永磁电机永磁体温度的在线估算方法

摘要

本发明公开了一种永磁电机永磁体温度的在线估算方法，即首先将两个电流传感器采集的永磁电机U相电流Iu和V相电流Iv，经过Clark和Park变换后，得到电机在两相旋转坐标系dq轴上的电流反馈Id_fbk和Iq_fbk，再与参考电流Id_ref和Iq_ref进行PI调节变为电机d、q轴上的电压信号Vd、Vq，得到永磁电机定子相电压值Vdq；在永磁电机零力矩控制模式下，Id＝Iq＝0，得到电机磁链λ为定子相电压Vdq与电机电角速度ω的比值；同一时刻采集定子相电压与电机电角速度，令λ_cal为永磁体当前温度T下磁链的估算值，λ_real为特定温度T₀下磁链的实际值，则永磁电机永磁体当前温度T＝func(λ_cal，λ_real，T₀)，从而估算出永磁电机永磁体的当前温度。本方法可快速准确估算永磁体温度，无需加装额外检测元件，降低检测成本，避免了永磁电机的报废，保证永磁电机的安全运行。

主权项

1.一种永磁电机永磁体温度的在线估算方法，其特征在于本方法包括如下步骤：步骤一、永磁电机由逆变器驱动运行，电池向逆变器提供电源，采用两个电流传感器分别采集永磁电机U相电流Iu和V相电流Iv，采用速度传感器采集永磁电机转速信号；步骤二、永磁电机U相电流Iu和V相电流Iv，经过Clark变换将三相静止坐标系转化为两相静止坐标系，再经过Park变换将两相静止坐标系转化为两相旋转坐标系，得到电机在两相旋转坐标系dq轴上的电流反馈Id_fbk和Iq_fbk，再与参考电流Id_ref和Iq_ref进行PI调节变为电机d、q轴上的电压信号Vd、Vq，得到永磁电机定子相电压值Vdq：$V_{\mathrm{dq}}=\sqrt{{V_d}^2+{V_q}^2}$步骤三、在永磁电机零力矩控制模式下，即电机转子被传动系带动旋转而永磁电机输出力矩为零，随着电机转速的升高，相电压Vdq逐渐增大，在电机某一个特定速度下，电机线电压达到电池电压，相电压达到电池电压的0.577倍，定义此电机速度为基速，当永磁电机速度低于基速时，输出零力矩的电机d、q轴电流给定值为零，即Id＝Iq＝0，根据永磁电机稳态电压公式：V_d＝r_s·I_d-ω·L_q·I_qV_q＝r_s·I_q+ω·L_d·I_d+ω·λ公式中，r_s为电机相绕组电阻，L_d为电机d轴电感，L_q为电机q轴电感，I_d为电机d轴电流，I_q为电机q轴电流，ω为电机电角速度，λ为永磁电机磁链，在Id＝Iq＝0的条件下，得到：$V_{\mathrm{dq}}=\sqrt{{V_d}^2+{V_q}^2}=\omega ·\lambda =E_{\mathrm{bemf}}$变换得到：$\lambda =\frac{V_{\mathrm{dq}}}{\omega }$式中：λ取决于永磁电机设计及永磁体特性，对于特定的一款永磁电机，其值基本不变，但随着永磁电机温度变化；步骤四、在同一时刻对ω和V_dq进行采样，令λ_cal为永磁电机永磁体当前温度T下磁链的估算值，λ_real为特定温度T₀下磁链的实际值，则永磁电机永磁体当前温度T为：T＝func(λ_cal，λ_real，T₀)步骤五、考虑到磁链跟温度的非线性关系，特定温度下的磁链实际值采用实验室标定，采集多组数据，特定温度T₁下的磁链λ_real1、特定温度T₂下的磁链λ_real2特定温度T₃下的磁链λ_real3直至特定温度T_n下的磁链λ_realn，通过对多个温度下磁链实际值的测量，拟合出温度和磁链的函数关系T＝Func(λ)，在电机实际运行过程中，根据采样时刻的磁链λ_cal，对照函数关系T＝Func(λ)，估算出永磁体当前的实际温度。