一种永磁同步电机转子磁钢温度估算方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种永磁同步电机转子磁钢温度估算方法，包括：根据获取到的电机运行参数，利用预设的转子损耗模型得到当前转子发热量；获取定子绕组温度信息、电机转速信息和上一转子磁钢温度计算周期内的转子磁钢实际温度值，基于此，利用预设的转子散热模型得到当前转子散热量；根据当前转子发热量和当前转子散热量得到转子当前实际损耗量，基于此，利用预设的转子磁钢温升模型得到转子当前温度变化量，进一步得到转子温度累积变化量；获取电机的定子铁芯温度信息，根据转子温度累积变化量和定子铁芯温度得到当前转子磁钢实际温度值。本发明专利技术提高了转子温度的估算精度，有效预防了永磁体磁钢过温造成的退磁现象，提高了电机的可靠性和利用率。

A temperature estimation method and system of permanent magnet synchronous motor rotor magnet

【技术实现步骤摘要】
一种永磁同步电机转子磁钢温度估算方法及系统
本专利技术涉及电机控制
，尤其是涉及一种永磁同步电机转子磁钢温度估算方法及系统。
技术介绍
随着电动汽车的广泛应用，越来越多的汽车采用电动驱动方案。电机作为电动汽车的动力源，其性能好坏直接决定着车辆的驾驶感受。为了获得更高的续航里程，电机、电池、电控的功率密度越做越大，同时也对整个系统的热管理提出了更高的要求。其中，永磁同步电机的磁钢作为热敏感材料，其磁能积曲线与温度相关，因此磁钢温度的变化往往导致扭矩精度变差，并且当温度达到一定值时，磁钢还会出现不可逆的退磁现象，造成电机的永久损坏。磁钢一般嵌在电机的转子上，使得难以通过一般的温度传感器直接进行测量，使得电机转子的热管理变得困难重重。在现有的关于永磁同步电机转子磁钢温度在线估算方法中，常采用如下三种方式进行估算：其一，利用通过建立转子损耗模型、定子损耗模型、转子热模型，在电机运行过程中对电机转子温度进行实时计算，但这种方法未将转子运行过程中的散热情况考虑到转子的实际损耗能量中，这样对电机转子温度的影响非常大，尤其影响转子温度在高温区的情况，严重影响估算精度；其二，基于感应电机转子电阻进行转子温度观测，但对于永磁同步电机来说，不存在转子电阻，使得这种方法无法扩展到永磁同步电机上；其三，根据电机电压方程模型计算磁链反推转子温度，但实际上电机模型是多耦合非线性的一个系统，电机在不同的运行状态电机模型都会发生较大的改变，因此，仅通过简单的电压方程对转子磁链进行计算，这样推算出的转子温度的误差较大。r>
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种永磁同步电机转子磁钢温度估算方法，包括：步骤一、根据获取到的电机运行参数，利用预设的转子损耗模型得到当前转子发热量；步骤二、获取定子绕组温度信息、电机转速信息和上一转子磁钢温度计算周期内的转子磁钢实际温度值，基于此，利用预设的转子散热模型得到当前转子散热量；步骤三、根据所述当前转子发热量和所述当前转子散热量得到转子当前实际损耗量，基于此，利用预设的转子磁钢温升模型得到转子当前温度变化量，进一步得到转子温度累积变化量；步骤四、获取电机的定子铁芯温度信息，根据所述转子温度累积变化量和所述定子铁芯温度信息得到当前转子磁钢实际温度值。优选地，所述方法还包括：根据所述当前转子磁钢实际温度值确定电机当前磁链信息，进一步得到相应的电机转矩信息。优选地，在所述步骤二中，根据所述电机转速信息确定转速修正系数；将所述定子绕组温度信息和所述上一转子磁钢温度计算周期内的转子磁钢实际温度值进行差值运算，得到当前定转子温度差；根据所述转速修正系数和所述当前定转子温度差，并结合转子气隙宽度、转子表面积和空气热传导系数得到所述当前转子散热量。优选地，所述方法还包括：检测所述当前转子磁钢实际温度值，将所述当前转子磁钢实际温度值分别与预设的过温降功率预警阈值和过温停机阈值进行对比，根据对比结果输出表征当前温度监测结果的指示信号，其中，若所述当前转子磁钢实际温度值达到或超过所述过温降功率预警阈值，并且低于所述过温停机阈值，则生成有效的降功率指示信号。优选地，若所述当前转子磁钢实际温度值超过所述过温停机阈值，则生成有效的停机保护指示信号。优选地，在所述步骤三中，根据历史电机运行参数，得到不同工况下的转子运行损耗量；根据所述不同工况下的转子运行损耗量得到相应的转子磁钢瞬态升温曲线；将所述转子磁钢瞬态升温曲线进行线性拟合构建出所述转子磁钢温升模型。优选地，在所述步骤一中，获取电机不同工况下的历史电机运行参数和损耗信息，提取电机运行频率、电流、功率信息对应的损耗数据，得到频率损耗关系曲线、电流损耗关系曲线和功率损耗关系曲线，进一步构建出表征电机运行参数与转子发热量关系的所述转子损耗模型。优选地，在所述步骤四中，根据所述电机运行参数和所述定子绕组温度信息，利用预设的定子绕组热模型得到定子绕组发热损耗，进一步得到所述定子铁芯温度信息。另一方面，本专利技术还提出了一种永磁同步电机转子磁钢温度估算系统，包括：转子发热量生成模块、其配置为根据获取到的电机运行参数，利用预设的转子损耗模型得到当前转子发热量；转子散热量生成模块、其配置为获取定子绕组温度信息、电机转速信息和上一转子磁钢温度计算周期内的转子磁钢实际温度值，基于此，利用预设的转子散热模型得到当前转子散热量；转子实际变化温度生成模块、其配置为根据所述当前转子发热量和所述当前转子散热量得到转子当前实际损耗量，基于此，利用预设的转子磁钢温升模型得到转子当前温度变化量，进一步得到转子温度累积变化量；转子实际温度生成模块、其配置为获取电机的定子铁芯温度信息，根据所述转子温度累积变化量和所述定子铁芯温度信息得到当前转子磁钢实际温度值。优选地，所述系统还包括：转矩修正模块、其配置为根据所述当前转子磁钢实际温度值确定电机当前磁链信息，进一步得到相应的电机转矩信息。与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：本专利技术实施例提出了一种永磁同步电机转子磁钢温度估算方法及系统，该方法和系统将转子热量的产生与消散进行的解耦分离，从而得到精确的转子实际温度值。进一步，利用估算结果，对转矩进行修正，有效提高了电机温度升高时的转矩输出精度。另外，利用当前转子实际温度值对电机进行热保护，对于不同程度的转子磁钢温升情况对电机进行预警提示、降功率运行和停机保护控制，这样有效预防了永磁电机磁钢温度过高造成的退磁现象，提高了电机的可靠性。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例共同用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为本申请实施例的永磁同步电机转子磁钢温度在线估算方法的步骤图。图2为本申请实施例的永磁同步电机转子磁钢温度在线估算方法的原理示意图。图3为本申请实施例的永磁同步电机转子磁钢温度在线估算系统的模块框图。具体实施方式以下将结合附图及实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本专利技术中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本专利技术的保护范围之内。为了克服上述
技术介绍
中存在的问题，本申请实施例提出了一种用于永磁同步电机的转子磁钢温度在线估算方法及系统，该方法和系统通过预先构建的转子损耗模型和转子散热模型分别得到转子当前的发热量和散热量，通过这种方式实现了转子热量产生与热量消散的解耦分离，并将这两种热量进行差值运算得到转子当前的实际损耗量，再利用预设的转子磁钢温升模型得到最终的转子当前实际升温情况，进一步计算出精确的转子实际温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种永磁同步电机转子磁钢温度估算方法，包括：/n步骤一、根据获取到的电机运行参数，利用预设的转子损耗模型得到当前转子发热量；/n步骤二、获取定子绕组温度信息、电机转速信息和上一转子磁钢温度计算周期内的转子磁钢实际温度值，基于此，利用预设的转子散热模型得到当前转子散热量；/n步骤三、根据所述当前转子发热量和所述当前转子散热量得到转子当前实际损耗量，基于此，利用预设的转子磁钢温升模型得到转子当前温度变化量，进一步得到转子温度累积变化量；/n步骤四、获取电机的定子铁芯温度信息，根据所述转子温度累积变化量和所述定子铁芯温度信息得到当前转子磁钢实际温度值。/n

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机转子磁钢温度估算方法，包括：
步骤一、根据获取到的电机运行参数，利用预设的转子损耗模型得到当前转子发热量；
步骤二、获取定子绕组温度信息、电机转速信息和上一转子磁钢温度计算周期内的转子磁钢实际温度值，基于此，利用预设的转子散热模型得到当前转子散热量；
步骤三、根据所述当前转子发热量和所述当前转子散热量得到转子当前实际损耗量，基于此，利用预设的转子磁钢温升模型得到转子当前温度变化量，进一步得到转子温度累积变化量；
步骤四、获取电机的定子铁芯温度信息，根据所述转子温度累积变化量和所述定子铁芯温度信息得到当前转子磁钢实际温度值。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述当前转子磁钢实际温度值确定电机当前磁链信息，进一步得到相应的电机转矩信息。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述步骤二中，
根据所述电机转速信息确定转速修正系数；
将所述定子绕组温度信息和所述上一转子磁钢温度计算周期内的转子磁钢实际温度值进行差值运算，得到当前定转子温度差；
根据所述转速修正系数和所述当前定转子温度差，并结合转子气隙宽度、转子表面积和空气热传导系数得到所述当前转子散热量。


4.根据权利要求1～3中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
检测所述当前转子磁钢实际温度值，将所述当前转子磁钢实际温度值分别与预设的过温降功率预警阈值和过温停机阈值进行对比，根据对比结果输出表征当前温度监测结果的指示信号，其中，
若所述当前转子磁钢实际温度值达到或超过所述过温降功率预警阈值，并且低于所述过温停机阈值，则生成有效的降功率指示信号。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
若所述当前转子磁钢实际温度值超过所述过温停机阈值，则生成有效的停机保护指示信号。


6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建明，刘旺，周成，陈磊，何伟，李靖，张宇翔，陈昆，孙博文，杨印博，李飞建，
申请(专利权)人：株洲中车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43