CN1778033A - 交流伺服驱动器中的电机电力线断线检测方法 - Google Patents
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Abstract
提供了一种能够减少电机电力线断线检测的延迟的断线检测方法。如下执行具有电流检测器和扭矩控制器的交流伺服驱动器的电机电力线断线检测方法。从由电流检测器(4、5)检测的三相交流电流中提取扭矩电流分量(9)，将扭矩命令(1)与该扭矩电流分量(9)进行比较，如果该扭矩命令和该扭矩电流分量之间的差值超过一设定值(21)，则识别为电机电力线发生了断线。
Description
技术领域
本发明涉及一种交流伺服驱动器中的电机电力线断线时的检测方法。
背景技术
迄今为止，例如专利文献1中所公开的“Failure Detecting Devicefor AC Motor Control Circuit”被称作电机的断线检测器。
图3是JP-A-9-172791中已知的用于检测通过电池112向三相交流电机110提供电力的电路中的电流传感器等的异常的交流电机控制电路的系统结构图。
在该图中，用于控制IPM114的操作的控制器116包括CPU118、ROM120、RAM 122、I/O端口124，以及A/D转换器126，ROM120存储要由CPU118执行的控制程序、固定参数等，而RAM122为CPU118提供工作区域。I/O端口124和A/D转换器126分别为用于输入外部数字或模拟信息的装置。这里，从I/O端口124输入扭矩命令值和添加到电机110上的解算器128的输出，该扭矩命令值表示要从电机110输出的扭矩，该解算器128的输出用于响应于电机转子的旋转而产生信号。A/D转换器126将与电机110的三相相对应提供的电流传感器130u、130v和130w的输出ius、ivs和iws从模拟形式转换为数字形式，以输入到控制器116。
CPU118向IPM114提供控制信号，以从电机110输出与扭矩命令值相对应的扭矩。此时，CPU118检测解算器128的输出信号(转数或者旋转角)以及电流传感器130u、130v和130w的输出ius、ivs和iws(相电流瞬时值)，并且当CPU118在正常操作控制过程中转换到异常检测程序时，CPU118通过相电压命令值找到相电流iuc、ivc和iwc的估计值，并在与相输出电流值ius、ivs、iws的偏差|iuc-ius|、|ivc-ivs|、|iwc-iws|和阈值ΔI1u、ΔI1v、ΔI1w之间进行比较，以确定异常。
另一种检查装置是JP-A-5-137380中公开的“电机控制器(MotorController)”。图4是其电路图。控制电路207a对驱动电路205进行控制，并且在接收到电机启动命令210时进行工作，并且在电机启动之前，向断线检测电路212提供断线检测命令213，根据过流检测信号来检查电路是否异常。如果没有检测到异常，则控制电路启动电机201；如果检测到了异常，则控制电路停止启动电机201。在这种情况下，提供断线检测电路212的断线检测信号214，以通过施加直流电来执行各相的通电测试；在通电阶段，如果在该通路中不存在异常，则流过非受控直流电，并由此进入过流状态，并且使用该事实来检测过流。
然而，在上述现有技术中，无法直接检测电机断线，并且由于电机断线而使得速度检测值不符合速度命令值，因此，扭矩命令变为很大的值。如果扭矩命令继续取很大的值，则检测为超负荷警告，并由此用于该专利文献中所示的异常检测，操作过程中的异常检测的延迟时间很长，并且包括电机的机器的移动部分会失控，导致对机器的损害；这是一个问题。
由于无法在工作之前快速检测到电力线的断线，所以如果用于驱动垂直轴的电机电力线发生了断线，则在机械制动释放后，工件会脱落；这也是一个问题。
因此，本发明第一方面的目的是提供一种交流伺服驱动器的电机电力线断线检测方法，其能够在工作期间即时检测电机电力线中是否存在断线，并能够在对机器产生损害之前安全地使机器停止。
此外，本发明第二方面的目的是提供一种交流伺服驱动器的电机电力线断线检测方法，其能够在工作之前，在保持机械制动的同时安全地检测电机电力线中是否存在断线，并且如果检测到了断线，则能够不释放机械制动，以防止工件脱落。
发明内容
为了实现上述目的，根据发明1，提供了一种交流伺服驱动器的电机电力线断线检测方法，该交流伺服驱动器包括：电流检测器；以及扭矩控制器，该方法包括以下步骤：从由该电流检测器检测的三相交流电流中提取扭矩电流分量；将扭矩命令和该扭矩电流分量进行比较；以及如果该扭矩命令与该扭矩电流分量之间的差值超过了设定值，则识别为电机电力线发生断线。
根据发明2，提供了一种交流伺服驱动器的电机电力线断线检测方法，该交流伺服驱动器包括：电流检测器；以及扭矩控制器，该方法包括以下步骤：施加三相交流电压，以允许不在电机中产生扭矩的磁化电流流过；通过该电流检测器对流入到该电机中的结果电流进行检测；提取磁化电流分量；将该磁化电流分量与所命令的磁化电流进行比较；以及如果该磁化电流与该磁化电流分量之间的差值超过了设定值，则识别为电机电力线发生断线。
根据发明3，其特征在于，如果识别为电机电力线发生断线，则切断从电力转换器向电机的施加输出，并且启动制动机构使电机停止。
根据发明4，其特征在于，如果识别为电机电力线发生断线，则不释放制动机构，并且不启动电机。
根据该交流伺服驱动器的电机电力线断线检测方法，在断线检查中，在电机工作时，将扭矩电流命令Iqref和扭矩电流检测值Iqfb之间的差值与设定值进行比较，并确定电机电力线是否断线，因此可以通过快速的断线检测来采取稍后的安全措施。
另选地，在工作之前的电机停止状态下的断线检查中，使用d轴电流，并且使不在电机中产生扭矩的d轴电流流过，将d轴电流命令Idref和d轴电流检测值Idref之间的差值与设定值进行比较，并确定电机电力线是否断线，因此可以在保持机械制动的情况下，安全地执行工作之前的断线检查。
附图说明
图1是表示具有根据发明1的电机电力线断线检测方法的交流伺服驱动器的结构框图。
图2是表示具有根据发明2的电机电力线断线检测方法的交流伺服驱动器的结构框图。
图3是现有技术的交流电机控制电路的异常检测器的结构图。
图4是现有技术的电机控制器的电路图。
图中的标号如下：1表示扭矩命令，2表示电流转换器，3表示qref，4表示电流检测器，5表示电流检测器，6表示Iufb，7表示Ivf，8表示d-q转换器，9表示Iqfb，10表示Idfb，11表示电压转换器，12表示Vqref，13表示电压转换器，14表示Vdref，15表示d-q转换器，16表示Vuref，17表示Vvref，18表示Vwref，19表示电力转换器，20表示绝对值电路，21表示检测电平设定器，22表示比较器，23表示断线检测信号，24表示磁化电流命令产生器，25表示dref。
具体实施方式
下面参照附图说明本发明的第一实施例。
图1是根据本发明第一实施例的电机控制器的框图。
在图1中，通过电流转换器2将扭矩命令1转换为Iqref3。分别通过电流检测器4和电流检测器5将电机U相电流和V相电流转换为Iufb6和Ivfb7。通过d-q转换器8将Iufb6和Iufb7以及通过将Iufb6和Iufb7相加并使其符号相反而提供的电流转换为Iqfb9和Iqfb10。
通过电压转换器11将Iqref3与Iqfb9之间的差值转换为Vqref12。通过电压转换器13将通过使Idfb10的符号相反而提供的电流转换为Vdref14。
通过d-q转换器15将Vqref12和Vdref14转换为Vuref16、Vvref17和Vwref18，然后通过电力转换器19将其分别转换为U相电压、V相电压和W相电压，并将这些电压施加给电机。
比较器22在由绝对值电路20提供的Iqref3和Iqfb9之间的差值的绝对值以及检测电平设定器21的设定值之间进行比较，并将比较结果用作断线检测信号23。
该操作如下：
如果电机电力线在工作期间发生断线，则电流不流入电机，并且Iufb6和Ivfb7变为0，而且Iqfb9也变为0。如果电机电力线断线，则速度控制器等的高级控制循环的受控变量发生改变，并且其输出的扭矩命令1始终会变为非0值。Iqref3也变为非0值。因此，Iqref3和Iqfb9之间产生差值，并且比较器22在绝对值电路20的偏差绝对值和预设为预定值的检测电平设定器21的设定值之间进行比较。如果该偏差绝对值超过该设定值，则输出断线检测信号23。
当向高级控制部分输入断线检测信号时，切断反用换流器19的输出，并且启动制动以使电机停止。
接下来，将根据附图说明本发明的第二实施例。
图2是表示具有根据本发明第二实施例的电机电力线断线检测方法的交流伺服驱动器的结构框图。
在图2中，通过电流转换器2将扭矩命令1转换为Iqref3。通过磁化电流命令产生器24输出Idref25。
分别通过电流检测器4和电流检测器5将电机U相电流和V相电流转换为Iufb6和Ivfb7。通过d-q转换器8将Iufb6和Iufb7以及通过将Iufb6和Iufb7相加并使其符号相反而提供的电流转换为Iqfb9和Iqfb10。
通过电压转换器11将Iqref3与上述Iqfb9之间的差值转换为Vqref12。通过电压转换器13将Idref25和Iqfb10之间的差值转换为Vdref14。
通过d-q转换器15将Vqref12和Vdref14转换为Vuref16、Vvref17和Vwref18，然后通过电力转换器19将其分别转换为U相电压、V相电压和W相电压，并将这些电压施加给电机。
比较器22在由绝对值电路20提供的上述Iqref25和上述Iqfb10之间的差值的绝对值以及检测电平设定器21的设定值之间进行比较，并将比较结果用作断线检测信号23。
该操作如下：
为了使不在电机中产生扭矩的d轴电流在工作之前流过，未由磁化电流命令产生器24进行零驱动的电流命令Idref25试图使电流通过电压转换器13、d-q转换器15，以及电力转换器19流入电机。然而，如果电机电力线发生了断线，则没有电流流过，并且电流检测器4和电流检测器5检测电流为零。通过d-q转换器8输出的Idfb10也变为0。因此，Idref25和Idfb10之间出现了差值，并且绝对值电路输出该差值的绝对值。比较器22在该绝对值和检测电平设定器21的设定值之间进行比较。如果该绝对值超过该设定值，则输出断线检测信号23。
如果没有输入断线检测信号23，则高级控制部分释放制动，以启动电机；如果输入了断线检测信号23，则高级控制部分保持制动，并且不启动电机。
工业适用性
如上所述，根据本发明，通过电流检测器直接检测电机电力线中的断线，具有以下优点：可以减少断线检测延时，并且如果电机电力线断线，可以立即检测到，并且可以在机器受损害之前安全地停止电机。
可以在工作之前，在保持机械制动的同时检测电机电力线中是否存在断线，因此具有以下优点：如果线路出现断线，则可以不释放机械制动，从而可以防止工件脱落。
Claims (4)
1、一种交流伺服驱动器的电机电力线断线检测方法，该交流伺服驱动器包括：电流检测器；以及扭矩控制器，
该方法包括以下步骤：
从由所述电流检测器检测的三相交流电流中提取扭矩电流分量；
将扭矩命令和所述扭矩电流分量进行比较；以及
如果所述扭矩命令与所述扭矩电流分量之间的差值超过一设定值，则识别为电机电力线发生断线。
2、一种交流伺服驱动器的电机电力线断线检测方法，该交流伺服驱动器包括：电流检测器；以及扭矩控制器，
该方法包括以下步骤：
施加三相交流电压，以允许不会在电机中产生扭矩的磁化电流流过；
通过所述电流检测器对流入电机中的结果电流进行检测；
提取磁化电流分量；
将所述磁化电流分量和所命令的磁化电流进行比较；以及
如果所述磁化电流与所述磁化电流分量之间的差值超过一设定值，则识别为电机电力线发生断线。
3、根据权利要求1所述的交流伺服驱动器的电机电力线断线检测方法，其中，
如果识别为电机电力线发生断线，则切断从电力转换器向电机的施加输出，并且启动制动机构以使电机停止。
4、根据权利要求2所述的交流伺服驱动器的电机电力线断线检测方法，其中，
如果识别为电机电力线发生断线，则不释放制动机构，并且不启动电机。
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