CN113258853A - 电机控制装置 - Google Patents

Abstract

公开了能够在不受功率半导体的特性变化或电线的电阻值的改变的影响的情况下检测电机控制装置与三相电机之间的连接中的缺陷的机制。数值控制单元(1)向目标位置切换单元(3)输出连接诊断信号，以将三相电机(10)设置为在向三相电机(10)施加诊断电流时不致使转矩生成的角度的位置，其后，向电流指令切换单元(6)输出连接诊断信号，以施加诊断电流。然后，为了向其它两相施加诊断电流，将三相电机(10)被设置在第二次施加诊断电流时不致使转矩生成的角度的位置，其后，施加诊断电流。当施加两次诊断电流并且在任一次施加中都没有检测到连接中的缺陷的情况下，则确定连接正常。同时，在连接被检测一次或两次的情况下，则确定连接是有缺陷的。

Description

电机控制装置

相关申请的交叉引用

本申请要求2020年2月12日提交的日本专利申请第2020-021677号的优先权，该申请的全文(包括说明书、权利要求、附图和摘要)通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及电机控制装置，该电机控制装置具有诊断电机与逆变器之间的连接中的缺陷的功能。

背景技术

已经发明了各种方法，作为用于检测电机控制装置与电机之间的连接中的缺陷的传统技术，包括在JP 2018-133835A中描述的传统技术。

根据JP 2018-133835A所述的传统技术，电机控制装置使得诊断电流流到三相AC(交流)电机的第一相，使得诊断电流从第二相和第三相流出，以基于在三相AC电机的各自相中流动的电流值来诊断三相AC电机相对于逆变器电路的断开状态。该传统技术在不增加电流传感器的情况下，利用设置在电机与逆变器之间的常规电流传感器而能够诊断断开状态。

根据上述传统技术，以前馈方式将常规逆变器输出电压施加至电机的第一相，以检测流动的电流。然而，该传统技术具有以下问题：因为第一相的电流可能由于构成逆变器的功率半导体的特性的变化、或从逆变器到电机的电线的长度或温度所引起的电阻值的改变而变化，因此该技术无法检测诸如连接器接触电阻的低电阻值(例如，等于或小于1Ω的电阻值)的异常。

发明内容

本公开的目的是提供这样的机制，该机制能够在不受功率半导体的特性变化或接线的电阻值的改变的影响的情况下检测电机控制装置与三相电机之间的连接中的缺陷。

根据本公开的一个方面，提供了一种电机控制装置，包括：电流指令生成单元，其用于在诊断三相电机的电机线路的连接中，生成用于使相等的电流流入三相电机的两个相应的相中的电流指令、或者生成用于使电流流入三相电机的一相中使得等于已流入的电流的一半的电流从其余两相中的每一相流出的电流指令。

所述电机控制装置还可以包括：逆变器，其用于接收电压指令，并且用于根据电压指令输出三相电机的终端电压；电流控制单元，其用于检测在三相电机中流动的电流，并且根据所接收的电流指令与检测到的电流的值之间的差来输出电压指令；以及连接缺陷检测单元，用于检测电机线路的连接中的缺陷，其中，电流指令生成单元可以在诊断电机线路的连接时，生成用于使相等的直流电流流入三相电机的两个相应的相中的直流电流指令、或者生成用于使直流电流流入三相电机的一相中使得等于已流入的电流的一半的电流从其余两相中的每一相流出的电流指令。在根据直流电流指令施加电流的同时，连接缺陷检测单元可以，比较从电流控制单元输出的三相的电压指令中的两相的电压指令，以在两相的电压指令之间存在差异的情况下，确定连接三相电机和逆变器的电机线路的连接中存在缺陷。

所述电机控制装置还可以包括：位置控制单元，其用于向电流控制单元输出电流指令，以指示三相电机应该以等于特定角度的转子角度进行定位；数值控制单元，其用于向位置控制单元输出三相电机的目标角度；以及角度计算单元，其用于在根据直流电流指令施加电流的同时计算不致使三相电机生成转矩的转子角度，并且在诊断电机线路的连接时向位置控制单元输出计算出的转子角度，并且在施加根据用于诊断电机线路的连接的直流电流指令的电流之前，位置控制单元可以在向三相电机的各相施加根据直流电流指令的电流时将三相电机设置在不致使转矩生成的转子角度的位置。

所述电机控制装置还可以包括：目标位置切换单元，其用于在诊断连接中的缺陷中从数值控制单元输出第一连接诊断信号的情况下，将目标位置切换至从角度计算单元输出的目标位置，并且在未输出第一连接诊断信号的情况下，将目标位置切换至从数值计算单元输出的目标位置；和电流指令切换单元，其用于在诊断连接中的缺陷中从数值控制单元输出第二连接诊断信号的情况下，将电流指令切换至从电流指令生成单元输出的诊断电流指令，并且在未输出第二连接诊断信号的情况下，将电流指令切换至从位置控制单元输出的电流指令，并且在根据用于诊断电机线路的连接而施加根据直流电流指令的电流之前，位置控制单元可以将三相电机置于在对三相电机的各相施加根据直流电流指令的电流时不致使转矩生成的转子角度的位置中。

在本公开的实施例中，数值控制单元还可以接收操作者的操作，并且将与三相电机相关的控制信息呈现给操作者，数值控制单元还可以包括显示单元，该显示单元显示用于使三相电机的状态向用于诊断电机线路的连接的状态转移的启动单元、用于将三相电机选择为诊断电机线路的连接的目标的选择单元、以及用于相对于用选择单元选择的三相电机开始用于诊断电机线路的连接的操作的开始单元，并且在启动单元被操作者按下的情况下，三相电机的状态可以转移到用于诊断电机线路的连接的状态，在该状态下，在显示单元上显示选择单元和开始单元，并且在开始单元被操作者按下的情况下，可以开始用于诊断电机线路的连接的操作。

在本公开的实施例中，在操作者按下开始单元之前，可以在显示单元上显示所选三相电机移动至诊断角度的位置的消息。

根据本公开，执行反馈电流控制，使得相等的直流电流流入三相电机的两相中，或者使得直流电流流入三相电机的一相中使得等于已流入的电流的一半的电流从其余两相中的每一相流出，然后将电压指令互相进行比较以查看是否存在任何差异。当存在差异时，确定在电机控制装置与三相电机之间的连接中存在缺陷。这使得能够在不受功率半导体的特性变化或电线的电阻值的改变的影响的情况下检测电机控制装置与三相电机之间的连接中的缺陷。

附图说明

将基于以下附图描述本公开的一个或多个实施例，附图中：

图1是图示了根据本实施例的结构的框图；以及

图2是根据本实施例的用于检测连接中的缺陷的方法的流程图。

具体实施方式

现在将参考图1来描述根据本公开的实施例的结构。图1是图示了根据本公开的实施例的结构的框图。

如图1所示，在本实施例中，三相电机10连接至逆变器8。在逆变器8的上游，连接有用于控制电流流入三相电机10的电流控制单元7、位置控制单元4、和数值控制单元1或更高阶的控制系统。

电流传感器9设置到连接逆变器8和三相电机10的电线上，并且将检测到的电流值反馈回至电流控制单元7。基于电流指令和检测到的电流值，电流控制单元7获得电压指令，并向逆变器8输出该电压指令。逆变器8在接收到电压指令后，输出三相电机10的终端电压以驱动三相电机10。

在诊断逆变器8与三相电机10之间的断开状态时，根据本实施例的电机控制装置将三相电机10设置在呈以下角度的位置中：该角度在将诊断电流施加至三相电机10时不致使转矩生成，并且其后使相等的电流流入三相电机10的两个相应的相中。替代性地，电机控制装置使电流流入三相电机10的一相中，使得等于已经流入的电流的一半的电流从其余的两相中的每一相流出。

角度计算单元2计算在向三相电机10施加诊断电流时不致使转矩生成的角度，并且向目标位置切换单元3输出该角度的值。

在不存在从数值控制单元1输入的连接诊断信号1的常规状态下，目标位置切换单元3向位置控制单元4输出从数值控制单元1输入的目标位置的值。同时，在输入了连接诊断信号1的诊断状态下，目标位置切换单元3向位置控制单元4输出从角度计算单元2输入的目标位置的值。注意，连接诊断信号1对应于“第一连接诊断信号”的一个示例。

诊断电流指令生成单元5向电流指令切换单元6输出用于使相等电流流入三相电机10的两个相应相中的诊断电流指令。替代性地，诊断电流指令生成单元5向电流指令切换单元6输出电流指令，该电流指令用于使电流流入三相电机10的一相中，使得等于已经流入的电流的一半的电流从其余两相中的每一相流出。

在不存在从数值控制单元1输入的连接诊断信号2的常规状态下，电流指令切换单元6向电流控制单元7输出从位置控制单元4输入的电流指令。同时，在输入了连接诊断信号2的诊断状态下，电流指令切换单元6向电流控制单元7输出从诊断电流指令生成单元5输入的诊断电流指令。注意，连接诊断信号2对应于“第二连接诊断信号”的一个示例。

在从数值控制单元1输入连接诊断信号2的情况下，连接缺陷检测单元11对从电流控制单元7输出的用于三相的电压指令中的用于两相的电压指令进行比较。如果用于这两相的电压指令之间存在任何差异，则连接缺陷检测单元11确定连接中存在缺陷。

数值控制单元1具有响应于操作者的操作将与三相电机10有关的控制信息呈现给该操作者的功能。例如，数值控制单元1具有显示单元，例如显示器。当操作者在显示单元的屏幕上启动电机线路连接诊断功能时，则在该显示单元的屏幕上显示用于执行根据本实施例的功能的用户界面。然后，操作者选择将作为连接诊断目标的电机，然后指示开始诊断。于是，在屏幕上显示“用于连接诊断的三相电机将移动至诊断角度的位置”的消息。在操作者批准开始诊断时，开始对电机线路连接的诊断。在诊断完成之后，在屏幕上显示连接缺陷检测单元11的检测结果(即，连接诊断的结果)。

例如，在数值控制单元1的显示单元上显示启动单元、选择单元、以及开始单元。

启动单元是用于将三相电机10的状态切换为用于诊断电机线路的连接的状态的单元，并且例如是启动按钮。在操作者按下启动按钮的情况下，三相电机10的状态切换为用于诊断电机线路的连接的状态，然后在显示单元上显示选择单元和开始单元。

选择单元是用于选择作为电机线路的连接的诊断目标的三相电机10的单元，并且例如是选择按钮。例如，在显示单元上显示三相电机10的列表。当操作者选择任何三相电机10并按下选择按钮时，所选择的三相电机10被确定为电机线路的连接的诊断目标。

开始单元是用于与利用选择单元选择的三相电机10相关的开始用于诊断电机线路的连接的操作的单元，并且例如是开始按钮。在操作者按下开始按钮的情况下，开始与利用选择按钮选择的三相电机10相关的用于诊断电机线路的连接的操作。

参考图2，现在将描述根据本实施例的结构的操作。图2图示了根据本实施例的用于检测连接中的缺陷的方法的流程图。

首先，操作者选择作为连接诊断目标的三相电机10，并且指示诊断开始(步骤S1)。于是，在数值控制单元1的屏幕上显示“用于连接诊断的三相电机将移动至诊断角度的位置”的消息(步骤S2)。

在操作者同意开始诊断的情况下，数值控制单元1向目标位置切换单元3输出连接诊断信号1。目标位置切换单元3在接收到连接诊断信号1之后，将目标位置切换至在将诊断电流施加至三相电机10时不致使转矩生成的第一角度(下文中称为“诊断角度1”)的位置(步骤S3)。该诊断角度1的值被输出至位置控制单元4。

位置控制单元4在接收到诊断角度1的值之后，将三相电机10设置在诊断角度1的位置(步骤S4)。

另外，数值控制单元1向电流指令切换单元6输出连接诊断信号2。电流指令切换单元6在接收到连接诊断角度2后，将电流指令切换为诊断电流指令(步骤S5)，并向电流控制单元7输出该诊断电流指令。

电流控制单元7按照从电流指令切换单元6输出的诊断电流指令，将与诊断角度1对应的诊断电流1施加至三相电机10(步骤S6)。

连接缺陷检测单元11将从电流控制单元7输出的用于三相的电压指令中的用于两相的电压指令进行比较，并且在用于这两相的电压指令之间存在差异时确定连接中存在缺陷(步骤S7)。在步骤S7中检测到连接中的缺陷(在步骤S7处为“是”)的情况下，在数值控制单元1的屏幕上显示在连接中已检测到缺陷的消息(步骤S8)。

同时，在步骤S7中未检测到连接中的缺陷的情况下(在步骤S7处为“否”)，操作转移到用于将诊断电流施加至其它两相的操作，从而执行步骤S9以及后续操作。

电流指令切换单元6将已经在步骤S5处切换的电流指令切换为常规电流指令(步骤S9)。

目标位置切换单元3将目标位置切换至在将诊断电流施加至三相电机10时不致使转矩生成的第二角度(下文中称为“诊断角度2”)的位置(步骤S10)。诊断角度2的值被输出到位置控制单元4。

位置控制单元4在接收到该诊断角度2的值之后，将三相电机10置于诊断角度2的位置(步骤S11)。

另外，数值控制单元1向电流指令切换单元6输出连接诊断信号2。电流指令切换单元6在接收到连接诊断信号2后，将电流指令切换为诊断电流指令(步骤S12)，并向电流控制单元7输出诊断电流指令。

电流控制单元7按照从电流指令切换单元6输出的诊断电流指令，将与诊断角度2对应的诊断电流2施加至三相电机10(步骤S13)。

连接缺陷检测单元11将从电流控制单元7输出的用于三相的电压指令中的用于两相的电压指令进行比较，并且在用于这两相的电压指令之间存在差异时确定连接中存在缺陷(步骤S14)。

在步骤S14中检测到连接中的缺陷(在步骤S14处为“是”)的情况下，在数值控制单元1的屏幕上显示在连接中已检测到缺陷的消息(步骤S8)。

同时，在步骤S14中未检测到连接中的缺陷(在步骤S14处为“否”)的情况下，在数值控制单元1的屏幕上显示在连接中未检测到缺陷的消息(步骤S15)。

注意，当使相等的电流流到三相电机10的两相并且将电压指令彼此比较以查看在电压指令之间是否存在差异时，也可以检测连接中是否有缺陷。因此，其适于使电流流向三相电机10的一相，使得电流从第二相流出，并且将电压指令值的绝对值互相进行比较，以查看在电压指令值之间是否存在差异。其还适于使相等的电流流到三相电机10的相应的第一相和第二相，使得电流从第三相流出，并且将用于相应的第一相和第二相的电压指令互相进行比较，以查看在电压指令之间是否存在差异。

注意，诊断电流可以是适合于测量的任何特定电流，而并不受限于直流电源。

Claims (6)

1.一种电机控制装置，包括：

电流指令生成单元，其用于在诊断三相电机的电机线路的连接中生成用于使相等的电流流入所述三相电机的两个相应的相中的电流指令、或者生成用于使电流流入所述三相电机的一相中使得等于已流入的所述电流的一半的电流从其余两相中的每一相流出的电流指令。

2.根据权利要求1所述的电机控制装置，其特征在于，还包括：

逆变器，其用于接收电压指令，并且用于根据所述电压指令输出所述三相电机的终端电压；

电流控制单元，其用于检测在所述三相电机中流动的电流，并且用于根据所接收的电流指令与检测到的电流值之间的差来输出所述电压指令；以及

连接缺陷检测单元，其用于检测所述电机线路的连接中的缺陷，

其中，

所述电流指令生成单元在诊断所述电机线路的所述连接中生成用于使相等的直流电流流入所述三相电机的所述两个相应的相中的直流电流指令、或者生成用于使直流电流流入所述三相电机的一相中使得等于已流入的所述电流的一半的电流从其余两相中的每一相流出的电流指令，并且

在根据所述直流电流指令施加电流的同时，所述连接缺陷检测单元对从所述电流控制单元输出的用于三相的电压指令中的用于两相的电压指令进行比较，以在用于所述两相的所述电压指令之间存在差异的情况下，确定连接所述三相电机和所述逆变器的所述电机线路的连接中存在缺陷。

3.根据权利要求2所述的电机控制装置，其特征在于，还包括：

位置控制单元，其用于向所述电流控制单元输出电流指令，以指示所述三相电机以等于特定角度的转子角度进行定位；

数值控制单元，其用于向所述位置控制单元输出所述三相电机的目标角度；以及

角度计算单元，其用于在根据所述直流电流指令施加所述电流的同时计算不致使所述三相电机生成转矩的转子角度，并且在诊断所述电机线路的所述连接中向所述位置控制单元输出计算出的转子角度，

其中，

在根据用于诊断所述电机线路的所述连接的所述直流电流指令施加所述电流之前，在向所述三相电机的每一相施加根据所述直流电流指令的所述电流时所述位置控制单元将所述三相电机设置在不致使转矩生成的转子角度的位置。

4.根据权利要求3所述的电机控制装置，其特征在于，还包括：

目标位置切换单元，其用于在诊断连接中的缺陷中从所述数值控制单元输出第一连接诊断信号的情况下，将目标位置切换至从所述角度计算单元输出的目标位置，并且在未输出所述第一连接诊断信号的情况下，将所述目标位置切换至从所述数值控制单元输出的目标位置；以及

电流指令切换单元，其用于在诊断连接中的缺陷中从所述数值控制单元输出第二连接诊断信号的情况下，将电流指令切换至从所述电流指令生成单元输出的诊断电流指令，并且在未输出所述第二连接诊断信号的情况下，将所述电流指令切换至从所述位置控制单元输出的电流指令，

其中，

在根据用于诊断所述电机线路的所述连接的所述直流电流指令施加所述电流之前，在向所述三相电机的每一相施加根据所述直流电流指令的所述电流时所述位置控制单元将所述三相电机设置在不致使转矩生成的转子角度的位置。

5.根据权利要求3或4所述的电机控制装置，其特征在于，

所述数值控制单元还接收操作者的操作，并且将与所述三相电机相关的控制信息呈现给所述操作者，

所述数值控制单元还包括显示单元，该显示单元显示启动单元、选择单元和开始单元，所述启动单元用于使所述三相电机的状态向用于诊断所述电机线路的所述连接的状态转移，所述选择单元用于选择作为诊断所述电机线路的所述连接的目标的三相电机，所述开始单元用于开始与利用所述选择单元选择的三相电机相关的用于诊断所述电机线路的所述连接的操作，

在所述启动单元被所述操作者按下的情况下，所述三相电机的所述状态转移到用于诊断所述电机线路的所述连接的状态，其中，在所述显示单元上显示所述选择单元和所述开始单元，并且

在所述开始单元被所述操作者按下的情况下，开始用于诊断所述电机线路的所述连接的操作。

6.根据权利要求5所述的电机控制装置，其特征在于，在所述操作者按下所述开始单元之前，在所述显示单元上显示所选择的三相电机移动至诊断角度的位置的消息。

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