CN109309466A - 电动机控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电动机控制装置，在进行电动机的无速度传感器控制的电动机控制装置中，检测出转速推定值的异常或者接近开关的异常。电动机控制装置(1)具有：转速推定部(30)，其根据电动机(3)的电流信息和一次频率信息来推定电动机的转速；接近开关(31)，其在电动机(3)的旋转体的一部分接近时输出接通信号，在电动机的旋转体的一部分没有接近时输出断开信号；转速计算部(32)，其根据从接近开关输出的接通信号和断开信号来计算电动机的转速；异常检测部(40)，其在转速推定部(30)推定出的转速推定值与转速计算部计算出的转速计算值之差为阈值以上时，检测出转速推定值的异常或者接近开关的异常。

Description

电动机控制装置
技术领域
本发明涉及进行电动机的无速度传感器控制的电动机控制装置。
背景技术
作为对感应电动机或者同步电动机等电动机进行驱动控制的电动机控制装置，存在使用了旋转编码器或分解器(resolver)等速度传感器的电动机控制装置，以及不使用这样的速度传感器而进行所谓的无速度传感器控制的电动机控制装置。在专利文献1和2中记载有进行电动机的无速度传感器控制的电动机控制装置。
例如专利文献2所记载的电动机控制装置是从电动机的实际电流值(电流FB值)推定电动机的一次频率和滑差频率(slip frequency)，从一次频率推定值减去滑差频率推定值由此推定电动机的转速，根据该转速推定值来驱动控制电动机。
这样的电动机控制装置由于不具有速度传感器，因此具有低成本化和小型化等优点。此外，由于不需要用于速度传感器的布线，因此可以提高电动机的防水性。
现有技术文献
专利文献1：日本专利第5435252号公报
专利文献2：日本特开2013-240194号公报
在进行电动机的无速度传感器控制的电动机控制装置中，有时因控制性能(例如，响应性)的限制，而使得转速推定值与实际速度背离得大。这样的情况下，在电动机控制装置中，无法正常进行基于转速推定值的速度控制，可能引起异常的动作(例如，不能控制状态)。
关于这一点，本申请的发明者们提出另外使用接近开关(例如，由JIS C8201-5-2或者IEC60947-5-2所定义的接近开关(proximity switch)。在后面详细叙述。)来检测实际速度，并校正一次频率和/或滑差频率的方案。但是，当接近开关产生异常时，无法准确进行校正，可能引起异常的动作。
因此，希望检测出转速推定值的异常和接近开关的异常。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动机控制装置，其进行电动机的无速度传感器控制，能够检测出转速推定值的异常或者接近开关的异常。
(1)本发明涉及一种电动机控制装置(例如，后述的电动机控制装置1)，其进行电动机(例如，后述的感应电动机3)的无速度传感器控制，其特征在于，所述电动机控制装置具有：转速推定部(例如，后述的转速推定部30)，其根据所述电动机的电流信息和一次频率信息来推定所述电动机的转速；接近开关(例如，后述的接近开关31)，其在所述电动机的旋转体的一部分接近时输出接通信号，在所述电动机的旋转体的一部分没有接近时输出断开信号；转速计算部(例如，后述的转速计算部32)，其根据从所述接近开关输出的接通信号和断开信号来计算所述电动机的转速；异常检测部(例如，后述的异常检测部40)，其在所述转速推定部推定出的转速推定值与所述转速计算部计算出的转速计算值之差为阈值以上时，检测出所述转速推定值的异常或者所述接近开关的异常。
(2)在(1)所记载的电动机控制装置中，可以是，在所述转速推定部推定出的转速推定值与所述转速计算部计算出的转速计算值之差为所述阈值以上的状态持续了规定时间以上时，所述异常检测部检测出所述转速推定值的异常或者所述接近开关的异常。
(3)在(1)或(2)所记载的电动机控制装置中，可以是，所述电动机控制装置还具有：延迟补偿部(例如，后述的延迟补偿部34)，其对所述转速计算部计算出的转速计算值相对于实际速度的延迟或者相对于所述转速推定部推定出的转速推定值的延迟进行校正，在所述转速推定部推定出的转速推定值与所述延迟补偿部校正后的转速计算值之差为阈值以上时，所述异常检测部检测出所述转速推定值的异常或者所述接近开关的异常。
(4)在(3)所记载的电动机控制装置中，可以是，所述转速计算部在规定的采样周期对从所述接近开关输出的接通信号的脉冲数进行计数而换算为速度，并通过滤波器对换算后的速度平均化，由此，求出所述转速计算值，所述延迟补偿部具有所述转速计算部中滤波器的传递函数的反函数。
(5)在(1)或(2)所记载的电动机控制装置中，可以是，所述电动机控制装置还具有：延迟部，其使所述转速推定部推定出的转速推定值延迟所述转速计算部计算出的转速计算值相对于实际速度或者相对于所述转速推定部推定出的转速推定值的延迟量大小，在所述延迟部延迟后的转速推定值与所述转速计算部计算出的转速计算值之差为阈值以上时，所述异常检测部检测出所述转速推定值的异常或者所述接近开关的异常。
(6)在(5)所记载的电动机控制装置中，可以是，所述转速计算部在规定的采样周期内对从所述接近开关输出的接通信号的脉冲数进行计数而换算成速度，并通过滤波器将换算后的速度平均化，由此，求出所述转速计算值，所述延迟部具有与所述转速计算部中的滤波器相同的滤波器。
(7)在(1)～(6)中任一项所记载的电动机控制装置中，可以是，所述电动机控制装置还具有：异常通知部(例如，后述的异常通知部42)，其将所述异常检测部检测出所述转速推定值的异常或者所述接近开关的异常通知给上级控制装置。
发明效果
根据本发明，可以提供一种电动机控制装置，其进行电动机的无速度传感器控制，能够检测出转速推定值的异常或者接近开关的异常。
附图说明
图1是表示第一实施方式涉及的电动机控制装置的结构的图。
图2是用于对接近开关的一例进行说明的图。
图3是表示感应电动机的最大输出时的最大一次q相电流和最大一次d相电流-电动机速度特性的一例的图。
图4是表示感应电动机的最大输出时的滑差频率最大值-电动机速度特性的一例的图。
图5是表示感应电动机的输出与滑差的关系的一例的图。
图6是表示本实施方式涉及的电动机控制装置进行的异常检测动作的流程图。
图7是表示第二实施方式涉及的电动机控制装置的结构的图。
图8是表示第二实施方式涉及的电动机控制装置的各部波形的图。
图9是表示第二实施方式涉及的电动机控制装置的各部波形的图。
图10是表示第二实施方式的变形例涉及的电动机控制装置的结构的图。
符号说明
1 电动机控制装置
2 数值控制装置(CNC)
3 感应电动机
3s 主轴(旋转体)
10 速度控制系统
11、20 减法器
12 速度控制器
14 电流控制器
16 一次频率控制部
18 滑差频率计算部
22 2相-3相变换部
30 转速推定部
31 接近开关
32 转速计算部
34 延迟补偿部
35 存储部
36 一次频率最大值计算部
37 延迟部
38 状态判定部
39 状态通知部
40 异常检测部
42 异常通知部
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式的一例进行说明。另外，在各附图中对相同或者相当的部分标注相同的符号。
(第一实施方式)
图1是表示本实施方式涉及的电动机控制装置的结构的图。图1所示的电动机控制装置1按照基于加工程序的速度指令来驱动控制感应电动机3，所述速度指令是从数值控制装置(CNC)2供给的速度指令。
感应电动机3例如对进行切削加工的机床的主轴(旋转轴)进行驱动。感应电动机3是不具有旋转编码器等速度传感器的所谓无速度传感器的电动机。
电动机控制装置1是不使用旋转编码器等速度传感器的进行所谓无速度传感器控制的电动机控制装置。电动机控制装置1进行感应电动机3的矢量控制。
电动机控制装置1具有：减法器11、速度控制器12、电流控制器14、一次频率控制部16、滑差频率计算部18、减法器20、2相-3相变换部22、接近开关31、转速计算部32、延迟补偿部34、存储部35、一次频率最大值计算部36。另外，减法器11、速度控制器12、电流控制器14以及2相-3相变换部22构成速度控制系统10。另外，滑差频率计算部18与减法器20构成转速推定部30。
电动机控制装置1还具有：异常检测部40和异常通知部42。
减法器11求出从数值控制装置2供给的速度指令值与后述的转速推定部30推定出的转速推定值(速度FB)之间的速度偏差。
速度控制部12通过对减法器11求出的速度偏差实施例如PI(比例、积分)控制，生成电流指令值(转矩指令值)。
电流控制器14根据速度控制器12生成的电流指令值(转矩指令值)和电流检测器(未图示)检测出的感应电动机3的实际电流值(驱动电流值、电流FB值)来生成电压指令值。电流控制器14例如进行矢量控制。具体来说，电流控制器14从电流指令值(转矩指令值)生成d相电流指令值(励磁电流指令值)和q相电流指令值(转矩电流指令值)。电流控制器14根据d相电流指令值与通过2相-3相变换部22对UVW3相的实际电流值进行变换而得的d相实际电流值的差量，生成d相电压指令值。此外，电流控制器14根据q相电流指令值与通过2相-3相变换部22对UVW3相的实际电流值进行了变换而得的q相实际电流值的差量，生成q相电压指令值。
一次频率控制部16根据速度控制器12生成的电流指令值(转矩指令值)生成一次频率指令值。
另外，作为一次频率指令值的计算方法已知有各种方法。例如，可以代替电流指令值而使用实际电流值(例如，q相实际电流值)，还可以使用电流指令值(例如，q相电流指令值)与实际电流值(例如，q相实际电流值)的电流偏差。
此外，一次频率控制部16通过由后述的一次频率最大值计算部36计算出的一次频率最大值来限制所生成的一次频率指令值。
滑差频率计算部18根据速度控制器12生成的电流指令值(转矩指令值)计算滑差频率推定值。具体来说，滑差频率计算部18根据d相电流指令值和q相电流指令值来计算滑差频率控制型矢量控制中的最佳滑差频率，作为当前的滑差频率推定值。例如，通过基于感应电动机3中的互感M、二次电感L2、二次电阻值R2、二次d相磁通值φ2d、以及一次q相电流值i1q的下式，求出滑差频率推定值ωs[rad/s]。
【公式1】
这里，正常情况下，通过基于互感M和一次d相电流i1d的下式，求出二次d相磁通值φ2d。
【公式2】
φ2d＝Mi1d
由此，通过下式(1)求出正常情况下的滑差频率推定值ωs。
【公式3】
一般情况下，将K称为滑差常数。
另外，作为滑差频率推定值的计算方法已知有各种方法。例如，可以代替电流指令值而使用实际电流值，例如使用q相实际电流值(FB)和d相实际电流值(FB)。
减法器20通过基于来自一次频率控制部16的一次频率指令值和滑差频率计算部18求出的滑差频率推定值的下式(2)，来求出感应电动机3的转速推定值。
转速推定值＝一次频率指令值-滑差频率推定值…(2)
在本实施方式中，上述滑差频率计算部18与减法器20作为转速推定部30发挥功能。即，转速推定部30根据速度控制器12生成的电流指令值(电流信息)和滑差常数(换言之，电动机常数)来推定滑差频率，根据该滑差频率推定值和一次频率控制部16生成的一次频率指令值(一次频率信息)来推定感应电动机3的转速。
另外，如上所述，转速推定部30可以代替电流指令值而使用实际电流值(电流信息)。
2相-3相变换部22根据来自一次频率控制部16的一次频率指令值，将电流控制器14生成的d相电压指令值和q相电压指令值变换为UVW各相的电压指令值，由此，生成用于驱动感应电动机3的电压指令值。
接近开关31设置于感应电动机3。接近开关31既可以内置于感应电动机3中，也可以设置于感应电动机3的外部。
接近开关31例如是JIS C 8201-5-2或者IEC60947-5-2所定义的接近开关(proximity switch)，是对金属和/或非金属物体的接近进行检测的感应型接近开关(inductive proximity switch)或者静电容量型接近开关(capacitive proximityswitch)等。
接近开关31在感应电动机3的主轴(旋转体)的一部分接近时输出接通(ON)信号，在感应电动机3的主轴的一部分没有接近时输出断开(OFF)信号。
例如，如图2所示，在感应电动机3的主轴3s中正交的两个径x、y不同时，接近开关31在长径y侧接近时输出接通信号(高电平脉冲信号)，在长径y侧没有接近时输出断开信号(低电平脉冲信号)。在图2的示例中，在感应电动机3的主轴3s旋转一圈的期间长径y侧两次接近接近开关31，因此，接近开关31输出两次脉冲信号。
另外，感应电动机3的主轴(旋转体)的形状不限定于此。作为感应电动机3的主轴(旋转体)形状的其他例，可列举齿轮形状。
接近开关31与电动机的速度控制系统所使用的旋转编码器等速度传感器不同。以下，对接近开关与旋转编码器的差异进行说明。
旋转编码器具有A相输出和B相输出。因此，通过使用旋转编码器，除了可以检测转速之外，还可以检测旋转位置和旋转方向。并且，还可以高精度且高速地检测转速和旋转位置。
另一方面，接近开关输出相比于旋转编码器的输出脉冲非常少的1相脉冲，典型来说每当电动机旋转一圈时输出一次到两次1相脉冲。因此，通过使用接近开关能够进行转速的检测，但不能检测旋转位置和旋转方向。
此外，在从接近开关的脉冲输出计算转速时，在规定的采样周期对脉冲数进行计数在进行了速度变换之后进行平均化(平滑化)，因此，转速的检测花费时间。并且，由采样周期和平均化时间决定的转速检测分辨能力低。这样，从接近开关的输出脉冲计算出的转速的响应性和分辨能力低，因此，不能将接近开关像旋转编码器那样用于速度控制系统。
在本实施方式中，并不使用旋转编码器等速度传感器而是使用接近开关，如下那样进行电动机转速的检测。
转速计算部32根据从接近开关31输出的接通信号和断开信号来计算感应电动机3的转速。
例如，转速计算部32在规定的采样周期对来自接近开关31的接通信号的脉冲数进行计数而换算成速度，利用滤波器将换算出的速度平均化(平滑化)，由此，求出感应电动机3的转速。
在感应电动机3的主轴3s旋转一圈的期间，当接近开关31输出n次的脉冲信号时，通过下式对在采样周期Fs期间产生的脉冲数进行速度换算。
速度(min-1)＝1/Fs×60/n
通过滤波器对上述式子计算出的速度进行平均化。因此，如上所述，计算出的速度具有滤波器的时间常数大小的检测延迟。
延迟补偿部34对转速计算部32计算出的转速计算值相对于实际速度(或者，由转速推定部30推定出的转速推定值)的延迟进行校正。具体来说，延迟补偿部34具有转速计算部32中滤波器的传递函数的反函数。例如，在滤波器的传递函数(一次)是1/(τs+1)时，延迟补偿部34的传递函数是τs+1即可(τ是时间常数)。
一次频率最大值计算部36通过基于延迟补偿部34校正后的转速计算值(延迟补偿后)以及在感应电动机3的转速计算值(延迟补偿后)下最大输出时的滑差频率最大值的下式(3)，来计算一次频率最大值。
一次频率最大值＝转速计算值(延迟补偿后)+滑差频率最大值(延迟补偿后)…(3)
根据感应电动机3的最大输出时的最大电流值来求出滑差频率最大值。例如，通过基于最大二次d相磁通值φ2dmax、最大一次q相电流值i1qmax、以及最大一次d相电流值i1dmax的下式求出滑差频率最大值ωSmax[rad/s]。
【公式4】
最大一次q相电流值i1qmax和最大一次d相电流值i1dmax例如图3所示，具有按电动机决定的电流-电动机速度特性。由此，滑差频率最大值与电动机速度例如具有图4所示那样的关系。
异常检测部40根据转速推定部30推定出的转速推定值和延迟补偿部34校正后的转速计算值(延迟补偿后)，来检测转速推定值的异常或者转速计算值的异常。具体来说，异常检测部40在转速推定值与转速计算值之差为阈值以上的状态持续了规定时间以上时，检测出转速推定值的异常或者转速计算值的异常。
作为转速推定值异常的原因，例如列举出由减法器11、速度控制器12、电流控制器14、2相-3相变换部22等构成的速度控制系统10的异常，由一次频率控制部16或者滑差频率计算部18和减法器20构成的转速推定部30等的异常。
另一方面，作为转速计算值异常的原因，例如列举出接近开关31或者转速计算部32等的异常。
这样，异常检测部40可以检测出转速推定值的异常或者接近开关31的异常。
在异常检测部40检测出转速推定值的异常或者接近开关31的异常时，异常通知部42将转速推定值的异常或者接近开关31的异常通知给数值控制装置(上级控制装置)2。
例如，数值控制装置2根据来自异常通知部42的通知停止供给速度指令。由此，电动机控制装置1停止异常的动作。
存储部35预先存储用于检测转速推定值的异常或者接近开关31的异常的阈值和规定时间。
此外，存储部35预先存储一次频率最大值计算部36中的计算以及滑差频率计算部18中的计算所使用的各种参数(感应电动机3中的互感M、二次电感L2、二次电阻值R2、二次d相磁通值φ2d、一次q相电流值i1q、一次d相电流值i1d、最大二次d相磁通值φ2dmax、最大一次q相电流值i1qmax、以及最大一次d相电流值i1dmax等)。存储部35例如是EEPROM等能够改写的存储器。
上述的电动机控制装置1(以及后述的电动机控制装置1A)中的减法器11、速度控制器12、电流控制器14、一次频率控制部16、滑差频率计算部18、减法器20、2相-3相变换部22、转速推定部30、转速计算部32、延迟补偿部34、一次频率最大值计算部36、异常检测部40、异常通知部42(以及后述的延迟部37、状态判定部38和状态通知部39)例如由DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)、FPGA(Field Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)等运算处理器构成。例如通过执行存储于存储部的规定软件(程序、应用)来实现电动机控制装置1的各种功能。电动机控制装置1的各种功能既可以通过硬件与软件的协作来实现，也可以只通过硬件(电子电路)来实现。
对如上所述构成的电动机控制装置1的动作进行说明。首先，在从数值控制装置2供给速度指令值时，减法器11求出速度指令值与由转速推定部30推定出的转速推定值之间的速度偏差，速度控制部12根据该速度偏差生成电流指令值(转矩指令值)。电流控制器14根据该电流指令值与电流检测器(未图示)检测出的感应电动机3的实际电流值(电流FB值)，生成d相电压指令值和q相电压指令值。此时，一次频率控制部16根据电流指令值生成一次频率指令值。2相-3相变换部22根据来自一次频率控制部16的一次频率指令值，将电流控制器14生成的d相电压指令值和q相电压指令值变换为UVW各相的电压指令值，供给到感应电动机3。
此时，在转速推定部30中，滑差频率计算部18根据d相电流指令值和q相电流指令值，来计算滑差频率控制型矢量控制中的最佳滑差频率，作为当前的滑差频率推定值。例如，通过上述(1)式求出滑差频率推定值ωs。然后，减法器20通过基于一次频率指令值和滑差频率推定值的上述(2)式求出转速推定值。
这里，有时实际的滑差频率从滑差频率推定值(最佳滑差频率)ωs即理想值背离得大。因此，有时造成实际速度从转速推定值背离得大。
特别是在高负载时或者极低速时那样的实际速度小的时候会产生这些背离。例如，在高负载时，存在这样的趋势：实际速度与转速推定值双方相对于速度指令值降低，而实际速度的减少量比转速推定值的减少量大，因而此时在实际速度与转速推定值产生背离。这样的情况下，通过下述数学式(4)，由于实际速度比转速推定值小，因此实际的滑差频率比滑差频率推定值大。
滑差频率＝一次频率-电动机速度…(4)
图5是表示感应电动机的输出与滑差的关系的一例的图。在图5中，将滑差表现为下式。
滑差＝(一次频率-电动机速度)/一次频率＝滑差频率/一次频率
如图5所示，在实际的滑差比最佳滑差大时，即在实际的滑差频率比最佳滑差频率大时，实际转矩降低，电动机输出降低。
因此，在本实施方式中，在实际速度小时(实际速度从转速推定值背离时)，限制一次频率指令值，使得实际的滑差频率不会过大。更具体来说，以实际速度越小(实际速度越是从转速推定值背离)，即实际的滑差频率越大，将一次频率指令值限制得越小。
具体来说，转速计算部32根据来自接近开关31的接通信号和断开信号，来计算并检测感应电动机3的转速。接下来，延迟补偿部34对转速计算部32计算出的转速计算值相对于实际速度值的延迟进行校正。接下来，一次频率最大值计算部36通过基于延迟补偿部34校正后的转速计算值(延迟补偿后)以及感应电动机3的最大输出时的滑差频率最大值的上述(3)式，来计算一次频率最大值。接下来，一次频率控制部16在根据电流指令值生成的一次频率指令值比由一次频率最大值计算部36计算出的一次频率最大值大时，通过一次频率最大值来限制生成的一次频率指令值。另一方面，在所生成的一次频率指令值是一次频率最大值以下时，一次频率控制部16不限制一次频率指令值而是直接输出。
这样，接近开关31和转速计算部32检测感应电动机3的实际速度(转速计算值)，一次频率最大值计算部36根据检测出的感应电动机3的实际速度(转速计算值)，来计算一次频率最大值。由此，一次频率最大值计算部36设定成：实际速度越小(实际速度越是从转速推定值背离)，即实际的滑差频率越大，使一次频率最大值越小(参照上述(3)式)。
一次频率控制部16用该一次频率最大值来限制根据电流指令值生成的一次频率指令值。由此，在实际速度变小时，即实际速度从转速推定值背离时，限制一次频率指令值，使得实际的滑差频率不会过大(参照上述(4)式)。更具体来说，实际速度越小(实际速度越是从转速推定值背离)，将一次频率指令值限制得越小，进一步抑制实际滑差频率的增大。
由此，可以抑制因实际的滑差频率与滑差频率推定值(最佳滑差频率)的背离(实际速度与转速推定值的背离)引起的电动机输出的降低。
转速计算部32计算出的转速计算值相对于实际速度延迟转速计算部32中滤波器的时间常数大小。
关于这一点，根据本实施方式的电动机控制装置1，延迟补偿部34生成对转速计算值相对于实际速度的延迟进行校正后的转速计算值(延迟补偿后)。由此，一次频率最大值计算部36可以根据更接近实际速度的转速计算值(延迟补偿后)来计算一次频率最大值，一次频率控制部16可以用该一次频率最大值来更加适当地限制根据电流指令值而生成的一次频率指令值。
由此，可以进一步抑制因实际的滑差频率与滑差频率推定值(最佳滑差频率)的背离(实际速度与转速推定值的背离)引起的电动机输出的降低。
接下来，参照图6，对本实施方式的电动机控制装置1进行的异常检测动作进行说明。图6是表示本实施方式的电动机控制装置1进行的异常检测动作的流程图。
在进行电动机的无速度传感器控制的电动机控制装置1中，若因控制性能(例如，响应性)的限制而使得转速推定值与实际速度背离得大，则无法正常进行基于转速推定值的速度控制，可能引起异常的动作(例如，不能控制状态)。
关于这一点，另外使用接近开关31来检测实际速度，并校正一次频率指令和/或滑差频率。但是，当在接近开关31产生异常时，无法准确进行一次频率指令和/或滑差频率的校正，可能引起异常的动作。
因此，在本实施方式中，对转速推定值的异常或者接近开关31的异常进行检测。
具体来说，如图6所示，异常检测部40判定转速推定部30推定出的转速推定值与延迟补偿部34校正后的转速计算值(延迟补偿后)之差的绝对值是否是阈值以上(S1)。
在步骤S1中，在转速推定值与转速计算值之差的绝对值是阈值以上时，异常检测部40判定转速推定值与转速计算值之差的绝对值是阈值以上的状态是否持续了规定时间以上(S2)。
在步骤S2中，当转速推定值与转速计算值之差的绝对值是阈值以上的状态持续了规定时间以上时，异常检测部40检测出转速推定值或者转速计算值为异常，即检测出转速推定值的异常或者接近开关31的异常。
此时，异常通知部42使异常警报信号为接通(ON)状态，将转速推定值的异常或者接近开关31的异常通知给数值控制装置2(S3)。
于是，数值控制装置2根据来自异常通知部42的通知而停止供给速度指令。由此，电动机控制装置1停止异常的动作(S4)。
另一方面，当在步骤S1中转速推定值与转速计算值之差的绝对值小于阈值时，或者在步骤S2中转速推定值与转速计算值之差的绝对值为阈值以上的状态的持续时间小于规定时间时，异常检测部40检测出转速推定值和转速计算值是正常，即检测出转速推定值的正常和接近开关31的正常。
此时，异常通知部42使异常警报信号为断开(OFF)状态(S5)。
如上所述，根据本实施方式的电动机控制装置1，异常检测部40在转速推定部30推定出的转速推定值与转速计算部32计算出的转速计算值之差是基准值以上时，可以检测出转速推定值的异常或者接近开关31的异常。
此外，根据本实施方式的电动机控制装置1，异常通知部42将异常检测部40检测出转速推定值的异常或者接近开关31的异常通知给数值控制装置(上级控制装置)2。由此，电动机控制装置1可以根据来自数值控制装置2的指令来停止异常的动作。
如上所述，转速计算部32计算出的转速计算值相对于实际速度(或者，转速推定部30推定出的转速推定值)延迟转速计算部32中滤波器的时间常数大小。
关于这一点，延迟补偿部34生成校正了转速计算值相对于实际速度(或者，转速推定值)的延迟后的转速计算值(延迟补偿后)。由此，异常检测部40根据转速推定部30推定出的转速推定值和延迟补偿部34校正后的转速计算值(延迟校正后)之差，即根据对齐延迟量后的转速推定值与转速计算值(延迟补偿后)之差，能够进行更适当的异常检测。
(第二实施方式)
接下来，对将上述的异常检测部40和异常通知部42应用于其他电动机控制装置的一例进行说明。
在进行切削加工等的机床中，对驱动主轴(旋转轴)的电动机的转速达到速度指令值的达到速度状态和电动机停止即电动机的转速为零的零速度状态进行检测。例如，通过检测达到速度状态而开始工件的加工。另一方面，通过检测零速度状态而进行工件配置部的门锁解除(用于确保安全)。
在以往的进行电动机的无速度传感器控制的电动机控制装置中，根据转速推定值来检测达到速度状态和零速度状态。但是，在无速度传感器控制中，有时因控制性能的限制而使得转速推定值与实际速度背离得大，导致达到速度状态和零速度状态的检测精度降低。
因此，在第二实施方式的电动机控制装置中，另外使用接近开关来检测实际速度，除了根据电流指令值推定出的转速推定值之外，通过一并使用接近开关和转速计算部检测出的实际速度(转速计算值)，由此提高达到速度状态和零速度状态的检测(判定)精度。
图7是表示第二实施方式涉及的电动机控制装置的结构的图。图7所示的电动机控制装置1A与第一实施方式的不同点在于：在图1所示的电动机控制装置1中，代替延迟补偿部34和一次频率最大值计算部36，而具有状态判定部38和状态通知部39。
状态判定部38根据转速推定部30推定出的转速推定值和转速计算部32计算出的转速计算值，判定是否是电动机3的转速达到速度指令值的达到速度状态、以及判定是否是电动机3的转速为零的零速度状态(电动机停止状态)。
具体来说，在转速推定值和转速计算值两者为存储于存储部35中的第一基准值以下时，状态判定部38判定为是零速度状态，检测出零速度状态。
此外，在转速推定值和转速计算值两者是存储于存储部35中的基准范围即包含速度指令值的基准范围以内时，状态判定部38判定为是达到速度状态，检测出达到速度状态。更具体来说，在速度指令值与转速推定值的速度偏差绝对值和速度指令值与转速计算值的速度偏差绝对值两者为存储于存储部35中的第二基准值(基准范围宽度的一半的值)以下时，状态判定部38判定为是达到速度状态，检测出达到速度状态。
存储部35预先存储用于判定零速度状态的第一基准值和用于判定达到速度状态的基准范围(第二基准值)。
在状态判定部38判定为是达到速度状态而检测出达到速度状态时，状态通知部39将表示检测出达到速度状态的达到速度状态检测信号通知给数值控制装置(上级控制装置)2。
此外，状态通知部39在状态判定部38判定为是零速度状态而检测出零速度状态时，将表示检测出零速度状态的零速度状态检测信号通知给数值控制装置(上级控制装置)2。
参照图8，对如上所述构成的电动机控制装置1A进行的零速度状态的检测动作进行说明。图8是表示第二实施方式的电动机控制装置1A的各部波形。
在图8中，实线表示速度指令值，单点划线表示转速推定部30推定出的转速，双点划线表示转速计算部32计算出的转速。此外，图8中还示出了零速度状态检测信号。
在时刻t1，若速度指令值为零，则转速推定值降低，转速计算值延迟了转速计算部32的滤波器的时间常数大小地降低。此时，零速度状态检测信号是断开状态。
在时刻t2，转速推定值为第一基准值以下，而转速计算值比第一基准值大，因此，零速度状态检测信号仍是断开状态。
在时刻t3，若转速计算值也为第一基准值以下，即，转速推定值和转速计算值两者为第一基准值以下，则零速度状态检测信号为接通状态，将零速度状态通知给数值控制装置2。
之后，在时刻t4，若供给速度指令值，则转速推定值上升，转速计算值延迟了转速计算部32的滤波器的时间常数大小地上升。此时，零速度状态检测信号仍是接通状态。
在时刻t5，若转速推定值比第一基准值大，则即使转速计算值是第一基准值以下，零速度状态检测信号也为断开状态，停止通知零速度状态。即，在本实施方式中，若转速推定值和转速计算值中的某一个比第一基准值大，则停止通知零速度状态。
另外，可以是这样的形态：在转速推定值和转速计算值两者比第一基准值大时，停止通知零速度状态。
接下来，参照图9对第二实施方式的电动机控制装置1A进行的达到速度状态的检测动作进行说明。图9是表示本实施方式的电动机控制装置1A的各部波形的图。在图9中，实线表示速度指令值，单点划线表示转速推定部30推定出的转速，双点划线表示转速计算部32计算出的转速。此外，图9还示出了达到速度状态检测信号。
在时刻t11，若供给速度指令值，则转速推定值上升，转速计算值延迟了转速计算部32的滤波器的时间常数大小地上升。此时，达到速度状态检测信号是断开状态。
在时刻t12，转速推定值为基准范围以内，而转速计算值不是基准范围以内，因此，达到速度状态检测信号仍是断开状态。
在时刻t13，若转速计算值也为基准范围以内，即转速推定值和转速计算值两者为基准范围以内，则达到速度状态检测信号为接通状态，将达到速度状态通知给数值控制装置2。
之后，在时刻t14～t15，若例如因干扰等而只有转速计算值降低从而脱离基准范围，则达到速度状态检测信号为断开状态。即，在本实施方式中，若转速推定值和转速计算值中的某一个不是基准范围以内，则停止通知达到速度状态。
另外，可以是这样的形态：在转速推定值和转速计算值两者不是基准范围以内时，停止通知达到速度状态。
此外，当在t16变更(降低)速度指令值时，转速推定值与转速计算值两者从基准范围脱离，因此，达到速度状态检测信号为断开状态。
之后，在时刻t17，由于转速推定值为基准范围以内，而转速计算值不是基准范围以内，因此达到速度状态检测信号仍是断开状态。
在时刻t18，若转速计算值也为基准范围以内，即转速推定值和转速计算值两者为基准范围以内，则达到速度状态检测信号为接通状态，将达到速度状态通知给数值控制装置2。
根据该电动机控制装置1A，除了使用根据电流指令值而推定出的转速推定值之外，还一并使用根据接近开关31的接通/断开状态而计算出的转速计算值，由此，可以提高达到速度状态和零速度状态的检测(判定)精度。
此外，根据电动机控制装置1A，状态通知部39在状态判定部38判定为是达到速度状态或者零速度状态时，将达到速度状态或者零速度状态通知给数值控制装置(上级控制装置)2。由此，数值控制装置(上级控制装置)2能够高精度地识别机床中主轴(旋转轴)的达到速度状态和零速度状态。
即使是该电动机控制装置1A，若因控制性能(例如，响应性)的限制使得转速推定值与实际速度背离得大，则无法正常进行基于转速推定值的速度控制，可能引起异常的动作(例如，不能控制状态)。
此外，当在速度推定值产生异常时，无法准确地检测达到速度状态和零速度状态，可能引起异常的动作。
此外，当在接近开关31产生异常时，无法准确地检测达到速度状态和零速度状态，可能引起异常的动作。
关于这一点，本实施方式的电动机控制装置1A，在转速推定部30推定出的转速推定值与转速计算部32计算出的转速计算值之差是阈值以上时，异常检测部40也可以检测出转速推定值的异常或者接近开关31的异常。
此外，本实施方式的电动机控制装置1A，异常通知部42能够将异常检测部40检测出转速推定值的异常或者接近开关31的异常通知给数值控制装置(上级控制装置)2。由此，根据来自数值控制装置2的指令，电动机控制装置1A可以停止异常的动作。
(第二实施方式的变形例)
图10是表示第二实施方式的变形例涉及的电动机控制装置的结构的图。在图7所示的电动机控制装置1A中，图10所示的电动机控制装置1A还具有延迟部37，这一点与第二实施方式不同。
如上所述，转速计算部32计算出的转速计算值相对于实际速度(或者，由转速推定部30推定出的转速推定值)延迟转速计算部32中滤波器的时间常数大小。
因此，延迟部37使转速推定部30推定出的转速推定值延迟转速计算部32中滤波器的延迟量大小。具体来说，延迟部37具有与转速计算部32中的滤波器相同的滤波器。例如，在滤波器的传递函数(一次)是1/(τs+1)时，延迟部37的传递函数也是1/(τs+1)即可(τ是时间常数)。
由此，延迟部37生成使转速推定值延迟转速计算值相对于实际速度(或者，转速推定值)的延迟量大小后的转速推定值(延迟后)。由此，异常检测部40根据延迟部37延迟后的转速推定值(延迟后)与转速计算部32计算出的转速计算值之差，即根据对齐延迟量后的转速推定值(延迟后)与转速计算值之差，可以进行更适当的异常检测。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明并不局限于上述实施方式。此外，本实施方式所记载的效果不过是列举了从本发明产生的最佳效果，而本发明涉及的效果并不局限于本实施方式所记载的效果。
例如，在上述实施方式中，例示出控制感应电动机的电动机控制装置，但是本发明的特征并不局限于此，还能够应用于控制各种电动机的电动机控制装置。例如，本发明的特征还能够应用于对不具有分解器等速度传感器的所谓无速度传感器的同步电动机进行无速度传感器控制的电动机控制装置。
另外，由于感应电动机的无速度传感器控制中转速推定值与实际速度的背离比同步电动机的无速度传感器控制中转速推定值与实际速度的背离要大，因此本发明的特征可以适当应用于进行感应电动机的无速度传感器控制的电动机控制装置。
此外，在上述实施方式中，转速计算部32利用滤波器将从接近开关31的接通信号的脉冲数换算出的速度平均化，由此求出转速计算值，但并不局限于此。例如，转速计算部32可以不使用滤波器，而是通过单纯地在规定时间内将从接近开关31的接通信号的脉冲数换算出的速度平均化，来求出转速计算值。
此时，图1所示的延迟补偿部34校正成使计算转速计算值提前在转速计算部32中用于平均化的规定时间大小即可。
此外，图10所示的延迟部37可以使转速推定值延迟转速计算部32中用于平均化的规定时间大小(参照图10)。
此外，在上述第一实施方式中，电动机控制装置1可以不必具有延迟补偿部34。在不具有延迟补偿部34时，一次频率最大值计算部36代替上述(3)式而通过基于转速计算部32计算出的转速计算值本身和在感应电动机3的转速计算值下最大输出时的滑差频率最大值的下式，来计算一次频率最大值即可。
一次频率最大值＝转速计算值+滑差频率最大值
此外，在上述第一实施方式中，图1所示的电动机控制装置1可以代替延迟补偿部34而具有图10所示的延迟部37。
此外，在上述第二实施方式的变形例中，图10所示的电动机控制装置1A可以代替延迟部37而具有图1所示的延迟补偿部34。

Claims (7)

1.一种电动机控制装置，其进行电动机的无速度传感器控制，其特征在于，所述电动机控制装置具有：
转速推定部，其根据所述电动机的电流信息和一次频率信息来推定所述电动机的转速；
接近开关，其在所述电动机的旋转体的一部分接近时输出接通信号，在所述电动机的旋转体的一部分没有接近时输出断开信号；
转速计算部，其根据从所述接近开关输出的接通信号和断开信号来计算所述电动机的转速；以及
异常检测部，其在所述转速推定部推定出的转速推定值与所述转速计算部计算出的转速计算值之差为阈值以上时，检测出所述转速推定值的异常或者所述接近开关的异常。
2.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，
在所述转速推定部推定出的转速推定值与所述转速计算部计算出的转速计算值之差为所述阈值以上的状态持续了规定时间以上时，所述异常检测部检测出所述转速推定值的异常或者所述接近开关的异常。
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，
所述电动机控制装置还具有：延迟补偿部，其对所述转速计算部计算出的转速计算值相对于实际速度的延迟或者相对于所述转速推定部推定出的转速推定值的延迟进行校正，
在所述转速推定部推定出的转速推定值与所述延迟补偿部校正后的转速计算值之差为阈值以上时，所述异常检测部检测出所述转速推定值的异常或者所述接近开关的异常。
4.根据权利要求3所述的电动机控制装置，其特征在于，
所述转速计算部在规定的采样周期对从所述接近开关输出的接通信号的脉冲数进行计数而换算为速度，并通过滤波器对换算后的速度平均化，由此，求出所述转速计算值，
所述延迟补偿部具有所述转速计算部中滤波器的传递函数的反函数。
5.根据权利要求1或2所述的电动机控制装置，其特征在于，
所述电动机控制装置还具有：延迟部，其使所述转速推定部推定出的转速推定值延迟所述转速计算部计算出的转速计算值相对于实际速度或者相对于所述转速推定部推定出的转速推定值的延迟量大小，
在所述延迟部延迟后的转速推定值与所述转速计算部计算出的转速计算值之差为阈值以上时，所述异常检测部检测出所述转速推定值的异常或者所述接近开关的异常。
6.根据权利要求5所述的电动机控制装置，其特征在于，
所述转速计算部在规定的采样周期内对从所述接近开关输出的接通信号的脉冲数进行计数而换算成速度，并通过滤波器将换算后的速度平均化，由此，求出所述转速计算值，
所述延迟部具有与所述转速计算部中的滤波器相同的滤波器。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的电动机控制装置，其特征在于，
所述电动机控制装置还具有：异常通知部，其将所述异常检测部检测出所述转速推定值的异常或者所述接近开关的异常通知给上级控制装置。
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