交流电动机的控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种交流电动机的控制装置，其能够不依赖于交流电动机的工作状态地、无误动作地检测交流电动机的异常动作或者负载急剧变化等导致的异常动作。用逆变器驱动三相交流电动机时，在控制器内部使用电动机的电流、电压、转速的至少一者，计算电动机的常数，分析该常数值的变动，检测电动机的异常动作或者与电动机连接的负载装置的异常动作。在常数的分析中，预先设定应当判断为异常的变动量，或者通过与过去的常数变化的蓄积值的比较来计算出异常值。或者，仅提取控制器内计算出的常数的变动量进行异常检测。

Control Device of AC Motor

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】交流电动机的控制装置
本专利技术涉及三相交流电动机的驱动装置，以及使用它的机床、泵、风扇、传送带、升降机、电动车辆等中适用的电动机驱动技术，特别涉及其异常动作的检测技术。
技术介绍
交流电动机被用于家电、工业、机动车、铁道等各种领域。近年来，广泛采用了不直接用传感器检测电动机的转速、旋转位置角度而能够进行转速控制和转矩控制的无传感器控制。无传感器控制的普及能够避免传感器的故障风险，所以能够大幅提高可靠性。但是，因为没有传感器，所以难以检测交流电动机的失步等异常动作、或过大负载导致的装置异常等。另外，要预先检测出这些异常的征兆、预防异常动作导致的损失这样的要求也在提高。专利文献1中，提出了通过逆推电动机常数，来推定电动机的工作温度，进行温度异常检测的技术。进而，关于作为电动机的异常状态的“失步现象”的检测方法，在专利文献2～5中已有提出。专利文献2计算电动机中流过的电流的有效值以及功率因数，判别是否失步。利用在失步时电动机电流的有效值增加这一点以及功率因数降低这一点，对于电流有效值设置基准值，此时的功率因数在规定值以下的情况下判断为失步。专利文献3检测电动机电流，将其坐标变换至旋转坐标轴，根据励磁成分电流的大小，判断是否失步。这利用了在失步时励磁电流成分增加的性质。专利文献4中提出了利用无传感器控制时的轴误差计算值，或者利用无功功率和有功功率检测失步。前者利用了失步时轴偏差增大的现象，后者利用了失步时无功功率增加的现象。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2007-6613专利文献2：日本特开平9-294390专利文献3：日本特开2001-25282专利文献4：日本特开2003-79200
技术实现思路
专利技术要解决的课题专利文献1中，虽然计算了电动机常数值，但不能检测失步等异常动作。另外，在负载变动等通常动作范围的过渡时，常数的计算值也会变动，温度推定值中可能产生误差。此外，在发生了部分退磁等的情况下是难以检测的。专利文献2～4记载的失步检测，因为通过电流值和相位、功率因数、无功功率等检测失步，所以存在作为电动机的工作状态，在功率因数降低的条件下易于发生误检测的问题。特别是，在转子上安装了永磁体的永磁体电动机的“弱磁区间”中，无负载时的功率因数接近零，并且电流值也处于增大的倾向。在该状态下，例如电源电压降低的情况下，功率因数进一步降低，电流值也增大，所以被判断为“失步”的情况较多。另外，在无传感器控制下的起动时，大多是故意流过无效电流，以开路驱动起动的情况，该情况下也难以检测失步。进而，要使速度响应和转矩响应高响应化的情况下，结果过渡电流增加，取决于条件存在功率因数显著降低、或者发生轴偏差的情况。这样的动作在现有方式中也可能被误检测为“失步”而成为问题。用于解决课题的手段用逆变器驱动三相交流电动机时，在控制器内部使用电动机的电流、电压、转速的至少一者，计算电动机的常数，分析该常数值的变动，检测电动机的异常动作或者与电动机连接的负载装置的异常动作。常数的分析中，预先设定应当判断为异常的变动量或者通过与过去的常数变化的蓄积值的比较来计算出异常值。或者，仅提取控制器内计算出的常数的变动量来进行异常检测。专利技术的效果对于通过本申请中公开的专利技术中代表性的专利技术得到的效果简单进行说明，如下所述。根据本专利技术，能够高精度地检测失步和退磁等异常动作、以及这些异常的征兆。特别是，功率因数低、电流值增加的弱磁区间，和起动时的开路驱动时的异常检测精度提高，电动机系统的可靠性提高。另外，能够预防故障导致的装置破坏等损失。附图说明图1是表示第一实施方式的交流电动机的控制装置的结构的图。图2是表示第一实施方式的电动机常数计算器的结构的图。图3是表示第一实施方式的分析器的结构的图。图4是表示第一实施方式的异常检测器的结构的图。图5是说明第一实施方式的各部的工作波形的波形图。图6是表示第二实施方式的交流电动机的控制装置的结构的图。图7是表示第二实施方式的电动机常数计算器的结构的图。图8是表示第三实施方式的分析器的结构的图。图9是表示第三实施方式的异常检测器的结构的图。图10是说明第三实施方式的各部的工作波形的波形图。图11是表示第四实施方式的分析器的结构的图。图12是表示第四实施方式的异常检测器的结构的图。图13是说明第四实施方式的各部的工作波形的波形图。图14是表示第五实施方式的分析器的结构的图。图15是表示第六实施方式的交流电动机的控制装置的结构的图。图16是表示第六实施方式的电动机常数计算器的结构的图。图17是表示第六实施方式的分析器的结构的图。图18是表示第七实施方式的交流电动机的控制装置的结构的图。图19是表示第七实施方式的分析器、异常检测器、数据服务器&分析器的结构的图。图20是表示第八实施方式的对机床的应用例的结构图。图21是表示第八实施方式的对液体泵系统的应用例的结构图。图22是表示第八实施方式的对铁道车辆的应用例的结构图。符号说明1……控制器，2……逆变器，21……直流电源，22……逆变器主电路，23……栅极驱动器，3……电流检测器，4……PM电动机，5……电动机常数计算器，6……分析器6，7……异常检测器，8……dq变换器，9……矢量控制部，10……速度/位置计算器，11……Id*发生器，12……q*发生器，13……dq逆变换器，14……脉冲宽度调制(PWM)器，15……栅极断路器具体实施方式以下用附图说明本专利技术的实施方式。(第一实施方式)用图1～5对于本专利技术的第一实施方式的交流电动机的控制装置进行说明。该装置以三相的永磁体同步电动机4(以下简称PM电动机4)的驱动为目的，大致划分时，包括控制PM电动机4的控制器1、电源21、逆变器主电路22、驱动逆变器主电路的栅极驱动器23构成的逆变器2、检测PM电动机4的相电流的电流检测器3、作为驱动对象的PM电动机4而构成。另外，作为驱动对象，在本实施方式中举出PM电动机为例，但也能够应用于其他种类的交流电动机。控制器1是对PM电动机4进行矢量控制的控制器，包括作为本专利技术的特征部分的电动机常数计算器5、分析电动机常数的计算值的分析器6、基于分析结果判定装置的异常的异常检测器7。控制器1中的除此以外的部件构成一般的交流电动机驱动的矢量控制，包括：将交流电流Iu、Iw变换为PM电动机4的转子坐标轴即dq坐标轴的值Id、Iq的dq变换器8；控制励磁电流成分Id和转矩电流成分Iq的矢量控制器9；计算PM电动机4的转速/旋转位置角的速度/位置计算器10；对于Id、Iq给出指令值即Id*、Iq*的Id*发生器11以及Iq*发生器12；将来自矢量控制器9的输出即dq坐标上的电压指令Vd、Vq变换为三相交流电压指令Vu、Vv、Vw的dq逆变换器13；基于Vu、Vv、Vw生成驱动逆变器2的栅极脉冲信号的脉冲宽度调制(PWM)器14；在驱动PM电动机4中发生了异常时，将逆变器2的栅极脉冲信号切断来进行保护的栅极断路器15。另外，Id*发生器11是生成PM电动机4的励磁电流指令的控制模块，与转矩和转速相应地改变指令值。Iq*发生器12是生成PM电动机4的转矩电流指令Iq*的控制模块，相当于矢量控制器9的上级的控制器。例如，是控制PM电动机4的转速的速度控制器，或者作为根据泵等负载装置的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种交流电动机的控制装置，其包括三相交流电动机、驱动所述电动机的逆变器和对所述逆变器施加脉冲信号的、控制所述电动机的控制器，所述交流电动机的控制装置的特征在于：包括：使用在所述控制器内部计算得到的所述电动机的电流、电压、转速的至少一者，来计算所述电动机的常数的单元；和分析所述常数，并检测所述电动机的异常动作或者与所述电动机连接的负载装置的异常动作的检测单元。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.28 JP 2017-0356701.一种交流电动机的控制装置，其包括三相交流电动机、驱动所述电动机的逆变器和对所述逆变器施加脉冲信号的、控制所述电动机的控制器，所述交流电动机的控制装置的特征在于：包括：使用在所述控制器内部计算得到的所述电动机的电流、电压、转速的至少一者，来计算所述电动机的常数的单元；和分析所述常数，并检测所述电动机的异常动作或者与所述电动机连接的负载装置的异常动作的检测单元。2.如权利要求1所述的交流电动机的控制装置，其特征在于：包括计算所述交流电动机的感应电压常数作为所述电动机的常数的单元，并且包括检测所述电动机的异常动作或者与所述电动机连接的负载装置的异常动作的所述检测单元。3.如权利要求1所述的交流电动机的控制装置，其特征在于：包括检测所述逆变器的电源电压的单元，对所述逆变器的电源电压值的变动量进行校正。4.如权利要求1所述的交流电动机的控制装置，其特征在于：包括计算所述交流电动机的感应电压常数作为所述电动机的常数的单元，并且包括基于所述感应电压常数的脉动成分，来检测所述电动机的异常动作或者与所述电动机连接的负载装置的异常动作的所述检测单元。5.如权利要求1所述的交流电动机的控制装置，其特征在于：包括计算所述交流电动机的感应电压常数作为所述电动机的常数的单元，并且包括所述检测单元，其将所述感应电压常数本身或者所述感应电压常数的变动成分的至少一者作为时序数据保存，并分析该保存的数据，由此检测所述电动机的异常动作或者所述负载装置的异常动作。6.如权利要求1所述的交流电动机的控制装置，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：岩路善尚，户张和明，岩瀬裕太，小沼雄作，
申请(专利权)人：株式会社日立产机系统，
类型：发明
国别省市：日本,JP