CN102645287A - 一种电机绕组温升的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电机绕组温升的检测方法，应用于电机、电源、功率模块、MCU、负载组成的系统，其操作步骤为：在电机运行时，确定功率模块温升；基于确定的功率模块温升，以及预先确定的电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K0，得到电机绕组温升，电机绕组温升=功率模块温升×K0，完成电机绕组温升的检测，本发明检测精度高，同时实现了对电机绕组温升的实时在线检测，鲁棒性强，生产成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种电机绕组温升的检测方法。
背景技术
电机绕组温升是电机设计与运行的一项重要指标，不同绝缘等级的电机绕组具有不同的允许温度值。为了保证电机的长期可靠运行, 要对电机绕组温升进行实时监测。电机绕组温升监测的主要方法有：埋置温度传感器法和电阻法。埋置温度传感器法只能监测电机内部测量点的局部温度变化，由于热损耗的不均匀性, 存在局部最热点被漏测的可能，检测精度差，且温度传感器的耗用必然增加了生产制造成本。而电阻法的检测原理为通过计算电机绕组电阻大小来计算电机绕组温度，结合电机绕组的温度初始值，计算得到电机绕组温升，此检测方法与电机的工作状态密切有关，同时需要检测电机参数，较为繁琐，鲁棒性（英文Robust的音译）较差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种电机绕组温升的检测方法，检测精度高，同时实现了对电机绕组温升的实时在线检测，鲁棒性强。
本发明的技术方案为：
一种电机绕组温升的检测方法，应用于电机、电源、功率模块、MCU、负载组成的系统，其中： 其操作步骤为：
（1）在电机运行时，确定功率模块温升；
（2）基于确定的功率模块温升，以及预先确定的电机绕组温升与功率模块
温升之间的比例系数K0，得到电机绕组温升，电机绕组温升=功率模块温升×K0，完成电机绕组温升的检测。
优选地，所述的确定功率模块温升的步骤为：通过功率模块温度检测电路得到功率模块温度即时值，功率模块温度即时值之间的差值即为功率模块温升。
优选地，所述的预先确定的电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K0的步骤为：在保持电机转速和环境温度恒定的情况下，测量各种负载情况时的电机绕组温升和功率模块温升，以得到各种负载情况时的电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K1，K0=K1。
由于不同电机转速会改变电机的散热条件，从而影响电机绕组温升和功率模块温升之间的比例系数K0，因此为了提高本发明的检测精度，本发明通过确定电机转速温升修正系数对电机绕组温升和功率模块温升之间的比例系数K0进行修正补偿，优选地，所述的预先确定的电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K0的步骤还包括：
在保持负载和环境温度恒定的情况下，测量不同电机转速时的电机绕组温升和功率模块温升，得到不同电机转速时的电机绕组温升和功率模块温升之间的比例系数K4；
基于确定的各种负载情况时的电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K1和不同电机转速时的电机绕组温升和功率模块温升之间的比例系数K4，得到电机转速温升修正系数K2，K2=K4/K1；
通过确定的各种负载情况时的电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K1和电机转速温升修正系数K2，得到电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K0，K0= K1×K2。
由于不同环境温度将导致电机绕组的阻值不同，从而影响电机的发热，进而影响电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K0，为了提高本发明的检测精度，本发明通过确定环境温度温升修正系数对电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K0进行修正补偿，优选地，所述的预先确定的电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K0的步骤还包括：
在保持负载和电机转速恒定的情况下，测量不同环境温度时的电机绕组温升和功率模块温升，得到不同环境温度时的电机绕组温升和功率模块温升之间的比例系数K5；
基于确定的各种负载情况时的电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K1和不同环境温度时的电机绕组温升和功率模块温升之间的比例系数K5，得到环境温度温升修正系数K3，K3=K5/K1；
通过确定的各种负载情况时的电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K1和环境温度温升修正系数K3，得到电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K0，K0= K1×K3。
由于不同电机转速会改变电机的散热条件，从而影响电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K0；不同环境温度也将导致电机绕组的阻值不同，从而影响电机的发热，进而影响电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K0，为了进一步提高本发明的检测精度，本发明通过确定电机转速温升修正系数以及环境温度温升修正系数对电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K0进行修正补偿，优选地，所述的预先确定的电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K0的步骤还包括：
在保持负载和电机转速恒定的情况下，测量不同环境温度时的电机绕组温升和功率模块温升，得到不同环境温度时的电机绕组温升和功率模块温升之间的比例系数K5；
基于确定的各种负载情况时的电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K1、电机转速温升修正系数K2和不同环境温度时的电机绕组温升和功率模块温升之间的比例系数K5，得到环境温度温升修正系数K3，K3=K5/（K1×K2）；
通过确定的各种负载情况时的电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K1、电机转速温升修正系数K2以及环境温度温升修正系数K3，得到电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K0，K0= K1×K2×K3。
优选地，所述的预先确定的电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K0的步骤还包括：
在负载和环境温度恒定的情况下，测量不同电机转速时的电机绕组温升和功率模块温升，得到不同电机转速时的电机绕组温升和功率模块温升之间的比例系数K4；
基于确定的各种负载情况时的电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K1、环境温度温升修正系数K3和不同电机转速时的电机绕组温升和功率模块温升之间的比例系数K4，得到电机转速温升修正系数K2，K2=K4/（K1×K3）；
通过确定的各种负载情况时的电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K1、电机转速温升修正系数K2以及环境温度温升修正系数K3，得到电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K0，K0= K1×K2×K3。
本发明所述的确定电机转速温升修正系数K2和环境温度温升修正系数K3的确定顺序是任意选择的，不影响本发明的实际效果。
优选地，所述的功率模块温度通过设置在IPM上的温度传感器进行检测得到。
优选地，所述的电机转速通过在电机与MCU之间设置电机转速检测电路进行检测得到。
优选地，所述的环境温度通过设置与MCU连接的环境温度检测电路进行检测得到。
本发明所述的功率模块温度检测电路和电机转速检测电路可直接设置在电路板上。
本发明在预先确定的电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K0的步骤中需要在不同条件下确定电机绕组温升，此电机绕组温升可以采用现有的埋置温度传感器法和电阻法，优选为电阻法，本发明在确定的电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K0后，即可以实时根据检测得到的功率模块温升以及确定的电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K0，轻松实现对电机绕组温升的实时在线检测，非常简单方便。
本发明根据得到的电机绕组温升和环境温度计算电机绕组温度，即电机绕组温度=环境温度+电机绕组温升。
本发明所述的功率模块可以是IPM模块，也可以是IGBT模块，也可以采用其他类型的功率模块。
本发明的工作原理和优点：
1、本发明利用电机运行时，电机绕组电流和功率模块电流为一致关系，因此电机绕组温升和功率模块温升具有确定的比例关系，而电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K0都是较容易检测和确定的，所以本发明通过检测得到功率模块温升，从而得到电机绕组温升，避免在电机本体上使用温度传感器，同时不需要任何电机参数，实现了对电机绕组温升的实时在线检测，鲁棒性强，生产成本低。
2、为了进一步提高本发明的检测精度，由于不同电机转速会改变电机的散热条件，从而影响电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K0；且不同环境温度也将导致电机绕组的阻值不同，从而影响电机的发热，进而影响电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K0，因此本发明通过确定电机转速温升修正系数以及环境温度温升修正系数对电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K0进行修正补偿。
附图说明
附图1是本发明的算法示意图；
附图2是本发明实施例的应用系统连接框图；
附图3是本发明实施例3的确定电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K0的算法示意图；
附图4是本发明实施例4的确定电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K0的算法示意图；
附图5是本发明实施例5的确定电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K0的算法示意图；
附图6是本发明实施例6的确定电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K0的算法示意图；
附图7是本发明实施例7的确定电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K0的算法示意图。
具体实施方式
实施例1、如图1、图2所示，一种电机绕组温升的检测方法，应用于电机、电源、功率模块、MCU、负载组成的系统，其中： 其操作步骤为：
（1）在电机运行时，确定功率模块温升；
（2）基于确定的功率模块温升，以及预先确定的电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K0，得到电机绕组温升，电机绕组温升=功率模块温升×K0，完成电机绕组温升的检测。
实施例2、一种电机绕组温升的检测方法，其中：所述的确定功率模块温升的步骤为：通过功率模块温度检测电路得到功率模块温度即时值，功率模块温度即时值之间的差值即为功率模块温升，其余同实施例1。
实施例3、如图3所示，一种电机绕组温升的检测方法，其中：所述的预先确定的电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K0的步骤为：在保持电机转速和环境温度恒定的情况下，测量各种负载情况时的电机绕组温升和功率模块温升，以得到各种负载情况时的电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K1，K0=K1，其余同实施例1或实施例2。
实施例4、如图4所示，一种电机绕组温升的检测方法，其中：所述的预先确定的电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K0的步骤还包括：
在保持负载和环境温度恒定的情况下，测量不同电机转速时的电机绕组温升和功率模块温升，得到不同电机转速时的电机绕组温升和功率模块温升之间的比例系数K4；
基于确定的各种负载情况时的电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K1和不同电机转速时的电机绕组温升和功率模块温升之间的比例系数K4，得到电机转速温升修正系数K2，K2=K4/K1；
通过确定的各种负载情况时的电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K1和电机转速温升修正系数K2，得到电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K0，K0= K1×K2，其余同实施例3。
实施例5、如图5所示，一种电机绕组温升的检测方法，其中：所述的预先确定的电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K0的步骤还包括：
在保持负载和电机转速恒定的情况下，测量不同环境温度时的电机绕组温升和功率模块温升，得到不同环境温度时的电机绕组温升和功率模块温升之间的比例系数K5；
基于确定的各种负载情况时的电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K1和不同环境温度时的电机绕组温升和功率模块温升之间的比例系数K5，得到环境温度温升修正系数K3，K3=K5/K1；
通过确定的各种负载情况时的电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K1和环境温度温升修正系数K3，得到电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K0，K0= K1×K3，其余同实施例3。
实施例6、如图6所示，一种电机绕组温升的检测方法，其中：所述的预先确定的电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K0的步骤还包括：
在保持负载和电机转速恒定的情况下，测量不同环境温度时的电机绕组温升和功率模块温升，得到不同环境温度时的电机绕组温升和功率模块温升之间的比例系数K5；
基于确定的各种负载情况时的电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K1、电机转速温升修正系数K2和不同环境温度时的电机绕组温升和功率模块温升之间的比例系数K5，得到环境温度温升修正系数K3，K3=K5/（K1×K2）；
通过确定的各种负载情况时的电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K1、电机转速温升修正系数K2以及环境温度温升修正系数K3，得到电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K0，K0= K1×K2×K3，其余同实施例4。
实施例7、如图7所示，一种电机绕组温升的检测方法，其中：所述的预先确定的电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K0的步骤还包括：
在负载和环境温度恒定的情况下，测量不同电机转速时的电机绕组温升和功率模块温升，得到不同电机转速时的电机绕组温升和功率模块温升之间的比例系数K4；
基于确定的各种负载情况时的电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K1、环境温度温升修正系数K3和不同电机转速时的电机绕组温升和功率模块温升之间的比例系数K4，得到电机转速温升修正系数K2，K2=K4/（K1×K3）;
通过确定的各种负载情况时的电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K1、电机转速温升修正系数K2以及环境温度温升修正系数K3，得到电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K0，K0= K1×K2×K3，其余同实施例5。
实施例8、一种电机绕组温升的检测方法，其中：所述的功率模块温度通过设置在IPM上的温度传感器进行检测得到，其余同实施例1-7中的任意一种实施例。
实施例9、一种电机绕组温升的检测方法，其中：所述的电机转速通过在电机与MCU之间设置电机转速检测电路进行检测得到，其余同实施例1-8中的任意一种实施例。
实施例10、一种电机绕组温升的检测方法，其中：所述的环境温度通过设置与MCU连接的环境温度检测电路进行检测得到，其余同实施例1-9中的任意一种实施例。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，对本发明做出若干改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种电机绕组温升的检测方法，应用于电机、电源、功率模块、MCU、负载组成的系统，其特征在于： 其操作步骤为：
（1）在电机运行时，确定功率模块温升；
（2）基于确定的功率模块温升，以及预先确定的电机绕组温升与功率模块
温升之间的比例系数K0，得到电机绕组温升，电机绕组温升=功率模块温升×K0，完成电机绕组温升的检测。
2.如权利要求1所述的一种电机绕组温升的检测方法，其特征在于：所述的确定功率模块温升的步骤为：通过功率模块温度检测电路得到功率模块温度即时值，功率模块温度即时值之间的差值即为功率模块温升。
3.如权利要求1所述的一种电机绕组温升的检测方法，其特征在于：所述的预先确定的电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K0的步骤为：在保持电机转速和环境温度恒定的情况下，测量各种负载情况时的电机绕组温升和功率模块温升，以得到各种负载情况时的电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K1，K0=K1。
4.如权利要求3所述的一种电机绕组温升的检测方法，其特征在于：所述的预先确定的电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K0的步骤还包括：
在保持负载和环境温度恒定的情况下，测量不同电机转速时的电机绕组温升和功率模块温升，得到不同电机转速时的电机绕组温升和功率模块温升之间的比例系数K4；
基于确定的各种负载情况时的电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K1和不同电机转速时的电机绕组温升和功率模块温升之间的比例系数K4，得到电机转速温升修正系数K2，K2=K4/K1；
通过确定的各种负载情况时的电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K1和电机转速温升修正系数K2，得到电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K0，K0= K1×K2。
5.如权利要求3所述的一种电机绕组温升的检测方法，其特征在于：所述的预先确定的电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K0的步骤还包括：
在保持负载和电机转速恒定的情况下，测量不同环境温度时的电机绕组温升和功率模块温升，得到不同环境温度时的电机绕组温升和功率模块温升之间的比例系数K5；
基于确定的各种负载情况时的电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K1和不同环境温度时的电机绕组温升和功率模块温升之间的比例系数K5，得到环境温度温升修正系数K3，K3=K5/K1；
通过确定的各种负载情况时的电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K1和环境温度温升修正系数K3，得到电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K0，K0= K1×K3。
6.如权利要求4所述的一种电机绕组温升的检测方法，其特征在于：所述的预先确定的电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K0的步骤还包括：
在保持负载和电机转速恒定的情况下，测量不同环境温度时的电机绕组温升和功率模块温升，得到不同环境温度时的电机绕组温升和功率模块温升之间的比例系数K5；
基于确定的各种负载情况时的电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K1、电机转速温升修正系数K2和不同环境温度时的电机绕组温升和功率模块温升之间的比例系数K5，得到环境温度温升修正系数K3，K3=K5/（K1×K2）；
通过确定的各种负载情况时的电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K1、电机转速温升修正系数K2以及环境温度温升修正系数K3，得到电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K0，K0= K1×K2×K3。
7.如权利要求5所述的一种电机绕组温升的检测方法，其特征在于：所述的预先确定的电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K0的步骤还包括：
在负载和环境温度恒定的情况下，测量不同电机转速时的电机绕组温升和功率模块温升，得到不同电机转速时的电机绕组温升和功率模块温升之间的比例系数K4；
基于确定的各种负载情况时的电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K1、环境温度温升修正系数K3和不同电机转速时的电机绕组温升和功率模块温升之间的比例系数K4，得到电机转速温升修正系数K2，K2=K4/（K1×K3）；
通过确定的各种负载情况时的电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K1、电机转速温升修正系数K2以及环境温度温升修正系数K3，得到电机绕组温升与功率模块温升之间的比例系数K0，K0= K1×K2×K3。
8.如权利要求2所述的一种电机绕组温升的检测方法，其特征在于：所述的功率模块温度通过设置在IPM上的温度传感器进行检测得到。
9.如权利要求3或4或5或6或7所述的一种电机绕组温升的检测方法，其特征在于：所述的电机转速通过在电机与MCU之间设置电机转速检测电路进行检测得到。
10.如权利要求3或4或5或6或7所述的一种电机绕组温升的检测方法，其特征在于：所述的环境温度通过设置与MCU连接的环境温度检测电路进行检测得到。
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