电机控制设备制造技术

一种电机控制设备，该电机控制设备基于速度指令和电机的速度检测值计算速度差，基于励磁电流指令值和励磁电流检测值计算励磁电流共同相位电压差，并且在满足所有以下条件时判断出现退磁：励磁电流共同相位电压差超过电压阈值；速度差超过速度阈值；以及正在进行加速。

【技术实现步骤摘要】
电机控制设备相关申请的交叉引用于2015年12月22日申请、申请号为2015-250333的日本专利申请的全部公开，包括说明书、权利要求书、附图以及摘要，通过引用整体并入本文。
本申请涉及一种电机控制设备，该电机控制设备用于机床等之中的包括直线轴和旋转轴的进给轴。
技术介绍
利用永磁铁的电机，比如，用于移动机床等的进给轴的无刷直流电机，要求高输出和高速响应，还需要维持质量。特别地，机床等通常用在恶劣环境中。因此，常规地，为了处理由于老化的绝缘退化等，在电机完全失效之前，即，在故障的初始阶段，在电机中进行各种尝试以检测异常。图4和5为展示常规控制的框图。关于一个控制对象，其中工作台141由电机14通过滚珠螺杆142操作，基于通过u相电流检测器12检测的u相电流Iu、通过v相电流检测器13检测的v相电流Iv以及通过安装在电机14上的位置检测器15检测的位置检测值Pd，电流检测值计算单元16输出作为两相电流检测值的励磁电流检测值Idd和转矩电流检测值Iqd。微分器17对位置检测值Pd进行微分，并且输出电机的速度检测值Vdet。减法器2计算速度指令Vc与速度检测值Vdet之差，并且输出结果作为速度差Vdif。电流指令计算单元3基于所述速度差Vdif输出作为两相电流指令值的励磁电流指令值Idc和转矩电流指令值Iqc。减法器4计算励磁电流指令值Idc与励磁电流检测值Idd之差，并且输出结果作为励磁电流差。d轴电压差计算单元5基于所述励磁电流差、比例增益Kp和积分增益Ki输出励磁电流共同相位电压差ΔVdc。减法器6计算所述转矩电流指令值Iqc与所述转矩电流检测值Iqd之差，输出结果作为转矩电流差。q轴电压差计算单元7基于所述转矩电流差、比例增益Kp和积分增益Ki输出转矩电流共同相位电压差ΔVqc。基于所述速度检测值Vdet、所述励磁电流指令值Idc以及所述转矩电流指令值Iqc，电压前馈值计算单元8基于速度检测值Vdet、励磁电流指令值Idc和转矩电流，输出励磁电流共同相位电压前馈值Vdff和转矩电流共同相位电压前馈值Vqff。加法器9基于所述励磁电流共同相位电压前馈值Vdff和所述励磁电流共同相位电压差ΔVdc输出励磁电流共同相位电压指令Vdc，加法器10基于所述转矩电流共同相位前馈值Vqff和所述转矩电流共同相位电压差ΔVqc输出转矩电流共同相位电压指令Vqc。逆变器11基于所述励磁电流共同相位电压指令Vdc、所述转矩电流共同相位电压指令Vqc以及所述位置检测值Pd输出三相电流(u,v和w相)。d轴电压差计算单元5计算的励磁电流共同相位电压差ΔVdc和q轴电压差计算单元7计算的转矩电流共同相位电压差ΔVqc输入至电压差检测器18。所述电压差检测器18检测电机是否处于异常状态。如果所述电压差检测器18判断电机处于异常状态，则输出指示该状态的信号W1。在以下任意一种情况下，所述电压差检测器18判断电机处于异常状态并且输出信号W1：励磁电流共同相位电压差ΔVdc的大小超过预设阈值Ref1；接收作为输入的所述励磁电流共同相位电压差ΔVdc的一阶滞后电路183的输出的大小超过预设阈值Ref2；转矩电流共同相位电压差ΔVqc的大小超过预设阈值Ref3；接收作为输入的所述转矩电流共同相位电压差ΔVqc的一阶滞后电路188的输出的大小超过预设阈值Ref4。收到所述信号W1之后，主机控制设备判断电机处于异常状态并且迅速地停止电机。下面对能够基于励磁电流共同相位电压差ΔVdc或转矩电流共同相位电压差ΔVqc检测电机异常的原理进行简单的说明。在无刷直流电机的情况下，假设线圈电阻为R，电感值为L，电角频率为ωe，电机速度为ω，感应电压常数为Ke，励磁电流共同相位电压理论值Vd和转矩电流共同相位电压理论值Vq的电压方程式通常表示为方程式(1)和方程式(2)。Vd＝R×Id+ωe×L×Iq方程式(1)Vq＝R×Iq-ωe×L×Id+ω×Ke方程式(2)如果电机构造为电机的常数几乎以理论给予值提供，并且如果方程式(1)计算的Vd输出为励磁电流共同相位电压前馈值Vdff以及方程式(2)计算的Vq输出为转矩电流共同相位电压前馈值Vqff，逆变器单元11输出具有与理论值相同的值的三相电流(u,v和w相位)。因此，因为励磁电流指令值Idc等于励磁电流检测值Idd，d轴电压差计算单元5的输出ΔVdc为零。进一步地，因为转矩电流指令值Iqc等于转矩电流检测值Iqd，q轴电压差计算单元7的输出ΔVqc为零。然而，如果线圈电阻、电感值以及感应电压常数由于制造缺陷等偏离其理论值，则产生励磁电流共同相位电压差ΔVdc和转矩电流共同相位电压差ΔVqc。即，在异常状态下，线圈电阻、电感值以及感应电压常数与其理论值大不相同，励磁电流共同相位电压差ΔVdc和转矩电流共同相位电压差ΔVqc同样是大的，并且由此可以通过利用电压差检测器18监控这些值ΔVdc和ΔVqc来检测电机中的异常存在。进一步地，如果电流指令意外地改变，由于控制延迟等，可能根据电机的常数在一瞬间产生大的差ΔVdc和ΔVqc，并且可能错误地检测到电机中的异常。在此情况下，可基于用于ΔVdc的一阶滞后电路的输出和用于ΔVqc的一阶滞后电路的输出检测电机中的异常存在。此处，这种异常检测包括两种类型的错误检测：将正常错误地检测为“异常”的“过度检测”，以及尽管发生异常也错误地检测为“正常”的“异常忽略”。在图4和5所示的常规技术中，为了表示“过度检测”，所述阈值Ref1,Ref2,Ref3,和Ref4以及所述一阶滞后电路183和188的常数需要设定为大于其理论值，这可能在检测异常中造成难题。然而，当电机由于机器碰撞或超载状态而产生热量时，或者当由于逆变器的故障等而导致意外的电流流动时，易于产生退磁，退磁为电机故障模式的一种。同时，如上所述，如果各种常数设定为大于其理论值，则存在仅在电机加速至一定程度后才可以检测异常检测的问题。因此，在退磁状态下，仅在工作台141加速并且大体达到目标速度之后才可以检测电机中的异常，由此延迟了退磁状态的检测。此处，存在一种可能性，在所述退磁状态下，理想的减速转矩不能在减速时输出，工作台141超过目标位置并且引起机器碰撞等。即，如果增加所述阈值Ref1,Ref2,Ref3和Ref4的值以防止过度检测，则引起不能在必要时间检测退磁的异常忽略。此外，相反地，如果所述阈值Ref1,Ref2,Ref3和Ref4的值减少，则存在另一问题，频繁地引起尽管不存在退磁而错误地检测为出现退磁的过度检测。因此，本申请公开了一种电机控制设备，其可以改进退磁的检测精确性。
技术实现思路
本申请公开了一种电机控制设备，用于控制由从直流电源转换的三相交流电驱动的电机。所述电机控制设备包括：电流指令计算单元，基于作为速度指令与电机的速度检测值之差的速度差输出转矩电流指令值和励磁电流指令值；电流检测值计算单元，通过电机的三相电流检测值计算转矩电流检测值和励磁电流检测值；d轴电压差计算单元，基于所述励磁电流指令值和所述励磁电流检测值计算与励磁电流同相的励磁电流共同相位电压差；q轴电压差计算单元，基于所述转矩电流指令值和所述转矩电流检测值计算与转矩电流同相的转矩电流共同相位电压差；d轴电压指令计算单元，基于所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电机控制设备，用于控制通过从直流电源转换的三相交流电驱动的电机，所述电机控制设备包括：电流指令计算单元，该电流指令计算单元基于作为速度指令与所述电机的速度检测值之差的速度差，输出转矩电流指令值和励磁电流指令值；电流检测值计算单元，该电流检测值计算单元通过所述电机的三相电流检测值计算转矩电流检测值和励磁电流检测值；d轴电压差计算单元，该d轴电压差计算单元基于所述励磁电流指令值和所述励磁电流检测值计算与所述励磁电流同相的励磁电流共同相位电压差；q轴电压差计算单元，该q轴电压差计算单元基于所述转矩电流指令值和所述转矩电流检测值计算与所述转矩电流同相的转矩电流共同相位电压差；d轴电压指令计算单元，该d轴电压指令计算单元基于所述励磁电流共同相位电压差和励磁电流共同相位电压前馈值计算与所述励磁电流同相的励磁电流共同相位电压指令；q轴电压指令计算单元，该q轴电压指令计算单元基于所述转矩电流共同相位电压差和转矩电流共同相位电压前馈值计算与所述转矩电流同相的转矩电流共同相位电压指令；以及逆变器单元，该逆变器单元基于所述转矩电流共同相位电压指令、所述励磁电流共同相位电压指令和所述电机的位置检测值向所述电机输出三相电流，其中当满足所有以下条件时，则判断出现退磁：所述励磁电流共同相位电压差、所述转矩电流共同相位电压差以及其一阶滞后电路的输出值中的至少一个超过预设的相应阈值；所述速度差超过预设速度阈值；以及正在进行加速。...

【技术特征摘要】
2015.12.22 JP 2015-2503331.一种电机控制设备，用于控制通过从直流电源转换的三相交流电驱动的电机，所述电机控制设备包括：电流指令计算单元，该电流指令计算单元基于作为速度指令与所述电机的速度检测值之差的速度差，输出转矩电流指令值和励磁电流指令值；电流检测值计算单元，该电流检测值计算单元通过所述电机的三相电流检测值计算转矩电流检测值和励磁电流检测值；d轴电压差计算单元，该d轴电压差计算单元基于所述励磁电流指令值和所述励磁电流检测值计算与所述励磁电流同相的励磁电流共同相位电压差；q轴电压差计算单元，该q轴电压差计算单元基于所述转矩电流指令值和所述转矩电流检测值计算与所述转矩电流同相的转矩电流共同相位电压差；d轴电压指令计算单元，该d轴电压指令计算单元基于所述励磁电流共同相位电压差和励磁电流共同相位电压前馈值计算与所述励磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴田知宏，花木义麿，
申请(专利权)人：大隈株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP