永磁同步电机定子电阻检测方法及装置制造方法及图纸

提供了一种永磁同步电机定子电阻检测方法、装置、永磁同步电机以及空调，该方法包括：构建永磁同步电机的状态观测方程，在状态观测方程中将定子电阻参数与所述观测方程的状态变量相关联，并对该状态观测方程进行离散化；将离散化的状态观测方程的输入送入卡尔曼滤波器，对卡尔曼滤波器中的定子电阻参数进行实时检测,以获得永磁同步电机定子电阻参数的值。采用本发明专利技术的方案，能够提高压缩机对于温度波动的响应速度，提升高温工况下运行的可靠性，降低压缩机失磁报废的风险，能够降低增加外设冷却系统的成本及压缩机退磁报废所带来的生产成本。的生产成本。的生产成本。

【技术实现步骤摘要】
永磁同步电机定子电阻检测方法及装置


[0001]本专利技术涉及智能控制领域，更具体地涉及一种永磁同步电机定子电阻检测方法、装置、永磁同步电机以及空调。

技术介绍

[0002]系统辨识和系统参数估计是六十年代开始迅速发展起来的一门学科。系统辨识问题通常是指通过观测系统过程的输入
‑
输出的关系以确定其数学模型。一般地，我们对系统的结构有很多了解，因此可以推导出系统动力学的特定的数学模型。在这种情况下，只要确定模型方程中的一组参数就可以了，从而系统辨识问题就简化为参数辨识问题。
[0003]永磁同步电机的参数在线辨识是通过在电机正常工作时采集瞬时电压电流、转速和转矩等信息，实时地带入设计的辨识算法中不断地更新电机本体参数。在线辨识不仅不影响电机的正常运行，而且不需要注入其他激励信号。目前对电机多参数在线辨识和观测也成为近些年研究的热门方向，国内外学者也将多种先进控制算法用于其中，如递推最小二乘法、模型参考自适应算法、卡尔曼滤波算法和人工智能算法(如神经网络)等。
[0004]在上世纪年代卡尔曼在维纳滤波的基础上提出了一种新型滤波算法，即卡尔曼滤波。卡尔曼滤波是一种高效率的递归滤波方法，它能够从一系列不完全噪声的测量中估计动态系统的状态。其主要是利用目标的动态信息，设法去掉噪声的影响，得到一个关于目标的最好的估计。同经典的维纳滤波方法相比，卡尔曼滤波器的优点是具有递推形式，便于在计算机上实现和实时应用，可处理时变系统、非平稳信号和多维信号。
[0005]空调压缩机用永磁同步电机运行工况复杂多变，最大温度范围可达
‑
30℃至60℃之间，因此必须保证电机驱动系统可以在大范围温度环境内安全可靠地运行。目前对于电机本体温度特性影响的研究较为常见，包括温度对电机输出转矩、输出效率、发热损耗及使用寿命等；然而对于如何通过改进电机控制算法以补偿温度对空调压缩机用电机性能影响的相关研究还较少。因此，现有技术需要一种永磁同步电机定子电阻检测的方案。
[0006]上述在背景部分公开的信息仅用于对本专利技术的背景做进一步的理解，因此它可以包含对于本领域普通技术人员已知的不构成现有技术的信息。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供了一种永磁同步电机定子电阻检测方法、永磁同步电机以及空调。本专利技术的方案能够通过改进电机控制算法以补偿温度对空调压缩机用电机性能影响,以解决电机驱动系统可以在大范围温度环境内安全可靠地运行的技术问题，此外本专利技术能够解决压缩机在高温工况下运行的可靠性较弱，失磁报废的风险高的问题，另外能够解决增加外设冷却系统将相应地提高了开发成本，以及若不作任何防范措施将提高压缩机退磁报废所带来的生产成本的问题。
[0008]本专利技术的第一方面提供了永磁同步电机定子电阻检测方法，包括：构建永磁同步电机的状态观测方程，在状态观测方程中将定子电阻参数与所述观测方程的状态变量相关
联，并对该状态观测方程进行离散化；将离散化的状态观测方程的输入送入卡尔曼滤波器，对卡尔曼滤波器中的定子电阻参数进行实时检测,以获得永磁同步电机定子电阻参数的值。
[0009]根据本专利技术的一个实施例，所述定子电阻参数为定子的相电阻的阻值。
[0010]根据本专利技术的一个实施例，通过所获得的永磁同步电机定子电阻参数值来确定永磁同步电机的温度值，如果所述温度值达到预定的阈值时，触发压缩机的退磁保护机制。
[0011]根据本专利技术的一个实施例，其中所述压缩机的温度值T的计算公式为：T＝T0+(R
T
/R0‑
1)/α，其中T0为绕组离线测试的环境温度，R
T
为在温度T℃时的卡尔曼滤波器检测到的定子的相电阻值，R0为T0时的定子绕组相电阻，α为导体温度系数。
[0012]根据本专利技术的一个实施例，其中，所述永磁同步电机的状态观测方程为：其中u为输入变量，y为输出变量，x为内部变量，为内部变量的导数，A，G，C为矩阵。
[0013]根据本专利技术的一个实施例，其中在状态观测方程中将定子电阻参数与所述观测方程的状态变量相关联包括：将定子电阻参数与所述观测方程中矩阵A的中的状态变量相关联。
[0014]根据本专利技术的一个实施例，其中，输入状态变量为u＝[u1,u2,...,u
m
]T
，输出状态变量为y＝[y1,y2,...,y
n
]T
，内部状态变量为x＝[x1,x2,...,x
q
]T
，
[0015]当时，状态观测方程为：
[0016]并且
[0017][0018]其中，u
d
，u
q
，i
d
，i
q
，L
d
以及L
q
分别为永磁同步电机定子绕组的d
‑
q轴电压、电流和电感，R
s
，ψ
f
及ω分别为永磁同步电机定子绕组相电阻、转子永磁体磁链及电角速度。
[0019]根据本专利技术的一个实施例，其中在状态观测方程中将定子电阻参数与所述观测方程的状态变量相关联包括：将状态方程中的替换为以使得定子电阻参数与所述观测方程的状态变量相关联。
[0020]根据本专利技术的一个实施例，其中采用一阶欧拉方程对状态观测方程进行离散化，离散化的状态方程为：
[0021]x
k
＝x
k
‑1+(Ax
k
‑1+Gu
k
‑1)T
s
＝(I+AT
s
)x
k
‑1+Gu
k
‑1T
s
，其中k为迭代次数，T
s
为采样时间，I为单位矩阵，x
k
，x
k
‑1为离散化的内部变量，u
k
‑1为离散化的输入变量。
[0022]根据本专利技术的一个实施例，对离散化的方程进行以下处理，
[0023][0024]后，
[0025]所述离散化的状态观测方程为：x
k
＝F
k
‑1x
k
‑1+B
k
‑1u
k
‑1，当考虑系统误差和测量噪声时，离散化的状态观测方程为：
[0026]x
k
＝F
k
‑1x
k
‑1+B
k
‑1u
k
‑1+w
[0027]y
k
＝Cx
k
+v
[0028]其中，w为输入噪声，v为输出噪声，F
k
‑1为第k
‑
1次迭代的矩阵F，B
k
‑1为第k
‑
1次迭代的矩阵B。
[0029]根据本专利技术的一个实施例，其中，定义输入噪声的协方差矩阵：Q＝cov(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机定子电阻检测方法，包括：构建永磁同步电机的状态观测方程，在状态观测方程中将定子电阻参数与所述观测方程的状态变量相关联，并对该状态观测方程进行离散化；将离散化的状态观测方程的输入送入卡尔曼滤波器，对卡尔曼滤波器中的定子电阻参数进行实时检测,以获得永磁同步电机定子电阻参数的值。2.根据权利要求1所述的方法，所述定子电阻参数为定子的相电阻的阻值。3.根据权利要求2所述的方法，通过所获得的永磁同步电机定子电阻参数值来确定永磁同步电机的温度值，如果所述温度值达到预定的阈值时，触发压缩机的退磁保护机制。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述压缩机的温度值T的计算公式为：T＝T0+(R
T
/R0‑
1)/α，其中T0为绕组离线测试的环境温度，R
T
为在温度T℃时的卡尔曼滤波器检测到的定子的相电阻值，R0为T0时的定子绕组相电阻，α为导体温度系数。5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述永磁同步电机的状态观测方程为：其中u为输入变量，y为输出变量，x为内部变量，为内部变量的导数，A，G，C为矩阵。6.根据权利要求5所述的方法，其中在状态观测方程中将定子电阻参数与所述观测方程的状态变量相关联包括：将定子电阻参数与所述观测方程中矩阵A的中的状态变量相关联。7.根据权利要求6所述的方法，其中，输入状态变量为u＝[u1,u2,...,u
m
]
T
，输出状态变量为y＝[y1,y2,...,y
n
]
T
，内部状态变量为x＝[x1,x2,...,x
q
]
T
，当时，状态观测方程为：并且
其中，u
d
，u
q
，i
d
，i
q
，L
d
以及L
q
分别为永磁同步电机定子绕组的d
‑
q轴电压、电流和电感，R
s
，ψ
f
及ω分别为永磁同步电机定子绕组相电阻、转子永磁体磁链及电角速度。8.根据权利要求7所述的方法，其中在状态观测方程中将定子电阻参数与所述观测方程的状态变量相关联包括：将状态方程中的替换为以使得定子电阻参数与所述观测方程的状态变量相关联。9.根据权利要求8所述的方法，其中采用一阶欧拉方程对状态观测方程进行离散化，离散化的状态方程为：x
k
＝x
k
‑1+(Ax
k
‑1+Gu
k<...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘武斌，周伟，张杰添，姜学想，邝超洪，张嘉鑫，
申请(专利权)人：珠海格力电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：