伺服电机动力线断线检测方法技术

本发明专利技术公开了一种伺服电机动力线断线检测方法，包括：提供交流伺服驱动器，所述交流伺服驱动器包括电机闭环控制电路、相电流指令计算单元及断线检测逻辑单元；相电流指令计算单元根据电机闭环控制电路中的转矩电流指令，将三相反馈电流和三相电流指令送入断线检测逻辑单元，所述断线检测逻辑单元中配置有断线逻辑判断策略，通过所述断线逻辑判断策略进行断线判断，该伺服电机动力线断线检测方法可以直接对相电流进行判断，在转矩电流指令和实际转矩电流之间存在很大的偏差、转矩模式下输出的目标转矩小于检测阈值时，也可准确地识别三相动力线中超过两条的断线，对每个周期的相电流指令和反馈相电流的比较结果进行滤波，不会出现误报。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电气设备检测
，尤其涉及一种伺服电机动力线断线检测方法。
技术介绍
在伺服电机在运行过程中，由于振动、老化、腐蚀等原因，动力线可能会出现断线，如果不对断线进行检测并处理，电机就会出现不受控的堵转、振荡、自由停车等现象，危害设备和人员安全。中国专利技术专利申请公开说明书CN1778033A公开了一种伺服电机动力线断线检测方法，图6是其系统结构图。在该图中，转矩电流指令Iq*100与实际转矩电流Iq110的差值经PI运算103转化为q轴电压指令，励磁电流指令Id*102与实际励磁电流Id111的差值经PI运算104转化为d轴电压指令，这两个轴的电压指令经d/q变换器105后转换成三相电压指令进入逆变器106，在逆变器中经过SVPWM调制转化成三相桥臂的开关状态。相电流传感器检测到的相电流经d/q变换器109转变成实际转矩电流Iq110和实际励磁电流Id111，构成闭环。将实际转矩电流Iq110与转矩电流指令Iq*的差值送到绝对值电路112绝对值化，然后与检测阈值设定113比较，当发现绝对值电路112的输出大于设定的检测阈值时，判定为动力线断线，输出断线检测结果115。然而，在上述现有技术中存在一些问题。在伺服电机的运行过程中，突加突减转速是一种比较常见的工况，在突加或突减转速时，速度环的PI输出即转矩电流指令会很快达到最大值，电流环需要迅速调节使实际转矩电流快速跟随转矩电流指令，目前交流伺服系统的电流环带宽可以达到1KHz，即阶跃上升时间在1ms左右。转矩电流指令阶跃和实际转矩电流的响应如图4所示，在实际转矩电流上升的过程中，转矩电流指令和实际转矩电流之间存在很大的偏差，这会引起比较器误判为断线。检测阈值的选取也是一个问题，如果检测阈值选取的小，比较器会很敏感，可能会把电机运行过程中一些正常的转矩波动误判为断线，如果检测阈值选取的大，判断断线则会有较大延时，延时期间对电机的失控可能会导致机器和人员的伤害。不同的应用和环境对检测灵敏度的要求不同，选取合适的检测阈值比较困难。当伺服电机运行在转矩模式下，输出的目标转矩电流小于检测阈值时，该专利技术公布的方法无法识别三相动力线中超过两条的断线。当出现两条或者三条的断线时，由于流入和流出电机的电流之和为零，采集的相电流都为零，那么经过d/q变换的实际转矩电流为零。如果目标转矩电流小于检测阈值，那么目标转矩电流与实际转矩电流之差小于检测阈值，比较器不会被触发。另外，该专利技术公布的方法只能检测断线，而无法判断断线的位置，当伺服驱动器和电机安装位置受限时，排查故障变得困难。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种伺服电机动力线断线检测方法，该伺服电机动力线断线检测方法可以直接对相电流进行判断，在转矩电流指令和实际转矩电流之间存在很大的偏差、转矩模式下输出的目标转矩小于检测阈值时，也可准确地识别三相动力线中超过两条的断线。为解决上述技术问题，本专利技术提供的伺服电机动力线断线检测方法包括：提供交流伺服驱动器，所述交流伺服驱动器包括电机闭环控制电路、相电流指令计算单元及断线检测逻辑单元；相电流指令计算单元根据电机闭环控制电路中的转矩电流指令、转子电气角度计算三相电流指令，U相电流和V相电流通过第一电流检测单元及第二电流检测单元转换成U相的反馈电流Iu、V相的反馈电流Iv，根据公式Iw＝0-Iu-Iv计算出W相的反馈电流，将三相反馈电流和三相电流指令送入断线检测逻辑单元，所述断线检测逻辑单元中配置有断线逻辑判断策略，通过所述断线逻辑判断策略进行断线判断，检测任一相的反馈相电流是否处于零电流阈值内，并同时判断该相的相电流指令是否在也阈值内来判断该相是否断线，并将判断结果输出为断线检测结果。优选地，所述断线逻辑判断策略包括以下步骤：S1：首先检测该相对应的反馈相电流是否处于零电流阈值内，如果不在阈值内，则执行步骤S2，如果在阈值内，则执行步骤S3；S2：该相未断线，零电流计数器清零；S3：，判断线电流指令是否在阈值内，如果也在阈值内，说明该相电流在本周期就是在零附近，执行步骤S2，如果在阈值外，则执行步骤S4；S4：零电流计数器加1；S5：接下来判断零电流计数器数值是否大于设定阈值，如果未达到计数器阈值，则执行步骤S7；如果达到了计数器阈值，则执行步骤S6；S6：判断此相为断线；S7：结束本次判断流程。优选地，所述电机闭环控制电路包括电流检测单元、可以将所述任一相电流转换成实际转矩电流的CLARKE变换单元、可以将所述任一相电流转换成实际励磁电流的PARK变换单元、对转矩电流指令与实际转矩电流进行比较的第一PI控制器、对励磁电流指令与实际励磁电流进行比较的第二PI控制器、对经过所述PI控制器的电流进行逆变换的逆PARK变换单元、逆CLARKE变换单元及三相桥式逆变器，交流伺服驱动器的任意两相输出电流与电流检测单元相连，所述CLARKE变换单元与所述电流检测单元相连，所述PARK变换单元与所述CLARKE变换单元相连，所述第一PI控制器及所述第二PI控制器与所述PARK变换单元相连，所述逆PARK变换单元与所述第一PI控制器及所述第二PI控制器相连，所述逆CLARKE变换单元与所述逆PARK变换单元相连，所述三相桥式逆变器与所述逆CLARKE变换单元相连，三相桥式逆变器施加电压到电机完成闭环控制。优选地，所述相电流指令计算单元包括逆PARK变换模块及逆CLARKE变换模块，所述电机闭环控制电路中的转矩电流指令、转子电气角度输出端与所述逆PARK变换模块输入端相连。优选地，所述伺服电机动力线断线检测方法还包括当所述断线检测逻辑单元判定所述伺服电机驱动器任一相发生断线时，则切断三相桥式逆变器驱动，并使能动态制动或刹车使电机停止。优选地，所述伺服电机动力线断线检测方法还包括如果判定伺服电机驱动器任一相发生断线时，则触发驱动器报警事件，并上报伺服电机驱动器断线的结果。优选地，所述伺服电机动力线断线检测方法还包括提供对每个周期的相电流指令和反馈相电流的比较结果进行滤波的断线检测滤波器。采用上述方法之后，首先检测该相对应的反馈相电流是否处于零电流阈值内，如果不在阈值内，那么该相未断线，零电流计数器清零，结束本次判断流程；如果在阈值内，那么判断线电流指令是否在阈值内，如果也在阈值内，本文档来自技高网...

【技术保护点】
伺服驱动器的伺服电机动力线断线检测方法，其特征在于：提供交流伺服驱动器，所述交流伺服驱动器包括电机闭环控制电路、相电流指令计算单元及断线检测逻辑单元；相电流指令计算单元根据电机闭环控制电路中的转矩电流指令、转子电气角度计算三相电流指令，U相电流和V相电流通过第一电流检测单元及第二电流检测单元转换成U相的反馈电流Iu、V相的反馈电流Iv，根据公式Iw＝0‑Iu‑Iv计算出W相的反馈电流，将三相反馈电流和三相电流指令送入断线检测逻辑单元，所述断线检测逻辑单元中配置有断线逻辑判断策略，通过所述断线逻辑判断策略进行断线判断，检测任一相的反馈相电流是否处于零电流阈值内，并同时判断该相的相电流指令是否在阈值内来判断该相是否断线，并将判断结果输出为断线检测结果。

【技术特征摘要】
1.伺服驱动器的伺服电机动力线断线检测方法，其特征在于：提供交流
伺服驱动器，所述交流伺服驱动器包括电机闭环控制电路、相电流指令计算
单元及断线检测逻辑单元；相电流指令计算单元根据电机闭环控制电路中的
转矩电流指令、转子电气角度计算三相电流指令，U相电流和V相电流通过
第一电流检测单元及第二电流检测单元转换成U相的反馈电流Iu、V相的反
馈电流Iv，根据公式Iw＝0-Iu-Iv计算出W相的反馈电流，将三相反馈电流和
三相电流指令送入断线检测逻辑单元，所述断线检测逻辑单元中配置有断线
逻辑判断策略，通过所述断线逻辑判断策略进行断线判断，检测任一相的反
馈相电流是否处于零电流阈值内，并同时判断该相的相电流指令是否在阈值
内来判断该相是否断线，并将判断结果输出为断线检测结果。
2.根据权利要求1所述的伺服驱动器的伺服电机动力线断线检测方法，
其特征在于：所述断线逻辑判断策略包括以下步骤：
S1：首先检测该相对应的反馈相电流是否处于零电流阈值内，如果不在阈
值内，则执行步骤S2，如果在阈值内，则执行步骤S3；
S2：该相未断线，零电流计数器清零；
S3：，判断线电流指令是否在阈值内，如果也在阈值内，说明该相电流在
本周期就是在零附近，执行步骤S2，如果在阈值外，则执行步骤S4；
S4：零电流计数器加1；
S5：接下来判断零电流计数器数值是否大于设定阈值，如果未达到计数器
阈值，则执行步骤S7；如果达到了计数器阈值，则执行步骤S6；
S6：判断此相为断线；
S7：结束本次判断流程。
3.根据权利要求1所述的伺服驱动器的伺服电机动力线断线检测方法，
其特征在于：所述电机闭环控制电路包括电流检测单元、可以将所述任一相
电流转换成实际转矩电流的CLARKE变换单元、可以将所述任一相电流转换
成实际励磁电流的PAR...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈阳，
申请(专利权)人：深圳市微秒控制技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44