專利名稱：交流伺服驅(qū)動器中的電機電力線斷線檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種交流伺服驅(qū)動器中的電機電力線斷線時的檢測方法。
背景技術(shù)：
迄今為止，例如專利文獻(xiàn)1中所公開的“Failure Detecting Devicefor AC Motor Control Circuit”被稱作電機的斷線檢測器。
圖3是JP-A-9-172791中已知的用于檢測通過電池112向三相交流電機110提供電力的電路中的電流傳感器等的異常的交流電機控制電路的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
在該圖中，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轉(zhuǎn)換器126，ROM120存儲要由CPU118執(zhí)行的控制程序、固定參數(shù)等，而RAM122為CPU118提供工作區(qū)域。I/O端口124和A/D轉(zhuǎn)換器126分別為用于輸入外部數(shù)字或模擬信息的裝置。這里，從I/O端口124輸入扭矩命令值和添加到電機110上的解算器128的輸出，該扭矩命令值表示要從電機110輸出的扭矩，該解算器128的輸出用于響應(yīng)于電機轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生信號。A/D轉(zhuǎn)換器126將與電機110的三相相對應(yīng)提供的電流傳感器130u、130v和130w的輸出ius、ivs和iws從模擬形式轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式，以輸入到控制器116。
CPU118向IPM114提供控制信號，以從電機110輸出與扭矩命令值相對應(yīng)的扭矩。此時，CPU118檢測解算器128的輸出信號(轉(zhuǎn)數(shù)或者旋轉(zhuǎn)角)以及電流傳感器130u、130v和130w的輸出ius、ivs和iws(相電流瞬時值)，并且當(dāng)CPU118在正常操作控制過程中轉(zhuǎn)換到異常檢測程序時，CPU118通過相電壓命令值找到相電流iuc、ivc和iwc的估計值，并在與相輸出電流值ius、ivs、iws的偏差|iuc-ius|、|ivc-ivs|、|iwc-iws|和閾值ΔI1u、ΔI1v、ΔI1w之間進(jìn)行比較，以確定異常。
另一種檢查裝置是JP-A-5-137380中公開的“電機控制器(MotorController)”。圖4是其電路圖?？刂齐娐?07a對驅(qū)動電路205進(jìn)行控制，并且在接收到電機啟動命令210時進(jìn)行工作，并且在電機啟動之前，向斷線檢測電路212提供斷線檢測命令213，根據(jù)過流檢測信號來檢查電路是否異常。如果沒有檢測到異常，則控制電路啟動電機201；如果檢測到了異常，則控制電路停止啟動電機201。在這種情況下，提供斷線檢測電路212的斷線檢測信號214，以通過施加直流電來執(zhí)行各相的通電測試；在通電階段，如果在該通路中不存在異常，則流過非受控直流電，并由此進(jìn)入過流狀態(tài)，并且使用該事實來檢測過流。
然而，在上述現(xiàn)有技術(shù)中，無法直接檢測電機斷線，并且由于電機斷線而使得速度檢測值不符合速度命令值，因此，扭矩命令變?yōu)楹艽蟮闹?。如果扭矩命令繼續(xù)取很大的值，則檢測為超負(fù)荷警告，并由此用于該專利文獻(xiàn)中所示的異常檢測，操作過程中的異常檢測的延遲時間很長，并且包括電機的機器的移動部分會失控，導(dǎo)致對機器的損害；這是一個問題。
由于無法在工作之前快速檢測到電力線的斷線，所以如果用于驅(qū)動垂直軸的電機電力線發(fā)生了斷線，則在機械制動釋放后，工件會脫落；這也是一個問題。
因此，本發(fā)明第一方面的目的是提供一種交流伺服驅(qū)動器的電機電力線斷線檢測方法，其能夠在工作期間即時檢測電機電力線中是否存在斷線，并能夠在對機器產(chǎn)生損害之前安全地使機器停止。
此外，本發(fā)明第二方面的目的是提供一種交流伺服驅(qū)動器的電機電力線斷線檢測方法，其能夠在工作之前，在保持機械制動的同時安全地檢測電機電力線中是否存在斷線，并且如果檢測到了斷線，則能夠不釋放機械制動，以防止工件脫落。

發(fā)明內(nèi)容
為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)發(fā)明1，提供了一種交流伺服驅(qū)動器的電機電力線斷線檢測方法，該交流伺服驅(qū)動器包括電流檢測器；以及扭矩控制器，該方法包括以下步驟從由該電流檢測器檢測的三相交流電流中提取扭矩電流分量；將扭矩命令和該扭矩電流分量進(jìn)行比較；以及如果該扭矩命令與該扭矩電流分量之間的差值超過了設(shè)定值，則識別為電機電力線發(fā)生斷線。
根據(jù)發(fā)明2，提供了一種交流伺服驅(qū)動器的電機電力線斷線檢測方法，該交流伺服驅(qū)動器包括電流檢測器；以及扭矩控制器，該方法包括以下步驟施加三相交流電壓，以允許不在電機中產(chǎn)生扭矩的磁化電流流過；通過該電流檢測器對流入到該電機中的結(jié)果電流進(jìn)行檢測；提取磁化電流分量；將該磁化電流分量與所命令的磁化電流進(jìn)行比較；以及如果該磁化電流與該磁化電流分量之間的差值超過了設(shè)定值，則識別為電機電力線發(fā)生斷線。
根據(jù)發(fā)明3，其特征在于，如果識別為電機電力線發(fā)生斷線，則切斷從電力轉(zhuǎn)換器向電機的施加輸出，并且啟動制動機構(gòu)使電機停止。
根據(jù)發(fā)明4，其特征在于，如果識別為電機電力線發(fā)生斷線，則不釋放制動機構(gòu)，并且不啟動電機。
根據(jù)該交流伺服驅(qū)動器的電機電力線斷線檢測方法，在斷線檢查中，在電機工作時，將扭矩電流命令I(lǐng)qref和扭矩電流檢測值Iqfb之間的差值與設(shè)定值進(jìn)行比較，并確定電機電力線是否斷線，因此可以通過快速的斷線檢測來采取稍后的安全措施。
另選地，在工作之前的電機停止?fàn)顟B(tài)下的斷線檢查中，使用d軸電流，并且使不在電機中產(chǎn)生扭矩的d軸電流流過，將d軸電流命令I(lǐng)dref和d軸電流檢測值Idref之間的差值與設(shè)定值進(jìn)行比較，并確定電機電力線是否斷線，因此可以在保持機械制動的情況下，安全地執(zhí)行工作之前的斷線檢查。


圖1是表示具有根據(jù)發(fā)明1的電機電力線斷線檢測方法的交流伺服驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是表示具有根據(jù)發(fā)明2的電機電力線斷線檢測方法的交流伺服驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)框圖。
圖3是現(xiàn)有技術(shù)的交流電機控制電路的異常檢測器的結(jié)構(gòu)圖。
圖4是現(xiàn)有技術(shù)的電機控制器的電路圖。
圖中的標(biāo)號如下1表示扭矩命令，2表示電流轉(zhuǎn)換器，3表示qref，4表示電流檢測器，5表示電流檢測器，6表示Iufb，7表示Ivf，8表示d-q轉(zhuǎn)換器，9表示Iqfb，10表示Idfb，11表示電壓轉(zhuǎn)換器，12表示Vqref，13表示電壓轉(zhuǎn)換器，14表示Vdref，15表示d-q轉(zhuǎn)換器，16表示Vuref，17表示Vvref，18表示Vwref，19表示電力轉(zhuǎn)換器，20表示絕對值電路，21表示檢測電平設(shè)定器，22表示比較器，23表示斷線檢測信號，24表示磁化電流命令產(chǎn)生器，25表示dref。
具體實施例方式
下面參照

本發(fā)明的第一實施例。
圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的電機控制器的框圖。
在圖1中，通過電流轉(zhuǎn)換器2將扭矩命令1轉(zhuǎn)換為Iqref3。分別通過電流檢測器4和電流檢測器5將電機U相電流和V相電流轉(zhuǎn)換為Iufb6和Ivfb7。通過d-q轉(zhuǎn)換器8將Iufb6和Iufb7以及通過將Iufb6和Iufb7相加并使其符號相反而提供的電流轉(zhuǎn)換為Iqfb9和Iqfb10。
通過電壓轉(zhuǎn)換器11將Iqref3與Iqfb9之間的差值轉(zhuǎn)換為Vqref12。通過電壓轉(zhuǎn)換器13將通過使Idfb10的符號相反而提供的電流轉(zhuǎn)換為Vdref14。
通過d-q轉(zhuǎn)換器15將Vqref12和Vdref14轉(zhuǎn)換為Vuref16、Vvref17和Vwref18，然后通過電力轉(zhuǎn)換器19將其分別轉(zhuǎn)換為U相電壓、V相電壓和W相電壓，并將這些電壓施加給電機。
比較器22在由絕對值電路20提供的Iqref3和Iqfb9之間的差值的絕對值以及檢測電平設(shè)定器21的設(shè)定值之間進(jìn)行比較，并將比較結(jié)果用作斷線檢測信號23。
該操作如下如果電機電力線在工作期間發(fā)生斷線，則電流不流入電機，并且Iufb6和Ivfb7變?yōu)?，而且Iqfb9也變?yōu)?。如果電機電力線斷線，則速度控制器等的高級控制循環(huán)的受控變量發(fā)生改變，并且其輸出的扭矩命令1始終會變?yōu)榉?值。Iqref3也變?yōu)榉?值。因此，Iqref3和Iqfb9之間產(chǎn)生差值，并且比較器22在絕對值電路20的偏差絕對值和預(yù)設(shè)為預(yù)定值的檢測電平設(shè)定器21的設(shè)定值之間進(jìn)行比較。如果該偏差絕對值超過該設(shè)定值，則輸出斷線檢測信號23。
當(dāng)向高級控制部分輸入斷線檢測信號時，切斷反用換流器19的輸出，并且啟動制動以使電機停止。
接下來，將根據(jù)

本發(fā)明的第二實施例。
圖2是表示具有根據(jù)本發(fā)明第二實施例的電機電力線斷線檢測方法的交流伺服驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)框圖。
在圖2中，通過電流轉(zhuǎn)換器2將扭矩命令1轉(zhuǎn)換為Iqref3。通過磁化電流命令產(chǎn)生器24輸出Idref25。
分別通過電流檢測器4和電流檢測器5將電機U相電流和V相電流轉(zhuǎn)換為Iufb6和Ivfb7。通過d-q轉(zhuǎn)換器8將Iufb6和Iufb7以及通過將Iufb6和Iufb7相加并使其符號相反而提供的電流轉(zhuǎn)換為Iqfb9和Iqfb10。
通過電壓轉(zhuǎn)換器11將Iqref3與上述Iqfb9之間的差值轉(zhuǎn)換為Vqref12。通過電壓轉(zhuǎn)換器13將Idref25和Iqfb10之間的差值轉(zhuǎn)換為Vdref14。
通過d-q轉(zhuǎn)換器15將Vqref12和Vdref14轉(zhuǎn)換為Vuref16、Vvref17和Vwref18，然后通過電力轉(zhuǎn)換器19將其分別轉(zhuǎn)換為U相電壓、V相電壓和W相電壓，并將這些電壓施加給電機。
比較器22在由絕對值電路20提供的上述Iqref25和上述Iqfb10之間的差值的絕對值以及檢測電平設(shè)定器21的設(shè)定值之間進(jìn)行比較，并將比較結(jié)果用作斷線檢測信號23。
該操作如下為了使不在電機中產(chǎn)生扭矩的d軸電流在工作之前流過，未由磁化電流命令產(chǎn)生器24進(jìn)行零驅(qū)動的電流命令I(lǐng)dref25試圖使電流通過電壓轉(zhuǎn)換器13、d-q轉(zhuǎn)換器15，以及電力轉(zhuǎn)換器19流入電機。然而，如果電機電力線發(fā)生了斷線，則沒有電流流過，并且電流檢測器4和電流檢測器5檢測電流為零。通過d-q轉(zhuǎn)換器8輸出的Idfb10也變?yōu)?。因此，Idref25和Idfb10之間出現(xiàn)了差值，并且絕對值電路輸出該差值的絕對值。比較器22在該絕對值和檢測電平設(shè)定器21的設(shè)定值之間進(jìn)行比較。如果該絕對值超過該設(shè)定值，則輸出斷線檢測信號23。
如果沒有輸入斷線檢測信號23，則高級控制部分釋放制動，以啟動電機；如果輸入了斷線檢測信號23，則高級控制部分保持制動，并且不啟動電機。
工業(yè)適用性如上所述，根據(jù)本發(fā)明，通過電流檢測器直接檢測電機電力線中的斷線，具有以下優(yōu)點可以減少斷線檢測延時，并且如果電機電力線斷線，可以立即檢測到，并且可以在機器受損害之前安全地停止電機。
可以在工作之前，在保持機械制動的同時檢測電機電力線中是否存在斷線，因此具有以下優(yōu)點如果線路出現(xiàn)斷線，則可以不釋放機械制動，從而可以防止工件脫落。
權(quán)利要求
1.一種交流伺服驅(qū)動器的電機電力線斷線檢測方法，該交流伺服驅(qū)動器包括電流檢測器；以及扭矩控制器，該方法包括以下步驟從由所述電流檢測器檢測的三相交流電流中提取扭矩電流分量；將扭矩命令和所述扭矩電流分量進(jìn)行比較；以及如果所述扭矩命令與所述扭矩電流分量之間的差值超過一設(shè)定值，則識別為電機電力線發(fā)生斷線。
2.一種交流伺服驅(qū)動器的電機電力線斷線檢測方法，該交流伺服驅(qū)動器包括電流檢測器；以及扭矩控制器，該方法包括以下步驟施加三相交流電壓，以允許不會在電機中產(chǎn)生扭矩的磁化電流流過；通過所述電流檢測器對流入電機中的結(jié)果電流進(jìn)行檢測；提取磁化電流分量；將所述磁化電流分量和所命令的磁化電流進(jìn)行比較；以及如果所述磁化電流與所述磁化電流分量之間的差值超過一設(shè)定值，則識別為電機電力線發(fā)生斷線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流伺服驅(qū)動器的電機電力線斷線檢測方法，其中，如果識別為電機電力線發(fā)生斷線，則切斷從電力轉(zhuǎn)換器向電機的施加輸出，并且啟動制動機構(gòu)以使電機停止。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的交流伺服驅(qū)動器的電機電力線斷線檢測方法，其中，如果識別為電機電力線發(fā)生斷線，則不釋放制動機構(gòu)，并且不啟動電機。
全文摘要
提供了一種能夠減少電機電力線斷線檢測的延遲的斷線檢測方法。如下執(zhí)行具有電流檢測器和扭矩控制器的交流伺服驅(qū)動器的電機電力線斷線檢測方法。從由電流檢測器(4、5)檢測的三相交流電流中提取扭矩電流分量(9)，將扭矩命令(1)與該扭矩電流分量(9)進(jìn)行比較，如果該扭矩命令和該扭矩電流分量之間的差值超過一設(shè)定值(21)，則識別為電機電力線發(fā)生了斷線。
文檔編號H02MGK1778033SQ200480010478
公開日2006年5月24日 申請日期2004年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月18日
發(fā)明者嶌直紀(jì) 申請人:株式會社安川電機