電機(jī)控制裝置制造方法
【專利摘要】提供了電機(jī)控制裝置，可識別電源電壓異常及再生異常。電機(jī)控制裝置具有：變換器(116)，其在動力運(yùn)行模式下將直流電壓變換為交流電壓并驅(qū)動電機(jī)(118)，在再生模式，將來自電機(jī)(118)的交流電壓變換為直流電壓并供給再生電阻(122)；開關(guān)部(124)，其在直流電壓超過閾值的情況下將再生電阻(122)與變換器(116)連接；通斷時間檢測部(141)，其檢測開關(guān)部(124)的接通時間和斷開時間；異常判別部(147)，其在動力運(yùn)行模式和再生模式下使用不同的閾值，在動力運(yùn)行模式下，開關(guān)部(122)的累積通電時間超過動力運(yùn)行模式的閾值的情況判斷為電源電壓異常，在再生模式下，開關(guān)部(124)的累積通電時間超過再生模式的閾值的情況判斷為再生異常。
【專利說明】電機(jī)控制裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及可識別電源電壓異常及再生異常的電機(jī)控制裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] -般的電機(jī)控制裝置用整流二極管對電源電壓進(jìn)行整流，用變換器開關(guān)整流過的 電源電壓，控制電機(jī)的位置、速度、轉(zhuǎn)矩。
[0003] 圖6是現(xiàn)有電機(jī)控制裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。電源10經(jīng)由電磁接觸器12與整流二極 管14連接。電機(jī)18與變換器16連接。整流二極管14對電源10的電壓進(jìn)行整流，變換器 16把開關(guān)整流二極管14整流過的電壓向電機(jī)18輸出。
[0004] 在整流二極管14和變換器16之間，連接有電容器20、再生電阻22、再生晶體管 24。再生晶體管24通過再生晶體管驅(qū)動部件30控制其開關(guān)。再生晶體管24的再生異常 通過再生異常檢測部件40來檢測。
[0005] 電機(jī)18連接有檢測其旋轉(zhuǎn)速度的編碼器50。編碼器50連接有速度檢測部52。速 度控制部54根據(jù)速度指令和速度檢測部52檢測出的速度檢測值之差輸出轉(zhuǎn)矩指令。轉(zhuǎn)矩 控制部56基于轉(zhuǎn)矩指令使變換器16開、關(guān)而控制電機(jī)18的旋轉(zhuǎn)位置、速度、轉(zhuǎn)矩。
[0006] 從電力供求方面看，電機(jī)18的驅(qū)動有向電機(jī)18供給電力的動力運(yùn)行模式和電力 從電機(jī)18返回來的再生模式。動力運(yùn)行模式時，從電源10向整流二極管14、變換器16、電 機(jī)18供給電力。再生模式時，從電機(jī)18向變換器16、再生電阻22供給電力。動力運(yùn)行模 式時電機(jī)18成為電動機(jī)，再生模式時電機(jī)18變?yōu)榘l(fā)電機(jī)，在再生模式時電機(jī)18發(fā)出的電 力供再生電阻22消耗。再生電阻22的通電控制通過再生晶體管驅(qū)動部件30來進(jìn)行。
[0007] 圖7是表示主電路直流電壓、再生晶體管及再生電阻通電時間累計(jì)值的關(guān)系的 圖。如圖所示，當(dāng)主電路直流電壓檢測部32檢測的主電路直流電壓（電容器20的電壓）達(dá) 到在基準(zhǔn)值比較部34比較的基準(zhǔn)電壓1時，再生晶體管驅(qū)動部36使再生晶體管24接通。 而當(dāng)主電路直流電壓降低至在基準(zhǔn)值比較部34被比較的基準(zhǔn)電壓2時，再生晶體管驅(qū)動部 36使再生晶體管24關(guān)斷。
[0008] 在再生電阻22的容量小的情況或因嚴(yán)酷的運(yùn)轉(zhuǎn)條件而再生頻率高的情況下，超 過再生電阻22的容許電流的平均電流被供給到再生電阻22,關(guān)系到再生電阻22的過熱或 燒壞。再生電阻22的再生異常檢測通過再生異常檢測部件40來進(jìn)行。
[0009] 為了保護(hù)再生電阻22,通斷時間檢測部42檢測再生晶體管24的通斷時間。累計(jì) 處理部44如圖7所示，在再生電阻22中流過電流的情況下，累計(jì)再生晶體管24接通的時 間，在再生電阻22中未流過電流的情況下，減去再生晶體管24關(guān)斷的時間。一旦再生晶體 管24接通的時間的累計(jì)值超過容許值，閾值比較部46就判斷為再生異常，強(qiáng)制性地使變換 器16停止，防止再生電阻22的過熱或燒壞。
[0010] 如以上所述，電機(jī)控制裝置只要電源電壓正常，就可正常檢測再生的頻率高的情 況。但是，在電源電壓比正常高時，會發(fā)生如下的問題。
[0011] 在電源電壓比正常高時，再生晶體管驅(qū)動部件30不能將其電壓識別為再生模式 時的電壓，而使再生晶體管24接通。因此，往往會從電源10向整流二極管14、再生電阻22 供給電力。再生異常檢測部件40在再生晶體管24接通著的時間的累計(jì)值超過容許值的時 點(diǎn)，判斷為再生異常，經(jīng)由未圖示的上位控制器將電磁接觸器12斷開。
[0012] 這樣，所檢測的再生異常中包括電源電壓比正常高的情況和再生的頻率高的情況 雙方的異常。在圖6所示的電機(jī)控制裝置中，不能識別這些異常。
[0013] 控制伺服電機(jī)的電機(jī)控制裝置多被用于生產(chǎn)機(jī)械等生產(chǎn)設(shè)備。因此，在發(fā)生了故 障的情況下，若不能馬上修復(fù)就會蒙受大的損害。因此，要求將故障細(xì)分化進(jìn)行檢測的技 術(shù)，以便立刻掌握故障的內(nèi)容。
[0014] 在圖6的電機(jī)控制裝置中，為了分別檢測兩個異常狀態(tài)，需要另外設(shè)置檢測電源 電壓高的情況的電路。但是，若設(shè)置該電路，不僅電路變得復(fù)雜，而且關(guān)系到成本增高。在 呼吁節(jié)省資源的現(xiàn)代，要求不設(shè)置特別的電路，分別檢測兩個異常狀態(tài)的技術(shù)。
[0015] 作為解決如上所述的不良情況的技術(shù)，有下述專利文獻(xiàn)1所示的技術(shù)。專利文獻(xiàn) 1所示的技術(shù)中，公開了一種伺服控制裝置，其根據(jù)控制對象電機(jī)的加減速狀態(tài)判斷電源再 生的有無，電機(jī)不處在減速狀態(tài)、且電源再生正在進(jìn)行時，判斷是異常。
[0016] 在該伺服控制裝置中，觀察電機(jī)的減速狀態(tài)、判斷異常的有無。但是，僅觀察電機(jī) 的減速狀態(tài)，并不知道電機(jī)處于再生模式還是處于動力運(yùn)行模式。例如，驅(qū)動垂直軸負(fù)載的 情況下，有時電機(jī)因重力而旋轉(zhuǎn)，在一定速度下也會變?yōu)樵偕Ｊ?。這樣，有時電機(jī)沒有在 減速狀態(tài)再生也會進(jìn)行，因此，即使電機(jī)沒有在減速狀態(tài)、且電源再生進(jìn)行時，電源電壓也 不一定存在異常。正確的再生模式的判別需要考慮電機(jī)的速度和轉(zhuǎn)矩兩方面。
[0017] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0018] 專利文獻(xiàn)
[0019] 專利文獻(xiàn)1 :(日本）特開2000 - 23480號公報(bào)
[0020] 發(fā)明要解決的課題
[0021] 通常，再生異常的檢測按照流過再生電阻22的電流的累計(jì)值超過再生電阻22的 容許電流來檢測。在再生電阻22的容量小的情況下，因容許電流較小，檢測到再生異常的 時間較短，而在再生電阻22的容量大的情況下，檢測到再生異常的時間就會增長。
[0022] 電源電壓比正常高的情況下，由于檢測異常之后向上位控制器傳送異常信號，直 到電磁接觸器被切斷需要時間，因此需要盡可能快地檢測電源電壓比正常高的情況。
[0023] 但是，在現(xiàn)有電機(jī)控制裝置中，直到超過再生電阻的容許電流，電流流過再生電阻 之后才可以進(jìn)行再生異常的檢測，因此，電源電壓比正常高的情況的檢測時刻延遲，容易導(dǎo) 致再生電阻的過熱，安全性存在問題。
[0024] 通常的電機(jī)控制時的再生電阻的溫度上升被設(shè)定為比再生電阻的容許溫度足夠 低的溫度。另外，還設(shè)置有檢測再生電阻的過熱的裝置，但若考慮到檢測其過熱的裝置也出 現(xiàn)故障的情況，再生電阻的溫度設(shè)定為即使異常時也幾乎不會過度升高，提高了安全性。在 電源情況較差的國家或地區(qū)，由于電源電壓增高的故障頻發(fā)，因此再生電阻的溫度必須設(shè) 定為即使異常時也幾乎不會變得過高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0025] 本發(fā)明是為了解除如上所述的現(xiàn)有電機(jī)控制裝置的不利情況而完成的，目的在于 提供一種可識別電源電壓異常及再生異常的電機(jī)控制裝置。
[0026] 另外，本發(fā)明的目的在于，提供一種在電源電壓異常的情況下，可以使其異常的檢 測高速化的電機(jī)控制裝置。
[0027] 用于達(dá)成上述目的的本發(fā)明的電機(jī)控制裝置，具有變換器、開關(guān)部、通斷時間檢測 部及判斷部。
[0028] 變換器在動力運(yùn)行模式下將直流電壓變換為交流電壓并驅(qū)動電機(jī)，在再生模式 下，將來自電機(jī)的交流電壓變換為直流電壓并向再生電阻供給。開關(guān)部在直流電壓超過閾 值的情況下將再生電阻與變換器連接。通斷時間檢測部檢測開關(guān)部的接通時間和斷開時 間。判斷部在動力運(yùn)行模式和再生模式下使用不同的閾值，在動力運(yùn)行模式下，開關(guān)部的累 積通電時間超過動力運(yùn)行模式的閾值的情況判斷為電源電壓異常，另一方面，在再生模式 下，開關(guān)部的累積通電時間超過再生模式的閾值的情況判斷為再生異常。
[0029] 發(fā)明效果
[0030] 在動力運(yùn)行模式下，開關(guān)部的累積通電時間超過動力運(yùn)行模式的閾值的情況判斷 為電源電壓異常，再生模式下，開關(guān)部的累積通電時間超過再生模式的閾值的情況判斷為 再生異常，所以，可以識別并檢測電源電壓異常和再生異常。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031] 圖1是實(shí)施方式1相關(guān)的電機(jī)控制裝置的概略結(jié)構(gòu)圖；
[0032] 圖2是用于動力運(yùn)行模式及再生模式的判斷的圖表；
[0033] 圖3是提供電源電壓正常時、使電機(jī)加減速的情況下的動力運(yùn)行、再生模式判斷 的動作說明的圖；
[0034] 圖4是提供再生模式時發(fā)生電源電壓異常的情況下的動力運(yùn)行、再生模式判斷的 動作說明的圖；
[0035] 圖5是實(shí)施方式2相關(guān)的電機(jī)控制裝置的概略結(jié)構(gòu)圖；
[0036] 圖6是現(xiàn)有電機(jī)控制裝置的概略結(jié)構(gòu)圖；
[0037] 圖7是表示主電路直流電壓、再生晶體管及再生電阻通電時間累計(jì)值的關(guān)系的 圖。
[0038] 符號說明
[0039] 100、200電機(jī)控制裝置、
[0040] 110、210 電源、
[0041] 112、212電磁接觸器、
[0042] 114、214 整流二極管、
[0043] 116、216 變換器、
[0044] 118、218 電機(jī)、
[0045] 120、220平滑電容器、
[0046] 122、222 再生電阻、
[0047] 124、224再生晶體管、
[0048] 130、230再生晶體管驅(qū)動部件、
[0049] 132、232主電路直流電壓檢測部、
[0050] 134、234基準(zhǔn)值比較部、
[0051] 136、236再生晶體管驅(qū)動部、
[0052] 140、240異常檢測部件、
[0053] 141、241通斷時間檢測部、
[0054] 142、242累計(jì)處理部、
[0055] 143、243第一閾值比較部、
[0056] 145、245第二閾值比較部、
[0057] 144、244連續(xù)通電檢測部、
[0058] 147、247異常判別部、
[0059] 150、250 編碼器、
[0060] 152、252速度檢測部、
[0061] 154、254速度控制部、
[0062] 156、256轉(zhuǎn)矩控制部、
[0063] 248動力運(yùn)行再生判別用的轉(zhuǎn)矩的閾值計(jì)算部。

【具體實(shí)施方式】
[0064] 下面，將本發(fā)明相關(guān)的電機(jī)控制裝置的實(shí)施方式分為[實(shí)施方式1]及[實(shí)施方式 2]進(jìn)行說明。
[0065] [實(shí)施方式1]
[0066] 圖1是實(shí)施方式1相關(guān)的電機(jī)控制裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0067] 〔電機(jī)控制裝置100的結(jié)構(gòu)〕
[0068] 電源110經(jīng)由電磁接觸器112與整流二極管114連接。電源110為三相的商用交 流電源。電磁接觸器112將電源110和整流二極管114進(jìn)行連接及斷開。整流二極管114 將電源110的交流電流進(jìn)行整流并變換成直流電流。
[0069] 電機(jī)118與變換器116連接。電機(jī)118為交流伺服電機(jī)。變換器116將從整流二 極管114輸出的直流電壓，通過使設(shè)于內(nèi)部的開關(guān)晶體管進(jìn)行開關(guān)動作，變換成規(guī)定頻率 的交流電壓(動力運(yùn)行模式)。電機(jī)118利用變換器116輸出的交流電壓進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。另一方 面，變換器116將從電機(jī)118輸出的交流電壓通過使設(shè)于內(nèi)部的開關(guān)晶體管進(jìn)行開關(guān)動作， 變換成直流電壓(再生模式)。
[0070] 在整流二極管114和變換器116之間，連接有平滑電容器120、再生電阻122、再生 晶體管124。平滑電容器120將整流二極管114輸出的直流電壓的脈動除掉，形成平滑化 的直流電壓。再生電阻122將電機(jī)118的再生模式時電機(jī)118發(fā)出的電力變換成熱量消耗 掉。再生晶體管124在電機(jī)118的再生模式時被接通而將再生電阻122與變換器116并聯(lián) 連接。另外，再生晶體管124在電源110的電壓變得比通常的電壓高時也被接通。
[0071] 再生晶體管124的通斷由再生晶體管驅(qū)動部件130控制。再生晶體管驅(qū)動部件 130具有主電路直流電壓檢測部132、基準(zhǔn)值比較部134、再生晶體管驅(qū)動部136。另外，再 生晶體管124和再生晶體管驅(qū)動部件130構(gòu)成開關(guān)部。除了通斷時間檢測部141以外的異 常檢測部件140構(gòu)成判斷部。
[0072] 主電路直流電壓檢測部132檢測整流二極管114的輸出側(cè)(動力運(yùn)行模式時)及變 換器116的輸出側(cè)(再生模式時)的直流電壓?；鶞?zhǔn)值比較部134存儲圖6所示的基準(zhǔn)電壓 1和基準(zhǔn)電壓2,對基準(zhǔn)電壓1及基準(zhǔn)電壓2和主電路直流電壓檢測部132檢測出的直流電 壓進(jìn)行比較。如圖6所示，基準(zhǔn)值比較部134在主電路直流電壓檢測部132檢測出的直流 電壓超過基準(zhǔn)電壓1后，輸出信號，直到降低至基準(zhǔn)電壓2。再生晶體管驅(qū)動部136在基準(zhǔn) 值比較部134輸出信號期間，使再生晶體管124接通。
[0073] 電源電壓異常及再生異常由異常檢測部件140檢測。異常檢測部件140具有通斷 時間檢測部141、累計(jì)處理部142、第一閾值比較部143、連續(xù)通電檢測部144、第二閾值比較 部145、電機(jī)驅(qū)動狀態(tài)判斷部146、異常判別部147。
[0074] 通斷時間檢測部141檢測再生晶體管124的接通時間及斷開時間。累計(jì)處理部 142將通斷時間檢測部141檢測出的再生晶體管124的接通時間相加再減去斷開時間，計(jì)算 再生晶體管124的累積通電時間。第一閾值比較部143將累計(jì)處理部142累計(jì)出的再生晶 體管124的累積通電時間，在動力運(yùn)行模式下與動力運(yùn)行模式的閾值進(jìn)行比較。在再生模 式下，與再生模式的閾值進(jìn)行比較。存儲于第一閾值比較部143的再生模式的閾值(用于檢 測再生模式下的再生異常的累積通電時間)，是為了在再生模式下不導(dǎo)致再生電阻124的過 熱、燒壞的規(guī)定時間。另外，存儲在第一閾值比較部143的動力運(yùn)行模式的閾值(用于檢測 動力運(yùn)行模式下的電源電壓異常的累積通電時間)，是為了在動力運(yùn)行模式下不招致再生 電阻124的過熱、燒壞的規(guī)定時間。動力運(yùn)行模式的閾值的大小比再生模式的閾值的大小 更小。因?yàn)槔硐氲氖牵闺娫措妷寒惓Ｄ軌虮仍偕惓８绲貦z測。
[0075] 連續(xù)通電檢測部144檢測通斷時間檢測部141檢測出的再生晶體管124的連續(xù)通 電時間（再生晶體管124連續(xù)接通的時間）。第二閾值比較部145將連續(xù)通電檢測部144檢 測出的再生晶體管124的連續(xù)通電時間與閾值(用于檢測再生時電源電壓異常的閾值)進(jìn)行 比較。存儲在第二閾值比較部145的閾值是比再生晶體管124在再生模式下反復(fù)接通、斷 開時的一次接通時間長的時間（大)。電機(jī)驅(qū)動狀態(tài)判斷部146根據(jù)電機(jī)118的轉(zhuǎn)矩指令TC 和旋轉(zhuǎn)速度ωπι判斷電機(jī)118的動力運(yùn)行模式及再生模式。另外，電機(jī)驅(qū)動狀態(tài)判斷部146 在檢測出是再生模式后，一定時間維持再生模式的檢測。這是為了防止再生模式和動力運(yùn) 行模式的判斷頻繁切換那樣的電機(jī)動作的情況下的、電源過電壓的誤檢測。另外，再生模式 是通過重觸發(fā)器式的檢測進(jìn)行的，在短時間內(nèi)反復(fù)檢測到動力運(yùn)行模式和再生模式時，看 作是再生模式。另外，電機(jī)驅(qū)動狀態(tài)判斷部146為了判斷動力運(yùn)行模式和再生模式而設(shè)定 的閾值，采用事先確定的一定的值，但也可以根據(jù)旋轉(zhuǎn)速度的大小，使其階段性或連續(xù) 性地變化。異常判別部147根據(jù)電機(jī)驅(qū)動狀態(tài)判斷部146判斷出的電機(jī)118的動力運(yùn)行模 式及再生模式和第一閾值比較部143、第二閾值比較部145的比較結(jié)果，分別判別電源電壓 異常和再生異常雙方。
[0076] 電機(jī)118上安裝有編碼器150,編碼器150上連接有速度檢測部152。速度檢測部 152與速度控制部154連接，速度控制部154與轉(zhuǎn)矩控制部156連接。轉(zhuǎn)矩控制部156與變 換器116連接。
[0077] 編碼器150檢測電機(jī)118的旋轉(zhuǎn)位置。速度檢測部152根據(jù)編碼器150檢測出的 電機(jī)118的旋轉(zhuǎn)位置，檢測電機(jī)118的旋轉(zhuǎn)速度com。速度控制部154根據(jù)速度指令和旋 轉(zhuǎn)速度ωπι的偏差，輸出轉(zhuǎn)矩指令TC。速度檢測部152檢測出的旋轉(zhuǎn)速度com和速度控制 部154輸出的轉(zhuǎn)矩指令TC，還被輸出到電機(jī)驅(qū)動狀態(tài)判斷部146。轉(zhuǎn)矩控制器156基于速 度控制部154輸出的轉(zhuǎn)矩指令TC而控制電機(jī)118的電流，生成PWM信號，向變換器116輸 出該P(yáng)WM信號。變換器116基于PWM信號而開關(guān)內(nèi)部的晶體管，向電機(jī)116供給規(guī)定頻率 的電壓。
[0078] 〔電機(jī)控制裝置100的動作〕
[0079] 首先，速度控制部154根據(jù)速度指令和旋轉(zhuǎn)速度com的偏差而輸出轉(zhuǎn)矩指令TC。 轉(zhuǎn)矩控制部156輸入轉(zhuǎn)矩指令TC而控制電機(jī)118的電流，生成PWM信號且向變換器116輸 出。變換器116按照轉(zhuǎn)矩控制部156輸出的PWM信號向電機(jī)118供給規(guī)定頻率的電壓。電 機(jī)118輸出與所供給的電力相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩。
[0080] 整流二極管114的輸出電壓(動力運(yùn)行模式時）及變換器116的輸出電壓(再生模 式時)，由主電路直流電壓檢測部132檢測。如果檢測出的電壓比基準(zhǔn)值比較部134的閾值 大，再生晶體管驅(qū)動部136則使再生晶體管124接通。在再生晶體管124上并聯(lián)連接光耦 合器，檢測再生電阻122的通電。
[0081] 累計(jì)處理部142將再生晶體管124接通期間的接通時間加起來，從接通時間的累 積時間減去斷開期間的斷開時間。連續(xù)通電檢測部144檢測再生晶體管124接通期間的時 間，作為連續(xù)接通時間。設(shè)置累計(jì)處理部142和連續(xù)通電檢測部144,是為了在再生時能夠 與再生異常分開檢測電源電壓異常。第一閾值比較部143存儲有用于檢測再生模式時的再 生異常的再生模式的閾值和用于檢測動力運(yùn)行模式時的電源電壓異常的動力運(yùn)行模式的 閾值。另外，第二閾值比較部145存儲有用于檢測再生模式時的電源電壓異常的閾值。第 一閾值比較部143存儲的閾值設(shè)定為即使發(fā)生了再生異?；螂娫措妷寒惓Ｒ材軌虮Ｗo(hù)再 生電阻122的適當(dāng)?shù)闹怠Ｔ诘谝婚撝当容^部143,作為再生模式的閾值存儲有例如0. 5秒， 作為動力運(yùn)行模式的閾值存儲有例如0. 01秒。第二閾值比較部145存儲的閾值是為了能 夠在再生模式時檢測電源異常電壓的閾值，設(shè)定為比再生晶體管124在再生模式下反復(fù)接 通、斷開時的一次接通時間長的時間。這是為了識別再生模式時的電源電壓異常(過電壓） 和再生異常。
[0082] 電機(jī)驅(qū)動狀態(tài)判斷部146輸入速度檢測部152輸出的旋轉(zhuǎn)速度com和速度控制部 154輸出的轉(zhuǎn)矩指令TC。電機(jī)驅(qū)動狀態(tài)判斷部146考慮電機(jī)118的損失或編碼器150的量 子化誤差引起的速度脈動，根據(jù)旋轉(zhuǎn)速度和轉(zhuǎn)矩指令TC，如圖2所示，使用閾值ωΑ、 TCA判斷動力運(yùn)行模式及再生模式。
[0083] 如圖2所示，在旋轉(zhuǎn)速度ω m和轉(zhuǎn)矩指令TC的值
[0084] com 芎 ωΑ 且 TC 芻一TCA 或者
[0085] com蘭一ωΑ且TC芎TCA的情況下，判斷為再生模式，
[0086] 旋轉(zhuǎn)速度ωπι和轉(zhuǎn)矩指令TC的值為上述以外的情況，判斷為動力運(yùn)行模式。
[0087] 另外，ω Α考慮編碼器150的量子化誤差而定，要使電機(jī)118無負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時動力運(yùn) 行再生判斷不會震顫。另外，TCA考慮電機(jī)118的損失而定，設(shè)定電機(jī)118的再生電力和電 機(jī)損失相等時的值。另外，再生模式檢測是一旦變?yōu)樵偕Ｊ剑驮谝欢ǖ臅r間檢測為再生 狀態(tài)，再采用重觸發(fā)器式，在多慣性下構(gòu)成的機(jī)械系統(tǒng)、或因控制參數(shù)不當(dāng)時引起的轉(zhuǎn)矩的 振動而來回出現(xiàn)動力運(yùn)行、再生的模式的情況下，檢測為再生模式，防止電源過電壓的誤檢 測。
[0088] 圖3是供電源電壓正常時，使電機(jī)加減速的情況下的動力運(yùn)行、再生模式判斷的 動作說明的圖。圖4是供使電機(jī)加減速的情況下的、再生模式時發(fā)生電源電壓異常的情況 下的動力運(yùn)行、再生模式判斷的動作說明的圖。
[0089] 電源電壓正常時，旋轉(zhuǎn)速度com隨著時間如圖3的最上部的速度圖表那樣變化，轉(zhuǎn) 矩指令TC隨著時間如其速度圖表下的轉(zhuǎn)矩指令圖表那樣變化。此時，動力運(yùn)行、再生模式 的判斷由圖1所示的電機(jī)驅(qū)動狀態(tài)判斷部146,按照圖3的最下部的動力運(yùn)行/再生判別圖 表來進(jìn)行。
[0090] 在電機(jī)118進(jìn)入再生模式時，再生晶體管124接通，如圖3的再生電阻電流的圖表 所示，再生電阻122中流過從變換器116供給的再生電流。此時，如圖3的主電路直流電壓 的圖表所示，主電路直流電壓發(fā)生變動。
[0091] 在再生模式下，再生電阻122的通電時間超過再生模式的閾值時，從異常判別部 147輸出再生異常。
[0092] 旋轉(zhuǎn)速度com隨著時間如圖4的最上部的速度圖表那樣變化，轉(zhuǎn)矩指令TC隨著時 間如其速度圖表的下的轉(zhuǎn)矩指令圖表那樣變化。此時，動力運(yùn)行、再生模式的判斷由圖1所 示的電機(jī)驅(qū)動狀態(tài)判斷部146按照圖4的最下部的動力運(yùn)行/再生判別圖表來進(jìn)行。
[0093] 電源電壓異常發(fā)生時，比通常的電源電壓高，即使電機(jī)118在動力運(yùn)行模式下，再 生晶體管124也接通，再生電阻122中流過電流。累計(jì)處理部142檢測再生電阻122中流 過電流的時間。在該再生晶體管124的累積時間超過動力運(yùn)行模式的閾值的情況下，從異 常判別部147輸出電源電壓異常。因?yàn)樵撉闆r下的閾值是非常小的值，因此能夠迅速地檢 測電源電壓異常，防止零件的損傷。
[0094] 在電機(jī)118進(jìn)入再生模式時，再生晶體管124接通，如圖4的再生電阻電流的圖表 所示，再生電阻122中流過從變換器116供給的再生電流。此時，如圖4的主電路直流電壓 的圖表所示，主電路直流電壓發(fā)生變動。
[0095] 在再生模式中，如圖4所示，如發(fā)生暫時的電源電壓異常（0.7秒）時，再生電阻 122的連續(xù)通電時間，就會超過閾值，因此從異常判別部147輸出電壓檢測異常。
[0096] 通常，再生電阻122的電阻值設(shè)定為可吸收電機(jī)118的最大輸出的電阻值，因此， 再生電阻122的包括一次的連續(xù)通電時間如圖3的再生電阻電流的圖表所示，變?yōu)槲⑿r 間。另一方面，在再生模式中，在電源電壓上升的情況下，除電機(jī)118的再生電力之外，電源 電力也流過再生電阻122,因此，如圖4的再生電阻電流的圖表所示，再生電阻122連續(xù)通 電。
[0097] 在再生模式中，在形成再生電阻122的連續(xù)通電的情況下，進(jìn)行電壓異常檢測。檢 測連續(xù)通電的閾值為比在再生模式中檢測再生異常的閾值小的值，且，設(shè)定為比一次的再 生電阻122的連續(xù)通電時間長的值。
[0098] 如以上所述，通過判斷電機(jī)118是動力運(yùn)行模式還是再生模式，并使用再生電阻 122的通電時間的累計(jì)值檢測是電源電壓異常還是再生異常，能夠分別識別是再生的頻率 過大還是電源電壓高。另外，在再生模式中，根據(jù)是否產(chǎn)生再生電阻122的連續(xù)通電，也可 以檢測電源電壓異常。另外，也可以替代轉(zhuǎn)矩指令，通過檢測轉(zhuǎn)矩或推定轉(zhuǎn)矩，判斷動力運(yùn) 行再生模式。
[0099] [實(shí)施方式2]
[0100] 圖5的實(shí)施方式2的電機(jī)控制裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。電機(jī)控制裝置200用于感應(yīng)電 機(jī)的主軸驅(qū)動。
[0101]〔電機(jī)控制裝置200的構(gòu)成〕
[0102] 電機(jī)控制裝置200的結(jié)構(gòu)和圖1所示的電機(jī)控制裝置100大致相同。唯一只是具 備動力運(yùn)行再生判別用的轉(zhuǎn)矩的閾值計(jì)算部248這一點(diǎn)，和實(shí)施方式1電機(jī)控制裝置100 的不同。
[0103] 圖5的、除了電源210、電磁接觸器212、整流二極管214、變換器216、電機(jī)218、平 滑電容器220、再生電阻222、再生晶體管224、再生晶體管驅(qū)動部件230、動力運(yùn)行再生判 別用的轉(zhuǎn)矩的閾值算出部248以外的異常檢測部件240、編碼器250、速度檢測部252、速度 控制部254、轉(zhuǎn)矩控制部256,和圖1的、電源110、電磁接觸器112、整流二極管114、變換器 116、電機(jī)118、平滑電容器120、再生電阻122、再生晶體管124、再生晶體管驅(qū)動部件130、異 常檢測部件140、編碼器150、速度檢測部152、速度控制部154、轉(zhuǎn)矩控制部156是相同的。
[0104] 〔電機(jī)控制裝置200的動作〕
[0105] 在感應(yīng)電機(jī)的主軸驅(qū)動中，采用以基底旋轉(zhuǎn)速度以上的旋轉(zhuǎn)速度，使磁通量與旋 轉(zhuǎn)速度成反比例減弱的弱勵磁控制。因此，電機(jī)控制裝置200在轉(zhuǎn)矩控制部256內(nèi)設(shè)有弱 勵磁部，當(dāng)超過基底速度時，則使轉(zhuǎn)矩指令與電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度成反比例地減少。
[0106] 在高速范圍，電機(jī)218的再生電力與電機(jī)損失一致的轉(zhuǎn)矩TC的值，隨著旋轉(zhuǎn)速度 的上升而變小。電機(jī)控制裝置200中，使閾值與旋轉(zhuǎn)速度成反比例地減小，基于其閾值進(jìn)行 電機(jī)218的動力運(yùn)行、再生模式的判斷。另外，不僅使磁通量與電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度成反比例，而 且在使其與電機(jī)速度成比例增加后，與旋轉(zhuǎn)速度成比例的情況，同樣地，使閾值與旋轉(zhuǎn)速度 成比例增加后，再使其與旋轉(zhuǎn)速度成反比例減小。電機(jī)控制裝置200的其他的動作和電機(jī) 控制裝置100是相同的。
[0107] 另外，不僅是感應(yīng)電機(jī)，使用IPM電機(jī)或磁阻電機(jī)的主軸驅(qū)動，也同樣認(rèn)為可以應(yīng) 用本實(shí)施例。
[0108] 如以上所述，本發(fā)明中，使用轉(zhuǎn)矩指令和電機(jī)速度判別電機(jī)是動力運(yùn)行模式還是 再生模式，還能夠考慮到再生電阻的通電狀態(tài)，分別檢測電源電壓異常和再生異常。因此， 不必附加特別的電路，和現(xiàn)有技術(shù)相比較，能更早地檢測電源過電壓，即使在電源情況差的 環(huán)境下，也能夠提高電機(jī)控制裝置的安全性。另外，在發(fā)生了報(bào)警時，能夠識別電源是否存 在異常、再生頻率是否存在異常，能夠迅速地進(jìn)行報(bào)警發(fā)生時的修復(fù)。
【權(quán)利要求】
1. 一種電機(jī)控制裝置，其特征在于，具有： 變換器，其在動力運(yùn)行模式下將直流電壓變換為交流電壓而驅(qū)動電機(jī)，在再生模式下 將來自所述電機(jī)的交流電壓變換為直流電壓而供應(yīng)給再生電阻； 開關(guān)部，其在所述直流電壓超過閾值的情況下，將所述再生電阻與所述變換器連接； 通斷時間檢測部，其檢測所述開關(guān)部的接通時間和斷開時間； 判斷部，其在動力運(yùn)行模式和再生模式下使用不同的閾值，在所述動力運(yùn)行模式下，在 所述開關(guān)部的累積通電時間超過動力運(yùn)行模式的閾值的情況下判斷為電源電壓異常，而在 所述再生模式下，在所述開關(guān)部的累積通電時間超過再生模式的閾值的情況下判斷為再生 異常。
2. 如權(quán)利要求1所述的電機(jī)控制裝置，其特征在于， 所述判斷部具有： 累計(jì)處理部，其將所述通斷時間檢測部檢測的所述開關(guān)部的接通時間相加，再減去所 述開關(guān)部的斷開時間，計(jì)算所述開關(guān)部的累積通電時間； 第一閾值比較部，其將所述累積通電時間與所述動力運(yùn)行模式的閾值及所述再生模式 的閾值進(jìn)行比較； 異常判別部，其在所述累積通電時間超過所述動力運(yùn)行模式的閾值的情況下，判別為 電源電壓異常，在所述累積通電時間超過所述再生模式的閾值的情況下，判別為再生異常。
3. 如權(quán)利要求1所述的電機(jī)控制裝置，其特征在于， 所述判斷部在所述再生模式下所述開關(guān)部的連續(xù)通電時間超過閾值的情況下，判斷為 電源電壓異常。
4. 如權(quán)利要求3所述的電機(jī)控制裝置，其特征在于， 所述判斷部具有： 連續(xù)通電時間檢測部，其檢測從所述通斷時間檢測部檢測到所述開關(guān)部的接通狀態(tài)開 始的連續(xù)通電時間， 第二閾值比較部，其將所述連續(xù)通電時間與所述閾值進(jìn)行比較，及 異常判別部，其在所述再生模式下所述連續(xù)通電時間超過所述閾值的情況下，判別為 電源電壓異常。
5. 如權(quán)利要求1所述的電機(jī)控制裝置，其特征在于， 所述動力運(yùn)行模式的閾值的大小小于所述再生模式的閾值的大小。
6. 如權(quán)利要求3所述的電機(jī)控制裝置，其特征在于， 比較所述連續(xù)通電時間的閾值大于所述開關(guān)部在所述再生模式下反復(fù)接通、斷開時的 一次的接通時間。
7. 如權(quán)利要求1所述的電機(jī)控制裝置，其特征在于， 還具有電機(jī)驅(qū)動狀態(tài)判斷部，該電機(jī)驅(qū)動狀態(tài)判斷部使用所述電機(jī)的轉(zhuǎn)矩指令和旋轉(zhuǎn) 速度，檢測所述動力運(yùn)行模式和所述再生模式。
8. 如權(quán)利要求7所述的電機(jī)控制裝置，其特征在于， 所述電機(jī)驅(qū)動狀態(tài)判斷部在檢測出是所述再生模式后，在一定時間維持再生模式的檢 測結(jié)果。
9. 如權(quán)利要求8所述的電機(jī)控制裝置，其特征在于， 所述電機(jī)驅(qū)動狀態(tài)判斷部，在反復(fù)檢測出動力運(yùn)行模式和再生模式時，判別為再生模 式。
10. 如權(quán)利要求7所述的電機(jī)控制裝置，其特征在于， 根據(jù)所述電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，使得用于所述電機(jī)驅(qū)動狀態(tài)判斷部判斷動力運(yùn)行模式和再 生模式的閾值階段性或連續(xù)性地變化。
11. 如權(quán)利要求1所述的電機(jī)控制裝置，其特征在于， 所述開關(guān)部具有： 檢測所述直流電壓的主電路直流電壓檢測部、 將檢測出的直流電壓與基準(zhǔn)值進(jìn)行比較的基準(zhǔn)值比較部、 將所述再生電阻與所述變換器連接的再生晶體管、 所述檢測出的直流電壓超過基準(zhǔn)值的情況下接通所述再生晶體管，使所述再生電阻通 電的再生晶體管驅(qū)動部。
【文檔編號】H02P27/08GK104104304SQ201410128528
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年4月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月9日
【發(fā)明者】井出勇治, 宮嵜俊一 申請人:山洋電氣株式會社