检测矢量控制的原电流异常现象的装置制造方法及图纸

在一种检测其转子旋转于旋转磁场中的交流感应电动机或者同步电动机的矢量控制原电流异常现象的装置中，输送到矢量控制系统的表示激磁电流ｉｄ和转矩电流ｉｇ的信号被输入到微型计算机．每经过一预定的时间间隔ΔＴ计算出电动机原电流的瞬时值Ｉ－［１］和均方根值．得到的Ｉ－［１］和分别与储存在微型计算机的存储器部分内的容许电流值Ｉ和Ｉｍｓ作比较．监测到Ｉ－［１］≥Ｉ－［０］的一般持续时间Ｔ－［ＡＡ］．如果持续时间Ｉ－［ＡＡ］超过置于微型计算机存储器部分的容许时间Ｔ－［ＡＯ］，就产生一异常信号．（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种检测用于控制矢量的交流电动机(例如一感应电动机和一同步电动机)的原电流异常现象的装置，以防止电动机烧坏。一种热继电器通常被用作为一种防止一电动机由于过电流而烧坏的装置。热继电器利用温度变化引起的双金属片弯曲，并且和一种电磁接触器一起被用来接通或切断一驱动器或一控制电路。一种变压变频反向变流器已经普遍地作为一种用于交流电动机(一感应电动机)的可变转速控制的电力转换器。电动机的速度可以在一个宽速度范围内连续变化，从一低速度变到一很高速度。最近，一种矢量控制交流电动机已经研制成功(例如上山直彦编的，电气书院出版社出版的《新驱动电子学》)，并且已经用于机床，机器人以及诸如此类所需要的高精度速度控制，高精度定位控制，以及突然加速或减速的各式各样的用途。感应电动机有以下的优点。这种电动机有一简单的转子结构和高的机械强度。同时，感应电动机无电刷。因而可以用在一恶劣的环境中，并且维修也很简单。因此，在许多工业领域里感应电动机已经成为一股普遍地作为伺服电动机的潜势。一种传统的热继电器体积大，昂贵而又笨重。此外，热继电器常常随热继电器位置的不同而被保持在不同于电动机温度的环境温度中，因而降低了控制精度。作为机床，机器人，或诸如此类的一驱动源的伺服电动机的变速控制必须以高精度进行，并且要求一很短的响应时间。在这些情况下，电动机的工作特性必须改善，以使它的故障必须以一实时为条件而被测出，而且降低电动机的成本也是所希望的。可是，满足上述需要的一种热保护装置(一种检测原电流异常现象的装置)的实际应用，还没有出现。本专利技术的一个目的是解决以上这个传统性的问题，并且提供一种高精度地检测高速状态下的原电流的异常现象的装置，以保护一矢量控制系统的交流电动机免遭一过电流。根据本专利技术的一个方面，一种检测原电流异常现象的装置包括(1)转换一直流激磁电流id和一直流转矩电流iq电平的装置，直流激磁电流id和直流转矩电流iq二者都是通过一坐标转换器获得的，该坐标转换器用于检测被一矢量控制系统接收到的控制输入数据，即供给一交流电动机的原电流，并且用于将三相转换成两相，(2)对来自电平转换装置的输出信号进行模数转换的装置，以及(3)用于取出来自模数转换装置的一输出信号，在预定的处理方法基础上对信号进行处理，检测原电流的异常现象，以及输出一个报警信号的一台微型电子计算机。根据本专利技术的另一个方面，获得一种新的功能。一种检测一感应电动机矢量控制的一副电流异常现象的装置，其特征在于两个都是从一矢量控制器取出的一副d轴电流i2d和一副q轴电流i2q被输入到一台微型计算机;对于每一个给定的时间间隔△T，计算出在最后的时间TL内的感应电动机的副电流的有效值I2，该间隔△T由监测时间TL所确定，监测时间TL对应于都储存在微型计算机存储器部分的副导体的一热电时间常数和一容差;把有效值I2同对应于副导体热电时间常数的并且被储存在存储器部分的一个容许均方根电流I2rms作比较;根据比较结果判别副电流的异常或正常;当一判别结果表示异常时就会产生一异常信号。图1是表示一矢量控制交流电动机系统的主要布置的方框图，该系统利用一个根据本专利技术一实施例的检测原电流异常现象的装置;图2A是一个图1中所示装置的线路图;图2B是一个表示图1中所示装置的作为一时间函数的原电流的变化图;图2C是一个表示作为一时间函数的原电流的变化以说明一监测时间TL的图;图3是一个表示原电流瞬时值同激磁电流和转矩电流之间关系的图;图4A是一个根据本专利技术另一个实施例的检测原电流异常现象的装置的线路图;图4B是一个表示图4A中所示装置的作为一时间函数的原电流的变化图;图5是一个矢量控制感应电动机系统的方框图，该系统使用一个根据本专利技术又一个实施例的检测一副电流异常现象的装置;图6A是一个图5中所示装置的线路图;图6B是一个表示图5中装置的作为一时间函数的副电流变化图;图6C是一个表示副电流瞬时值同激磁电流和转矩电流之间关系的图。参照附图就详细地描述本专利技术的最佳实施例。为了说明和描写方便起见，利用一感应电动机来举例说明电动机，但是并不限于感应电动机。本专利技术同样可以适用于一同步电动机。图1表示一个使用一检测原电流异常现象的装置(即一个电子热电线路)的矢量控制交流感应电动机系统。参考图1，参考数字1表示一整流器;2表示一脉冲宽度调制反向变流器;3表示一感应电动机;以及4表示一脉冲发生器。一坐标转换器5检测供给感应电动机3的电流，并且把三相转换成两相。坐标转换器5因而产生一激磁电流id和一转矩电流iq。这些电流是原电流的两相分量。一矢量控制器6接收一指令信号和一个来自脉冲发生器4的反馈信号，并且产生一个激磁电流指令Id和一个转矩电流指令Iq。参考数字7表示一用于将激磁电流指令Id和激磁电流id相加的加法器;以及8表示一个用于将转矩电流指令Iq和转矩电流iq相加的加法器。参考数字9和10分别表示放大器。参考数字11表示一个把两相转换成三相的坐标转换器。坐标转换器11接收来自放大器9和10的d和q轴原电流分量，并且将一控制信号输送给脉冲宽度调制反向变流器2。以上分量的总系统结构详细地描述在例如日本电气工程师学会，通讯训练委员会的《电气设备》3.7.2上，以及查阅它关于其它的细节。图2A是一个根据本专利技术的一实施例的检测一原电流异常现象的装置(电子热电线路)12的线路图。参考图2A，装置12包括一电平转换器13和一台带有一模数转换器的微型计算机14。由于电流id和iq信号并不确定是正或负的，电平转换器13将从坐标转换器5来的激磁电流id和转矩电流iq输出信号补偿为正。电平转换器13于是把表示激磁电流id和转矩电流iq的信号电平转换成为与微型计算机14相容的电平。电平转换器B包括一个产生补偿电压的直流电源E同运算放大器OA1和OA2。微型计算机14装有一用于把一输入信号转换成一数字信号的模数转换器，并且利用一个μPD 78PG 11E计算机来举例说明。微型计算机14包括一运算部分，一存储器部分和一输入输出控制部分。存储器部分储存有一容许时间TAO，一给定时间间隔△T，一容许电流值I0(或I20)等等，所有这些被调整成与感应电动机原绕组及其辅助构件的热电时间常数相对应。微型计算机14的数据处理方法如下。微型计算机14通过电平转换器13取得表示激磁电流id和转矩电流iq的正补偿信号。如图2B中所示的每经过一时间间隔△T的值i2d和i2q被计算出来并彼此相加得到I21。如图2C中所示，计算得到的值I21同被调整成对应于原绕组热电时间常数的容许电流值I20相比较。微型计算机于是测量和计算出条件I21≥I20成立的一段持续时间TAA。如果被监测到的时间TAA超过存于微型计算机存储器部分的容许时间TAO，就会产生一个异常信号(一报警信号)。响应这个异常信号，驱动电源就从电动机分离，或者产生一异常警报。容许时间TAO值被调整成与感应电动机原绕组及其辅助构件的热电时间常数(容许温升)相对应。利用激磁电流id和转矩电流iq作为原电流的分量，以一实时为基础计算机出供给感应电动机的原电流的瞬时值Il以确定计算得到的值是否落在图2C所示的容许电流图的范围内。图3表示感应电动机的原电流I1同输入数据的激磁电流id和转矩电流iq之间的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检测其转子旋转于一旋转磁场中的交流感应电动机或同步电动机的一矢量控制原电流异常现象的装置，其特征在于：输送到一矢量控制系统的表示一激磁电流ｉｄ和一转矩电流ｉｑ的信号被输入到一微型计算机；每经过一预定的时间间隔ΔＴ计算出电动机原电流的一瞬时值Ｉ↓〔１〕；一计算得到的瞬时值Ｉ↓〔１〕与储存于上述微型计算机一存储器部分的一容许电流值Ｉ↓〔０〕作比较；监测到Ｉ↓〔１〕≥Ｉ↓〔０〕的一段时间Ｔ↓〔ＡＡ〕；并且如果这段时间Ｔ↓〔ＡＡ〕超过置于上述计算机的上述存储器部分内的容许时间Ｔ↓〔ＡＯ〕，就产生一异常信号。

【技术特征摘要】
JP 1986-4-12 84746/ 86;JP 1986-4-12 84747/ 86;JP 11.一种检测其转子旋转于一旋转磁场中的交流感应电动机或同步电动机的一矢量控制原电流异常现象的装置，其特征在于输送到一矢量控制系统的表示一激磁电流id和一转矩电流iq的信号被输入到一微型计算机；每经过一预定的时间间隔ΔT计算出电动机原电流的一瞬时值I1；一计算得到的瞬时值I1与储存于上述微型计算机一存储器部分的一容许电流值I0作比较；监测到I1≥I0的一段时间TAA；并且如果这段时间TAA超过置于上述计算机的上述存储器部分内的容许时间TAO，就产生一异常信号。2.一种根据权利要求1的装置，其特征在于一个容许时间TAO的值被调整成与电动机的一原绕组及其辅助构件的一热电时间常数相对应。3.一种检测其转子旋转于一旋转磁场中的交流感应电动机或同步电动机的一矢量控制原电流异常现象的装置，其特征在于输送到一矢量控制系统的表示一激磁电流id和一转矩电流iq的信号被输入到一微型计算机;每经过一预定的时间间隔△T，计算出最后时间TL内的一均方根原电流I1，时间间隔△T由对应于一容差和一原绕组及其辅助构件的热电时间常数的一监测时间TL所确定;容差和热电时间常数被储存于上述微型计算机的一存储器部分;一计算得到的均方根原电流I1与一对应...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈本清和，冈浩志，
申请(专利权)人：日本电气株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]