时的“电力值”。作为处理概念，与本实施方式中所说明的相同。另外，作为将进行接通控制的期间累计所得的累计值t，设为与负载率对应的0～100％的值(标准化的值)，但本发明并不限于此。例如，也可以构成为以进行接通控制的时间(ms)为单位，在步骤209的判别中，判别累计值t(ms)是否达到控制周期(ms)。
[0032]
在本实施方式中，说明了电力控制装置具备输出控制部11、电力供给自动分配部12、通信部13的情况，但各功能部并不限定于以硬件的方式独立地构成，例如也可以是在微型计算机等一个设备上以软件的方式安装所有功能等。相反地，也可以将各功能部的任一个或全部以硬件的方式(通过专用电路等)安装，还可以将在本实施方式中作为在电力供给自动分配部12上以软件的方式执行的处理而说明的功能的一部分或全部以硬件的方式安装。
[0033]
另外，在本实施方式中，以由电力控制装置1(电力供给自动分配部12)执行上述说明的对各通道(加热器)的电力供给定时的自动分配处理为例，但也可以由pc等外部的信息
处理装置进行该处理，并将所得到的分配结果设定于电力控制装置1。符号说明
[0034]1…
电力控制装置11
…
输出控制部12
…
电力供给自动分配部231
…
加热器(负载)。