用于同步电机的磁体温度估计系统技术方案

一种用于具有永磁体的同步电机的磁体温度估计系统，其包括：叠加单元，其构造为将频率与用于驱动所述同步电机的基波的频率不同的电压或电流叠加在所述同步电机的至少d轴上；计算器，其构造为根据叠加的电压或电流以及通过叠加得到的电流或电压来计算所述同步电机的阻抗；和磁体温度估计单元，其构造为基于计算得到的阻抗来估计所述永磁体的温度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于同步电机的磁体温度估计系统。
技术介绍
在公知的永磁同步电机中，永磁体置于转子中，转子在永磁体与通过定子产生的旋转磁场之间的相互作用下进行旋转。当温度上升时，每个永磁体的磁通通过去磁现象而减小。于是，永磁体的温度需要受到控制以被抑制在等于或低于允许温度的水平。为了检测永磁体的温度，需要在永磁体上提供温度传感器，这会妨碍电机的尺寸降低。由此，专利文献1(日本专利申请第2007-6613号)公开了一种不使用温度传感器而对永磁体的温度进行估计的方法。在专利文献1中，根据电机的感应电压来估计永磁体的温度。不过，在专利文献1公开的方法中，在感应电压较小的低转数状态下，感应电压的测量误差会增大，并且对永磁体温度的估计精度会变得较低。有鉴于以上问题而提出了本专利技术。本专利技术的目的是提供一种用于同步电机的磁体温度估计系统，该磁体温度估计系统能够在电机从零速度到较高转数的宽操作范围内改善永磁体温度的估计精度。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面的用于同步电机的磁体温度估计系统将频率与用于驱动同步电机的基波的频率不同的电压或电流叠加在同步电机的至少d轴上，根据叠加的电压或电流以及通过叠加得到的电流或电压对同步电机的阻抗进行计算，并基于计算得到的阻抗来估计永磁体的温度。附图说明图1是本专利技术第一实施例中的永磁体同步电机的控制装置的系统构造图。图2是用于说明本专利技术第一实施例中的永磁体温度估计的原理的示图。图3是本专利技术第一实施例中的磁体温度估计单元的构造图。图4是用于说明谐波阻抗实部与永磁体温度之间的关系的曲线图。图5是本专利技术第一实施例中的磁体温度估计单元的修改示例1的构造图。图6是用于说明定子线圈温度与定子线圈电阻值之间的关系的曲线图。图7是本专利技术第一实施例中的磁体温度估计单元的修改示例2的构造图。图8是本专利技术第一实施例中的磁体温度估计单元的修改示例3的构造图。图9是用于说明d轴基波电流值与用于补偿谐波阻抗实部的补偿量之间的关系的曲线图。图10是用于说明q轴基波电流值与用于补偿谐波阻抗实部的补偿量之间的关系的曲线图。图11是本专利技术第二实施例中的永磁同步电机的控制装置的系统构造图。图12是本专利技术第二实施例中的磁体温度估计单元的构造图。图13是本专利技术第三实施例中的永磁同步电机的控制装置的系统构造图。图14是本专利技术第三实施例中的磁体磁化量估计单元的构造图。图15是用于说明永磁体磁化量与谐波阻抗实部之间的关系的曲线图。具体实施方式下面参照附图对本专利技术的实施例进行说明。[第一实施例]图1是本专利技术第一实施例中的永磁体同步电机的控制装置的系统构造图。如图1所示，永磁体同步电机的控制装置1包括电流控制器4、坐标变换装置6和11、电力转换器7、带阻滤波器9、带通滤波器10、谐振控制器13和磁体温度估计单元14，以对电机2进行控制。注意在附图中，两条斜线表示二维矢量，三条斜线表示三维矢量。如图2所示，电机2是三相永磁同步电机(PMSM)，其构造为使包括永磁体32的转子31在定子30内侧旋转。在定子30内提供多个槽缝33，定子线圈34绕制在每个槽缝33中。通过将三相电功率供给定子线圈34来产生电流磁通，并且每个永磁体32产生磁体磁通(magnet magnetic flux)。注意，温度传感器35测量定子线圈34的温度。接下来使用图2对实施例中的永磁体温度估计的原理进行说明。在该实施例中，将谐波电压Vh叠加在定子线圈34上，并基于随着所产生的谐波电流值Ih变化的谐波阻抗Zh的实部Rd来估计永磁体32的温度。电机2的等效电路如图2所图示，其中Rc代表定子线圈的电阻值，Lc代表定子线圈的电感，Rm代表永磁体32的电阻值，Lm代表永磁体32的电感。根据谐波电压Vh以及通过将谐波电压Vh叠加到等效电路上所产生的谐波电流值Ih来计算谐波阻抗Zh，并表达为Zh＝Vh/Ih。另外，谐波阻抗Zh的实部Rd由公式(1)表达。[公式1] R d = Re ( Z h ) = R c + ω 2 M 2 ( T m , I h ) R m ( T m ) R m 2 ( T m ) + ω 2 L m 2 ( T m , I h ) . . . ( 1 ) ]]>在此公式中，M代表互电感，ω代表谐波电压Vh的角频率。另外，永磁体32的电阻值Rm和电感Lm是永磁体32的温度Tm的函数。因此，永磁体32的电阻值Rm和电感Lm的值随着永磁体32的温度Tm的改变而改变。换句话说，谐波阻抗Zh的实部Rd改变。如后文将要说明的，在谐波阻抗Zh的实部Rd与永磁体32的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于具有永磁体的同步电机的磁体温度估计系统，包括：叠加单元，其构造为将频率与用于驱动所述同步电机的基波的频率不同的电压或电流叠加在所述同步电机的至少d轴上；计算器，其构造为根据叠加的电压或电流以及通过叠加得到的电流或电压来计算所述同步电机的阻抗；和磁体温度估计单元，其构造为基于计算得到的阻抗来估计所述永磁体的温度。

【技术特征摘要】
2014.01.13 EP 14380002.71.一种用于具有永磁体的同步电机的磁体温度估计系统，包括：
叠加单元，其构造为将频率与用于驱动所述同步电机的基波的
频率不同的电压或电流叠加在所述同步电机的至少d轴上；
计算器，其构造为根据叠加的电压或电流以及通过叠加得到的
电流或电压来计算所述同步电机的阻抗；和
磁体温度估计单元，其构造为基于计算得到的阻抗来估计所述
永磁体的温度。
2.根据权利要求1的用于具有永磁体的同步电机的磁体温度估
计系统，其中
所述叠加单元仅将频率与所述基波的频率不同的电压或电流叠
加在所述同步电机的d轴上。
3.根据权利要求1的用于具有永磁体的同步电机的磁体温度估
计系统，其中
所述叠加单元以预定的间隔叠加频率与所述基波的频率不同的
电压或电流。
4.根据权利要求1的用于具有永磁体的同步电机的磁体温度估
计系统，其中
所述磁体温度估计单元基于计算得到的阻抗以及预先得到的阻
抗与永磁体温度之间的关系来估计所述永磁体的温度。
5.根据权利要求1的用于具有永磁体的同步电机的磁体温度估
计系统，还包括：
温度测量单元，其构造为测量所述同步电机的定子线圈的温度，
其中
当所述叠加单元将频率与所述基波的频率不同的电压或电流叠

\t加在所述同步电机上时，所述计算器根据由所述温度测量单元测量得
到的定子线圈的温度来对包括在所述阻抗中的定子线圈的电阻值进
行校正，并且所述磁体温度估计单元基于包括校正后的定子线圈的电
阻值的阻抗来估计所述永磁体的温度。
6.根据权利要求5的用于具有永磁体的同步电机的磁体温度估
计系统，其中
所述计算器基于通过所述温度测量单元测量得到的定子线圈的
温度以及预先得到的定子线圈的温度与定子线圈的电阻值之间的关
系来对包括在所述阻抗中的定子线圈的电阻值进行校正，并且所述磁
体温度估计单元基于包括校正后的定子线圈的电阻值的阻抗来估计
所述永磁体的温度。
7.根据权利要求1的用于具有永磁体的同步电机的磁体温度
估计系统，其中
所述同步电机通过电流逆变器被驱动，
所述叠加单元将由如下所示的公式(1)表达的电流叠加在所述
同步电机上，
所述计算器使用通过将由如下所示的公式(1)表达的电流叠加
在所述同步电机上所得到的并且由如下所示的公式(2)所表达的电
压，来计算由如下所示的公式(3)所表达的并且根据如下公式(1)
和(2)得到的阻抗，其中
i dsc * i qsc * = I c sin ω c t 0 . . . ( 1 ) ]]>其中idsc*代表d轴谐波电流指令值；
iqsc*代表q轴谐波电流指令值；
Ic代表d轴谐波电流指令值的幅值；
ωc代表d轴谐波电流指令值的角频率；并且
t代表时间，
v dsc v qsc = ( R d + jω c L d ) i d...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫·迪亚斯·雷戈萨，费尔南多·布里斯·戴尔·布兰科，吉田秀穗，加藤崇，
申请(专利权)人：日产自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP