CN105974311A

CN105974311A - 永磁同步电机的零速故障检测方法和装置

Info

Publication number: CN105974311A
Application number: CN201610357589.XA
Authority: CN
Inventors: 黄招彬
Original assignee: Midea Group Co Ltd; Guangdong Midea Refrigeration Equipment Co Ltd
Current assignee: Midea Group Co Ltd; GD Midea Air Conditioning Equipment Co Ltd
Priority date: 2016-05-25
Filing date: 2016-05-25
Publication date: 2016-09-28

Abstract

本发明公开了一种永磁同步电机的零速故障检测方法和装置，所述方法包括以下步骤：获取永磁同步电机的定子电阻、直轴电感、交轴电感以及直轴电压、交轴电压、直轴电流和交轴电流；根据永磁同步电机的定子电阻、直轴电感、交轴电感以及直轴电压、交轴电压、直轴电流和交轴电流对永磁同步电机的转速进行估算以获得转速估计值；根据永磁同步电机的定子电阻、直轴电感、交轴电感、直轴电压、交轴电压、直轴电流、交轴电流以及转速估计值计算永磁同步电机的反电势参数，并根据计算得到的永磁同步电机的反电势参数和永磁同步电机的标称反电势参数判断永磁同步电机是否出现零速故障。根据本发明的方法，能够方便且准确地对永磁同步电机进行零速故障检测。

Description

永磁同步电机的零速故障检测方法和装置

技术领域

本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种永磁同步电机的零速故障检测方法和一种永磁同步电机的零速故障检测装置。

背景技术

永磁同步电机以其控制性能好、功率密度高、节能等特点，已经在各行各业中得到广泛应用。其中，在很多应用场合，永磁同步电机的无位置传感器控制方法也应用普遍，比如基于永磁同步电机的变频压缩机、基于永磁同步电机的风机等。

在采用无传感器控制的永磁同步电机系统中，其反馈的电机转速和转子位置无法直接采用速度和位置传感器检测，而是通过扩展反电势法、磁通观测法或者利用滑模观测器等估计方法估算出来的。上述的估计方法是基于电机电阻、直轴电感和交轴电感，根据相关电压电流信号进行转速和位置估算的。这些估计方法本身是闭环调节的，在出现电机堵转或者电机启动失败等零速故障时，上述估计方法很可能失效，即电机的实际转速为零，而估算出来的转速很高。因此，根据上述方法估算出的电机转速不宜作为永磁同步电机零速故障的判断标准。也就是说，在相关的无传感器控制的永磁同步电机系统中，尚不能准确地对永磁同步电机进行零速故障检测。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种永磁同步电机的零速故障检测方法，能够方便且准确地对永磁同步电机进行零速故障检测。

本发明的另一个目的在于提出一种永磁同步电机的零速故障检测装置。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种永磁同步电机的零速故障检测方法，该方法包括以下步骤：获取所述永磁同步电机的定子电阻、直轴电感、交轴电感以及直轴电压、交轴电压、直轴电流和交轴电流；根据所述永磁同步电机的定子电阻、直轴电感、交轴电感以及直轴电压、交轴电压、直轴电流和交轴电流对所述永磁同步电机的转速进行估算以获得转速估计值；根据所述永磁同步电机的定子电阻、直轴电感、交轴电感、直轴电压、交轴电压、直轴电流、交轴电流以及所述转速估计值计算所述永磁同步电机的反电势参数，并根据计算得到的所述永磁同步电机的反电势参数和所述永磁同步电机的标称反电势参数判断所述永磁同步电机是否出现零速故障。

根据本发明实施例的永磁同步电机的零速故障检测方法，先由永磁同步电机的定子电阻、直轴电感、交轴电感以及直轴电压、交轴电压、直轴电流和交轴电流等参数获得永磁同步电机的转速估计值，再根据转速估计值和上述各参数计算永磁同步电机的反电势参数，然后根据计算得到的永磁同步电机的反电势参数和永磁同步电机的标称反电势参数判断永磁同步电机是否出现零速故障，由此，通过将计算值和客观标称值作比较，能够方便且准确地对永磁同步电机进行零速故障检测。

另外，根据本发明上述实施例提出的永磁同步电机的零速故障检测方法还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述永磁同步电机的反电势参数包括所述永磁同步电机的扩展反电势和所述永磁同步电机的反电势系数。

具体地，当所述永磁同步电机的反电势参数为所述永磁同步电机的反电势系数时，根据以下公式计算所述永磁同步电机的反电势系数：

{\hat{K}}_{e} = \frac{1}{{\hat{ω}}_{e}} \sqrt{{(v_{d} + {\hat{ω}}_{e} L_{q} i_{q} - R_{s} i_{d})}^{2} + {(v_{q} - {\hat{ω}}_{e} L_{q} i_{d} - R_{s} i_{q})}^{2}} - Δ L \cdot i_{d},

其中，为所述永磁同步电机的反电势系数，R_s为所述定子电阻，L_d为所述直轴电感，L_q为所述交轴电感，ΔL＝L_d-L_q，v_d为所述直轴电压，i_d为所述直轴电流，v_q为所述交轴电压，i_q为所述交轴电流、为所述转速估计值。

并且，当所述永磁同步电机的反电势参数为所述永磁同步电机的扩展反电势时，根据以下公式计算所述永磁同步电机的扩展反电势：

b a c k E M F = \sqrt{{(v_{d} + {\hat{ω}}_{e} L_{q} i_{q} - R_{s} i_{d})}^{2} + {(v_{q} - {\hat{ω}}_{e} L_{q} i_{d} - R_{s} i_{q})}^{2}},

其中，backEMF为所述永磁同步电机的扩展反电势，R_s为所述定子电阻，L_q为所述交轴电感，v_d为所述直轴电压，i_d为所述直轴电流，v_q为所述交轴电压，i_q为所述交轴电流、为所述转速估计值。

进一步地，当所述永磁同步电机的反电势系数与所述永磁同步电机的标称反电势系数K_e之间满足时，判断所述永磁同步电机出现零速故障，其中，0＜λ＜1；或者当所述永磁同步电机的扩展反电势backEMF与所述永磁同步电机的标称反电势backMF之间满足backEMF＜backMF·ψ时，判断所述永磁同步电机出现零速故障，其中，0＜ψ＜1。

为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种永磁同步电机的零速故障检测装置，该检测装置包括：获取模块，用于获取所述永磁同步电机的定子电阻、直轴电感、交轴电感以及直轴电压、交轴电压、直轴电流和交轴电流；转速估算模块，用于根据所述永磁同步电机的定子电阻、直轴电感、交轴电感以及直轴电压、交轴电压、直轴电流和交轴电流对所述永磁同步电机的转速进行估算以获得转速估计值；反电势参数估计模块，用于根据所述永磁同步电机的定子电阻、直轴电感、交轴电感、直轴电压、交轴电压、直轴电流、交轴电流以及所述转速估计值计算所述永磁同步电机的反电势参数；零速故障判断模块，用于根据计算得到的所述永磁同步电机的反电势参数和所述永磁同步电机的标称反电势参数判断所述永磁同步电机是否出现零速故障。

根据本发明实施例的永磁同步电机的零速故障检测装置，转速估算模块由永磁同步电机的定子电阻、直轴电感、交轴电感以及直轴电压、交轴电压、直轴电流和交轴电流等参数获得永磁同步电机的转速估计值，反电势参数估计模块根据转速估计值和上述各参数计算永磁同步电机的反电势参数，零速故障判断模块根据计算得到的永磁同步电机的反电势参数和永磁同步电机的标称反电势参数判断永磁同步电机是否出现零速故障，由此，通过将计算值和客观标称值作比较，能够方便且准确地对永磁同步电机进行零速故障检测。

另外，根据本发明上述实施例提出的永磁同步电机的零速故障检测装置还可以具有如下附加的技术特征：

具体地，当所述永磁同步电机的反电势参数为所述永磁同步电机的反电势系数时，所述反电势参数估计模块根据以下公式计算所述永磁同步电机的反电势系数：

{\hat{K}}_{e} = \frac{1}{{\hat{ω}}_{e}} \sqrt{{(v_{d} + {\hat{ω}}_{e} L_{q} i_{q} - R_{s} i_{d})}^{2} + {(v_{q} - {\hat{ω}}_{e} L_{q} i_{d} - R_{s} i_{q})}^{2}} - Δ L \cdot i_{d},

并且，当所述永磁同步电机的反电势参数为所述永磁同步电机的扩展反电势时，所述反电势参数估计模块根据以下公式计算所述永磁同步电机的扩展反电势：

b a c k E M F = \sqrt{{(v_{d} + {\hat{ω}}_{e} L_{q} i_{q} - R_{s} i_{d})}^{2} + {(v_{q} - {\hat{ω}}_{e} L_{q} i_{d} - R_{s} i_{q})}^{2}},

进一步地，所述零速故障判断模块用于：在所述永磁同步电机的反电势系数与所述永磁同步电机的标称反电势系数K_e之间满足时，判断所述永磁同步电机出现零速故障，其中，0＜λ＜1；或者在所述永磁同步电机的扩展反电势backEMF与所述永磁同步电机的标称反电势backMF之间满足backEMF<backMF·ψ时，判断所述永磁同步电机出现零速故障，其中，0<ψ<1。

附图说明

图1为根据本发明实施例的永磁同步电机的零速故障检测方法的流程图；

图2为根据本发明一个实施例的永磁同步电机中各参数矢量的坐标关系图；

图3为根据本发明一个实施例的永磁同步电机的矢量控制框图；

图4为根据本发明一个实施例的永磁同步电机的零速故障检测的控制框图；

图5为根据本发明另一个实施例的永磁同步电机的零速故障检测的控制框图；

图6为根据本发明实施例的永磁同步电机的零速故障检测装置的方框示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图来描述本发明实施例的永磁同步电机的零速故障检测方法和装置。

图1为根据本发明实施例的永磁同步电机的零速故障检测方法的流程图。

如图1所示，本发明实施例的永磁同步电机的零速故障检测方法，包括以下步骤：

S101，获取永磁同步电机的定子电阻、直轴电感、交轴电感以及直轴电压、交轴电压、直轴电流和交轴电流。

S102，根据永磁同步电机的定子电阻、直轴电感、交轴电感以及直轴电压、交轴电压、直轴电流和交轴电流对永磁同步电机的转速进行估算以获得转速估计值。

需要说明的是，本发明实施例的永磁同步电机应用于无传感器的控制系统中，例如可应用于空调器的变频压缩机或风机中。图2示出了永磁同步电机中各参数矢量的坐标关系图，如图2所示，在两相旋转坐标系(d-q)和两相静止坐标系(α-β)中，永磁同步电机定子电流i_s在d轴和q轴的分量分别为直轴电流i_d和交轴电流i_q，输出电压v_s在d轴和q轴的分量分别为直轴电流v_d和交轴电流v_q，两相静止坐标系的α轴与两相旋转坐标系的d轴之间的电角度为θ_ε，永磁同步电机的转速为ω_ε。如图3所示，在永磁同步电机的无传感器控制系统中，永磁同步电机的转速给定值与转速估计值经过比例积分控制器PI后输出转矩给定值转矩给定值与反馈电流i_d/i_q经过矢量控制输出电压v_d/v_q，再经过SVM(SpaceVector Modulation，空间矢量调制)输出PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)波形，然后经功率模块驱动永磁同步电机PMSM。其中，反馈电流i_d/i_q可由功率模块输出至永磁同步电机的三相电流经CLARKE变换和PARK变换得到，即完成由uvw三相到dq两相的变换。根据输出电压v_d/v_q(直轴电压和交轴电压)、反馈电流i_d/i_q(直轴电流和交轴电流)以及永磁同步电机的参数(定子电阻、直轴电感和交轴电感)通过无传感器估计算法可以得到电角度估计值和转速估计值

S103，根据永磁同步电机的定子电阻、直轴电感、交轴电感、直轴电压、交轴电压、直轴电流、交轴电流以及转速估计值计算永磁同步电机的反电势参数，并根据计算得到的永磁同步电机的反电势参数和永磁同步电机的标称反电势参数判断永磁同步电机是否出现零速故障。

其中，永磁同步电机的反电势参数可包括永磁同步电机的扩展反电势和永磁同步电机的反电势系数。

在本发明的一个实施例中，当永磁同步电机的反电势参数为永磁同步电机的反电势系数时，可根据以下公式计算永磁同步电机的反电势系数：

{\hat{K}}_{e} = \frac{1}{{\hat{ω}}_{e}} \sqrt{{(v_{d} + {\hat{ω}}_{e} L_{q} i_{q} - R_{s} i_{d})}^{2} + {(v_{q} - {\hat{ω}}_{e} L_{q} i_{d} - R_{s} i_{q})}^{2}} - Δ L \cdot i_{d}, - - - (1)

其中，为永磁同步电机的反电势系数，R_s为定子电阻，L_d为直轴电感，L_q为交轴电感，ΔL＝L_d-L_q，v_d为直轴电压，i_d为直轴电流，v_q为交轴电压，i_q为交轴电流、为转速估计值。

如图4所示，在根据输出电压v_d/v_q(直轴电压和交轴电压)、反馈电流i_d/i_q(直轴电流和交轴电流)、永磁同步电机的参数(定子电阻、直轴电感和交轴电感)以及转速估计值通过反电势系数估计得到反电势系数后，可进一步根据反电势系数进行零速故障判断。

一般地，在图4所示的系统正常工作时，计算得到的永磁同步电机的反电势系数近似等于永磁同步电机的标称反电势系数，而在发生电机堵转或电机启动失败等情况时，转速估计值可能会很高，而永磁同步电机的实际转速为零，因此永磁同步电机的反电势系数可能会远小于永磁同步电机的标称反电势系数。由此，在本发明的实施例中，可将永磁同步电机的反电势系数与永磁同步电机的标称反电势系数K_e进行比较，当永磁同步电机的反电势系数与永磁同步电机的标称反电势系数K_e之间满足时，判断永磁同步电机出现零速故障，其中，0<λ<1。优选地，考虑到计算得到的永磁同步电机的反电势系数和/或标称反电势系数可能存在误差，可取0.3<λ＜0.7，从而能够进一步提高零速故障检测的准确度。

在本发明的一个实施例中，当永磁同步电机的反电势参数为永磁同步电机的扩展反电势时，可根据以下公式计算永磁同步电机的扩展反电势：

b a c k E M F = \sqrt{{(v_{d} + {\hat{ω}}_{e} L_{q} i_{q} - R_{s} i_{d})}^{2} + {(v_{q} - {\hat{ω}}_{e} L_{q} i_{d} - R_{s} i_{q})}^{2}}, - - - (2)

其中，backEMF为永磁同步电机的扩展反电势，R_s为定子电阻，L_q为交轴电感，v_d为直轴电压，i_d为直轴电流，v_q为交轴电压，i_q为交轴电流、为转速估计值。

如图5所示，在根据输出电压v_d/v_q(直轴电压和交轴电压)、反馈电流i_d/i_q(直轴电流和交轴电流)、永磁同步电机的参数(定子电阻、直轴电感和交轴电感)以及转速估计值通过扩展反电势估计得到扩展反电势backEMF后，可进一步根据扩展反电势backEMF和转速估计值进行零速故障判断。

在本发明的实施例中，可计永磁同步电机的标称反电势为实际上，由式(1)和式(2)可知，计算得到的永磁同步电机的扩展反电势为在表贴式永磁同步电机中，由于ΔL≈0，有backEMF≈backMF；在内嵌式永磁同步电机中，由于ΔL＜0且i_d≤0，即ΔL·i_d≥0，那么有backEMF≥backMF，但是在非弱磁区间内直轴电流i_d绝对值很小，因此也就有backEMF≈backMF。也就是说，在图5所示的系统正常工作时，对于非弱磁区域内的表贴式永磁同步电机和内嵌式永磁同步电机，以及弱磁区域内的表贴式永磁同步电机，计算得到的永磁同步电机的扩展反电势近似等于永磁同步电机的标称反电势。同样地，在发生电机堵转或电机启动失败等情况时，永磁同步电机的扩展反电势可能会远小于永磁同步电机的标称反电势。由此，在本发明的实施例中，对于非弱磁区域内的表贴式永磁同步电机和内嵌式永磁同步电机，以及弱磁区域内的表贴式永磁同步电机，可将永磁同步电机的扩展反电势backEMF与永磁同步电机的标称反电势backMF进行比较，当永磁同步电机的扩展反电势backEMF与永磁同步电机的标称反电势backMF之间满足backEMF<backMF·ψ时，判断永磁同步电机出现零速故障，其中，0<ψ<1。优选地，考虑到计算得到的永磁同步电机的扩展反电势和/或标称反电势可能存在误差，以及磁阻ΔL＝L_d-L_q(仅在内嵌式永磁同步电机中存在，在表贴式永磁同步电机中基本没有)的影响，可取0.3＜ψ<0.7，从而能够进一步提高零速故障检测的准确度。

为实现上述实施例的永磁同步电机的零速故障检测方法，本发明还提出一种永磁同步电机的零速故障检测装置。

如图6所示，本发明实施例的永磁同步电机的零速故障检测装置，包括：获取模块10、转速估算模块20、反电势参数估计模块30和零速故障判断模块40。

其中，获取模块10用于获取永磁同步电机的定子电阻、直轴电感、交轴电感以及直轴电压、交轴电压、直轴电流和交轴电流；转速估算模块20用于根据永磁同步电机的定子电阻、直轴电感、交轴电感以及直轴电压、交轴电压、直轴电流和交轴电流对永磁同步电机的转速进行估算以获得转速估计值；反电势参数估计模块30用于根据永磁同步电机的定子电阻、直轴电感、交轴电感、直轴电压、交轴电压、直轴电流、交轴电流以及转速估计值计算永磁同步电机的反电势参数；零速故障判断模块40用于根据计算得到的永磁同步电机的反电势参数和永磁同步电机的标称反电势参数判断永磁同步电机是否出现零速故障。

需要说明的是，本发明实施例的永磁同步电机应用于无传感器的控制系统中，例如可应用于空调器的变频压缩机或风机中。如图2所示，在两相旋转坐标系(d-q)和两相静止坐标系(α-β)中，永磁同步电机定子电流i_s在d轴和q轴的分量分别为直轴电流i_d和交轴电流i_q，输出电压v_s在d轴和q轴的分量分别为直轴电流v_d和交轴电流v_q，两相静止坐标系的α轴与两相旋转坐标系的d轴之间的电角度为θ_ε，永磁同步电机的转速为ω_ε。如图3所示，在永磁同步电机的无传感器控制系统中，永磁同步电机的转速给定值与转速估计值经过比例积分控制器PI后输出转矩给定值转矩给定值与反馈电流i_d/i_q经过矢量控制输出电压v_d/v_q，再经过SVM输出PWM波形，然后经功率模块驱动永磁同步电机PMSM。其中，反馈电流i_d/i_q可由功率模块输出至永磁同步电机的三相电流经CLARKE变换和PARK变换得到，即完成由uvw三相到dq两相的变换。根据输出电压v_d/v_q(直轴电压和交轴电压)、反馈电流i_d/i_q(直轴电流和交轴电流)以及永磁同步电机的参数(定子电阻、直轴电感和交轴电感)通过无传感器估计算法可以得到电角度估计值和转速估计值

在本发明的实施例中，永磁同步电机的反电势参数可包括永磁同步电机的扩展反电势和永磁同步电机的反电势系数。

在本发明的一个实施例中，当永磁同步电机的反电势参数为永磁同步电机的反电势系数时，反电势参数估计模块30可根据以下公式计算永磁同步电机的反电势系数：

{\hat{K}}_{e} = \frac{1}{{\hat{ω}}_{e}} \sqrt{{(v_{d} + {\hat{ω}}_{e} L_{q} i_{q} - R_{s} i_{d})}^{2} + {(v_{q} - {\hat{ω}}_{e} L_{q} i_{d} - R_{s} i_{q})}^{2}} - Δ L \cdot i_{d}, - - - (1)

一般地，在图4所示的系统正常工作时，反电势参数估计模块30计算得到的永磁同步电机的反电势系数近似等于永磁同步电机的标称反电势系数，而在发生电机堵转或电机启动失败等情况时，转速估计值可能会很高，而永磁同步电机的实际转速为零，因此永磁同步电机的反电势系数可能会远小于永磁同步电机的标称反电势系数。由此，在本发明的实施例中，零速故障判断模块40可将永磁同步电机的反电势系数与永磁同步电机的标称反电势系数K_e进行比较，并在永磁同步电机的反电势系数与永磁同步电机的标称反电势系数K_e之间满足时，判断永磁同步电机出现零速故障，其中，0<λ<1。优选地，考虑到计算得到的永磁同步电机的反电势系数和/或标称反电势系数可能存在误差，可取0.3＜λ＜0.7，从而能够进一步提高零速故障检测的准确度。

在本发明的一个实施例中，当永磁同步电机的反电势参数为永磁同步电机的扩展反电势时，反电势参数估计模块30可根据以下公式计算永磁同步电机的扩展反电势：

b a c k E M F = \sqrt{{(v_{d} + {\hat{ω}}_{e} L_{q} i_{q} - R_{s} i_{d})}^{2} + {(v_{q} - {\hat{ω}}_{e} L_{q} i_{d} - R_{s} i_{q})}^{2}}, - - - (2)

在本发明的实施例中，可计永磁同步电机的标称反电势为实际上，由式(1)和式(2)可知，反电势参数估计模块30计算得到的永磁同步电机的扩展反电势为在表贴式永磁同步电机中，由于ΔL≈0，有backEMF≈backMF；在内嵌式永磁同步电机中，由于ΔL＜0且i_d≤0，即ΔL·i_d≥0，那么有backEMF≥backMF，但是在非弱磁区间内直轴电流i_d绝对值很小，因此也就有backEMF≈backMF。也就是说，在图5所示的系统正常工作时，对于非弱磁区域内的表贴式永磁同步电机和内嵌式永磁同步电机，以及弱磁区域内的表贴式永磁同步电机，反电势参数估计模块30计算得到的永磁同步电机的扩展反电势近似等于永磁同步电机的标称反电势。同样地，在发生电机堵转或电机启动失败等情况时，永磁同步电机的扩展反电势可能会远小于永磁同步电机的标称反电势。由此，在本发明的实施例中，对于非弱磁区域内的表贴式永磁同步电机和内嵌式永磁同步电机，以及弱磁区域内的表贴式永磁同步电机，零速故障判断模块40可将永磁同步电机的扩展反电势backEMF与永磁同步电机的标称反电势backMF进行比较，并在永磁同步电机的扩展反电势backEMF与永磁同步电机的标称反电势backMF之间满足backEMF<backMF·ψ时，判断永磁同步电机出现零速故障，其中，0<ψ<1。优选地，考虑到计算得到的永磁同步电机的扩展反电势和/或标称反电势可能存在误差，以及磁阻ΔL＝L_d-L_q(仅在内嵌式永磁同步电机中存在，在表贴式永磁同步电机中基本没有)的影响，可取0.3<ψ<0.7，从而能够进一步提高零速故障检测的准确度。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种永磁同步电机的零速故障检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取所述永磁同步电机的定子电阻、直轴电感、交轴电感以及直轴电压、交轴电压、直轴电流和交轴电流；

根据所述永磁同步电机的定子电阻、直轴电感、交轴电感以及直轴电压、交轴电压、直轴电流和交轴电流对所述永磁同步电机的转速进行估算以获得转速估计值；

根据所述永磁同步电机的定子电阻、直轴电感、交轴电感、直轴电压、交轴电压、直轴电流、交轴电流以及所述转速估计值计算所述永磁同步电机的反电势参数，并根据计算得到的所述永磁同步电机的反电势参数和所述永磁同步电机的标称反电势参数判断所述永磁同步电机是否出现零速故障。

2.根据权利要求1所述的永磁同步电机的零速故障检测方法，其特征在于，所述永磁同步电机的反电势参数包括所述永磁同步电机的扩展反电势和所述永磁同步电机的反电势系数。

3.根据权利要求2所述的永磁同步电机的零速故障检测方法，其特征在于，当所述永磁同步电机的反电势参数为所述永磁同步电机的反电势系数时，根据以下公式计算所述永磁同步电机的反电势系数：

{\hat{K}}_{e} = \frac{1}{{\hat{ω}}_{e}} \sqrt{{(v_{d} + {\hat{ω}}_{e} L_{q} i_{q} - R_{s} i_{d})}^{2} + {(v_{q} - {\hat{ω}}_{e} L_{q} i_{d} - R_{s} i_{q})}^{2}} - Δ L \cdot i_{d},

4.根据权利要求2所述的永磁同步电机的零速故障检测方法，其特征在于，当所述永磁同步电机的反电势参数为所述永磁同步电机的扩展反电势时，根据以下公式计算所述永磁同步电机的扩展反电势：

b a c k E M F = \sqrt{{(v_{d} + {\hat{ω}}_{e} L_{q} i_{q} - R_{s} i_{d})}^{2} + {(v_{q} - {\hat{ω}}_{e} L_{q} i_{d} - R_{s} i_{q})}^{2}},

5.根据权利要求3或4所述的永磁同步电机的零速故障检测方法，其特征在于，

当所述永磁同步电机的反电势系数与所述永磁同步电机的标称反电势系数K_e之间满足时，判断所述永磁同步电机出现零速故障，其中，0＜λ＜1；或者

当所述永磁同步电机的扩展反电势backEMF与所述永磁同步电机的标称反电势backMF之间满足backEMF＜backMF·ψ时，判断所述永磁同步电机出现零速故障，其中，0＜ψ＜1。

6.一种永磁同步电机的零速故障检测装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取所述永磁同步电机的定子电阻、直轴电感、交轴电感以及直轴电压、交轴电压、直轴电流和交轴电流；

转速估算模块，用于根据所述永磁同步电机的定子电阻、直轴电感、交轴电感以及直轴电压、交轴电压、直轴电流和交轴电流对所述永磁同步电机的转速进行估算以获得转速估计值；

反电势参数估计模块，用于根据所述永磁同步电机的定子电阻、直轴电感、交轴电感、直轴电压、交轴电压、直轴电流、交轴电流以及所述转速估计值计算所述永磁同步电机的反电势参数；

零速故障判断模块，用于根据计算得到的所述永磁同步电机的反电势参数和所述永磁同步电机的标称反电势参数判断所述永磁同步电机是否出现零速故障。

7.根据权利要求6所述的永磁同步电机的零速故障检测装置，其特征在于，所述永磁同步电机的反电势参数包括所述永磁同步电机的扩展反电势和所述永磁同步电机的反电势系数。

8.根据权利要求7所述的永磁同步电机的零速故障检测装置，其特征在于，当所述永磁同步电机的反电势参数为所述永磁同步电机的反电势系数时，所述反电势参数估计模块根据以下公式计算所述永磁同步电机的反电势系数：

{\hat{K}}_{e} = \frac{1}{{\hat{ω}}_{e}} \sqrt{{(v_{d} + {\hat{ω}}_{e} L_{q} i_{q} - R_{s} i_{d})}^{2} + {(v_{q} - {\hat{ω}}_{e} L_{q} i_{d} - R_{s} i_{q})}^{2}} - Δ L \cdot i_{d},

9.根据权利要求7所述的永磁同步电机的零速故障检测装置，其特征在于，当所述永磁同步电机的反电势参数为所述永磁同步电机的扩展反电势时，所述反电势参数估计模块根据以下公式计算所述永磁同步电机的扩展反电势：

b a c k E M F = \sqrt{{(v_{d} + {\hat{ω}}_{e} L_{q} i_{q} - R_{s} i_{d})}^{2} + {(v_{q} - {\hat{ω}}_{e} L_{q} i_{d} - R_{s} i_{q})}^{2}},

10.根据权利要求8或9所述的永磁同步电机的零速故障检测装置，其特征在于，所述零速故障判断模块用于：

在所述永磁同步电机的反电势系数与所述永磁同步电机的标称反电势系数K_e之间满足时，判断所述永磁同步电机出现零速故障，其中，0＜λ＜1；或者

在所述永磁同步电机的扩展反电势backEMF与所述永磁同步电机的标称反电势backMF之间满足backEMF＜backMF·ψ时，判断所述永磁同步电机出现零速故障，其中，0＜ψ＜1。