[发明专利]电机控制设备

说明书

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。

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。

技术领域

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。

背景技术

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)