用于永磁同步马达的永磁磁链确定制造技术

永磁同步电机(PMSM)中的永磁(PM)磁通强度会受到包括热应力、机械应力、环境应力和电应力的操作条件的影响。也称为退磁的减小的磁通强度可能导致电机和驱动系统的效率、性能和可靠性的劣化。提供了一种可靠的PM强度、PM磁链、PM SOH、PM退磁检测方法，该方法使用用于操作PMSM的同一逆变器(即，马达驱动器)。该方法包括：在PMSM处于静止状态的情况下向PMSM的多个马达引线中的每个马达引线施加相电压；在将相电压施加至PMSM的多个马达引线中的每个马达引线的同时测量PMSM的多个马达引线中的每个马达引线中的电流；以及基于马达引线中的至少一个马达引线中的电流的值来确定磁链、PM强度、PM SoH或PM退磁中的至少一者。SoH或PM退磁中的至少一者。SoH或PM退磁中的至少一者。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于永磁同步马达的永磁磁链确定
[0001]相关申请的交叉参引
[0002]本PCT国际专利申请要求于2020年3月20日提交的序列号为62/992,179并且题为“Permanent Magnet Flux Linkage Measurement And Estimation Method For High Performance PMSM Control(用于高性能PMSM控制器的永磁磁链测量和估计方法)”的美国临时专利申请的权益，该美国临时专利申请的全部内容在此通过参引并入。


[0003]本公开总体上涉及永磁强度或磁链的测量，其可以用于检测永磁同步马达(PMSM)中的可逆或不可逆的磁故障以及用于改进性能的马达控制。更具体地，本公开涉及用以在PMSM处于静止状态的情况下测量和估计永磁体的完好状况(SOH)和强度以检测退磁的系统和方法。

技术介绍

[0004]永磁同步电机(PMSM)由于其高功率密度和高效率而广泛地用于电动车辆中。PMSM电机中的永磁(PM)磁通强度会受到在热应力、机械应力、环境应力和电应力下的操作条件的影响。这会导致电机和整个系统的效率、性能和可靠性的劣化。永磁(PM)退磁会导致PMSM的严重故障。PMSM中的PM强度会受到其在热应力、机械应力、环境应力和电应力或这些应力的组合下的操作条件的影响。这会导致整个马达驱动系统的磁拉力不平衡、转矩降低、系统效率和可靠性劣化。退磁会导致PMSM中磁通分布的减少和畸变，这可能会对故障诊断过程产生不利影响。退磁会导致马达的各种机械和电气参数的谐波和/或劣化。PMSM中的PM退磁可能是因高的操作温度、由于老化或/和腐蚀引起的磁体损坏或不合适的电枢电流造成的。

技术实现思路

[0005]根据本公开的一个方面，一种用于监测永磁同步电机(PMSM)的方法包括：在PMSM处于静止状态的情况下向PMSM的多个马达引线中的每个马达引线施加相电压；在将相电压施加至多个马达引线中的每个马达引线的同时测量多个马达引线中的每个马达引线中的电流；以及基于多个马达引线中的至少一个马达引线中的电流的值来确定磁链、永磁(PM)强度、PM完好状况(SoH)或PM退磁中的至少一者。
[0006]根据本公开的一个方面，一种用于监测永磁同步电机(PMSM)的系统包括：逆变器，该逆变器配置成在PMSM处于静止状态的情况下向PMSM的多个马达引线中的每个马达引线施加相电压；一个或更多个电流传感器，电流传感器配置成在将相电压施加至多个马达引线中的每个马达引线的同时测量多个马达引线中的每个马达引线中的电流；以及控制器，该控制器配置成基于多个马达引线中的至少一个马达引线中的电流值来确定PMSM的磁链、永磁(PM)强度、PM完好状况或PM退磁中的至少一者。
附图说明
[0007]根据以下参照相关附图对实施方式示例的描述得出本专利技术的设计的其他细节、特征以及优点。
[0008]图1示出了根据本公开的系统的框图；
[0009]图2示出了第一PMSM的端部剖视图；
[0010]图3示出了第二PMSM的端部剖视图；
[0011]图4示出了包括峰通量与电流的曲线以及通量与电感的曲线的组合曲线图；
[0012]图5示出了当θ＝0
°
时施加的3相电压的曲线图；
[0013]图6示出了当θ＝0
°
时A相电压和A相电流的曲线图；
[0014]图7示出了图示当θ＝0
°
时A相均方根电流和峰
‑
峰转矩随初始位置(α)的变化的曲线图；
[0015]图8示出了具有当θ＝0
°
时对α＝0
°
和α＝15
°
的转矩进行比较的曲线的曲线图；
[0016]图9示出了具有当θ＝0
°
和α＝15
°
时的A相、B相和C相的磁链的曲线的曲线图；
[0017]图10示出了具有当θ＝0
°
和α＝15
°
时的d轴电流和q轴电流的曲线的曲线图；
[0018]图11示出了具有当θ＝0
°
和α＝15
°
时的d轴通量和q轴通量的曲线的曲线图；
[0019]图12示出了具有对在完好状态和退磁状态下的A相电流的RMS值进行比较的曲线的曲线图；
[0020]图13示出了具有对在完好状态和退磁状态下的B相电流的RMS值进行比较的曲线的曲线图；
[0021]图14示出了具有对在完好状态和退磁状态下的C相电流的RMS值进行比较的曲线的曲线图；
[0022]图15示出了具有对于不同退磁状态的A相电流RMS的变化百分比的曲线的曲线图；
[0023]图16示出了具有对于不同退磁状态的B相电流RMS的变化百分比的曲线的曲线图；
[0024]图17示出了具有对于不同退磁状态的B相电流RMS的变化百分比的曲线的曲线图；
[0025]图18示出了具有在完好状态和退磁状态下的表观电感与d轴电流的曲线的曲线图；
[0026]图19示出了具有在完好状态和退磁状态下的增量电感与d轴电流的曲线的曲线图；
[0027]图20示出了具有当θ＝0
°
时并且在完好状态下的相电流的曲线的曲线图；
[0028]图21示出了具有当θ＝0
°
时并且在完好状态下的转矩的曲线的曲线图；
[0029]图22示出了具有在两种不同相电阻值下的PM通量减少百分比与RMS电流减少百分比的曲线的曲线图；
[0030]图23示出了具有在完好状态下的PM通量与温度的曲线的曲线图；以及
[0031]图24示出了具有在三种不同温度下的PMSM的PM通量减少百分比与RMS减少百分比的曲线的曲线图。
具体实施方式
[0032]参照附图，其中贯穿多个视图，相似的附图标记指示对应的部分，一种用于检测诸如电动马达、发电机或马达/发电机之类的永磁同步电机(PMSM)类型的电机中的永磁(PM)
退磁的方法和系统10。退磁可以包括通过PMSM中的一个或更多个永磁体产生的磁通量强度的弱化。例如，与PMSM的磁极相关联的一个或更多个PM可能经历10％的所产生的磁通量强度的降低，这可以被表征为退磁故障。
[0033]在本公开中提供了一种用以在静止状态下利用电流诊断PM退磁故障的新方法。更具体地，在静止状态下利用逆变器将电压注入到PMSM中，并测量相电流进行分析，以诊断局部和均匀的PM退磁故障。特别考虑了电动车辆(EV)牵引系统环境中的约束。除了PM退磁水平或退磁故障外，所提出的方法还可以确定PM磁链、PM强度、PM完好状态(SOH)。
[0034]所公开的方法和系统的主要目标是使用用于操作电机的同一系统配置来识别PM退磁。也就是说，用于向电机提供AC电力的同一DC源和逆变器也可以用于识别电机的PM退磁。所提出的方法在当转子转速为零时的静止状态下执行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于监测永磁同步电机(PMSM)的方法，所述方法包括：在所述永磁同步电机处于静止状态的情况下向所述永磁同步电机的多个马达引线中的每个马达引线施加相电压；在将所述相电压施加至所述多个马达引线中的每个马达引线的同时测量所述多个马达引线中的每个马达引线中的电流；以及基于所述多个马达引线中的至少一个马达引线中的电流的值来确定磁链、永磁(PM)强度、永磁完好状况或永磁退磁中的至少一者。2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定磁链、永磁(PM)强度、永磁完好状况或永磁退磁中的至少一者包括将所述多个马达引线中的所述至少一个马达引线中的所述电流与在完好状态下的所述永磁同步电机的电流值进行比较。3.根据权利要求1所述的方法，其中，确定磁链、永磁(PM)强度、永磁完好状况或永磁退磁中的至少一者包括将所述多个马达引线中的所述至少一个马达引线中的所述电流与具有预定退磁量的所述永磁同步电机的电流值进行比较。4.根据权利要求1所述的方法，其中，确定磁链、永磁(PM)强度、永磁完好状况或永磁退磁中的至少一者是基于通量矢量角的。5.根据权利要求1所述的方法，还包括计算所述多个马达引线中的所述至少一个马达引线中的所述电流的均方根(RMS)值；并且其中，所述多个马达引线中的所述至少一个马达引线中的所述电流的所述值是所述多个马达引线中的所述至少一个马达引线中的所述电流的均方根值。6.根据权利要求1所述的方法，其中，向所述永磁同步电机的所述多个马达引线中的每个马达引线施加相电压使所述永磁同步电机产生零平均转矩。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述相电压由以下定义：7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述相电压由以下定义：7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述相电压由以下定义：8.根据权利要求1所述的方法，其中，基于所述多个马达引线中的所述至少一个马达引线中的所述电流的所述值来确定磁链、永磁(PM)强度...

【专利技术属性】
技术研发人员：希瓦，
申请(专利权)人：麦格纳国际公司，
类型：发明
国别省市：