CN103346720A - 一种伺服控制器的接线检测自诊断方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电气技术领域，尤其涉及一种伺服控制器的接线检测自诊断方法，包括驱动器和与驱动器相连的电机，一种伺服控制器的接线检测自诊断方法，步骤包括，Sa：识别永磁同步电机相电阻，从而判断接线是否正确；Sb：识别永磁同步电机电感，从而判断电机出现故障或伺服控制器电感参数设置错误。按照本发明的技术方案，结构简单，技术合理，操作方便，能有效的避免了伺服驱动器由于电机接线错误导致的故障，提高了系统的可靠性。

Description

一种伺服控制器的接线检测自诊断方法和装置

技术领域

本发明涉及电气技术领域，尤其涉及一种伺服控制器的接线检测自诊断方法和装置。

背景技术

从工业革命开始，电机已经是人类社会不可或缺的一部分，随着科学技术的不断发展，普通电机的技术已经逐渐趋向成熟，但是普通电机已经满足不了如今社会的需求。随之伺服电机等等面世，去满足如今社会的需求，永磁同步电机就是其中的一种，但是技术仍然需要改进。

永磁同步电机由于控制精度高、体积小、转矩特性好等优点作为典型的执行机构在数控加工、雕刻印染等各个行业得到了广泛的应用，其采用内部集成矢量控制算法专门的伺服驱动器来驱动运行。伺服驱动器和永磁同步电机的典型连接，伺服驱动器通过编码器反馈的电机转子的位置信息采用SVPWM的控制方式对电机U/V/W相通电实现矢量控制，但在实际应用中有可能出现由于安装人员失误（错接、漏接）、连接线缆断开或其他原因造成的驱动器和电机U相、V相、W相之间的连接不良，这时伺服驱动器如果直接运行就往往会产生电流过大、电机抖动等情况，严重时甚至有可能造成驱动器的损坏和整个系统的工作紊乱。

发明内容

本发明的主要目的旨在解决上述问题，提出了具有电机接线自诊断功能的伺服驱动器，其利用伺服驱动器上现有的硬件资源，由伺服驱动器中的主控处理器输出一定的激励信号并经由功率驱动部分变换输出给永磁同步电机，再由电流和电压检测采样部分得到反馈激励响应，最后通过在线识别算法检测电机三相的电阻和电感参数。由于电机的三相电阻电感参数应该较为对称其数值上相差不大，故通过判断识别到的三相电阻参数是否相近同时辅以三相电感参数的对称判断，可以知道是否有出现电机断线、漏接或错接的情况，从而避免接线错误导致的控制器故障，提高了系统的可靠性。同时可以针对电机某相检测的电阻或电感参数的是否异常即存在过小（接近于“零”）或过大（接近于“无穷大”）可以判断电机该相是否接线可靠，如果存在异常还给出相应的故障代码，方便技术人员检查排除故障，从而有效的避免了伺服驱动器由于电机接线错误导致的故障，提高了系统的可靠性。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

一种伺服控制器的接线检测自诊断装置，包括驱动器和与驱动器相连的电机，所述驱动器上设有U相输出端、V相输出端、W相输出端，所述U相输出端、V相输出端、W相输出端分别电机上U相输入端、V相输入端、W相输入端连接，所述电机U相输入端自带有第一电阻，V相输入端自带有第二电阻，W相输入端自带有第三电阻。

一种伺服控制器的接线检测自诊断方法，步骤包括，

Sa：识别永磁同步电机相电阻，从而判断接线是否正确；

Sb：识别永磁同步电机电感，从而判断电机出现故障或伺服控制器电感参数设置错误。

作为优选，其中步骤Sa包括，

Sa1：启动设备，依次对两相通电，识别U相和V相、U相和W相、V相和W相的电阻参数；

Sa2：通电相采用电流闭环控制得到电流跟踪值，并判断能否稳定跟踪；

Sa3’：当跟踪稳定时，得到采样电压值，计算得到相电阻，识别完毕，并循环回到步骤Sa1，改变为另外两相通电。

作为优选，所述步骤Sa还包括，

Sa3”：当电流控制环跟踪不能稳定时，判断电流环的电压输出是否增加到最大；

Sa4：当电流环的电压输出增加到最大时，则当前通电的两相出现断路，识别完毕，循环回到步骤Sa1，当电流环的电压输出未增加到最大时，则出现过流现象，当前通电的两相出现短路，识别完毕，循环回到步骤Sa1，改变为另外两相通电。

作为优选，其中步骤Sb包括，

Sb1：电机施加一定的d轴电压矢量，在一段时间后测量电流的值，通过计算即可得电机的d轴电感数值；

Sb2：通过比较识别到的d轴电感值和伺服驱动器中存储电机参数中的d轴电感值，如果两者相差不超过30%，则电机的接线正确且电机也正常无故障。

按照本发明的技术方案，结构简单，技术合理，操作方便，能有效的避免了伺服驱动器由于电机接线错误导致的故障，提高了系统的可靠性。

附图说明

图1为本发明实施例中电机相电阻识别等效图。

图2为本发明方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

一种伺服控制器的接线检测自诊断装置，如图1所示，包括驱动器和与驱动器相连的电机，所述驱动器上设有U相输出端、V相输出端、W相输出端，所述U相输出端、V相输出端、W相输出端分别电机上U相输入端、V相输入端、W相输入端连接，所述电机U相输入端自带有第一电阻，V相输入端自带有第二电阻，W相输入端自带有第三电阻。其中，第一电阻（R_w）、第二电阻（R_v）、第三电阻（R_w）为电机自带电阻。

一种伺服控制器的接线检测自诊断方法，如图2所示，步骤包括，

Sa：识别永磁同步电机相电阻，从而判断接线是否正确；

Sb：识别永磁同步电机电感，从而判断电机出现故障或伺服控制器电感参数设置错误。

作为优选，其中步骤Sa包括，

Sa1：启动设备，依次对两相通电，识别U相和V相、U相和W相、V相和W相的电阻参数；

Sa2：通电相采用电流闭环控制得到电流跟踪值，并判断能否稳定跟踪；

Sa3’：当跟踪稳定时，得到采样电压值，计算得到相电阻，识别完毕，并循环回到步骤Sa1，改变为另外两相通电。

作为优选，所述步骤Sa还包括，

Sa3”：当电流控制环跟踪不能稳定时，判断电流环的电压输出是否增加到最大；

Sa4：当电流环的电压输出增加到最大时，则当前通电的两相出现断路，识别完毕，循环回到步骤Sa1，当电流环的电压输出未增加到最大时，则出现过流现象，当前通电的两相出现短路，识别完毕，循环回到步骤Sa1，改变为另外两相通电。

其中永磁同步电机三相坐标系下的电压方程式如下：

  式1

其中u_u、u_v、u_w为电机三相电压值，ω_e为转子的电角速度，为电机的反电势常数，p为微分算子。由上式可知对永磁同步电机任意两相通一直流电压时，其对应两相的电流也为直流值，则即L_Spi_u=L_Spi_v=L_Spi_w=0且ω_e=0，故可直接利用欧姆定律来计算电机的相电阻值。

表1

通过上表1可以看出通过对相电阻的识别并判断其对称性，伺服驱动器能判断出电机三相是否出现漏接、短接或是电机本身出现故障的情况并且能够定位出现故障是哪一相，从而通过显示面板给出故障信息类别以便于技术人员检查维护。

作为优选，其中步骤Sb包括，

Sb1：电机施加一定的d轴电压矢量，在一段时间后测量电流的值，通过计算即可得电机的d轴电感数值（Ld）；

通过式2、式3、式4计算即可得电机的Ld数值；

式2为永磁同步电机在d-q轴下的电压方程

其中 $\left\{\begin{array}{c}{u}_d=R_s{i}_d+{\mathrm{p\ψ}}_d-{\mathrm{\ω}}_e{\mathrm{\ψ}}_q\\ u_q=R_s{i}_q+{\mathrm{p\ψ}}_q-{\mathrm{\ω}}_e{\mathrm{\ψ}}_d\end{array}\right.,$ 其中    式2

当向电机注入一电压矢量并其电机发生不转动时，上式2可简化为：

$\left\{\begin{array}{c}{u}_d=R_s{i}_d+L_d{\mathrm{pi}}_d\\ u_q=R_s{i}_q+L_q{\mathrm{pi}}_q\end{array}\right.$     式3

电机的电阻参数Rs已通过上述步骤Sa得到，为保证施加电压矢量而电机不转动，选择式3中的d轴电压方程作为电感的观测方程并对其求解得：

$i_d=\frac{u_d}{R_s}(1-e^{-\frac{R_s}{L_d}t})$     式4

Sb2：通过比较识别到的Ld值和伺服驱动器中存储电机参数中的Ld值，如果两者相差不超过30%，则电机的接线正确且电机也正常无故障。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (5)

1.一种伺服控制器的接线检测自诊断装置，包括驱动器和与驱动器相连的电机，其特征在于，所述驱动器上设有U相输出端、V相输出端、W相输出端，所述U相输出端、V相输出端、W相输出端分别电机上U相输入端、V相输入端、W相输入端连接，所述电机U相输入端自带有第一电阻，V相输入端自带有第二电阻，W相输入端自带有第三电阻。

2.一种伺服控制器的接线检测自诊断方法，其特征在于，步骤包括，

Sa：识别永磁同步电机相电阻，从而判断接线是否正确；

Sb：识别永磁同步电机电感，从而判断电机出现故障或伺服控制器电感参数设置错误。

3.根据权利要求2所述的一种伺服控制器的接线检测自诊断方法，其特征在于，其中步骤Sa包括，

Sa1：启动设备，依次对两相通电，识别U相和V相、U相和W相、V相和W相的电阻参数；

Sa2：通电相采用电流闭环控制得到电流跟踪值，并判断能否稳定跟踪；

Sa3’：当跟踪稳定时，得到采样电压值，计算得到相电阻，识别完毕，并循环回到步骤Sa1，改变为另外两相通电。

4.根据权利要求3所述的一种伺服控制器的接线检测自诊断方法，其特征在于，所述步骤Sa还包括，

Sa3”：当电流控制环跟踪不能稳定时，判断电流环的电压输出是否增加到最大；

Sa4：当电流环的电压输出增加到最大时，则当前通电的两相出现断路，识别完毕，循环回到步骤Sa1，当电流环的电压输出未增加到最大时，则出现过流现象，当前通电的两相出现短路，识别完毕，循环回到步骤Sa1，改变为另外两相通电。

5.根据权利要求2所述的一种伺服控制器的接线检测自诊断方法，其特征在于，其中步骤Sb包括，

Sb1：电机施加一定的d轴电压矢量，在一段时间后测量电流的值，通过计算即可得电机的d轴电感数值；

Sb2：通过比较识别到的d轴电感值和伺服驱动器中存储电机参数中的d轴电感值，如果两者相差不超过30%，则电机的接线正确且电机也正常无故障。

Images