[发明专利]一种永磁电机转子永磁体温度的实时监测方法及模型

说明书

本发明涉及一种永磁电机转子永磁体温度的实时监测方法及模型，该方法包括：根据永磁电机的结构对电机进行离散化处理，得到若干节点；将相邻节点之间的热传递以热阻表示，得到若干热阻；根据永磁电机的传热路径将若干节点用热阻连接成热网络模型并进行简化，得到目标电机等效热网络模型，目标电机等效热网络模型中，每个节点的吸热或散热能力以热容表示，每个节点的热源以损耗表示；计算目标电机等效热网络模型中每个节点的空间状态矩阵，并结合损耗‑温度双向耦合算法计算永磁体工作温度和定子绕组工作温度，输出永磁体工作温度。该方法可以达到实时监控永磁电机永磁体温度并同时保证永磁体温度计算的准确性和可靠性。

技术领域

本发明属于新能源电动汽车领域，具体涉及一种永磁电机转子永磁体温度的实时监测方法及模型。

背景技术

永磁电机凭借其高功率/扭矩密度、高效率和尺寸紧凑等优点，正逐渐成为电动汽车驱动系统的首选电机技术。在电机运行时，由于稀土磁铁的电阻率相对较低，齿槽谐波和电流谐波会在永磁体产生显著的涡流损耗。涡流损耗导致永磁体温度升高，从而会降低永磁体的性能，严重时甚至会造成部分磁体发生不可逆的退磁现象，缩短使用寿命。因此，为了保证永磁电机在规定的温度范围内运行并提供额定功率和避免高温导致永磁体退磁，有效地监控永磁体的运行温度是非常重要的。

目前，监控永磁体运行温度的技术主要有两种：非接触式技术和测量电机转子磁通。

通过非接触式技术(例如遥测系统)直接测量永磁体温度非常复杂且昂贵，而且，这些传感器会降低系统的可靠性，一旦传感器出现故障，通常难以对这些传感器进行简单替换。

通过测量电机转子磁通间接获取永磁体温度，其主要利用永磁材料的可逆退磁的温度系数；例如，钕铁硼永磁体的温度系数α(Br)介于-0.05％/k和-0.1％/k之间。然而，此技术需要精确的测量设备以及准确的电机和逆变器的参数，此外，由饱和引起的电机非线性必须考虑在建模中，这样会大大增加建模的难度并降低模型的准确性。

综上，目前监控永磁体运行温度的技术存在测量设备可靠性低、精度低并且建模难度大、建模准确性低的问题，如何有效的监控永磁体的运行温度成为目前亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种永磁电机转子永磁体温度的实时监测方法及模型。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明实施例提供了一种永磁电机转子永磁体温度的实时监测方法，包括步骤：

S1、根据永磁电机的结构对电机进行离散化处理，得到若干节点；

S2、将相邻所述节点之间的热传递以热阻表示，得到若干热阻；

S3、根据永磁电机的传热路径将若干所述节点用若干所述热阻连接成热网络模型，并对连接的热网络模型进行简化，得到目标电机等效热网络模型，其中，所述目标电机等效热网络模型中，每个所述节点的吸热或散热能力以热容表示，每个所述节点的热源以损耗表示；

S4、计算所述目标电机等效热网络模型中每个所述节点的空间状态矩阵，并结合损耗-温度双向耦合算法计算永磁体工作温度和定子绕组工作温度，输出所述永磁体工作温度。

在本发明的一个实施例中，步骤S3包括步骤：

S31、根据永磁电机的传热路径将若干所述节点用若干所述热阻连接成热网络模型，建立第一电机等效热网络模型；

S32、根据所述永磁电机内部的发热和散热性质，对所述第一电机等效热网络模型进行简化得到所述目标电机等效热网络模型，其中，所述目标电机等效热网络模型中所述节点的数量小于所述第一电机等效热网络模型中所述节点的数量。