CN105988058A - 三相交流伺服驱动系统中电机动力线断线的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三相交流伺服驱动系统中电机动力线断线的检测方法，即本方法首先通过数字信号处理器将功率模块中上桥的三个功率管关断，然后依次将功率模块中下桥的三个功率管中的任意一个功率管导通，并采用AD转换采样电路采集其余两相上桥功率管的驱动模块自举电路中电容两端的电压是否达到规定的电压值，任意一相电容电压不达标即判定为电机动力线断线。本方法克服了传统的电机动力线断线检测的缺陷，并且简便、实用、可靠性高，可做出准确的故障判断，降低检测成本，实现伺服驱动系统中电机动力线断线的自动、快速、低成本检测。
Description
技术领域
本发明涉及一种三相交流伺服驱动系统中电机动力线断线的检测方法。
背景技术
伺服驱动系统是自动化控制系统的重要驱动执行控制机构，其由伺服驱动器和伺服电机组成。一旦出现伺服电机的动力线断线，伺服驱动器将无法将驱动电压传输给伺服电机，造成伺服电机失控，如果无法及时检测该故障并采取报警保护措施，将会对整个伺服驱动系统造成重大的影响。
伺服驱动系统是以电机为控制对象，以数字信号处理器为核心，以电力电子功率变换装置为执行机构，在自动控制理论的指导下组成的电气传动自动控制系统，其主要由控制和驱动两部分组成，如图1所示，三相交流电源输入整流桥1，整流桥1输出端依次经过软启动电路2、母线滤波电路3、制动电路4后连接三相全桥功率模块5输入端，功率模块5输出端通过动力线连接电机6；数字信号处理器7经门阵列电路8控制功率模块5，AD转换采样电路9经隔离放大电路91采集电机6三相电流并反馈给数字信号处理器7，电压检测电路92采集功率模块5各个功率管两端电压并经AD转换采样电路9反馈至数字信号处理器7，数字信号处理器7通过人机界面71进行设置和控制。
如图2所示，通常功率模块5由三个上桥功率管51和三个下桥功率管52构成，三个上桥功率管51分别由三个独立的上桥驱动模块53供电，下桥三个功率管52由一个下桥驱动模块54供电，上桥驱动模块53的输入端设有自举电路55，自举电路55为并联的稳压二极管和电容，利用稳压二极管使电容两端电压升压，从而分别为各上桥功率管51供电。
针对伺服电机的动力线断线故障，通常通过AD转换采样电路检测功率模块输出端电流是否为零来辨识，但这种检测方法很难区分电机低速空载情况和动力线断线情况，因为这两种情况下电机的电流都在零附近，很难区别，非常容易造成故障误报，影响了伺服驱动系统的正常、可靠运行。也有在功率模块输出端，安装低阻测量器件，通过测量电阻值来检测伺服电机是否断线，但这样一来系统的成本就大大增加，不利于伺服驱动系统中自动、快速、低成本的故障检测。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种三相交流伺服驱动系统中电机动力线断线的检测方法，本方法克服了传统的电机动力线断线检测的缺陷，并且简便、实用、可靠性高，可做出准确的故障判断，降低检测成本，实现伺服驱动系统中电机动力线断线的自动、快速、低成本检测。
为解决上述技术问题，本发明三相交流伺服驱动系统中电机动力线断线的检测方法，所述伺服驱动系统中功率模块输出端通过动力线连接电机，数字信号处理器控制功率模块，AD转换采样电路采集电机三相电流并反馈给数字信号处理器，数字信号处理器通过人机界面进行设置和控制；其中功率模块由三个上桥功率管和三个下桥功率管构成，三个上桥功率管分别由三个独立的上桥驱动模块供电，下桥三个功率管由一个下桥驱动模块供电，上桥驱动模块的输入端设有自举电路，自举电路为并联的稳压二极管和电容；本方法包括如下步骤：
步骤一、数字信号处理器控制功率模块的三个上桥功率管处于关断状态；
步骤二、数字信号处理器控制下桥U相功率管导通、其余两相下桥功率管关断，通过AD转换采样电路采集功率模块中上桥V相功率管和上桥W相功率管驱动模块自举电路中电容电压，若电容电压超出规定范围，就判断电机动力线断线；
步骤三、数字信号处理器控制下桥V相功率管导通、其余两相下桥功率管关断，通过AD转换采样电路采集功率模块中上桥U相功率管和上桥W相功率管驱动模块自举电路中电容电压，若电容电压超出规定范围，就判断电机动力线断线；
步骤四、数字信号处理器控制下桥W相功率管导通、其余两相下桥功率管关断，通过AD转换采样电路采集功率模块中上桥U相功率管和上桥V相功率管驱动模块自举电路中电容电压，若电容电压超出规定范围，就判断电机动力线断线.
进一步，所述下桥U相功率管、下桥V相功率管和下桥W相功率管的导通时间为50ms。
进一步，所述电容电压的规定范围由功率模块的导通时间、驱动电压以及电容值决定，在电容充分充电进入稳态状态时，电容两端的电压接近于功率模块的驱动电压。
由于本发明三相交流伺服驱动系统中电机动力线断线的检测方法采用了上述技术方案，即本方法首先通过数字信号处理器将功率模块中上桥的三个功率管关断，然后依次将功率模块中下桥的三个功率管中的任意一个功率管导通，并采用AD转换采样电路采集其余两相上桥功率管的驱动模块自举电路中电容两端的电压是否达到规定的电压值，任意一相电容电压不达标即判定为电机动力线断线。本方法克服了传统的电机动力线断线检测的缺陷，并且简便、实用、可靠性高，可做出准确的故障判断，降低检测成本，实现伺服驱动系统中电机动力线断线的自动、快速、低成本检测。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：
图1为伺服驱动系统的结构框图；
图2为伺服驱动系统中功率模块框图；
图3为本方法的流程框图。
具体实施方式
实施例如图1、图2和图3所示，本发明三相交流伺服驱动系统中电机动力线断线的检测方法，所述伺服驱动系统中功率模块5输出端通过动力线连接电机6，数字信号处理器7控制功率模块5，AD转换采样电路9采集电机6三相电流并反馈给数字信号处理器7，数字信号处理器7通过人机界面71进行设置和控制；其中功率模块5由三个上桥功率管51和三个下桥功率管52构成，三个上桥功率管51分别由三个独立的上桥驱动模块53供电，下桥三个功率管52由一个下桥驱动模块54供电，上桥驱动模块53的输入端设有自举电路55，自举电路55为并联的稳压二极管和电容；本方法包括如下步骤：
步骤一、数字信号处理器7控制功率模块5的三个上桥功率管51处于关断状态；
步骤二、数字信号处理器7控制下桥U相功率管导通、其余两相下桥功率管关断，通过AD转换采样电路9采集功率模块5中上桥V相功率管和上桥W相功率管驱动模块自举电路中电容电压，若电容电压超出规定范围，就判断电机动力线断线；
步骤三、数字信号处理器7控制下桥V相功率管导通、其余两相下桥功率管关断，通过AD转换采样电路9采集功率模块5中上桥U相功率管和上桥W相功率管驱动模块自举电路中电容电压，若电容电压超出规定范围，就判断电机动力线断线；
步骤四、数字信号处理器7控制下桥W相功率管导通、其余两相下桥功率管关断，通过AD转换采样电路9采集功率模块5中上桥U相功率管和上桥V相功率管驱动模块自举电路中电容电压，若电容电压超出规定范围，就判断电机动力线断线.
优选的，所述下桥U相功率管、下桥V相功率管和下桥W相功率管的导通时间为50ms。
优选的，所述电容电压的规定范围由功率模块5的导通时间、驱动电压以及电容值决定，在电容充分充电进入稳态状态时，电容两端的电压接近于功率模块5的驱动电压Vn1。
本方法利用伺服驱动系统中的主要控制器件数字信号处理器、AD转换采样电路、三相全桥功率模块的自举电路的硬件基础，可在数字信号处理器内部添加伺服电机动力线断线检测的软件算法来实现伺服电机动力线的断线检测。
在伺服驱动系统开始进行电机动力线断线检测时，首先通过数字信号处理器控制三相全桥功率模块上桥的三个功率管关断，然后依次将功率模块下桥的三个功率管中的任意一个功率管导通50ms，通过AD转换采样电路检测其余两相上桥功率管驱动模块自举电路电容两端的电压是否达到规定的电压值，若任意一相电容电压不达标即判定为电机动力线断线。
通过本方法在伺服驱动系统中的应用，可以自动、快速、低成本的检测伺服电机动力线断线故障，提高了伺服驱动系统电机动力线断线报警的检测准确性，使系统的安全保障性能有了显著的提高，可靠性也大大提高，降低了断线检测成本，在实际的应用中有着良好的市场前景和实用价值。
Claims (2)
1.一种三相交流伺服驱动系统中电机动力线断线的检测方法，所述伺服驱动系统中功率模块输出端通过动力线连接电机，数字信号处理器控制功率模块，AD转换采样电路采集电机三相电流并反馈给数字信号处理器，数字信号处理器通过人机界面进行设置和控制；其中功率模块由三个上桥功率管和三个下桥功率管构成，三个上桥功率管分别由三个独立的上桥驱动模块供电，下桥三个功率管由一个下桥驱动模块供电，上桥驱动模块的输入端设有自举电路，自举电路为并联的稳压二极管和电容；其特征在于本方法包括如下步骤：
步骤一、数字信号处理器控制功率模块的三个上桥功率管处于关断状态；
步骤二、数字信号处理器控制下桥U相功率管导通、其余两相下桥功率管关断，通过AD转换采样电路采集功率模块中上桥V相功率管和上桥W相功率管驱动模块自举电路中电容电压，若电容电压超出规定范围，就判断电机动力线断线；
步骤三、数字信号处理器控制下桥V相功率管导通、其余两相下桥功率管关断，通过AD转换采样电路采集功率模块中上桥U相功率管和上桥W相功率管驱动模块自举电路中电容电压，若电容电压超出规定范围，就判断电机动力线断线；
步骤四、数字信号处理器控制下桥W相功率管导通、其余两相下桥功率管关断，通过AD转换采样电路采集功率模块中上桥U相功率管和上桥V相功率管驱动模块自举电路中电容电压，若电容电压超出规定范围，就判断电机动力线断线.
根据权利要求1所述的三相交流伺服驱动系统中电机动力线断线的检测方法，其特征在于：所述下桥U相功率管、下桥V相功率管和下桥W相功率管的导通时间为50ms。
2.根据权利要求1或2所述的三相交流伺服驱动系统中电机动力线断线的检测方法，其特征在于：所述电容电压的规定范围由功率模块的导通时间、驱动电压以及电容值决定，在电容充分充电进入稳态状态时，电容两端的电压接近于功率模块的驱动电压。
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