專利名稱：具有隱性故障檢測的伺服電路的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及各種運動控制領域伺服系統(tǒng)的元器件和電路故 障檢測技術(shù)領域，特別適用于對加工設備的伺服系統(tǒng)中各主要元器件 和電路進行故障檢測的技術(shù)領域。
背景技術(shù)：
在控制設備中，如機床、雷達、坦克等，由于伺服系統(tǒng)本身或機 械部分發(fā)生故障，有時可能會產(chǎn)生較為嚴重的后果。雖然各伺服系統(tǒng) 都有各種故障監(jiān)控功能，如直流母線過壓、欠壓，驅(qū)動器過流，電機 過熱，電機缺相監(jiān)控等。但由于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(fā)生。其中，有些是由于突發(fā)意外產(chǎn)生的 故障，有些則是由于系統(tǒng)本身具有故障隱患，如受到瞬間強電的沖擊 對系統(tǒng)中的硬件設備造成損傷，電子元器件由于長期使用造成老化 等，從而給系統(tǒng)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(nèi)容
本實用新型所要解決的問題就是在伺服系統(tǒng)中增加一個隱性故 障檢測模塊，通過對伺服系統(tǒng)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(shù)方案實現(xiàn)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(qū)動模塊和 伺服電機，控制模塊中包括有脈沖分配電路、電流調(diào)節(jié)電路和速度調(diào) 節(jié)電路，功率驅(qū)動模塊中包括IPM智能功率模塊和電流檢測模塊， 脈沖分配電路設有多路脈沖轉(zhuǎn)換電路與IPM智能功率模塊中的各三 極管相連，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、多路脈沖轉(zhuǎn)換電路上、電流調(diào)節(jié)電路和速度調(diào)節(jié)電路上分別設有 信號采集點；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(shù)據(jù)和將所采集 的各路信號與標準數(shù)據(jù)比較計算并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、多路脈沖電路上、電流調(diào) 節(jié)電路和速度調(diào)節(jié)電路上的各信號采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，采集系統(tǒng)中主要元 器件和電路的運行數(shù)據(jù)，與模塊中所存儲的體現(xiàn)正確運行狀態(tài)參考數(shù) 據(jù)通過比較程序進行運算，利用小波變換等算法，對伺服系統(tǒng)的電路 單元、器件的運行狀態(tài)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1是本實用新型的線路構(gòu)造示意圖
圖中1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(qū)動模塊，6是伺服電機，7是隱性故障檢測模塊， 8是電壓信號采集點，9是脈沖信號采集點，IO是電流信號采集點， 11是速度信號采集點，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(jié)構(gòu)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1所示，包括相互連接的整流模塊1、儲能電容 模塊2、電源模塊3、控制模塊4、功率驅(qū)動模塊5和伺服電機6，控 制模塊4中包括有脈沖分配電路、電流調(diào)節(jié)電路和速度調(diào)節(jié)電路，功 率驅(qū)動模塊5中包括IPM智能功率模塊和電流檢測模塊12，脈沖分 配電路設有多路脈沖轉(zhuǎn)換電路與IPM智能功率模塊中的各三極管相 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、 多路脈沖轉(zhuǎn)換電路上、電流調(diào)節(jié)電路和速度調(diào)節(jié)電路上分別設有電壓 信號采集點8、脈沖信號采集點9、電流信號采集點10和速度信號采 集點ll;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、對應各路所采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(shù)據(jù)和將所采集的各路信號與標準數(shù)據(jù) 比較計算并進行小波與頻譜分析的程序的存儲器;電壓信號采集點8、 脈沖信號采集點9、電流信號采集點10和速度信號采集點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中的歸一化處理電路一 四，將直流母 電 壓、控制脈沖、速度反饋值和電流反饋值(即來自電壓信號采集點8、脈沖信號采集點9、電流信號采集點IO和速度信號采集點11的信號) 等不同電平的信號量進行歸一化處理，以便A/D轉(zhuǎn)換電路能進行統(tǒng) 一處理。由于隱性故障檢測并不需要實時性，因此可通過開關(guān)切換的 方法，由時序電路控制信號采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(zhuǎn)換電路，更節(jié)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后分 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示。
下面詳細說明本實用新型的工作流程整流模塊1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由一組電容并聯(lián)組成， 一方面對整流后 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(guān)電源， 產(chǎn)生各器件工作所需的電源及其監(jiān)控，控制模塊4由速度調(diào)節(jié)器、電 流調(diào)節(jié)器和脈沖分配電路組成，速度調(diào)節(jié)器進行電機速度調(diào)節(jié)，電流 調(diào)節(jié)器進行電機電流調(diào)節(jié)，脈沖分配負責產(chǎn)生功率驅(qū)動模塊5所需的 六路控制脈沖；功率驅(qū)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(chǎn)生驅(qū)動電機的控制信號以驅(qū)動伺服 電機6，伺服電機6帶動負載動作，同時檢測電機電流并將其作為電 流反饋值送電流調(diào)節(jié)器；隱性故障檢測模塊7檢測直流母線電壓、控 制脈沖、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(zhuǎn)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，并由人工對數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)處理結(jié)果進行分析，以決定是否進行隱性故障排除。
本實用新型的處理流程如圖3所示，開始檢測后，本例中，時序電路按照電壓、速度、電流和脈沖信號的次序，依次進行選擇，并根據(jù)選擇獲取的參數(shù)通過歸一化處理傳輸給模數(shù)轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，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(shù)據(jù)間是否有差異，如果有差異，發(fā)送出故障信號。如果無差異，繼續(xù)進行頻譜分析，如有異常頻率，發(fā)出故障信號。
權(quán)利要求1、具有隱性故障檢測的伺服電路，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(qū)動模塊和伺服電機，控制模塊中包括有脈沖分配電路、電流調(diào)節(jié)電路和速度調(diào)節(jié)電路，功率驅(qū)動模塊中包括IPM智能功率模塊和電流檢測模塊，脈沖分配電路設有多路脈沖轉(zhuǎn)換電路與IPM智能功率模塊中的各三極管相連，其特征在于，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、多路脈沖轉(zhuǎn)換電路上、電流調(diào)節(jié)電路和速度調(diào)節(jié)電路上分別設有信號采集點；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轉(zhuǎn)換電路、記載有標準數(shù)據(jù)和將所采集的各路信號與標準數(shù)據(jù)比較計算并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、多路脈沖電路上、電流調(diào)節(jié)電路和速度調(diào)節(jié)電路上的各信號采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(tǒng)。涉及對加工設備的伺服系統(tǒng)中各主要元器件進行故障檢測的技術(shù)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(qū)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(shù)據(jù)和將所采集的各路信號與標準數(shù)據(jù)比較計算并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(tǒng)的電路單元、器件的運行狀態(tài)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H02M5/458GK201403051SQ20092003701
公開日2010年2月10日 申請日期2009年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月17日
發(fā)明者李耀祖, 楨 林, 潘建華, 榮 石 申請人:揚州市萬泰電器廠有限公司