CN107230968A - 电动机控制装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种具有停电检测条件设定功能的电动机控制装置。本发明的电动机控制装置的特征在于，具有：整流器，其用于将从交流电源供给的交流电力转换为直流电力后输出；交流电压检测部，其对交流电源的交流电压值进行检测后将该交流电源的交流电压值作为检测值输出；停电检测部，在输出的检测值为规定电压以下的状态持续规定时间以上的情况下，该停电检测部判定为发生了停电；以及停电检测条件设定部，其用于设定或变更规定时间。

Description

电动机控制装置
技术领域
本发明涉及一种电动机的控制装置，特别是涉及一种具有设定或变更对电源的停电进行检测的条件的功能的电动机控制装置。
背景技术
在使电动机控制装置及其周边设备不能持续进行通常动作这样的停电时，会对使用了电动机控制装置的机械的动作产生妨碍。因此，电动机控制装置具备停电检测单元，一般情况下，在不能持续进行通常动作之前进行使机械停止这样的保护动作。
将在停电时使电动机的控制装置及其周边设备的通常动作持续进行所需的能量称为“停电耐受量”。另外，将到检测出停电为止的时间的上限值定义为“上限规定时间”。另外，将通过电源电压下降来对停电进行检测的电压定义为“规定电压”。这样，上限规定时间和规定电压是根据该“停电耐受量”决定的，但是“停电耐受量”因机械的不同而不同，因此上述上限规定时间和规定电压也需要根据各个机械来分别决定。
因此，提出了一种如下的方法：电动机控制装置具备选择电路，由此能够从多个时间阈值中切换并选择规定时间(例如，日本专利第5283752号公报。以下称为“专利文献1”)。在专利文献1所记载的发明中，作为停电检测阈值，定义了电压阈值和时间阈值。另外，在电动机进行发电机动作的情况与电动机不进行发电机动作的情况这两个情况下，停电时的控制用电压的变化不同。因此，在专利文献1中，提出了一种使用选择电路以从两个检测阈值中选择检测阈值的方式进行切换的方法。
另外，提出了一种如下的电动机控制方法：在检测出的电源电压为规定阈值以下的情况下判定为电源切断，并将电动机的电源切断时的动作状态存储于非易失性存储单元，在该电动机控制方法中根据电动机的负荷来变更阈值(例如，日本特开2004-229410号公报。以下称为“专利文献2”)。然而，在专利文献2中，没有公开涉及时间的阈值。
另外，已知一种对停电耐受量与电压振幅之间的关系进行实际测量来检测停电的方法(例如，日本特开2011-155803号公报。以下称为“专利文献3”)。然而，停电耐受量与电压振幅之间的关系根据每个机械而不同，但是在专利文献3中，没有提及关于变更停电耐受量与电压振幅之间的关系的具体方法。
如上所述，“停电耐受量”因机械的不同而不同，因此根据存储多个检测时间来进行切换的现有技术，电路结构复杂化。这成为成本增加、装置大型化的原因。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种如下的电动机控制装置：能够回避随着电路结构的复杂化而出现的成本增加等问题，并能够进行与机械相应的最佳的停电检测条件的设定或变更，能够通过将电源电压下降时使机械停止的频率抑制为所需的最小限度来提高运转率。
本发明的一个实施例所涉及的电动机控制装置的特征在于，具有：整流器，其用于将从交流电源供给的交流电力转换为直流电力后输出；交流电压检测部，其用于对交流电源的交流电压值进行检测后将该交流电源的交流电压值作为检测值输出；停电检测部，在输出的检测值为规定电压以下的状态持续规定时间以上的情况下，该停电检测部判定为发生了停电；以及停电检测条件设定部，其用于设定或变更规定时间。
附图说明
通过与附图关联起来的以下的对实施方式的说明，使本发明的目的、特征以及优点更加明确。在该附图中，
图1是本发明的实施例1所涉及的电动机控制装置的结构图，
图2是用于说明本发明的实施例1所涉及的电动机控制装置的动作过程的流程图，
图3是示出本发明的实施例1所涉及的电动机控制装置的电源电压、停电状态以及机械状态各自的时间上的变化的时序图，
图4是本发明的实施例2所涉及的电动机控制装置的结构图，
图5是示出本发明的实施例2所涉及的电动机控制装置的停电耐受量曲线的曲线图，以及
图6是用于说明本发明的实施例2所涉及的电动机控制装置的动作过程的流程图。
具体实施方式
下面，参照附图来说明本发明所涉及的电动机控制装置。
[实施例1]
首先，对本发明的实施例1所涉及的电动机控制装置进行说明。在图1中，示出本发明的实施例1所涉及的电动机控制装置的结构图。本发明的实施例1所涉及的电动机控制装置101具有整流器1、交流电压检测部3、停电检测部4以及停电检测条件设定部5。
整流器1将从交流电源10供给的交流电力转换为直流电力后输出。在整流器1的作为直流输出侧的直流环节部设置有平滑电容器7。
本发明的实施例1所涉及的电动机控制装置101也可以还具有逆变器2。从整流器1输出的直流电力被平滑电容器7进行了平滑化之后，向逆变器2供给。逆变器2将由整流器1输出的直流电力转换为期望的交流电力。上臂和下臂分别具备功率元件(未图示)，逆变器2通过该功率元件的开关动作来将直流电力转换为交流电力以驱动电动机(未图示)。
交流电压检测部3对交流电源10的交流电压值进行检测后将该交流电源10的交流电压值作为检测值向停电检测部4输出。并且，也可以设为交流电压检测部3将检测值转换为振幅值。作为交流电源10，能够使用三相交流电源。作为将三相交流电压的检测值转换为振幅值的方法，能够使用求出检测值的波高值的方法、求出进行了三相-二相转换的向量范数的方法等。另外，作为交流电源10，能够使用单相交流电源。在单相交流电压的情况下，有求出检测值的峰值的方法等。
在输出的检测值为规定电压以下的状态持续规定时间以上的情况下，停电检测部4判定为发生了停电。在此，将从交流电源10的电压的检测值下降到小于规定电压的电压值的时间点起至判定出是否发生了停电的时间定义为“停电检测时间”。“上限规定时间”是根据机械决定的时间，是停电检测时间的上限值。“规定电压”是用于判定是否发生了停电的电压值。在交流电源10的电压的检测值低于规定电压的时间点，停电检测部4开始判断是否发生了停电。在规定时间内交流电源10的电压的检测值变为规定电压以上的情况下，判断为没有发生停电。另一方面，在经过了规定时间的时间点交流电源10的电压的检测值小于规定电压的情况下，判定为发生了停电。停电检测部4在判定为发生了停电的情况下，向逆变器2通知(输入)用于开始机械的保护动作的指令(保护动作开始指令)。关于停电的判定方法的详细内容，后面记述。
停电检测条件设定部5根据使电动机控制装置101及其周边设备的通常动作持续进行所需的能量、即停电耐受量来设定规定时间。并且，也可以根据停电耐受量来设定规定电压。
接着，使用图2所示的流程图来对本发明的实施例1所涉及的电动机控制装置的动作过程进行说明。首先，在步骤S101中，停电检测部4从交流电压检测部3获取振幅值。
接着，在步骤S102中，停电检测部4判定是发生了停电还是没发生停电(非停电)。即，停电检测部4首先判断振幅值是否小于规定电压(振幅值<规定电压)。在振幅值小于规定电压的情况下，判断该条件所持续的时间是否超过了规定时间(上述条件持续时间>规定时间)。
在振幅值为规定电压以上、或者虽然振幅值暂且小于规定电压但在规定时间经过之前振幅值变为规定电压以上的情况下，在步骤S103中，停电检测部4判定为没发生停电的状态(非停电)。作为虽然振幅值暂且小于规定电压但在规定时间经过之前振幅值变为规定电压以上的情况的例子，认为有瞬时停电的情况。在瞬时停电的情况下，电动机控制装置能够正常动作，因此停电检测部4不将瞬时停电的情况判定为发生了停电。
另一方面，在振幅值小于规定电压且该条件持续的时间超过规定时间的情况下，在步骤S104中，停电检测部4判定为发生了停电。停电检测部4在判定为发生了停电的情况下，向逆变器2通知(输入)用于开始机械的保护动作的指令(保护动作开始指令)。
接着，在步骤S105中，逆变器2开始机械的保护动作。之后，在步骤S106中，利用电动机控制装置101来对驱动机械的电动机及其周边设备进行控制以使机械停止。
接着，说明是否停电的判定方法。在图3中，示出表示本发明的实施例1所涉及的电动机控制装置的电源电压、停电状态以及机械状态各自的时间上的变化的时序图。
设停电检测部4在某个时间点(时刻0)检测出电压下降状态，该电压下降状态是由交流电压检测部3检测出的交流电源10的电源电压的检测值(例如，振幅值)小于规定电压的状态。停电检测部4以该时间点为起点来测量电源电压的检测值小于规定电压的状态所持续的时间、即停电检测时间。
在停电检测时间达到规定时间T0的情况下，停电检测部4判定为发生了停电。此时，用于表示停电状态的信号从非停电状态变为停电状态，停电检测部4向逆变器2输出用于开始机械的保护动作的指令。因而，停电检测时间达到规定时间T0的状况成为保护动作开始触发。
将从开始保护动作起至机械停止所需的固定时间设为T2。在自逆变器2从停电检测部4接受到用于开始保护动作的指令起经过了T2的时间点，机械停止。
从由停电检测部4检测出交流电源10的电源电压的检测值小于规定电压的电压下降状态的时间点起至机械停止的时间T3是到电动机控制装置及其周边设备的动作通过控制而正常停止为止的时间。
因而，在判定为发生了停电的情况下，为了通过保护动作而使机械可靠地停止，需要将规定时间T0设定为比T1小。即，T1是规定时间的上限值(上限规定时间)，利用T1＝T3-T2表示。规定时间T0被规定在0<T0<T1的范围内。
另一方面，机械能够承受比规定时间的上限值T1短的瞬时的停电，因此期望的是将规定时间T0设定为尽可能接近T1的值。通过这样设定规定时间，能够将在电源电压下降时进行机械停止的频率设为所需的最小限度，能够提高机械的运转率。
[实施例2]
接着，说明本发明的实施例2所涉及的电动机控制装置。在图4中，示出本发明的实施例2所涉及的电动机控制装置的结构图。实施例2所涉及的电动机控制装置102与实施例1所涉及的电动机控制装置101的不同之处在于，停电检测条件设定部5根据交流电源10的电源电压来变更规定时间这点。实施例2所涉及的电动机控制装置102的其它结构与实施例1所涉及的电动机控制装置101相同，因此省略详细的说明。
停电检测条件设定部5根据从交流电源10供给的电源电压来变更规定时间。为了将进行机械停止的频率设为所需的最小限度，优选的是，设为停电检测条件设定部5能够精密地设定或变更停电检测时间(例如，规定单位时间1[msec])。
即使停止了从交流电源10向逆变器2的电力的供给，电动机也能够通过蓄积于平滑电容器7的电力在某个期间内进行通常的动作。该通常动作能够持续的时间依赖于从交流电源10供给的电源电压。图5是示出电源电压与通常动作能够持续的时间之间的关系的停电耐受量曲线。在图5中，纵轴表示交流电源10的电源电压，横轴表示能够持续进行正常运转的时间。需要在该时间的范围内检测停电。即，横轴相当于上限规定时间T1。
例如，在图5中，在电源电压下降到70％的情况下，正常动作能够进行到10[msec]为止，在下降到0％的情况下，正常动作能够进行到3[msec]为止。另外，如前所述，机械能够正常进行动作的时间依赖于从交流电源10供给的电力。因而，在电源电压为根据停电耐受量曲线决定的阈值以上的情况下，由于机械能够持续进行通常动作，因此判定为非停电。另一方面，在电源电压小于根据停电耐受量曲线决定的阈值的情况(图5的斜线部)下，由于机械不能持续进行通常动作，因此判定为停电。
在电源电压相比于规定电压V1下降了ΔV1的情况下，通常动作能够持续进行的时间相比于上限规定时间T1短了ΔT1。在电源电压相比于电压阈值V1下降的情况下，利用停电检测条件设定部5将规定时间变更为更小的值。由此，能够更加适当地进行与机械的停电耐受量相应的保护动作。
规定时间既可以按照停电耐受量曲线变更，也可以从停电耐受量曲线的代表点起阶梯状地变更。
接着，使用图6所示的流程图来对本发明的实施例2所涉及的电动机控制装置的动作过程进行说明。首先，在步骤S201中，停电检测部4从交流电压检测部3获取振幅值。
接着，在步骤S202中，停电检测部4参照停电耐受量曲线。
接着，在步骤S203中，停电检测部4根据电源电压的振幅值和停电耐受量曲线来计算规定时间。
接着，在步骤S204中，停电检测部4判定是发生了停电还是没有发生停电(非停电)。即，停电检测部4首先判断振幅值是否小于规定电压(振幅值<规定电压)。在振幅值小于规定电压的情况下，判断该条件所持续的时间是否超过规定时间(上述条件持续时间>规定时间)。
在振幅值为规定电压以上、或者虽然振幅值暂且小于规定电压但在规定时间经过之前振幅值变为规定电压以上的情况下，在步骤S205中，停电检测部4判定为没发生停电的状态(非停电)。作为虽然振幅值暂且小于规定电压但在规定时间经过之前振幅值变为规定电压以上的情况的例子，认为有瞬时停电的情况。在瞬时停电的情况下，电动机控制装置能够正常动作，因此在瞬时停电的情况下不判定为发生了停电。
另一方面，在振幅值小于规定电压且该条件持续的时间超过规定时间的情况下，在步骤S206中，停电检测部4判定为发生了停电。停电检测部4在判定为发生了停电的情况下，向逆变器2通知(输入)用于开始机械的保护动作的指令(保护动作开始指令)。
接着，在步骤S207中，逆变器2开始机械的保护动作。之后，在步骤S208中，利用电动机控制装置102来对驱动机械的电动机及其周边设备进行控制以使机械停止。
本发明的实施例1和实施例2所涉及的电动机控制装置101和102也可以还具有停电检测条件存储部6。停电检测条件存储部6存储已设定的规定时间和规定电压。停电检测条件设定部5和停电检测条件存储部6既可以设置于对电动机控制装置101或102进行控制的上级控制器(未图示)，也可以设置于整流器1。
如以上所说明那样，通过本发明的实施例2所涉及的电动机控制装置，能够回避随着电路结构的复杂化而出现的成本增加等问题，能够根据机械的“停电耐受量”来灵活变更到检测出停电为止的时间。其结果，能够设定或变更与机械相应的最佳的停电检测时间，能够将在电源电压下降时使机械停止的频率抑制为所需的最小限度，能够提高机械的运转率。

Claims (5)

1.一种电动机控制装置，其特征在于，具有：
整流器，其用于将从交流电源供给的交流电力转换为直流电力后输出；
交流电压检测部，其用于对交流电源的交流电压值进行检测后将该交流电源的交流电压值作为检测值输出；
停电检测部，在输出的所述检测值为规定电压以下的状态持续规定时间以上的情况下，该停电检测部判定为发生了停电；以及
停电检测条件设定部，其用于设定或变更所述规定时间。
2.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，
所述停电检测条件设定部根据电动机控制装置及该电动机控制装置的周边设备的停电耐受量来设定所述规定时间。
3.根据权利要求1或2所述的电动机控制装置，其特征在于，
所述停电检测条件设定部根据从交流电源供给的电源电压来变更所述规定时间。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的电动机控制装置，其特征在于，
所述停电检测条件设定部根据电动机控制装置及该电动机控制装置的周边设备的停电耐受量来设定所述规定电压。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的电动机控制装置，其特征在于，
还具备逆变器，该逆变器将由所述整流器输出的直流电力转换为期望的交流电力，
其中，在检测出停电时，从所述停电检测部输出保护动作开始指令，并向逆变器输入该保护动作开始指令。
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