JPH1084688A - モータの異常状態感知装置及び異常状態感知方法 - Google Patents
モータの異常状態感知装置及び異常状態感知方法Info
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- JPH1084688A JPH1084688A JP21964897A JP21964897A JPH1084688A JP H1084688 A JPH1084688 A JP H1084688A JP 21964897 A JP21964897 A JP 21964897A JP 21964897 A JP21964897 A JP 21964897A JP H1084688 A JPH1084688 A JP H1084688A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/34—Testing dynamo-electric machines
- G01R31/343—Testing dynamo-electric machines in operation
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/14—Electronic commutators
- H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
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- Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電流測定器自体に異常ができた場合、これを
感知してモータの異常状態の感知を正確に行うことがで
きる異常状態感知装置を提供すること。 【解決手段】 本発明は、モータの異常状態感知装置及
び異常状態感知方法に関し、前記モータに流れる電流及
び前記モータに印加される電圧を測定し、前記モータの
動作状態を検知し、前記測定された電圧及び前記検知さ
れた動作状態に基づいて前記モータに流れる電流を推定
したうえ、前記測定された電流と前記推定された電流に
基づいて前記モータの異常状態を感知する。これによっ
て、電流測定器自体に異常ができた場合、これを感知し
てモータの異常状態の感知を正確に行うことができる
し、電流測定器の異常やモータと電源間の欠線異常など
によるモータの異常状態を感知することもできる。
感知してモータの異常状態の感知を正確に行うことがで
きる異常状態感知装置を提供すること。 【解決手段】 本発明は、モータの異常状態感知装置及
び異常状態感知方法に関し、前記モータに流れる電流及
び前記モータに印加される電圧を測定し、前記モータの
動作状態を検知し、前記測定された電圧及び前記検知さ
れた動作状態に基づいて前記モータに流れる電流を推定
したうえ、前記測定された電流と前記推定された電流に
基づいて前記モータの異常状態を感知する。これによっ
て、電流測定器自体に異常ができた場合、これを感知し
てモータの異常状態の感知を正確に行うことができる
し、電流測定器の異常やモータと電源間の欠線異常など
によるモータの異常状態を感知することもできる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はモータの異常状態感
知装置及び異常状態感知方法に関する。
知装置及び異常状態感知方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】サーボドライブでは精密な制御のために
モータに流れる電流の量を測定して制御している。測定
された電流はモータの状態を示す有力な資料になり、こ
の電流の測定値とモータの実際位置はモータの実際トル
クを計算する資料になる。電流を用いてモータの異常状
態を感知する従来の異常状態感知装置は図２に図示され
た通りである。
モータに流れる電流の量を測定して制御している。測定
された電流はモータの状態を示す有力な資料になり、こ
の電流の測定値とモータの実際位置はモータの実際トル
クを計算する資料になる。電流を用いてモータの異常状
態を感知する従来の異常状態感知装置は図２に図示され
た通りである。
【０００３】従来の異常状態感知装置は大きく過電流感
知装置と過負荷感知装置からなっている。過電流感知装
置は電流測定器５１と過電流感知器５５からなる。電流
測定器５１はホールセンサなどに構成され、モータ４０
に所定の電圧を印加して動作させる時、モータ４０に流
れる電流を測定する。電流測定器５１の出力は過電流感
知器５５に入力され、過電流感知器５５は入力された電
流がモータ４０の正常動作の範囲を外れた値に該当され
る場合、モータ４０が異常動作することと判断する。
知装置と過負荷感知装置からなっている。過電流感知装
置は電流測定器５１と過電流感知器５５からなる。電流
測定器５１はホールセンサなどに構成され、モータ４０
に所定の電圧を印加して動作させる時、モータ４０に流
れる電流を測定する。電流測定器５１の出力は過電流感
知器５５に入力され、過電流感知器５５は入力された電
流がモータ４０の正常動作の範囲を外れた値に該当され
る場合、モータ４０が異常動作することと判断する。
【０００４】過負荷感知装置はエンコーダ６１と、エン
コーダ信号処理器６３と、異常感知器７０からなってい
る。エンコーダ６１はモータ４０の位置、速度など、モ
ータ４０の現在状態に関する情報をコード化して送出
し、エンコーダ信号処理器６３はこのコード化された信
号に基づいてモータ４０の位置を出力する。異常感知器
７０はエンコーダ信号処理器６３から入力されたモータ
４０の位置に対するデータと電流測定器５１の測定電流
値に基づいてモータ４０の実際トルクを計算する。異常
感知器７０はモータ４０の正常動作時のデータを持って
いて、このデータと計算されたトルクとを比較してモー
タ４０の動作状態の異常有無判別する。過電流感知装置
や過負荷感知装置によってモータの異常状態が感知され
ると、モータ４０を制御する制御部(図示されず)は、モ
ータ４０の作動を停止させるなど、適切な措置を取るよ
うになる。
コーダ信号処理器６３と、異常感知器７０からなってい
る。エンコーダ６１はモータ４０の位置、速度など、モ
ータ４０の現在状態に関する情報をコード化して送出
し、エンコーダ信号処理器６３はこのコード化された信
号に基づいてモータ４０の位置を出力する。異常感知器
７０はエンコーダ信号処理器６３から入力されたモータ
４０の位置に対するデータと電流測定器５１の測定電流
値に基づいてモータ４０の実際トルクを計算する。異常
感知器７０はモータ４０の正常動作時のデータを持って
いて、このデータと計算されたトルクとを比較してモー
タ４０の動作状態の異常有無判別する。過電流感知装置
や過負荷感知装置によってモータの異常状態が感知され
ると、モータ４０を制御する制御部(図示されず)は、モ
ータ４０の作動を停止させるなど、適切な措置を取るよ
うになる。
【０００５】しかし、このような従来の異常状態感知装
置は、電流測定器５１で測定された電流値が正確だとい
う前提下で、モータ４０の異常状態を感知するので、電
流測定の自体に問題が発生された場合、異常状態を感知
することができなくなる。これによって、電流測定器５
１の欠線の異常、電流測定器５１自体の欠陥などにより
電流測定体系に異常ができた場合にはモータ及びサーボ
ドライブに損害が発生する恐れがある。
置は、電流測定器５１で測定された電流値が正確だとい
う前提下で、モータ４０の異常状態を感知するので、電
流測定の自体に問題が発生された場合、異常状態を感知
することができなくなる。これによって、電流測定器５
１の欠線の異常、電流測定器５１自体の欠陥などにより
電流測定体系に異常ができた場合にはモータ及びサーボ
ドライブに損害が発生する恐れがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、モータの実際状態に基づいた電流推定装置を使用し
てモータの異常状態を感知することで、電流測定器の自
体に異常ができた場合、これを感知してモータの異常状
態の感知を正確に行うことができる異常状態感知装置を
提供することである。本発明の他の目的は、前記のよう
な異常状態感知装置による異常状態感知方法を提供する
ことである。
は、モータの実際状態に基づいた電流推定装置を使用し
てモータの異常状態を感知することで、電流測定器の自
体に異常ができた場合、これを感知してモータの異常状
態の感知を正確に行うことができる異常状態感知装置を
提供することである。本発明の他の目的は、前記のよう
な異常状態感知装置による異常状態感知方法を提供する
ことである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、本発明に
より、モータの異常状態感知装置において、前記モータ
に流れる電流を測定する電流測定器と、前記モータに印
加される電圧を測定する電圧測定器と、前記モータの動
作状態を検知するモータ状態検知部と、前記電圧測定器
の測定値及び前記モータ状態検知部の検知結果に基づい
て前記モータに流れる電流を推定する電流推定器と、前
記電流測定器の測定値と前記電流推定器の推定値に基づ
いて前記モータの異常状態を感知する異常感知器とを含
むことを特徴とする異常状態感知装置によって達成され
る。
より、モータの異常状態感知装置において、前記モータ
に流れる電流を測定する電流測定器と、前記モータに印
加される電圧を測定する電圧測定器と、前記モータの動
作状態を検知するモータ状態検知部と、前記電圧測定器
の測定値及び前記モータ状態検知部の検知結果に基づい
て前記モータに流れる電流を推定する電流推定器と、前
記電流測定器の測定値と前記電流推定器の推定値に基づ
いて前記モータの異常状態を感知する異常感知器とを含
むことを特徴とする異常状態感知装置によって達成され
る。
【０００８】ここで、前記モータ状態検知部は、前記モ
ータの動作状態をコード化するエンコーダと、前記エン
コーダの出力信号に基づいて前記モータの位置と速度を
算出するエンコーダ信号処理機に構成することができ、
前記異常状態感知は、前記電流測定器の測定値と前記電
流推定器の推定値の差として前記モータの異常状態を感
知するようにした方が好ましい。
ータの動作状態をコード化するエンコーダと、前記エン
コーダの出力信号に基づいて前記モータの位置と速度を
算出するエンコーダ信号処理機に構成することができ、
前記異常状態感知は、前記電流測定器の測定値と前記電
流推定器の推定値の差として前記モータの異常状態を感
知するようにした方が好ましい。
【０００９】なお、前記電流推定器は次の式に表現され
る観測器を含むように構成することができる。
る観測器を含むように構成することができる。
【数３】 (ここで、Rはモータコイルの抵抗、Lはモータコイルの
インダクタンス、Kfは逆起電力定数、ωはモータ回転子
の角速度、Vd、Vqはd-q軸電圧、id、iqはd-q軸電流で、
∧表示は該当変数の推定値を示す。)
インダクタンス、Kfは逆起電力定数、ωはモータ回転子
の角速度、Vd、Vqはd-q軸電圧、id、iqはd-q軸電流で、
∧表示は該当変数の推定値を示す。)
【００１０】なお、本発明の他の目的は、モータの異常
状態感知方法において、前記モータに流れる電流及び前
記モータに印加される電圧を測定する段階と、前記モー
タの動作状態を検知する段階と、前記測定された電圧及
び前記検知された動作状態に基づいて前記モータに流れ
る電流を推定する段階と、前記測定された電流と前記推
定された電流に基づいて前記モータの異常状態を感知す
る段階とを含むことを特徴とする異常状態感知方法によ
って達成される。
状態感知方法において、前記モータに流れる電流及び前
記モータに印加される電圧を測定する段階と、前記モー
タの動作状態を検知する段階と、前記測定された電圧及
び前記検知された動作状態に基づいて前記モータに流れ
る電流を推定する段階と、前記測定された電流と前記推
定された電流に基づいて前記モータの異常状態を感知す
る段階とを含むことを特徴とする異常状態感知方法によ
って達成される。
【００１１】ここで、前記モータの動作状態を検知する
段階は、前記モータの動作状態をコード化する段階と、
前記コード化された信号に基づいて前記モータの位置と
速度を算出する段階に構成することができ、前記異常状
態感知は、前記測定された電流と前記推定された電流と
の差として感知した方が望ましい。
段階は、前記モータの動作状態をコード化する段階と、
前記コード化された信号に基づいて前記モータの位置と
速度を算出する段階に構成することができ、前記異常状
態感知は、前記測定された電流と前記推定された電流と
の差として感知した方が望ましい。
【００１２】なお、前記電流の推定は次の式によって観
測された結果に基づいて求められる。
測された結果に基づいて求められる。
【数４】 (ここで、Rはモータコイルの抵抗、Lはモータコイルの
インダクタンス、Kfは逆起電力定数、ωはモータ回転子
の角速度、Vd、Vqはd-q軸電圧、id、iqはd-q軸電流で、
∧表示は該当変数の推定値を示す。)
インダクタンス、Kfは逆起電力定数、ωはモータ回転子
の角速度、Vd、Vqはd-q軸電圧、id、iqはd-q軸電流で、
∧表示は該当変数の推定値を示す。)
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して本発
明を詳しく説明する。図１は本発明によるモータの異常
状態感知装置のブロック図である。本発明の異常状態感
知装置は大きく電流推定装置２０と異常感知器３０から
なっている。電流推定装置２０はモータ１０に印加され
る電圧を測定する電圧測定器２３と、モータ１０の実際
状態による位置及び速度などをコード化して出力するエ
ンコーダ１１と、エンコーダ１１からのコード信号を分
析してエンコーダ１１が出力するモータ１０の位置及び
速度を出力するエンコーダ信号処理器１３からなってい
る。電圧測定器２３が出力する電圧測定値とエンコーダ
信号処理器１３が出力するモータ１０の位置及び速度は
電流推定器２１に入力される。電流推定器２１はこの入
力されたデータに基づいてモータ１０にながれる電流を
推定する。
明を詳しく説明する。図１は本発明によるモータの異常
状態感知装置のブロック図である。本発明の異常状態感
知装置は大きく電流推定装置２０と異常感知器３０から
なっている。電流推定装置２０はモータ１０に印加され
る電圧を測定する電圧測定器２３と、モータ１０の実際
状態による位置及び速度などをコード化して出力するエ
ンコーダ１１と、エンコーダ１１からのコード信号を分
析してエンコーダ１１が出力するモータ１０の位置及び
速度を出力するエンコーダ信号処理器１３からなってい
る。電圧測定器２３が出力する電圧測定値とエンコーダ
信号処理器１３が出力するモータ１０の位置及び速度は
電流推定器２１に入力される。電流推定器２１はこの入
力されたデータに基づいてモータ１０にながれる電流を
推定する。
【００１４】電流推定器２１による電流の推定は次のよ
うに行われる。まず、モータの電圧、電流の関係を調べ
ると、d-q軸上で次のような関係式を得られる。
うに行われる。まず、モータの電圧、電流の関係を調べ
ると、d-q軸上で次のような関係式を得られる。
【数５】 ここで、Rはモータコイルの抵抗、Lはモータコイルのイ
ンダクタンス、Kfは逆起電力定数、ωはモータ回転子の
角速度、Vd、Vqはd-q軸電圧、id、iqはd-q軸電流であ
る。
ンダクタンス、Kfは逆起電力定数、ωはモータ回転子の
角速度、Vd、Vqはd-q軸電圧、id、iqはd-q軸電流であ
る。
【００１５】抵抗やインダクタンス及び逆起電力定数は
モータ製造社で提供され、モータ回転子の角速度及び電
圧は測定が可能なので、モータに流れる電流は式１のダ
イナミック方程式を解いて計算すれば、たやすく得られ
る。しかし、式１を解いて計算する方法は計算が複雑な
ので観測器を使用する。観測器の式は下の通りである。
モータ製造社で提供され、モータ回転子の角速度及び電
圧は測定が可能なので、モータに流れる電流は式１のダ
イナミック方程式を解いて計算すれば、たやすく得られ
る。しかし、式１を解いて計算する方法は計算が複雑な
ので観測器を使用する。観測器の式は下の通りである。
【数６】 ここで、各変数の意味は上述の式１と同様で、∧表示は
該当変数の推定値を示す。
該当変数の推定値を示す。
【００１６】式２から式１を減算して推定誤差の式を求
めると次の通りである。
めると次の通りである。
【数７】 上の推定誤差の式からリヤプノフ関数(Lyapnov Functio
n)を用いて電流推定の収斂性を証明することができる。
n)を用いて電流推定の収斂性を証明することができる。
【００１７】式２によりd-q軸電流を求めると、次の関
係によりUVW上の電流を得られる。
係によりUVW上の電流を得られる。
【数８】
【００１８】電流測定器３１はホールセンサなどにな
り、モータ１０に所定の電圧を印加して動作させる時、
モータ１０に流れる電流を測定する。異常感知器３０は
式(４a)乃至式(４c)により得られた電流推定値と電流測
定器３１からの電流測定値を比べてこれら間の誤差を求
め、その誤差が一定値以上になる場合、モータの作動が
正常的ではない異常状態に判断し、異常状態を知らせる
信号を出力する。
り、モータ１０に所定の電圧を印加して動作させる時、
モータ１０に流れる電流を測定する。異常感知器３０は
式(４a)乃至式(４c)により得られた電流推定値と電流測
定器３１からの電流測定値を比べてこれら間の誤差を求
め、その誤差が一定値以上になる場合、モータの作動が
正常的ではない異常状態に判断し、異常状態を知らせる
信号を出力する。
【００１９】このような異常状態感知装置によると、モ
ータ１０に印加される電圧と、モータ１０の駆動中の実
際位置及び速度に基づいたモータ１０の電流を推定する
ので、電流測定器３１自体の異常有無をたやすく判別す
ることができる。
ータ１０に印加される電圧と、モータ１０の駆動中の実
際位置及び速度に基づいたモータ１０の電流を推定する
ので、電流測定器３１自体の異常有無をたやすく判別す
ることができる。
【００２０】なお、電流の推定値と測定値間の差異が正
常的な誤差の範囲に該当される場合には、電流測定器３
１自体は異常なき正常動作することと判断でき、この
際、異常感知器３０はこの推定された電流値と測定され
た電流値との大きさがモータの駆動に適切な電流値の範
囲を越える場合、モータの過負荷または過電流状態を知
らせる信号を出力する。
常的な誤差の範囲に該当される場合には、電流測定器３
１自体は異常なき正常動作することと判断でき、この
際、異常感知器３０はこの推定された電流値と測定され
た電流値との大きさがモータの駆動に適切な電流値の範
囲を越える場合、モータの過負荷または過電流状態を知
らせる信号を出力する。
【００２１】本発明による異常状態感知装置は、電流測
定器３１からの測定値と電流推定器２１の推定値が異な
る場合、これを感知することができるので、さらに産業
現場で多く発生する供給電源とモータ１０間の欠線不
良、電流測定器３１の欠線不良及びサーボドライブパワ
ー素子の異常を感知する装置にも活用することが出来
る。なお、直接モータ１０の電流を測定する電流測定器
３１内の電流測定のための部品らの異常の可否を把握す
るところにも使用することができる。
定器３１からの測定値と電流推定器２１の推定値が異な
る場合、これを感知することができるので、さらに産業
現場で多く発生する供給電源とモータ１０間の欠線不
良、電流測定器３１の欠線不良及びサーボドライブパワ
ー素子の異常を感知する装置にも活用することが出来
る。なお、直接モータ１０の電流を測定する電流測定器
３１内の電流測定のための部品らの異常の可否を把握す
るところにも使用することができる。
【００２２】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明による
と、電流測定器自体に異常ができた場合、これを感知し
てモータの異常状態の感知を正確に行うことができる
し、電流測定器の異常やモータと電源間の欠線異常など
によるモータの異常状態を感知することもできる異常状
態感知装置及び感知方法が提供される。
と、電流測定器自体に異常ができた場合、これを感知し
てモータの異常状態の感知を正確に行うことができる
し、電流測定器の異常やモータと電源間の欠線異常など
によるモータの異常状態を感知することもできる異常状
態感知装置及び感知方法が提供される。
【図１】 本発明によるモータの異常状態感知装置のブ
ロック図である。
ロック図である。
【図２】 従来のモータの異常状態感知装置のブロック
図である。
図である。
１０ ：モータ １１ ：エン
コーダ ２０ ：電流推定装置 ２１ ：電流
推定器 ２３ ：電圧測定器 ３０ ：異常
感知器 ３１ ：電流測定器
コーダ ２０ ：電流推定装置 ２１ ：電流
推定器 ２３ ：電圧測定器 ３０ ：異常
感知器 ３１ ：電流測定器
Claims (8)
- 【請求項１】 モータの異常状態感知装置において、前
記モータに流れる電流を測定する電流測定器と、前記モ
ータに印加される電圧を測定する電圧測定器と、前記モ
ータの動作状態を検知するモータ状態検知部と、前記電
圧測定器の測定値及び前記モータ状態検知部の検知結果
に基づいて前記モータに流れる電流を推定する電流推定
器と、前記電流測定器の測定値と前記電流推定器の推定
値に基づいて前記モータの異常状態を感知する異常感知
器とを含むことを特徴とする異常状態感知装置。 - 【請求項２】 前記モータ状態検知部は、前記モータの
動作状態をコード化するエンコーダと、前記エンコーダ
の出力信号に基づいて前記モータの位置と速度を算出す
るエンコーダ信号処理機からなることを特徴とする請求
項１に記載の異常状態感知装置。 - 【請求項３】 前記異常感知器は、前記電流測定器の測
定値と前記電流推定器の推定値の差として前記モータの
異常状態を感知することを特徴とする請求項１又は２に
記載の異常状態感知装置。 - 【請求項４】 前記電流推定器は次の式に表現される観
測器を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の異
常状態感知装置。 【数１】 (ここで、Rはモータコイルの抵抗、Lはモータコイルの
インダクタンス、Kfは逆起電力定数、ωはモータ回転子
の角速度、Vd、Vqはd-q軸電圧、id、iqはd-q軸電流で、
∧表示は該当変数の推定値を示す。） - 【請求項５】 モータの異常状態感知方法において、前
記モータに流れる電流及び前記モータに印加される電圧
を測定する段階と、前記モータの動作状態を検知する段
階と、前記測定された電圧及び前記検知された動作状態
に基づいて前記モータに流れる電流を推定する段階と、
前記測定された電流と前記推定された電流に基づいて前
記モータの異常状態を感知する段階とを含むことを特徴
とする異常状態感知方法。 - 【請求項６】 前記モータの動作状態を検知する段階
は、前記モータの動作状態をコード化する段階と、前記
コード化された信号に基づいて前記モータの位置と速度
を算出する段階からなることを特徴とする請求項５に記
載の異常状態感知方法。 - 【請求項７】 前記異常状態感知は、前記測定された電
流と前記推定された電流の差として感知することを特徴
とする請求項５または６に記載の異常状態感知方法。 - 【請求項８】 前記電流の推定は次の式によって観測さ
れた結果に基づいたことを特徴とする請求項５または６
に記載の異常状態感知方法。 【数２】 （ここで、Rはモータコイルの抵抗、Lはモータコイルの
インダクタンス、Kfは逆起電力定数、ωはモータ回転子
の角速度、Vd、Vqはd-q軸電圧、id、iqはd-q軸電流で、
∧表示は該当変数の推定値を示す。)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019960034530A KR19980015274A (ko) | 1996-08-20 | 1996-08-20 | 모터의 이상상태 감지장치 및 이상상태 감지방법 |
| KR199634530 | 1996-08-20 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1084688A true JPH1084688A (ja) | 1998-03-31 |
Family
ID=19470158
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21964897A Pending JPH1084688A (ja) | 1996-08-20 | 1997-08-14 | モータの異常状態感知装置及び異常状態感知方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6112156A (ja) |
| JP (1) | JPH1084688A (ja) |
| KR (1) | KR19980015274A (ja) |
| DE (1) | DE19736004C2 (ja) |
Cited By (6)
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