具有隱性故障檢測的伺服電路的製作方法

2023-05-16 18:47:11

專利名稱：具有隱性故障檢測的伺服電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及各種運動控制領域伺服系統的元器件和電路故障檢測技術領域，特別適用於對加工設備的伺服系統中各主要元器件和電路進行故障檢測的技術領域。
背景技術：
在控制設備中，如工具機、雷達、坦克等，由於伺服系統本身或機械部分發生故障，有時可能會產生較為嚴重的後果。雖然各伺服系統都有各種故障監控功能，如直流母線過壓、欠壓，驅動器過流，電機過熱，電機缺相監控等。但由於保護電路反應速度相對較慢等原因，往往還沒反應過來故障就已發生。其中，有些是由於突發意外產生的故障，有些則是由於系統本身具有故障隱患，如受到瞬間強電的衝擊對系統中的硬體段備造成損傷，電子元器件由於長期使用造成老化等，從而給系統運行帶來隱患，而這些隱患是保護電路無法檢測出 來的。

實用新型內容本實用新型所要解決的問題就是在伺服系統中增加一個隱性故障檢測模塊，通過對伺服系統的電路單元、器件等進行頻域分析，從而將在時域上無法檢測出來的隱性故障，通過頻域分析的方法檢測出來，以便提前進行故障排除，避免造成重大事故的具有隱性故障檢測的伺服電路。本實用新型所要解決的問題由以下技術方案實現包括相互連接的整流模塊、儲能電容模塊、電源模塊、控制模塊、功率驅動模塊和伺服電機，控制模塊中包括有脈衝分配電路、電流調節電路和速度調節電路，功率驅動模塊中包括IPM智能功率模塊和電流檢測模塊；脈衝分配電路設有多路脈衝轉換電路與IPM智能功率模塊中的各三極體相連，它還包括隱性故障檢測模塊，在儲能電容模塊中電容正極點、多路脈衝轉換電路上、電流調節電路和速度調節電路上分別設有信號採集點；隱性故障檢測模塊包括中央處理器、顯示裝置、時序電路、對應各路信號的歸一化電路、A/D、記載有標準數據和將所採集的各路信號與標準數據比較計算並進行小波與頻譜分析的程序的存儲器；所述的儲能電容模塊中電容正極點、多路脈衝電路上、電流調節電路和速度調節電路上的各信號採集點分別與隱性故障檢測模塊中的各路歸一化電路相連。本實用新型通過增加一個隱性故障檢測模塊，採集系統中主要元器件和電路的運行數據，與模塊中所存儲的體現正確運行狀態參考數據通過比較程序進行運算，利用小波變換等算法，對伺服系統的電路單元、器件的運行狀態等進行頻域分析，從而將在時域上無法檢測出來的隱性故障，通過頻域分析的方法檢測出來，以便提前進行故障排除，以免造成
重大事故。

圖I是本實用新型的線路構造示意圖[0007]圖中I是整流模塊，2是儲能電容模塊,3是電源模塊,4是控制模塊，5是功率驅動模塊，6是伺服電機，7是隱性故障檢測模塊，8是電壓信號採集點，9是脈衝信號採集點，10是電流彳目號米集點，11是速度 目號米集點，12是電流檢測模塊。圖2是本實用新型中隱性故障檢測模塊的結構框圖圖3是本實用新型的工作流程的邏輯框圖
具體實施方式
本實用新型如圖I所示，包括相互連接的整流模塊I、儲能電容模塊2、電源模塊3、控制模塊4、功率驅動模塊5和伺服電機6，控制模塊4中包括有脈衝分配電路、電流調節電 路和速度調節電路，功率驅動模塊5中包括IPM智能功率模塊和電流檢測模塊12，脈衝分配電路設有多路脈衝轉換電路與IPM智能功率模塊中的各三極體相連，它還包括隱性故障檢測模塊7，在儲能電容模塊2中電容正極點、多路脈衝轉換電路上、電流調節電路和速度調節電路上分別設有電壓信號採集點8、脈衝信號採集點9、電流信號採集點10和速度信號採集點11 ;如圖2所示，隱性故障檢測模塊7中包括中央處理器(CPU)、顯示裝置、時序電路、對應各路所採集的信號的歸一化電路一 歸一化電路四、A/D、記載有標準數據和將所採集的各路信號與標準數據比較計算並進行小波與頻譜分析的程序的存儲器；電壓信號採集點
8、脈衝信號採集點9、電流信號採集點10和速度信號採集點11分別與隱性故障檢測模塊7中的歸一化電路一 歸一化電路四相連。隱性故障檢測模塊7中的歸一化處理中路一 四，將直流母線電壓、控制脈衝、速度反饋值和電流反饋值(即來自電壓信號採集點8、脈衝信號採集點9、電流信號採集點10和速度信號採集點11的信號)等不同電平的信號最進行歸一化處理，以便A/D轉換電路能進行統一處理。由於隱性故障檢測並不需要實時性，因此可通過開關切換的方法，由時序電路控制信號採集的順序和間隔時間，每次處理一個器件或電路單元。這樣既減少了 A/D轉換電路，更節省了 CPU的處理工作量。CPU—方面控制對讀取信號是否進行存儲以便進行事後分析，另一方面通過小波變換等算法處理，檢測信號有無奇異點和信號頻譜，由此判斷有無隱性故障，如有則送隱性故障指示信號給故障指示單元。故障指示單元負責隱性故障指
/Jn ο下面詳細說明本實用新型的工作流程；整流模塊I由大功率整流橋組成，將輸入的三相(單相)交流電220V(或380V)整流為直流310V(或600V);儲能電容模塊2由一組電容並聯組成，一方面對整流後的直流電壓進行濾波，另一方面進行儲能；電源模塊3為開關電源，產生各器件工作所需的電源及其監控，控制模塊4由速度調節器、電流調節器和脈衝分配電路組成，速度調節器進行電機速度調節，電流調節器進行電機電流調節，脈衝分配負責產生功率驅動模塊5所需的六路控制脈衝；功率驅動模塊5由IPM智能功率模塊和電流檢測模塊組成，將信號進行功率放大，產生驅動電機的控制信號以驅動伺服電機6，伺服電機6帶動負載動作，同時檢測電機電流並將其作為電流反饋值送電流調節器；隱性故障檢測模塊7檢測直流母線電壓、控制脈衝、速度反饋值和電流反饋值等，分別通過歸一化處理和A/D轉換送到信號處理單元，一方面對讀取信號進行存儲，另一方面通過小波變換等算法處理，檢測信號有無奇異點和頻譜，由此判斷有無隱性故障。如有，則送隱性故障信號指示，並由人工對數據及數據處理結果進行分析，以決定是否進行隱性故障排除。[0013]本實用新型的處理流程如圖3所示，開始檢測後，本例中，時序電路按照電壓、速度、電流和脈衝信號的次序，依次進行選擇，並根據選擇獲取的參數通過歸一化處理傳輸給模數轉換器，轉換成數位訊號後，傳輸給中央處理器，通過小波分析和程序比較，判斷信號與標準數據間是否有差異，如果有差異，發送出故障信號。如果無差異，繼續進行頻譜分析，如有異常頻率，發出故障信號。·
權利要求1.一種具有隱性故障檢測的伺服系統，包括相互連接的整流模塊、儲能電容模塊、電源模塊、控制模塊、功率驅動模塊和伺服電機，控制模塊中包括有脈衝分配電路、電流調節電路和速度調節電路，功率驅動模塊中包括IPM智能功率模塊和電流檢測模塊，脈衝分配電路設有多路脈衝轉換電路與IPM智能功率模塊中的各三極體相鏈，其特徵在於，它還包括隱性故障檢測模塊，在儲能電容模塊中電容正極點、多路脈衝轉換電路上、電流調節電路和 速度調節電路上分別設有信號採集點；隱性故障檢測模塊包括中央處理器、顯示裝置、時序電路、對應各路信號的歸一化電路、A/D、記載有標準數據和將所採集的各路信號與標準數據比較計算並進行小波與頻譜分析的程序的存儲器；所述的儲能電容模塊中電容正極點、多路脈衝電路上、電流調節電路和速度調節電路上的各信號採集點分別與隱性故障檢測模塊中的各路歸一化電路相連。
專利摘要一種具有隱性故障檢測的伺服系統。涉及對加工設備的伺服系統中各主要元器件進行故障檢測的技術領域。包括相互連接的整流模塊、儲能電容模塊、電源模塊、控制模塊、功率驅動模塊和伺服電機，它還包括隱性故障檢測模塊；隱性故障檢測模塊包括中央處理器、顯示裝置、時序電路、對應各路信號的歸一化電路、A/D、記載有標準數據和將所採集的各路信號與標準數據比較計算並進行小波與頻譜分析的程序的存儲器。本實用新型利用小波變換等算法，對伺服系統的電路單元、器件的運行狀態等進行頻域分析，從而將在時域上無法檢測出來的隱性故障，通過頻域分析的方法檢測出來，以便提前進行故障排除，以免造成重大事故。
文檔編號G01R31/00GK202696476SQ201220174450
公開日2013年1月23日 申請日期2012年4月23日 優先權日2012年4月23日
發明者李耀祖, 徐振偉, 林楨, 潘建華, 石榮 申請人:揚州市萬泰電器廠有限公司