电动机定子绕组温度估算制造技术

本发明专利技术涉及电动机定子绕组温度估算，具体而言提供一种控制扭矩指令以防止永磁体电动机多个相位中的一个或更多相位过热的温度估算控制器和方法。温度估算控制器包括低速温度估算模块、过渡模块和依赖于温度的扭矩指令降低方块。低速温度估算模块响应于多个相位中的每个相位相对于热中性点测量的第一热阻抗确定永磁体电动机多个相位中的每个相位的定子温度。过渡模块连接到低速温度估算模块，且当永磁体电动机的检测速度小于第一预定速度时输出由低速温度估算模块确定的永磁体电动机多个相位中的每个相位的定子温度。依赖于温度的扭矩指令降低方块连接到过渡模块，且响应于所述多个相位中的一个或更多相位的定子温度降低扭矩指令。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及电动机系统，更具体地涉及用于估算电动机中定子绕组的温度的方法和装置。
技术介绍
在永/磁体电动才几的定子绕组的温度过热时，电动才几系统中的永磁体电动机可能损坏。通常，定子绕组的温度由安装在电动机 定子绕组一个相位上的温度测量传感器测量，如热敏电阻器。假设平 衡的三相电流在定子绕组中流动，单个温度测量传感器可以适当地估 算所有三个相位的温度。然而，在处于或接近0速度时，可能没有电 流在安装有传感器的电动机定子绕组的相位中流动，或在某些速度时， 不平衡的电流可能在定子绕组的三个相位中流动。在这些状况下，单 个温度测量传感器将不能正确地报告电动机的实际温度，因而电动机 可能由于过热损坏。提供 一 种防止永磁体电动机定子绕组过热损坏的温度估算控制器。所述温度估算控制器包括低速温度估算模块、过渡(转变) 才莫块和依赖于温度的扭矩指令降低方块(command demter block )。所 述低速温度估算模块响应于多个相位中的每个相位相对于热中性点 (thermal neutral)测量的第 一热阻抗确定永磁体电动机的所述多个相 位中的每个相位的定子温度。所述过渡模块连接到所述低速温度估算 模块，且当永磁体电动机的检测速度小于第 一预定速度时输出所述低 速温度估算模块确定的永磁体电动机多个相位中的每个相位的定子温度。所述依赖于温度的扭矩指令降低方块连接到所述过渡模块，且响 应于所述多个相位中的 一个或更多相位的定子温度降低扭矩指令。 提供 一 种控制扭矩指令以防止永磁体电动机多个相位中 的一个或更多相位过热的方法。所述方法包括步骤确定永磁体电动 机的检测速度是否小于第一预定速度；当永磁体电动机的检测速度小 于第一预定速度时响应于所述多个相位中的每个相位相对于热中性点 测量的第一热阻抗确定所述多个相位中的每个相位的定子温度；和响 应于所述多个相位中的一个或更多相位的定子温度降低扭矩指令。附图说明 本专利技术将在下文结合以下附图描述，其中相同的附图标 记表示相同的元件，且 图1示出了根据本专利技术实施例的电动机系统的框图；图5示出了根据本专利技术实施例的图3的电动机系统的过渡模块的操作曲线图； 图6示出了根据本专利技术实施例的图3的电动机系统的温 度估算控制器的操作流程图；和图7示出了在采用根据本专利技术实施例的图3的电动机系统的机动车辆操作期间产生的波形。 具体实施例方式以下详细说明性质上仅为示范性的，且并不打算限定本 专利技术或其应用及用途。另外，并非打算受限于前述
、背景技 参考图1,根据本专利技术实施例的电动机系统100包括三相 交流(AC )同步电机110，如同步磁阻电机或永磁体电动机，电机1107响应于来自逆变器120的信号操作。为电动机110提供电力控制的逆 变器120连接在功率源140的直流(DC)总线135之间。逆变器120 包括晶体管122 - 127,如绝缘栅双极晶体管(IGBT),且响应于从电 流调节扭矩控制器150到其栅极的信号进行操作，以提供电压给电动 机110的每个相位115，每个晶体管对122/125,23/126和124/127形 成逆变器120的相脚。热敏电阻器118连接到一个相位115，以测量该 相位115的绕组的温度。冷却剂155，如机油，环绕电动机110并在电 动机110操作期间冷却电动机110,温度信号发生器156从冷却剂155 内的热电偶157确定冷却剂155的温度，并提供表示线;洛158上冷却 剂155的温度的数字信号。 解析器160 (或类似感测设备)连接到电动机110,以测 量转子位置并检测其速度。解析器-数字转换器165将来自解析器160 的信号转换为数字信号，且将AC同步电动机110的转子的角位置和检 测速度的这些数字表示提供给电流调节扭矩控制器150。电流调节扭矩 控制器150的输出连接到每个晶体管122-127的每个的栅极，以提供电 动机控制信号给逆变器120作为晶体管122-127的操作控制信号。 根据该实施例，温度估算控制器170包括依赖于温度的 扭矩指令降低方块172、高速温度估算模块174、低速温度估算模块176、 比例系数计算器178和过渡模块180。 高速温度估算模块174从电流调节扭矩控制器150接收 同步坐标电流Id， Iq,并响应于同步坐标电流和热壽丈电阻器118测量的 一个相位115的温度而估算相位115的绕组的相位温度(Ta, Tb, Tc)。 低速温度估算模块176接收检测的电流值Ia, Ib, Ie,并响应于电流值和 线路158上提供的冷却剂155的温度而估算相位115的绕组的相位温 度(Ta, Tb, Tc)。 比例系数计算器178从解析器-数字转换器165接收表示 电动机110的检测速度的数字信号，且计算比例系数，如下文更详细 地描述的那样。比例系数从计算器178连同来自于高速温度估算模块 174和低速温度估算模块176的估算相位温度(Ta, Tb, Te) —起提供给 过渡模块180。过渡模块180根据比例系数修正估算相位温度(Ta, Tb, I),以获得相位温度(Ta,Tb,Tc)，以便提供给依赖于温度的扭矩指 令降低方块172的第一输入端。76计算的估算定子温度。高于第二预定速度508，由比例系数计算器178提供给过渡模块的第一比例系数502是1,且由比例系数计算器178提供给过渡模块的第二比例系数504是0,从而通过比例系数换算的由高速和低速温度估算模块174, 176提供的估算定子温度的总和等于由高速温度估算模块174计算的估算定子温度。 在沖莫式一 404的过渡期间，过渡模块180提供由高速温度估算模块174计算的估算定子温度的一部分和低速温度估算模块176计算的估算定子温度的一部分结合计算的估算定子温度Ta， Tb和Tc给依赖于温度的扭矩指令降低方块172，以降低扭矩指令『*。线502和504上的比例系数的线性斜率提供在模式零402和模式二 406之间的温度估算的线性过渡。虽然图5的曲线图500中示出了线性过渡，但是过渡模块180可以采用其它非线性函数，以在模式零402和模式二406之间过渡，而不偏离本专利技术的精神，比例系数计算器的设计/程序化控制模式间过渡的线性或非线性。 过程然后确定610由于在步骤608计算的相应第一热阻抗引起的每个相位115的定子绕组中的温度升高。在此之后，感测612表示冷却剂155温度的线158上的信号，且确定614由于热中性点的第二热阻抗引起的温度升高，热中性点的第二热阻抗相对于冷却剂155的温度计算。然后，响应于由在步骤610计算的相应第一热阻抗(针对所述多个相位中的每个相位相对于热中性点)引起的每个相位的温度升高、由在步骤614计算的热中性点的第二热阻抗引起的第二温度升高和在步骤612感测的冷却剂155的温度，估算616每个相位115的低速定子温度。 随后，过程确定电动机110的速度是否大于第一预定速度618,且当速度小于(即，不大于)第一预定速度618时，设定620定子温度Ta, Tb和Te等于从步骤616估算的低速定子温度。扭矩指令"然后降低622,以防止电动机110的多个相位115中的一个或更多相位的过热，且过程返回到步骤602。 当确定618速度大于第一预定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制扭矩指令以防止永磁体电动机多个相位中的一个或更多相位过热的方法，所述方法包括以下步骤：　确定永磁体电动机的检测速度是否小于第一预定速度；　当永磁体电动机的检测速度小于第一预定速度时，响应于所述多个相位中的每个相位相对于热 中性点测量的第一热阻抗估算所述多个相位中的每个相位的定子温度；和　响应于所述多个相位中的一个或更多相位的定子温度降低扭矩指令。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：NR帕特尔，YC森，S希蒂，SE舒尔茨，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]