基于热阻网络模型的电机参数估计方法及系统技术方案

一种基于热阻网络模型的电机参数估计方法及系统，包括：分析电机热传递的过程数据，根据过程数据构建热阻网络模型；根据热阻网络模型获取状态变量和输入变量，根据状态变量和输入变量获得损耗功率数据，并得出状态方程；以多元线性回归对状态方程中的热阻网络状态参数进行离线辨识；获取电机温度数据，根据电机温度数据和热阻网络状态参数估计电机参数，本发明专利技术解决了传统技术中存在的结果精度受模型阶数制约和检测精度较低、对电机结构参数依赖性高导致实用性较低的技术问题。

Method and System of Motor Parameter Estimation Based on Thermal Resistance Network Model

A motor parameter estimation method and system based on thermal resistance network model includes: analyzing the process data of motor heat transfer, constructing thermal resistance network model according to process data; obtaining state variables and input variables according to thermal resistance network model, obtaining loss power data according to state variables and input variables, and obtaining state equation; and using multivariate linear regression to state equation. The invention solves the technical problems existing in the traditional technology, such as the result precision is restricted by the order of the model, the detection accuracy is low, and the dependence on the structural parameters of the motor is high, resulting in low practicability.

【技术实现步骤摘要】
基于热阻网络模型的电机参数估计方法及系统
本专利技术涉及一种电机参数检测方法，特别是涉及一种基于热阻网络模型的电机参数估计方法及系统。
技术介绍
永磁同步电机与传统电励磁电机相比，具有结构简单、可靠性强、功率密度高等诸多优点，因此被广泛应用在新能源汽车领域。永磁同步电机过热故障是电机损坏的常见原因。一方面，在长时间的电机运行过程中，电机定子由于焦耳损耗，导致大量热量在定子绕组中堆积，极易造成绕组的烧毁。另一方面，由于铁芯损耗的存在，在电机高速运行时，涡流和磁滞损耗也会导致永磁体温度的升高，一旦到达永磁体的居里温度之后，就会导致永磁体的永久性失磁。为了防止电机过热损坏的情况出现，需要对电机温度进行监控。目前新能源汽车永磁同步电机中，一般都埋设了用于检测定子温度的温度传感器。但是由于转子是活动组件，无法直接对其进行温度检测，只能采用间接估计的方法。集中参数热网络法是电机温度估计的常用方法，这种方法将电机的热模型转化为电路模型，将电机中的温度部分转化为电压源，将损耗类比为电流在各部件之间传递，而各部件之间对于热传递有一定的阻碍作用，这种阻碍作用统一转化为热阻。为了提高模型的实用性、准确性和便利性，传统模型仍有可改进之处：综上所述，现有技术的的电机参数检测方法考虑了固体内部热阻，忽略了固体间的接触热阻。对电机实际尺寸、参数和形状的依赖性高。采用传热学经验公式，容易受到气隙尺寸、形状的影响。模型阶数高及大量的耦合不利于根据实验结果对参数进行修正。存在结果精度受模型阶数制约和检测精度较低、对电机结构参数依赖性高导致实用性较低的技术问题。
技术实现思路
鉴于以上现有技术存在交易安全性低和身份认证准确度不高的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种基于热阻网络模型的电机参数估计方法及系统，解决现有技术存在的结果精度受模型阶数制约和检测精度较低、对电机结构参数依赖性高导致实用性较低的技术问题，一种基于热阻网络模型的电机参数估计方法，包括：分析电机热传递的过程数据，根据过程数据构建热阻网络模型；根据热阻网络模型获取状态变量和输入变量，根据状态变量和输入变量获得损耗功率数据，并得出状态方程；以多元线性回归对状态方程中的热阻网络状态参数进行离线辨识，获取电机温度数据，根据电机温度数据和热阻网络状态参数估计电机参数。于本专利技术的一实施方式中，根据热阻网络模型获取状态变量和输入变量，根据状态变量和输入变量获得损耗功率数据，并得出状态方程，具体包括：计算电机铜损数据；计算电机铁损数据；根据电机铜损数据和电机铁损数据计算输入变量；获取温度数据作为状态变量；根据基尔霍夫定律，以输入变量和状态变量列出状态方程。于本专利技术的一实施方式中，计算电机铜损数据，具体包括：根据如下公式计算定子绕组电阻RsRs＝Ts，N(1+αN(Ts-N℃))其中，N为定子绕组温度，Ts为电机定子温度，Ts，N为电机定子在N摄氏度下的温度，αN为电机定子在N摄氏度下的电阻温度系数；根据三相电流和电子绕组电阻Rs确定定子绕组铜损Pcu：Pcu＝Rs(ia2+ib2+ic2)其中，ia、ib、ic为定子三相电流。于本专利技术的一实施方式中，计算电机铁损数据，具体包括：构建第一电路模型；根据如下关系建立第二模型：其中，Rc为铁损等效电阻，Rcs为定子等效电阻，Rcr为转子等效电阻；根据预设逻辑计算定子铁心损耗功率和转子铁心铁损功率；根据定子铁心损耗功率和转子铁心铁损功率，以有限元仿真计算电机铁损，得到铁损等效电阻Rc、定子等效电阻Rcs和转子等效电阻Rcr。于本专利技术的一实施方式中，以多元线性回归对状态方程中的热阻网络状态参数进行离线辨识，获取电机温度数据，根据电机温度数据和热阻网络状态参数估计电机参数，具体包括：根据如下公式建立回归模型：yi＝β0xi0+β1xi1+β2xi2+…+βmxim+εixi0＝1其中，yi为应变量，xim为自变量，βm为偏回归系数，εi为随机误差；根据应变量yi得出应变量向量Y，根据自变量xim得出自变量向量X；根据如下公式估计电机参数其中，Y为因变量向量，X为自变量向量。于本专利技术的一实施方式中，一种基于热阻网络模型的电机参数估计系统，包括：热阻网络模型构建模块、变量关系模块、回归辨识模块和参数估计模块；热阻网络模型构建模块，用于分析电机热传递的过程数据，根据过程数据构建热阻网络模型；变量关系模块，用于根据热阻网络模型获取状态变量和输入变量，根据状态变量和输入变量获得损耗功率数据，并得出状态方程，变量关系模块与热阻网络模型构建模块连接；回归辨识模块，用于以多元线性回归对状态方程中的热阻网络状态参数进行离线辨识，获取电机温度数据，根据电机温度数据和热阻网络状态参数估计电机参数，回归辨识估计模块与变量关系模块连接。于本专利技术的一实施方式中，变量关系模块包括：铜损计算模块、铁损计算模块、输入变量计算模块、状态变量获取模块和状态方程模块；铜损计算模块，用于计算电机铜损数据；铁损计算模块，用于计算电机铁损数据；输入变量计算模块，用于根据电机铜损数据和电机铁损数据计算输入变量，输入变量计算模块与铜损计算模块连接，输入变量模块与铁损计算模块连接；状态变量获取模块，用于获取温度数据作为状态变量；状态方程模块，用于根据基尔霍夫定律，以输入变量和状态变量列出状态方程，状态方程模块与输入变量计算模块连接，状态方程模块与状态变量获取模块连接。于本专利技术的一实施方式中，包括：铜损计算模块包括：绕组电阻模块和三相电流计算模块；绕组电阻模块，用于根据如下公式计算定子绕组电阻RsRs＝Ts，N(1+αN(Ts-N℃))其中，N为定子绕组温度，Ts为电机定子温度，Ts，N为电机定子在N摄氏度下的温度，αN为电机定子在N摄氏度下的电阻温度系数；三相电流计算模块，用于根据三相电流和电子绕组电阻Rs确定定子绕组铜损Pcu：Pcu＝Rs(ia2+ib2+ic2)其中，ia、ib、ic为定子三相电流，三相电流计算模块与绕组电阻模块连接。于本专利技术的一实施方式中，铁损计算模块，包括：第一电路模块、第二电路模块、损耗功率模块和电阻计算模块；第一电路模块，用于构建第一电路模型；第二电路模块，根据如下关系建立第二模型：其中，Rc为铁损等效电阻，Rcs为定子等效电阻，Rcr为转子等效电阻；损耗功率模块，用于根据预设逻辑计算定子铁心损耗功率和转子铁心铁损功率；电阻计算模块，用于根据定子铁心损耗功率和转子铁心铁损功率，以有限元仿真计算电机铁损，得到铁损等效电阻Rc、定子等效电阻Rcs和转子等效电阻Rcr，电阻计算模块与第一电路模块连接，电阻计算模块与第二电路模块连接，电阻计算模块与损耗功率模块连接。于本专利技术的一实施方式中，回归辨识估计模块，包括：参数估计模块包括：回归模型模块、向量模块和电机参数模块；回归模型模块，用于根据如下公式建立回归模型：yi＝β0xi0+β1xi1+β2xi2+…+βmxim+εixi0＝1其中，yi为应变量，xim为自变量，βm为偏回归系数，εi为随机误差；向量模块，用于根据应变量yi得出应变量向量Y，根据自变量xim得出自变量向量X，向量模块与回归模型模块连接；电机参数模块，用于根据如下公式估计电机参数其中，Y为因变量向量，X为自变量向量，电机参数模块与向量模块连接。如上所述，本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于热阻网络模型的电机参数估计方法，其特征在于，包括：分析电机热传递的过程数据，根据所述过程数据构建热阻网络模型；根据所述热阻网络模型获取状态变量和输入变量，根据所述状态变量和所述输入变量获得损耗功率数据，并得出状态方程；以多元线性回归对所述状态方程中的热阻网络状态参数进行离线辨识，获取电机温度数据，根据所述电机温度数据和所述热阻网络状态参数估计电机参数。

【技术特征摘要】
1.一种基于热阻网络模型的电机参数估计方法，其特征在于，包括：分析电机热传递的过程数据，根据所述过程数据构建热阻网络模型；根据所述热阻网络模型获取状态变量和输入变量，根据所述状态变量和所述输入变量获得损耗功率数据，并得出状态方程；以多元线性回归对所述状态方程中的热阻网络状态参数进行离线辨识，获取电机温度数据，根据所述电机温度数据和所述热阻网络状态参数估计电机参数。2.根据权利要求l所述的基于热阻网络模型的电机参数估计方法，其特征在于，所述根据所述热阻网络模型获取状态变量和输入变量，根据所述状态变量和所述输入变量获得损耗功率数据，并得出状态方程，具体包括：计算电机铜损数据；计算电机铁损数据；根据所述电机铜损数据和所述电机铁损数据计算所述输入变量；获取温度数据作为状态变量；根据基尔霍夫定律，以所述输入变量和所述状态变量列出状态方程。3.根据权利要求2所述的基于热阻网络模型的电机参数估计方法，其特征在于，所述计算电机铜损数据，具体包括：根据如下公式计算定子绕组电阻RsRs＝Ts，N(1+αN(Ts-N℃))其中，N为定子绕组温度，Ts为电机定子温度，Ts，N为电机定子在N摄氏度下的温度，αN为电机定子在N摄氏度下的电阻温度系数；根据三相电流和所述电子绕组电阻Rs确定定子绕组铜损Pcu：Pcu＝Rs(ia2+ib2+ic2)其中，ia、ib、ic为定子三相电流。4.根据权利要求2所述的基于热阻网络模型的电机参数估计方法，其特征在于，所述计算电机铁损数据，具体包括：构建第一电路模型；根据如下关系建立第二模型：其中，Rc为铁损等效电阻，Rcs为定子等效电阻，Rcr为转子等效电阻；根据预设逻辑计算定子铁心损耗功率和转子铁心铁损功率；根据所述定子铁心损耗功率和所述转子铁心铁损功率，以有限元仿真计算电机铁损，得到铁损等效电阻Rc、定子等效电阻Rcs和转子等效电阻Rcr。5.根据权利要求2所述的基于热阻网络模型的电机参数估计方法，其特征在于，以多元线性回归对所述状态方程中的热阻网络状态参数进行离线辨识，获取电机温度数据，根据所述电机温度数据和所述热阻网络状态参数估计电机参数，具体包括：根据如下公式建立回归模型：yi＝β0xi0+β1xi1+β2xi2+…+βmxim+εixi0＝1其中，yi为应变量，xim为自变量，βm为偏回归系数，εi为随机误差；根据所述应变量yi得出应变量向量Y，根据所述自变量xim得出自变量向量X；根据如下公式估计所述电机参数其中，Y为应变量向量，X为自变量向量。6.一种基于热阻网络模型的电机参数估计系统，其特征在于，包括：热阻网络模型构建模块、变量关系模块、回归辨识模块和参数估计模块；所述热阻网络模型构建模块，用于分析电机热传递的过程数据，根据所述过程数据构建热阻网络模型；所述变量关系模块，用于根据所述热阻网络模型获取状态变量和输入变量，根据所述状态变量和所述输入变量获得损耗功率数据，并得出状态方程；所述回归...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆科，吴志红，朱元，肖明康，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31