[发明专利]永磁同步电机中定子绕组温升在线检测方法及检测系统

说明书

技术领域

本发明属于检测技术领域，具体涉及一种永磁同步电机中定子绕组温升在线检测方法及检测系统。

背景技术

目前，电动汽车用电机正逐步趋向高功率密度和高速化，电机的温升问题也逐渐凸显。电机各部件的温度关系着产品的安全和寿命，因此检测电机的温升就显得尤为重要了。

现有技术中电动汽车用永磁同步电机定子绕组的温升检测方法有以下两种：一种方法是用温度传感器实时检测定子绕组温度。将温度传感器与永磁同步电机的定子绕组表面粘合接触，温度传感器可以是铂电阻或热电偶等，随着电机定子绕组温度的变化，温度传感器输出值改变。通过计算电路解算出对应的温度值，减去冷却介质温度进而得到温升。然而，这种方法中温度传感器只能检测出电机定子绕组某一点的温升，即便是采用多点平均的方法，也不能反映出电机定子绕组的平均温升；并且，温度传感器和定子绕组之间隔着绝缘材料，检测不到定子绕组的实际温度。

另一种方法是用电桥检测永磁同步电机断能后定子绕组的热态电阻，并通过外推法得到电机断能时刻的温升。如果想检测电机正常运行时某一时刻的温升，首先使电机断能，同时开始计时，待电机静止时，每隔一段时间用电桥检测定子电阻。根据时间外推出电机断能时刻的定子电阻值，进而计算出温升。然而，这种方法没有考虑在电机停止过程中定子电阻的非线性变化；另外，检测时需要使电机停止运行，不能进行实时在线检测。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种永磁同步电机中定子绕组温升在线检测方法及检测系统。

本发明所采用的技术方案为：一种永磁同步电机中定子绕组温升在线检测方法包括以下步骤：

采集永磁同步电机的三相电流信号、三相电压信号和转速信号；

利用三相电流、三相电压和转速，将永磁同步电机运行前定子绕组的电阻和电感作为递推初始值，采用递推算法计算得到永磁同步电机运行时定子绕组的电阻值；

根据永磁同步电机中定子绕组的材料电阻与温度的对应关系，得到永磁同步电机中定子绕组的实时温度；

采集冷却介质的温度，将定子绕组的每个实时温度与冷却介质的温度相减并进行平均后得到电机定子绕组的实时平均温升。

进一步地，所述采用递推算法计算得到永磁同步电机运行时定子绕组的电阻值的步骤中，永磁同步电机中定子绕组的电阻递推公式为：

式中，δ(k)表示永磁同步电机内电路参数，y(k)表示三相电压，表示三相电流，其中，Z(k)表示中间变量，Φ_k表示三相电流的递推矩阵，i_d表示三相电流在dq旋转坐标系中d轴的电流，i_q表示三相电流在dq旋转坐标系中q轴的电流；u_d表示三相电压在dq旋转坐标系中d轴的电压，u_q表示三相电压在 dq旋转坐标系中q轴的电压；p表示微分算子；ω表示转子的角速度；ψ_f表示永磁同步电机的恒定参数；L_d均表示永磁同步电机中定子绕组d轴的电感分量， L_q表示永磁同步电机中定子绕组q轴的电感分量；R_s表示永磁同步电机中定子绕组的电阻；k表示递推次数。

进一步地，所述递推算法运行在计算机中，计算机接收永磁同步电机中定子绕组的电阻和电感参数。

进一步地，所述永磁同步电机的三相电流信号采用电流传感器进行检测，所述永磁同步电机的三相电压信号采用电压传感器进行检测，所述永磁同步电机的转速信号采用电机转速传感器进行检测。

进一步地，所述冷却介质的温度采用温度传感器进行检测。

更进一步地，所述冷却介质为冷却液时，采用温度传感器检测检测出液口的温度即得到冷却介质的温度；所述冷却介质为空气时，采用温度传感器实时检测永磁同步电机周围空气的温度即得到冷却介质的温度。

一种永磁同步电机中定子绕组温升在线检测系统包括信号检测模块、信号处理模块、存储模块和显示模块；所述信号检测模块、存储模块和显示模块均与所述信号处理模块连接；所述信号检测模块用于检测永磁同步电机的三相电压、三相电流和转速，还用于检测永磁同步电机的冷却介质的温度；所述信号处理模块用于根据接收到的三相电压、三相电流、转速和冷却介质的温度以及预存储的永磁同步电机中定子绕组的材料电阻与温度的对应关系得到永磁同步电机中定子绕组的实时平均温升；所述存储模块用于对执行的数据和指令进行存储；所述显示模块用于显示所述信号处理模块计算得到的永磁同步电机中定子绕组的实时平均温升。