CN201610187440.1_一种永磁同步电机转子温度在线估算方法_行之知识产权综合服务平台

专利名称：	一种永磁同步电机转子温度在线估算方法
专利名称(英文)：
专利号：	CN201610187440.1	申请时间：	20160329
公开号：	CN105844030A	公开时间：	20160810
申请人：	中国第一汽车股份有限公司
申请地址：	130011 吉林省长春市西新经济技术开发区东风大街2259号
发明人：	李岩; 常城; 赵慧超
分类号：	G06F17/50	主分类号：	G06F17/50
代理机构：	长春吉大专利代理有限责任公司 22201	代理人：	朱世林
摘要：	本发明属于电机技术领域，具体涉及一种永磁同步电机转子温度在线估算方法。在不大幅增加硬件成本的基础上，使用软件算法估算永磁同步电机转子温度。通过检测永磁同步电机的三相电流、线电压、转子位置及速度、定子温度等变量可实现对永磁同步电机转子温度的实时监控。实现了电机转矩随温度变化的补偿功能及防止电机永磁体退磁的功能。也为其他需要永磁同步电机转子永磁体温度的功能或设备提供温度数据。减少使用温度传感器观测永磁同步电机转子永磁体带来的成本的增加及故障率的增加。
摘要(英文)：

一种永磁同步电机转子温度在线估算方法，其特征在于，具体步骤如下：第一步，获取永磁同步电机转子温度与转子永磁体磁链的对应关系，并通过线性拟合得到转子温度与磁链对应关系式：

T_{r} = \frac{{Δψ}_{f}}{K_{b r}} + T_{n} - - - (1)

其中T_r为转子温度，T_n为温度，Δψ_f为随转子温度变化永磁体磁链的变化量，K_br为拟合曲线斜率；第二步，由电流传感器获取永磁同步电机三相电流i_a，i_b，i_c，然后经过Clarke变换及Park变换得到永磁同步电机的d轴电流i_d，q轴电流i_q；第三步，通过电压传感器获取电机线电压U_ab，U_bc；第四步，将电机线电压U_ab，U_bc通过3/2坐标变换：

[\begin{matrix} U_{d} \\ U_{q} \end{matrix}] = \frac{1}{3} [\begin{matrix} 2 c o s θ & c o s θ + \sqrt{3} s i n θ \\ - 2 s i n θ & - s i n θ + \sqrt{3} c o s θ \end{matrix}] [\begin{matrix} U_{a b} \\ U_{b c} \end{matrix}] - - - (2)

并经滤波后，得到d轴电压U_d，q轴电压U_q；第五步，建立永磁同步电机dq轴电压数学模型:

\{\begin{matrix} U_{d} = R_{s} i_{d} + \frac{{dψ}_{d}}{d t} - {ωψ}_{q} \\ U_{q} = R_{s} i_{q} + \frac{{dψ}_{q}}{d t} + {ωψ}_{d} \end{matrix} - - - (3)

经过公式变换得到dq轴磁链方程：

\{\begin{matrix} ψ_{d} = \int (U_{d} - R_{s} i_{d} + {ωΔψ}_{q}) d t \\ ψ_{q} = \int (U_{q} - R_{s} i_{q} - {ωΔψ}_{d}) d t \end{matrix} - - - (4)

其中：

\{\begin{matrix} ψ_{d} = L_{d} i_{d} + ψ_{f} \\ ψ_{q} = L_{q} i_{q} \end{matrix} - - - (5)

永磁同步电机d轴磁链ψ_d，q轴磁链ψ_q，转子电角速度ω，定子电阻R_s，d轴电流i_d，q轴电流i_q，转子磁链ψ_f，d轴电感参数L_d，q轴电感参数L_q，Δψ_d，Δψ_q为估算出电机的磁链参数与T_n下磁链参数的误差值；第六步，通过永磁同步电机dq轴电压数学模型(4)计算出电机d轴磁链ψ_d，q轴磁链ψ_q；第七步，根据磁链公式(5)计算某一温度T_n下电机的d轴电流i_d’，q轴电流i_q’；第八步，对比第二步测得的电机实际dq轴电流i_d，i_q与第七步计算出得dq轴电流i_d’，i_q’，将实际的dq轴电流与计算出的dq轴电流做差，结果输入积分控制器或PI控制器，积分控制器或PI控制器输出的反馈结果Δψ_d，Δψ_q输入到永磁同步电机dq轴电压数学模型中，使得计算出的dq轴电流i_d’，i_q’与实际电流相等，积分控制器的输出结果为永磁同步电机实际dq轴磁链与T_n下磁链值的误差Δψ_d，Δψ_q；第九步，由公式(5)可以看出转子磁链的变化Δψ_f体现为d轴磁链的变化，即d轴磁链的误差值Δψ_d，知道了Δψ_f，因此可利用转子磁链与温度的对应关系(1)计算出永磁同步电机转子的实际温度。

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一种永磁同步电机转子温度在线估算方法，其特征在于，具体步骤如下：第一步，获取永磁同步电机转子温度与转子永磁体磁链的对应关系，并通过线性拟合得到转子温度与磁链对应关系式：

T_{r} = \frac{{Δψ}_{f}}{K_{b r}} + T_{n} - - - (1)

其中T_r为转子温度，T_n为温度，Δψ_f为随转子温度变化永磁体磁链的变化量，K_br为拟合曲线斜率；第二步，由电流传感器获取永磁同步电机三相电流i_a，i_b，i_c，然后经过Clarke变换及Park变换得到永磁同步电机的d轴电流i_d，q轴电流i_q；第三步，通过电压传感器获取电机线电压U_ab，U_bc；第四步，将电机线电压U_ab，U_bc通过3/2坐标变换：

[\begin{matrix} U_{d} \\ U_{q} \end{matrix}] = \frac{1}{3} [\begin{matrix} 2 c o s θ & c o s θ + \sqrt{3} s i n θ \\ - 2 s i n θ & - s i n θ + \sqrt{3} c o s θ \end{matrix}] [\begin{matrix} U_{a b} \\ U_{b c} \end{matrix}] - - - (2)

并经滤波后，得到d轴电压U_d，q轴电压U_q；第五步，建立永磁同步电机dq轴电压数学模型:

\{\begin{matrix} U_{d} = R_{s} i_{d} + \frac{{dψ}_{d}}{d t} - {ωψ}_{q} \\ U_{q} = R_{s} i_{q} + \frac{{dψ}_{q}}{d t} + {ωψ}_{d} \end{matrix} - - - (3)

经过公式变换得到dq轴磁链方程：

\{\begin{matrix} ψ_{d} = \int (U_{d} - R_{s} i_{d} + {ωΔψ}_{q}) d t \\ ψ_{q} = \int (U_{q} - R_{s} i_{q} - {ωΔψ}_{d}) d t \end{matrix} - - - (4)

其中：

\{\begin{matrix} ψ_{d} = L_{d} i_{d} + ψ_{f} \\ ψ_{q} = L_{q} i_{q} \end{matrix} - - - (5)

永磁同步电机d轴磁链ψ_d，q轴磁链ψ_q，转子电角速度ω，定子电阻R_s，d轴电流i_d，q轴电流i_q，转子磁链ψ_f，d轴电感参数L_d，q轴电感参数L_q，Δψ_d，Δψ_q为估算出电机的磁链参数与T_n下磁链参数的误差值；第六步，通过永磁同步电机dq轴电压数学模型(4)计算出电机d轴磁链ψ_d，q轴磁链ψ_q；第七步，根据磁链公式(5)计算某一温度T_n下电机的d轴电流i_d’，q轴电流i_q’；第八步，对比第二步测得的电机实际dq轴电流i_d，i_q与第七步计算出得dq轴电流i_d’，i_q’，将实际的dq轴电流与计算出的dq轴电流做差，结果输入积分控制器或PI控制器，积分控制器或PI控制器输出的反馈结果Δψ_d，Δψ_q输入到永磁同步电机dq轴电压数学模型中，使得计算出的dq轴电流i_d’，i_q’与实际电流相等，积分控制器的输出结果为永磁同步电机实际dq轴磁链与T_n下磁链值的误差Δψ_d，Δψ_q；第九步，由公式(5)可以看出转子磁链的变化Δψ_f体现为d轴磁链的变化，即d轴磁链的误差值Δψ_d，知道了Δψ_f，因此可利用转子磁链与温度的对应关系(1)计算出永磁同步电机转子的实际温度。

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