JP5141564B2 - robot - Google Patents
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Description
本発明は、交流電源の各相の電圧をサンプリングするサンプリング手段と、このサンプリング手段により交流電源の第1および第2の相の電圧を検出して交流電源の電圧監視を行う制御手段とを備えたロボットに関する。 The present invention includes sampling means for sampling the voltage of each phase of the AC power supply, and control means for detecting the voltage of the first and second phases of the AC power supply by this sampling means and monitoring the voltage of the AC power supply. Related to the robot.
交流電源から電力供給を受けて動作する機器、例えばロボットを制御するコントローラには、交流電源におけるいわゆる瞬時停電や過電圧などを監視するため、交流電源の電圧を検出する構成が設けられていることが多い。例えば、特許文献1には、CPUなどからなる制御回路により、交流電源の各相のうち2相の電圧をそれぞれ検出する構成が開示されている。 Devices that operate by receiving power supply from an AC power source, such as a controller that controls a robot, may be configured to detect the voltage of the AC power source in order to monitor so-called instantaneous power outages or overvoltages in the AC power source. Many. For example, Patent Document 1 discloses a configuration in which two phases of voltages of an AC power supply are detected by a control circuit including a CPU.
交流電源の電圧(アナログ信号)をCPUで検出するためには、CPUに入力可能なデジタル値への変換を行う必要がある。従って、上記従来技術のように交流電源の2相の電圧をCPUで検出するためには、サンプリング回路を含むA/D変換器を2つ設けて2相の電圧を個別にサンプリングしてA/D変換する構成や、サンプリング回路を含むA/D変換器は各相共通で1つだけ設けて各相の電圧を交互にサンプリングして順次A/D変換を行う構成を採用することが考えられる。前者の構成によれば、同時刻における各相の電圧をCPUに入力することができるため電圧値の検出精度は向上するが、回路構成部品が増えてコスト高となってしまう。一方、後者の構成によれば、回路構成は簡単化できるが、先にサンプリングした相と後からサンプリングする相との間に時間的なずれが生じてしまい、その結果、電圧値の検出精度が低下してしまう。 In order to detect the voltage (analog signal) of the AC power supply by the CPU, it is necessary to convert it into a digital value that can be input to the CPU. Therefore, in order to detect the two-phase voltage of the AC power supply by the CPU as in the above prior art, two A / D converters including a sampling circuit are provided, the two-phase voltages are individually sampled, and the A / D It is conceivable to adopt a configuration for performing D conversion and a configuration in which only one A / D converter including a sampling circuit is provided in common for each phase and the voltage of each phase is alternately sampled to perform A / D conversion sequentially. . According to the former configuration, the voltage of each phase at the same time can be input to the CPU, so that the accuracy of voltage value detection is improved, but the number of circuit components increases and the cost increases. On the other hand, according to the latter configuration, the circuit configuration can be simplified, but a time lag occurs between the phase sampled first and the phase sampled later, and as a result, the detection accuracy of the voltage value is improved. It will decline.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、回路構成を簡単化しつつ、制御手段により検出される交流電源の第1の相の電圧と第2の相の電圧との間における時間的なずれに起因した電圧値の検出精度の低下を抑制することができるロボットを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a circuit between the first phase voltage and the second phase voltage detected by the control means while simplifying the circuit configuration. It is an object of the present invention to provide a robot capable of suppressing a decrease in voltage value detection accuracy caused by a time lag in.
請求項1記載の手段によれば、制御手段は、低電位側の直流電源線の電位を基準として三相の交流電源の各相の電圧をサンプリングするサンプリング手段を介して交流電源の第1の相および第2の相の電圧を検出し、これら各相の電圧値に基づいて交流電源の電圧監視を行う。このように、制御手段が同じサンプリング手段を介して2つの相の電圧を検出する構成では、2つの相の電圧のうち先にサンプリングした相と後からサンプリングする相との間に時間的なずれ(検出時刻のずれ)が生じる。この時間的なずれにより、後からサンプリングして検出した相の電圧値は、先のサンプリング時点での同相の電圧値つまり本来検出すべき電圧値とは異なる値となり、その結果、制御手段による電圧検出精度ひいては電圧監視の精度が低下してしまう。この電圧値の検出精度の低下度合つまり電圧値の検出誤差は、後からサンプリングする相の電圧の傾き(変化率)に比例して大きくなる。本手段では、このような点に着目し、以下のように、第1および第2の相のうちどちらを先にサンプリングするかを決定している。 According to the means of the first aspect, the control means uses the sampling means for sampling the voltage of each phase of the three-phase AC power supply with reference to the potential of the DC power supply line on the low potential side. The voltages of the phase and the second phase are detected, and the voltage of the AC power supply is monitored based on the voltage value of each phase. As described above, in the configuration in which the control unit detects the voltages of the two phases via the same sampling unit, the time lag between the phase sampled first and the phase sampled later among the voltages of the two phases. (Detection time shift) occurs. Due to this time lag, the voltage value of the phase sampled and detected later becomes a value different from the voltage value of the in-phase at the time of the previous sampling, that is, the voltage value to be detected originally, and as a result, the voltage by the control means The detection accuracy, and thus the voltage monitoring accuracy, is reduced. The degree of decrease in the detection accuracy of the voltage value, that is, the detection error of the voltage value increases in proportion to the slope (change rate) of the voltage of the phase to be sampled later. This means pays attention to such points, and determines which of the first and second phases is to be sampled first as follows.
すなわち、経過時間取得手段は、交流電圧の周期に等しい間隔でこの周期毎の起点を定めた上で現周期の起点から現時点までの経過時間を取得する。前周期記憶手段は、現周期の1つ前の前周期において順次サンプリングされた各相の電圧値と前周期の起点から各サンプリング時点までの経過時間とを対応付けた各相のサンプリングデータを記憶する。データ取得手段は、このサンプリングデータのうち、現周期における最新のサンプリングデータの経過時間に最も近い経過時間を持つサンプリングデータと、その1サンプリング後のサンプリングデータとを各相毎に取得する。傾き推定手段は、各相毎に取得された2つのサンプリングデータの電圧値の差に基づいて、現時点における第1の相および第2の相の電圧の傾きを推定する。つまり、1周期前の同じ経過時間における電圧の傾きから現時点の電圧の傾きを推定する。そして、制御手段は、第1の相および第2の相の電圧のうち、推定された傾きが大きい相の電圧を先にサンプリングし、続いて他方の相の電圧をサンプリングする。 In other words, the elapsed time acquisition means acquires the elapsed time from the start point of the current cycle to the present time after setting the start point for each cycle at an interval equal to the cycle of the AC voltage. The previous cycle storage means stores the sampling data of each phase in which the voltage value of each phase sequentially sampled in the previous cycle immediately before the current cycle is associated with the elapsed time from the starting point of the previous cycle to each sampling time point. To do. The data acquisition means acquires, for each phase, sampling data having an elapsed time closest to the elapsed time of the latest sampling data in the current cycle, and the sampling data after one sampling. The slope estimation means estimates the current slope of the voltage of the first phase and the second phase based on the difference between the voltage values of the two sampling data acquired for each phase. That is, the current voltage gradient is estimated from the voltage gradient at the same elapsed time one cycle before. Then, the control means samples the voltage of the phase with the large estimated slope first among the voltages of the first phase and the second phase, and then samples the voltage of the other phase.
このような構成によれば、後からサンプリングする相の電圧の傾きは、先にサンプリングした相の電圧の傾きと比較して小さくなるから、後からサンプリングした相の電圧値の検出誤差が小さくなる。従って、回路構成を簡単化しつつ、制御手段により検出される交流電源の第1の相の電圧と第2の相の電圧との間における時間的なずれに起因する電圧値の検出精度の低下を抑制することができる。 According to such a configuration, the slope of the voltage of the phase to be sampled later is smaller than the slope of the voltage of the phase sampled earlier, so that the detection error of the voltage value of the phase sampled later is reduced. . Therefore, the detection accuracy of the voltage value is reduced due to the time lag between the first phase voltage and the second phase voltage of the AC power source detected by the control means while simplifying the circuit configuration. Can be suppressed.
請求項2記載の手段によれば、制御手段は、傾きが大きい相の電圧を先にサンプリングする時点から他方の相の電圧をサンプリングする時点までの時間tDの間に、この他方の相の電圧が変化する分の電圧をキャンセルするような補正式に基づいて後からサンプリングした他方の相の電圧値を補正する。つまり、制御手段は、後からサンプリングした他方の相の電圧における上記時間的なずれに起因した電圧値の変化をキャンセルするような補正を行う。そして、制御手段は、このような補正を行った後の補正電圧値VP’に基づいて電圧監視を行う。 According to the second aspect of the present invention, the control means is configured to control the other phase during a time t D from the time when the voltage of the phase having a large slope is first sampled to the time when the voltage of the other phase is sampled. The voltage value of the other phase sampled later is corrected based on a correction formula that cancels the voltage corresponding to the voltage change. In other words, the control means performs correction so as to cancel the change in the voltage value caused by the time lag in the voltage of the other phase sampled later. Then, the control means performs voltage monitoring based on the corrected voltage value V P ′ after performing such correction.
請求項1記載の手段を採用した場合、後からサンプリングした相の電圧値の検出誤差は小さくなるものの若干の誤差が生じる可能性がある。その場合に本手段を採用することにより、後からサンプリングした相の電圧値として用いる補正電圧値VP’は、先のサンプリング時点での同相の電圧値つまり本来検出すべき電圧値に一層近い値とすることができる。従って、第1の相の電圧と第2の相の電圧との間における時間的なずれに起因する電圧値の検出精度の低下をさらに抑制することができる。 When the means described in claim 1 is employed, although the detection error of the voltage value of the phase sampled later becomes small, a slight error may occur. In this case, by adopting this means, the correction voltage value V P ′ used as the voltage value of the phase sampled later is a value closer to the voltage value of the same phase at the previous sampling time point, that is, the voltage value to be detected originally. It can be. Therefore, it is possible to further suppress a decrease in the detection accuracy of the voltage value caused by the time lag between the voltage of the first phase and the voltage of the second phase.
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図2は、一般的な産業用ロボットのシステム構成を示している。この図2に示すロボットシステム1(ロボットに相当)は、ロボット本体2と、このロボット本体2を制御するコントローラ3と、このコントローラ3に接続されたティーチングペンダント4とから構成されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 2 shows a system configuration of a general industrial robot. A robot system 1 (corresponding to a robot) shown in FIG. 2 includes a
ロボット本体2は多関節型として構成され、ベース5と、このベース5に水平方向に旋回可能に支持されたショルダ部6と、このショルダ部6に上下方向に旋回可能に支持された下アーム7と、この下アーム7に上下方向に旋回可能に支持された上アーム8と、この上アーム8に上下方向に旋回可能に支持された手首9とから構成されている。手首9は、先端部に回転(捻り動作)可能なフランジ10を備えている。ロボット本体2に設けられる各軸はモータ11などにより駆動される。なお、図示しないが、ワークを把持するハンドはフランジ10に取り付けられるようになっている。
The
図1は、ロボットシステム1における本発明に関連した部分の電気構成を示すブロック図である。この図1において、ロボット本体2には、例えばACサーボモータであるモータ11が設けられている。コントローラ3には、三相の交流電源21より供給される交流を整流および平滑して出力する直流電源装置22、交流電源21のR相電圧Vr、S相電圧Vsをそれぞれ検出する電圧検出回路23r、23s、モータ11を駆動するインバータ装置24、電圧検出回路23r、23sの検出電圧をサンプリングしてA/D変換するA/D変換器25およびこれら各装置および各回路の制御などを行う制御回路26が設けられている。
FIG. 1 is a block diagram showing an electrical configuration of a part related to the present invention in the robot system 1. In FIG. 1, the
直流電源装置22は、整流回路27と平滑用のコンデンサ28とから構成されている。整流回路27は、ダイオードを三相ブリッジの形態に接続してなる周知構成のものである。例えば三相200Vの交流電源21のR、S、Tの各相出力は、整流回路27の交流入力端子27r、27s、27tにそれぞれ接続されている。整流回路27の直流出力端子は、それぞれ直流電源線29、30に接続されている。これら直流電源線29、30間にはコンデンサ28が接続されている。
The DC
インバータ装置24は、直流電源線29、30間に6つのスイッチング素子例えばIGBT(図1には2つのみ示す)を三相フルブリッジ接続して構成されたインバータ主回路と、その駆動回路とを備えている。IGBTのコレクタ−エミッタ間には還流ダイオードが接続されている。また、IGBTのゲートには、駆動回路からゲート信号が与えられている。駆動回路は、制御回路26から与えられる指令信号Saに基づいてパルス幅変調されたゲート信号を出力して各IGBTを駆動する。
The
電圧検出回路23r、23sは、それぞれ抵抗R1、R2の直列回路、抵抗R3、R4の直列回路から構成されている。これら直列回路は、交流入力端子27r、27sと直流電源線30との間にそれぞれ接続されている。抵抗R1、R2の相互接続点と、抵抗R3、R4の相互接続点は、それぞれR相電圧Vrに応じた検出電圧Vdr、S相電圧Vsに応じた検出電圧Vdsの出力端子とされている。抵抗R1、R2の各抵抗値の比および抵抗R3、R4の各抵抗値の比は、検出電圧Vdr、VdsがA/D変換器25に入力可能な範囲(例えば0V〜+5V)の電圧値となるように設定されている。
The
A/D変換器25は、マルチプレクサ31とA/D変換回路32とから構成されている。マルチプレクサ31の各入力端子には、それぞれ検出電圧Vdr、Vdsが与えられている。マルチプレクサ31の出力端子は、A/D変換回路32のアナログ入力端子に接続されている。マルチプレクサ31の切り替えは、制御回路26から与えられる制御信号Sbに基づいて制御される。
The A /
A/D変換回路32は、アナログ入力端子に与えられるアナログ信号をサンプリングしてA/D変換を行うことによりデジタル値に変換するものであり、本発明で言うサンプリング手段に相当する。A/D変換回路32は、直流電源線33、30から電源電圧VDD(例えば+5V)の供給を受けて動作する。従って、A/D変換回路の基準電位(グランド)は、直流電源線30の電位となっている。なお、この電源電圧VDD(+5V)は、直流電源線29、30の直流電圧Vdcを図示しない電源回路により降圧して生成されている。
The A /
制御回路26(制御手段に相当)は、CPU、メモリ(ROM、RAMなど)、I/Oなどを備えたマイクロコンピュータを主体として構成されている。制御回路26は、直流電源線33、30から電源電圧VDD(例えば+5V)の供給を受けて動作する。従って、制御回路26の基準電位(グランド)は、直流電源線30の電位となっている。なお、制御回路26は、A/D変換器25を含むマイクロコンピュータにより構成してもよい。
The control circuit 26 (corresponding to the control means) is mainly composed of a microcomputer including a CPU, a memory (ROM, RAM, etc.), an I / O, and the like. The
制御回路26には、図示しないエンコーダなどからモータ11の現在の回転位置または回転速度を示すパルス信号が与えられている。また、制御回路26には、外部からモータ11の回転位置指令値または回転速度指令値が与えられている。制御回路26は、モータ11の回転位置指令値または回転速度指令値に対する現在の回転位置または回転速度の偏差を演算し、この偏差をゼロに近づけるように指令信号Saを出力してインバータ装置24によるモータ11の駆動をフィードバック制御する。
The
制御回路26には、A/D変換回路32から出力されるデジタル値が与えられている。制御回路26は、マルチプレクサ31の切り替えを制御することにより、検出電圧Vdr、Vdsを所定周期でサンプリングしてA/D変換したデジタル値を取得する。つまり、制御回路26は、交流電源21のR相電圧Vr、S相電圧Vsに応じたデジタル値を取得する。制御回路26は、取得したデジタル値に基づいてR相電圧Vr、S相電圧Vsを検出し、交流電源21における瞬時停電や過電圧の監視を行う。
The
制御回路26は、図示しないタイマを備えており、R相電圧Vr、S相電圧Vsに応じたデジタル値(電圧値)と、これらを取得した経過時間とを対応付けた電圧波形データ(サンプリングデータに相当)を順次メモリに記憶する。本実施形態における経過時間は次のように定めている。すなわち、R相電圧Vrが0V(直流電源線30の電位)から立ち上がる時点を起点とし、この起点から上記デジタル値取得の時点までを経過時間としている。
The
図3は、R相電圧VrとS相電圧Vsを直流電源線30の電位を基準に観測した波形を示している。この図3に示すように、起点Pは交流電源21の電圧(R相電圧Vr)の1周期Ta毎に存在する。このため、経過時間は、交流電源21の電圧の1周期Ta毎にリセットされるようになっている。なお、経過時間の起点は上記した時点に限らずともよく、交流電源の電圧の周期に等しい間隔で定めればよい。このように、制御回路26は、本発明の経過時間取得手段および前周期記憶手段としての機能を有している。
FIG. 3 shows waveforms obtained by observing the R phase voltage Vr and the S phase voltage Vs with reference to the potential of the DC
制御回路26のメモリには、交流電源21の電圧の最新の2周期分の電圧波形データが記憶されるようになっている。つまり、メモリに記憶される電圧波形データは、上記2周期が経過したものから順に新しいものに更新されるようになっている。なお、このようにメモリに最新の2周期分の電圧波形データを記憶する構成に限らずともよく、例えば最新の3周期分以上の電圧波形データをメモリに記憶させるようにしてもよい。
The memory of the
さて、このように1つのA/D変換回路32を介して2つの電圧Vdr、VdsをA/D変換する構成では、2つの電圧のうち先にサンプリングした電圧と後からサンプリングする電圧との間に時間的なずれ(検出時刻のずれ)が生じる。この時間的なずれにより、後からサンプリングしてA/D変換した電圧の値は、先のサンプリング時点での同電圧の値つまり本来取得すべき電圧値とは異なる値となる。その結果、制御回路26が取得する電圧値に誤差が生じ、これに基づいて行われる交流電源21の電圧監視の精度が低下してしまう。この電圧値の検出誤差は、後からサンプリングする電圧の傾き(変化率)に比例して大きくなる。本実施形態では、このような点に着目し、以下のように、R相、S相に応じた検出電圧Vdr、Vdsのうちどちらを先にサンプリングするかを決定している。
Now, in the configuration in which the two voltages Vdr and Vds are A / D converted through one A /
すなわち、制御回路26は、所定のサンプリング周期毎にR相、S相のいずれかの検出電圧Vdr、Vdsを先にサンプリングするようにマルチプレクサ31の切り替えを制御する。その際、制御回路26は、メモリに記憶されたR相の電圧波形データのうち、現時点Tの周期(現周期)における最新の電圧波形データの経過時間T−1に最も近い経過時間を持つ電圧波形データoR(T−1)と、その1サンプリング後の電圧波形データoR(T)とを読み出す。制御回路26は、S相の電圧波形データについても同様にして、電圧波形データoS(T−1)、oS(T)を読み出す。つまり、制御回路26は、現時点Tからほぼ1周期前の電圧波形データoR(T)、oS(T)と、このデータよりさらに1サンプリング前の電圧波形データoR(T−1)、oS(T−1)とをメモリから読み出す。
That is, the
制御回路26は、読み出した各電圧波形データの電圧値に基づいて、現時点Tからほぼ1周期前の時点におけるR相およびS相の電圧の傾きを求める。このR相、S相の電圧の傾きoΔVR、oΔVSは、それぞれ下記(1)、(2)式で表される。ただし、ここでは、各電圧波形データoR(T)、oR(T−1)、oS(T)、oS(T−1)の電圧値を、それぞれoVR(T)、oVR(T−1)、oVS(T)、oVS(T−1)で表す。
oΔVR=oVR(T)−oVR(T−1) …(1)
oΔVS=oVS(T)−oVS(T−1) …(2)
The
oΔVR = oVR (T) −oVR (T−1) (1)
oΔVS = oVS (T) −oVS (T−1) (2)
通常、交流電源21の各相の電圧は、それぞれ周期的に変動する波形となる。従って、現時点Tにおける各相の電圧の傾きΔVR、ΔVSは、1周期前における同じ経過時間の同じ相の電圧の傾きoΔVR、oΔVSと同じであると仮定することができる。このようなことから、本実施形態の制御回路26は、読み出した電圧波形データから上記(1)、(2)式に基づいて現時点Tにおける各相の電圧の傾きΔVR、ΔVSを推定するようになっている。そして、制御回路26は、推定した電圧の傾きが大きい相の電圧を先にサンプリングし、続いて他方の相の電圧をサンプリングするようにマルチプレクサ31の切り替えを制御するようになっている。このように、制御回路26は、本発明のデータ取得手段および傾き推定手段としての機能を有している。
Normally, the voltage of each phase of the
また、制御回路26は、後からサンプリングする相の電圧に対して、同相における前述した時間的なずれに起因した電圧値の変化をキャンセルするような補正を行う。すなわち、制御回路26は、傾きが大きい相を先にサンプリングする時点から他方の相をサンプリングする時点までの時間tDの間に、この他方の相の電圧値が変化する分をキャンセルするような補正式に基づいて後からサンプリングした他方の相の電圧値を補正する。
Further, the
この補正式は、下記(3)式のように表される。ただし、ここでは、R相、S相のうち後からサンプリングした相の電圧値をVPとし、この電圧値VPより1サンプリング前の同相の電圧値をVP−1とし、サンプリング間隔をtSとし、補正後の電圧値をVP’として表している。
VP’=VP+(VP−1−VP)×tD/(tS+tD) …(3)
This correction formula is expressed as the following formula (3). However, here, R-phase, the voltage value of the phase sampled after out of S phase and V P, the voltage value of the preceding sampling in-phase from the voltage value V P and V P-1, the sampling interval t The corrected voltage value is represented as V P ′.
V P '= V P + ( V P-1 -V P) × t D / (t S + t D) ... (3)
制御回路26は、先にサンプリングした相についてはA/D変換回路32から与えられるデジタル値(電圧値)をそのまま用い、後からサンプリングした相については上記補正後の電圧値VP’を用いて電圧監視を行うようになっている。なお、前述した時間的なずれに起因する電圧値の検出誤差が電圧監視の精度に影響を及ぼさない程度に小さい場合には、上記(3)式による補正は行わなくてもよい。その場合、後からサンプリングした相についても、A/D変換回路32から与えられるデジタル値をそのまま用いて電圧監視を行えばよい。
The
次に、上記構成の作用について図4も参照して説明する。
図4は、制御回路26による各相電圧の検出制御の内容を示すフローチャートである。制御回路26は、この図4に示す制御を実行する前、例えば電源投入後の所定期間において初期制御を実行する。この初期制御では、例えばR相を先にして各相の電圧を交互にサンプリングして取得し、取得した電圧値と経過時間とを対応付けた電圧波形データを順次メモリに記憶する動作が実行される。この初期制御は、交流電源21の電圧の1周期分の電圧波形データがメモリに記憶されるまで実行される。
Next, the operation of the above configuration will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is a flowchart showing the contents of detection control of each phase voltage by the
上記初期制御の実行後は、所定のサンプリング周期毎に図4に示す内容の検出制御が実行される。まず、この検出制御が実行される現時点の周期における最新の電圧波形データの経過時間を取得する(ステップS1)。ここでは、現時点の経過時間をTとし、最新の電圧波形データの経過時間をT−1とする。続いて、メモリに記憶された電圧波形データのうち、経過時間Tに最も近い経過時間を持つデータと、経過時間T−1に最も近い経過時間を持つデータとを、R相、S相毎に読み出す(ステップS2、S3)。 After execution of the initial control, detection control with the contents shown in FIG. 4 is executed every predetermined sampling period. First, the elapsed time of the latest voltage waveform data in the current cycle in which this detection control is executed is acquired (step S1). Here, the current elapsed time is T, and the latest voltage waveform data elapsed time is T-1. Subsequently, among the voltage waveform data stored in the memory, data having an elapsed time closest to the elapsed time T and data having an elapsed time closest to the elapsed time T-1 are obtained for each of the R phase and the S phase. Read (steps S2, S3).
読み出したR相の電圧波形データoR(T)、oR(T−1)から前述した(1)式に基づいて、現時点におけるR相電圧の傾きΔVRを推定する(ステップS4)。また、読み出したS相の電圧波形データoS(T)、oS(T−1)から前述した(2)式に基づいて、現時点におけるS相電圧の傾きΔVSを推定する(ステップS5)。その後、これら推定した各相電圧の傾きΔVRとΔVSとを比較する(ステップS6)。 Based on the read R-phase voltage waveform data oR (T) and oR (T-1) , the current R-phase voltage gradient ΔVR is estimated based on the aforementioned equation (1) (step S4). Further, based on the read S-phase voltage waveform data oS (T) and oS (T-1) , the current S-phase voltage gradient ΔVS is estimated based on the above-described equation (2) (step S5). Thereafter, the estimated slopes ΔVR and ΔVS of the respective phase voltages are compared (step S6).
ここで、R相電圧の傾きΔVRがS相電圧の傾きΔVSよりも大きい場合(ステップS6で[YES])、検出電圧Vdrを先にサンプリングしてR相電圧Vrに応じた電圧値として取得する(ステップS7)。その後、検出電圧Vdsをサンプリングし(ステップS8)、このサンプリングした電圧値を前述した(3)式に基づいて補正し、補正後の電圧値をS相電圧Vsに応じた電圧値として取得する(ステップS9)。 Here, when the slope ΔVR of the R-phase voltage is larger than the slope ΔVS of the S-phase voltage (“YES” in step S6), the detection voltage Vdr is sampled first and obtained as a voltage value corresponding to the R-phase voltage Vr. (Step S7). Thereafter, the detection voltage Vds is sampled (step S8), the sampled voltage value is corrected based on the above-described equation (3), and the corrected voltage value is acquired as a voltage value corresponding to the S-phase voltage Vs ( Step S9).
ステップS6において、S相電圧の傾きΔVSがR相電圧の傾きΔVRよりも大きい場合(NO)、検出電圧Vdsを先にサンプリングしてS相電圧に応じた電圧値として取得する(ステップS10)。その後、検出電圧Vdrをサンプリングし(ステップS11)、このサンプリングした電圧値を前述した(3)式に基づいて補正し、補正後の電圧値をR相電圧Vrに応じた電圧値として取得する(ステップS12)。
制御回路26は、所定サンプリング周期毎に上記検出制御を実行することにより、R相電圧Vr、S相電圧Vsに応じた電圧値(デジタル値)を取得し、これら取得した電圧値に基づいて交流電源21における瞬時停電や過電圧の監視を行う。
In step S6, when the slope ΔVS of the S phase voltage is larger than the slope ΔVR of the R phase voltage (NO), the detection voltage Vds is sampled first and obtained as a voltage value corresponding to the S phase voltage (step S10). Thereafter, the detection voltage Vdr is sampled (step S11), the sampled voltage value is corrected based on the above-described equation (3), and the corrected voltage value is acquired as a voltage value corresponding to the R-phase voltage Vr ( Step S12).
The
以上説明したように、本実施形態によれば次のような効果が得られる。
制御回路26は、所定のサンプリング周期毎にメモリに記憶された電圧波形データのうち、現時点Tからほぼ1周期前の電圧波形データoR(T)、oS(T)と、このデータよりさらに1サンプリング前の電圧波形データoR(T−1)、oS(T−1)とを読み出し、各相毎の電圧波形データの電圧値の差に基づいて、現時点Tからほぼ1周期前の時点におけるR相およびS相の電圧の傾き(変化率)を求める。現時点Tにおける各相の電圧の傾きは、1周期前における同じ経過時間の同じ相の電圧の傾きと同じであると仮定して現時点Tにおける各相の電圧の傾きΔVR、ΔVSを推定する。そして、制御回路26は、推定した電圧の傾きが大きい相の電圧を先にサンプリングし、続いて他方の相の電圧をサンプリングするようにマルチプレクサ31の切り替えを制御する。
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
The
このような構成によれば、後からサンプリングする相の電圧の傾きは、先にサンプリングした相の電圧の傾きと比較して小さくなるから、後からサンプリングした相の電圧値の検出誤差が小さくなる。従って、回路構成を簡単化しつつ、制御回路26により検出される交流電源21のR相の電圧とS相の電圧との間における時間的なずれに起因する電圧値の検出精度の低下ひいては交流電源21の電圧監視精度の低下を抑制できる。
According to such a configuration, the slope of the voltage of the phase to be sampled later is smaller than the slope of the voltage of the phase sampled earlier, so that the detection error of the voltage value of the phase sampled later is reduced. . Accordingly, the detection accuracy of the voltage value caused by the time lag between the R-phase voltage and the S-phase voltage of the
また、制御回路26は、傾きが大きい電圧を先にサンプリングする時点から他方の電圧をサンプリングする時点までの時間tDの間に、この他方の電圧が変化する分の電圧をキャンセルするような補正式に基づいて後からサンプリングした電圧の値を補正するようにした。つまり、制御回路26は、後からサンプリングした電圧における上記時間的なずれに起因した電圧値の変化をキャンセルするような補正を行う。そして、制御回路26は、このような補正を行った後の補正電圧値VP’に基づいて電圧監視を行う。これにより、後からサンプリングした電圧の値として用いる補正電圧値VP’は、先のサンプリング時点での同電圧の値つまり本来検出すべき電圧値に一層近い値とすることができる。従って、交流電源21のR相、S相の電圧間における時間的なずれに起因する電圧値の検出精度の低下をさらに抑制することができる。
Further, the
なお、本発明は上記し且つ図面に記載した実施形態に限定されるものではなく、次のような変形または拡張が可能である。
上記実施形態では、R相電圧とS相電圧を検出して三相の交流電源21の電圧監視を行う構成について説明したが、これに限らずともよい。すなわち、交流電源21の各相電圧のうち2相の電圧を検出する構成であればよく、例えば、R相電圧とT相電圧を検出する構成やS相電圧とT相電圧を検出する構成でもよい。
モータ11は、誘導電動機、DCモータなど、他の形式のモータであってもよい。モータ11にDCモータを用いる場合には、AC/DC変換器を搭載してDCモータに印加する直流電圧を生成すればよい。
The present invention is not limited to the embodiment described above and illustrated in the drawings, and the following modifications or expansions are possible.
In the above-described embodiment, the configuration in which the R-phase voltage and the S-phase voltage are detected and the voltage of the three-phase
The
図面中、1はロボットシステム(ロボット)、2はロボット本体、11はモータ、21は交流電源、22は直流電源装置、24はインバータ装置、26は制御回路(制御手段、経過時間取得手段、前周期記憶手段、データ取得手段、傾き推定手段)、29、30は直流電源線、32はA/D変換回路(サンプリング手段)を示す。 In the drawings, 1 is a robot system (robot), 2 is a robot body, 11 is a motor, 21 is an AC power supply, 22 is a DC power supply, 24 is an inverter device, 26 is a control circuit (control means, elapsed time acquisition means, front (Period storage means, data acquisition means, inclination estimation means), 29 and 30 are DC power supply lines, and 32 is an A / D conversion circuit (sampling means).
Claims (2)
三相の交流電源から与えられる交流電圧を整流し、一対の直流電源線を介して直流電圧を出力する直流電源装置と、
前記直流電圧を入力して前記モータを駆動するインバータ装置と、
前記一対の直流電源線のうち低電位側の直流電源線の電位を基準として前記交流電源の各相の電圧をサンプリングするサンプリング手段と、
このサンプリング手段により前記交流電源の第1の相および第2の相の電圧を検出し、これら各相の電圧値に基づいて前記交流電源の電圧監視を行う制御手段と、
前記交流電圧の周期に等しい間隔で当該周期毎の起点を定めた上で、現周期の起点から現時点までの経過時間を取得する経過時間取得手段と、
現周期の1つ前の前周期において順次サンプリングされた各相の電圧値と前周期の起点から各サンプリング時点までの経過時間とを対応付けた各相のサンプリングデータを記憶する前周期記憶手段と、
前記前周期記憶手段に記憶されたサンプリングデータのうち、現周期における最新のサンプリングデータの経過時間に最も近い経過時間を持つサンプリングデータと、その1サンプリング後のサンプリングデータとを各相毎に取得するデータ取得手段と、
前記データ取得手段により各相毎に取得された2つのサンプリングデータの電圧値の差に基づいて、現時点における前記第1の相および前記第2の相の電圧の傾きを推定する傾き推定手段とを備え、
前記制御手段は、前記第1の相および前記第2の相の電圧のうち前記傾き推定手段により推定された傾きが大きい相の電圧を先にサンプリングし、続いて他方の相の電圧をサンプリングすることを特徴とするロボット。 A robot body having a shaft driven by a motor;
A DC power supply device that rectifies an AC voltage applied from a three-phase AC power supply and outputs a DC voltage via a pair of DC power supply lines;
An inverter device for driving the motor by inputting the DC voltage;
Sampling means for sampling the voltage of each phase of the AC power supply with reference to the potential of the DC power supply line on the low potential side of the pair of DC power supply lines;
Control means for detecting the voltage of the first phase and the second phase of the AC power supply by the sampling means and monitoring the voltage of the AC power supply based on the voltage value of each phase;
An elapsed time acquisition means for acquiring an elapsed time from the start point of the current cycle to the present time after defining a start point for each cycle at an interval equal to the cycle of the AC voltage;
Pre-cycle storage means for storing sampling data of each phase in which the voltage value of each phase sequentially sampled in the previous cycle immediately before the current cycle and the elapsed time from the starting point of the previous cycle to each sampling time point are associated with each other; ,
Of the sampling data stored in the previous period storage means, the sampling data having the elapsed time closest to the elapsed time of the latest sampling data in the current period, and the sampling data after one sampling are acquired for each phase. Data acquisition means;
A slope estimating means for estimating a current slope of the voltage of the first phase and the second phase based on a difference between voltage values of two sampling data acquired for each phase by the data acquiring means; Prepared,
The control means samples the voltage of the phase having a large slope estimated by the slope estimation means among the voltages of the first phase and the second phase, and then samples the voltage of the other phase. A robot characterized by that.
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