CN102142669B - 具有停电检测功能的电动机驱动装置及停电检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有停电检测功能的电动机驱动装置，其通过比较简单的结构准确地实现了与停电容量对应的停电检测。在计数器输入运算器中，把与根据电源电压振幅决定的停电容量成反比的值，决定为计数器输入值，并提供给计数器。在计数器中，以一定周期对输入值进行累计后输出。在比较器中，如果计数器(42)的输出超过阈值，则判断为停电。

Description

具有停电检测功能的电动机驱动装置及停电检测方法

技术领域

本发明涉及具备检测电源的停电或瞬时电压降低的停电检测功能的电动机驱动装置。

背景技术

在驱动机床或工业机械、机器人等的电动机驱动装置中，当在工业输入电源中发生停电或者瞬时电压降低（下面，将停电及瞬时电压降低统称表述为“停电”），输入电源电压降低时，无法继续正常的运行。因此，需要检测停电的发生并切换驱动装置的动作，对电动机驱动装置、加工对象或者加工所使用的刀具等进行保护（参照JP8-227307A、JP10-263973A以及JP11-178245A）。

作为停电检测方法，例如JP2006-14546A中记载的那样，存在如下方法：将三相交流输入电压变换为与其等价的两相坐标上的电压矢量并计算该矢量的振幅，由此计算输入电压的振幅，将其值低于预定的基准电压值的状态持续了预定的基准时间的情况作为停电。

但是，电动机驱动装置能够继续正常运行的时间、即所谓的停电容量，根据施加的电源电压振幅而不同，因此，如JP2006-14546A中记载的那样，在将电压振幅与单一的基准值进行比较来检测停电的方法中，有无法保护电动机驱动装置的情况，相反也有过度保护的情况。

作为应对上述问题的对策，在JP2005-192353A中提出了如下方法：有多个具有不同基准电压和基准时间的电压降低检测部，根据这些检测部的逻辑和来检测停电。

根据该方法，只要增加电压降低检测部的个数就能够进行与电动机驱动装置的停电容量对应的停电检测，但是驱动装置的运算部的计算负荷会变大，这不理想的。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种电动机驱动装置，其具备能够通过简单的结构准确地实现与停电容量对应的停电检测的停电检测功能。

根据本发明，提供一种电动机驱动装置，其具有将三相交流输入电源变换为直流电源的整流器、和将该直流电源变换为希望的频率的交流电源的至少一个逆变器，该电动机驱动装置具备：电压振幅检测部，其对所述三相交流输入电源的电压振幅进行检测；计数器输入决定部，其把与停电容量成反比的值决定为计数器输入值，所述停电容量是指各输入电压振幅下从能够继续正常运行的时间到停电时的切换动作开始为止所要的时间，根据所述电压振幅检测部检测到的电压振幅而决定；计数器，其以预定的周期对所述计数器输入决定部所决定的所述与停电容量成反比的值进行累计，输出累计值；以及停电检测部，其通过比较所述计数器输出的累计值和预定的阈值，检测停电或瞬时电压降低。

当所述计数器输入值为零时，将所述计数器的输出复位为其初始值。

根据本发明，还提供一种电动机驱动装置的停电检测方法，该电动机驱动装置具有将三相交流输入电源变换为直流电源的整流器、和将该直流电源变换为希望的频率的交流电源的至少一个逆变器，该停电检测方法具备如下步骤：对所述三相交流输入电源的电压振幅进行检测；决定与根据检测到的电压振幅决定的停电容量成反比的值，所述停电容量是指各输入电压振幅下从能够继续正常运行的时间到停电时的切换动作开始为止所要的时间；以预定的周期对所述与停电容量成反比的值进行累计，输出累计值；以及通过比较所述累计值和预定的阈值，检测停电或瞬时电压降低。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式的具备停电检测功能的电动机驱动装置的结构的框图。

图2是表示输入电压振幅与停电容量的关系的图表。

图3是表示停电检测部24的详细结构的功能框图。

图4是表示输入电压振幅与计数器输入的关系的图表。

具体实施方式

图1是表示本发明的一个实施方式的具备停电检测功能的电动机驱动装置的结构的框图。

在图1中，该电动机驱动装置10包含：整流器14，其将工业三相交流12变换为直流；多个逆变器16，其输入经由开关30并联连接在整流器14的输出上，将整流器14输出的直流变换为频率可变的三相交流；以及多个电动机18，它们分别与多个逆变器16的输出连接。电压检测电路20检测三相交流12的瞬时电压。电压振幅运算器22根据电压检测电路检测到的瞬时电压，如上述的JP2006-14546A所述那样，计算等价的两相坐标上的电压矢量，来计算电压振幅。也可以代替电压检测电路20及电压振幅运算器22，采用对三相交流12进行整流，根据其峰值电压计算电压振幅的结构。关于停电检测部24的功能，后面将进行阐述，但是，如果停电检测部24检测到工业三相交流12的停电，则上位控制装置26发出直流电流切换指令28，切断整流器14和逆变器16之间的开关30，使开关32导通，将向逆变器16提供的直流源从整流器14切换到电容器34。与此同时，根据电动机驱动指令36，将逆变器16的动作切换到保护驱动装置、加工对象、刀具等的动作。

电动机驱动装置10能够继续正常运行的时间、即停电容量，根据三相交流电源12的电压振幅而不同。图2表示输入电压振幅与停电容量的关系。在图2的例子中，如果输入电压振幅为额定值的85%以上，则停电容量为无限大，即能够继续正常运行，当降低到额定值的70%时，通过电路中的电容器（未图示）的电容量及电动机18的线圈的电感等中蓄积的能量，此后10msec期间能够正常运行，当降低到额定值的0%时，能够正常运行3msec。输入电压振幅和停电容量的关系根据每个装置而有所不同，因此预先实际进行了测定。

在本申请说明书中，在各输入电压振幅中，将从能够继续正常运行的时间开始到停止时的切换动作开始为止所要的时间定义为“停电容量”，如果需要，则将进一步减去增加了一定余量的时间后所得的时间定义为“停电容量”。因此，在图2所示的例子中，例如假设输入电压振幅降低到额定值的70%后恒定的状态，此时，如果从电压降低开始经过10msec后开始切换动作，则能够实现准确的停电检测。另外，当降低到额定值的0%时，在3msec后开始切换动作即可。

图3是表示图1的停电检测部24的结构的功能框图。计数器输入运算器40根据来自电压振幅运算器22（图1）的电压振幅的值，使用预先测定并存储的图2的关系来决定停电容量，并将与所决定的停电容量成反比的值决定为计数器输入值来进行输出。计数器42以一定周期，对来自计数器输入运算器40的计数器输入值进行累计。比较器44将计数器42的输出与预定的阈值进行比较，然后输出其结果。如果计数器42的输出超过预定值，则判断为停电，如果为阈值以下，则判断为未停电。

当将停电容量设为Q[msec]，将计数器42的累计周期设为T[msec]，将任意的常数设为a时，将计数器输入值及阈值设定为：

计数器输入值=a/Q，

阈值=a/T。

如果这样进行设定，则输入电压振幅降低直到停电容量Q成为有限的值为止，然后恒定，即假设停电容量Q成为恒定的状态，则每T（msec），将a/Q相加到计数器42中，因此，关于达到阈值a/T之前所花费的时间t，有如下关系成立：

a/T=(a/Q)×（t/T）。

因此，t=Q，

经过相当于停电容量Q的时间后，计数器42的输出达到阈值。

实际上，输入电压振幅时时刻刻发生变化，与此对应，停电容量Q也时时刻刻改变，因此，通过将与其相应的值a/Q相加到计数器中，并通过阈值a/T来判断停电，能够通过比较简单的结构进行准确的停电检测。

a=100时的输入电压振幅和计数器输入值a/Q的关系如图4所示。通过代替预先存储图2的关系而预先存储图4的关系，计数器输入运算器40的结构变得更简单。

当计数器输入运算器40的输出为零，即电源电压恢复到能够继续正常运行的区域时（在上述的例子中，为电源电压变为85%以上时），清除计数器累计值。在不清除计数器累计值时，若电压再次降低，则在比实际的停电容量更短的时间内检测出停电，但是，如此一来能够避免这种情况。

Claims (4)

1.一种电动机驱动装置，其具有将三相交流输入电源变换为直流电源的整流器、和将该直流电源变换为希望的频率的交流电源的至少一个逆变器，该电动机驱动装置的特征在于，具备：

电压振幅检测部，其对所述三相交流输入电源的电压振幅进行检测；

计数器输入决定部，其把与停电容量成反比的值决定为计数器输入值，所述停电容量是指各输入电压振幅下从能够继续正常运行的时间到停电时的切换动作开始为止所要的时间，根据所述电压振幅检测部检测到的电压振幅而决定；

计数器，其以预定的周期对所述计数器输入决定部所决定的所述与停电容量成反比的值进行累计，输出累计值；以及

停电检测部，其通过比较所述计数器输出的累计值和预定的阈值，检测停电或瞬时电压降低。

2.根据权利要求1所述的电动机驱动装置，其特征在于，

当所述与停电容量成反比的值为零时，将所述累计值复位为其初始值。

3.一种电动机驱动装置的停电检测方法，该电动机驱动装置具有将三相交流输入电源变换为直流电源的整流器、和将该直流电源变换为希望的频率的交流电源的至少一个逆变器，所述停电检测方法的特征在于，

具备如下步骤：

对所述三相交流输入电源的电压振幅进行检测；

决定与根据检测到的电压振幅决定的停电容量成反比的值，所述停电容量是指各输入电压振幅下从能够继续正常运行的时间到停电时的切换动作开始为止所要的时间；

以预定的周期对所述与停电容量成反比的值进行累计，输出累计值；以及

通过比较所述累计值和预定的阈值，检测停电或瞬时电压降低。

4.根据权利要求3所述的电动机驱动装置的停电检测方法，其特征在于，

当所述与停电容量成反比的值为零时，将所述累计值复位为其初始值。

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