CN110138312A - 一种电机转子温度估计方法、装置及控制器 - Google Patents
一种电机转子温度估计方法、装置及控制器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110138312A CN110138312A CN201910415188.9A CN201910415188A CN110138312A CN 110138312 A CN110138312 A CN 110138312A CN 201910415188 A CN201910415188 A CN 201910415188A CN 110138312 A CN110138312 A CN 110138312A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- temperature
- rotor
- motor
- variable quantity
- initial
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
- H02P29/60—Controlling or determining the temperature of the motor or of the drive
- H02P29/66—Controlling or determining the temperature of the rotor
- H02P29/662—Controlling or determining the temperature of the rotor the rotor having permanent magnets
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
本发明涉及电机技术领域,提出了一种电机转子温度估计方法、装置及控制器,所述方法建立了发热模型得到发热量,建立散热模型得到散热量,同时建立温升模型,根据发热量、散热量和初始温度变化量获得当前时刻相对于初始时刻的温度变化量,根据所述当前时刻相对于初始时刻的温度变化量,及初始温度可以对电机温度进行估计。通过电机的发热和散热模型来估计电机转子温度的方法符合热物理学规律,在准确标定电机的发热、散热的影响因素的情况下能准确的估计出电机转子的温度。同时所述方法不需要在电机中设置温度传感器,减少了系统的复杂度,降低了成本,也提高了系统的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及电机技术领域,尤其涉及一种电机转子温度估计方法、装置及控制器。
背景技术
永磁同步电机一般由以下几个部分组成:电机定子绕组部分、电机永磁体转子、电机控制器以及电机冷却系统。根据永磁同步电机的扭矩输出公式:
其中Te指输出扭矩、p指电机的极对数、ψf是永磁体转子的磁通量、Ld和id是三相定子绕组的d轴电感和电流大小、Lq和iq是三相定子绕组的q轴电感和电流大小。汽车用永磁同步电机需要预估电机输出扭矩的大小,然而永磁体转子磁通ψf的大小和温度有很大的关系,如果不知道电机转子的温度,将会导致电机输出扭矩的估计值不准确。
永磁同步电机的控制过程中,永磁体的磁通ψf会随着温度的改变产生变化,当永磁体温度过高的时候,磁通ψf比常温情况下会有所下降,在定子电流不变的情况下,电机输出扭矩Te的能力会下降。而且当永磁体的温度超过一定的临界值的高温后,永磁体会出现不可恢复的退磁现象,这将导致永磁同步电机的损坏,因此非常有必要监控永磁体的温度,进行通过一定的控制方式对永磁体进行过热保护。
由于电机的永磁体是旋转部件,安装在运动部件的转子上的温度传感器布置结构复杂,信号采集困难,因此采用温度传感器的方式来监测永磁体的方式不仅成本高昂,而且系统容易发生故障。
发明内容
本发明要解决的技术问题是电机温度估计的问题。为了解决上述问题,本发明提出了一种电机转子温度估计方法、装置及控制器,本发明具体是以如下技术方案实现的:
本发明的第一个方面提出了一种电机转子温度估计方法,所述方法包括:
根据电机冷却的程度,获得电机转子的初始时刻对应的第一温度和初始温度变化量;
获得当前时刻的电机转子的第一热量值;
获得上一时刻相对于初始时刻的第一温度变化量;
根据所述第一热量值和所述第一温度变化量,获得当前时刻相对于初始时刻的第二温度变化量;
根据所述第一温度和所述第二温度变化量,获得电机转子的当前时刻温度。
进一步地,所述根据电机冷却的程度,获得电机转子的初始时刻对应的第一温度包括:
判断电机停机后是否完全冷却;
若是,则根据环境温度,获得第一温度;初始化初始温度变化量为零;
若否,则根据环境温度,获得第一温度;根据存储的上一测量周期的状态值,获得初始温度变化量。
进一步地,所述根据存储的上一测量周期的状态值,获得初始温度变化量包括:
获得上一停机时刻的停机时刻温度;
根据停机时刻温度,获得停机后的停机温度变化量;
获得上一测量周期中的周期温度变化量;
根据所述停机温度变化量和周期温度变化量,获得初始温度变化量。
进一步地,所述获得当前时刻的电机转子的第一热量值包括:
获得当前时刻电机转子的第一发热量;
获得当前时刻电机转子的第一散热量;
根据所述第一发热量和所述第一散热量,获得当前时刻的电机转子的第一热量值。
进一步地,所述获得当前时刻电机转子的第一发热量,获得当前时刻电机转子的第一散热量包括:
根据预设的发热模型,获得发热修正系数;
根据所述发热修正系数,获得第一发热量;
所述获得当前时刻电机转子的第一散热量包括:
根据预设的散热模型,获得散热修正系数;
根据所述散热修正系数,获得第一散热量。
进一步地,所述获得电机转子的当前时刻温度之后,还包括:
判断是否完成当前测量周期的温度测量;
若是,则判断电机转子的当前时刻温度是否超过设定值。
本发明的第二个方面提出了一种电机转子温度估计装置,所述装置包括:初始温度获得模块、热量值获得模块、温度变化量获得模块和当前时刻温度获得模块;
所述初始温度获得模块用于根据电机冷却的程度,获得初始时刻的第一温度和初始温度变化量;
所述热量值获得模块用于获得当前时刻的电机转子的第一热量值;
所述温度变化量获得模块用于获得上一时刻相对于初始时刻的第一温度变化量,根据所述第一热量值和第一温度变化量,获得当前时刻相对于初始时刻的第二温度变化量;
所述当前时刻温度获得模块用于根据所述第二温度变化量和所述第一温度,获得电机转子的当前时刻温度。
进一步地,所述初始温度获得模块还包括冷却程度判断单元、停机温度变化量获得单元和初始温度变化量获得单元;
所述冷却程度判断单元用于判断电机是否完全冷却;
所述停机温度变化量获得单元用于根据上一停机时刻的停机时刻温度,获得电机未完全冷却时的停机温度变化量;
所述初始温度变化量获得单元用于根据上一测量周期的周期温度变化量和所述停机温度变化量,获得初始温度变化量。
进一步地,所述装置还包括电机过热判断模块;
所述电机过热判断模块用于判断电机转子温度是否超过设定值。
本发明的第三个方面提出了一种控制器,所述控制器包括上述所述的一种电机转子温度估计装置。
采用上述技术方案,本发明所述的一种电机转子温度估计方法、装置及控制器,具有如下有益效果:
1)本发明提出了一种电机转子温度估计方法,所述方法建立了发热模型得到发热量,建立散热模型得到散热量,同时建立温升模型,根据发热量、散热量和初始温度变化量获得当前时刻相对于初始时刻的温度变化量,根据所述当前时刻相对于初始时刻的温度变化量,及初始温度可以对电机温度进行估计,通过建立发热和散热模型来估计电机转子温度的方法符合热物理学规律,在准确标定电机的发热、散热的影响因素的情况下能准确的估计出电机转子的温度;
2)本发明提出了一种电机转子温度估计方法,由于是通过建立发热模型及散热模型的方式,来对温度进行估计,因此所述方法不需要在电机中设置温度传感器,减少了系统的复杂度,降低了成本,同时也提高了系统的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种电机转子温度估计方法的流程图;
图2为本发明实施例提供的一种获得初始温度变化量的方法的流程图;
图3为本发明实施例提供的获得当前时刻的电机转子的第一热量值的方法的流程图;
图4为本发明实施例提供的获得当前时刻电机转子的第一发热量以及获得当前时刻电机转子的第一散热量的方法的流程图;
图5为本发明实施例提供的电机转子温度估计并进行热保护的流程图;
图6为本发明实施例提供的一种电机转子温度估计装置的结构示意图;
图7为本发明实施例提供的一种电机转子温度估计装置的初始温度获得模块的结构示意图。
以下对附图作补充说明:
201-初始温度获得模块,202-热量值获得模块,203-温度变化量获得模块,204-当前时刻温度获得模块,2001-冷却程度判断单元,2002-停机温度变化量获得单元,2003-初始温度变化量获得单元。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本申请所提供的几个实施例中,所描述的系统实施例仅仅是示意性的,例如所述模块的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,模块或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的,作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。
实施例1:
本发明实施例中提供了一种电机转子温度估计方法,如图1所示,所述方法包括:
S1.根据电机冷却的程度,获得电机转子的初始时刻对应的第一温度和初始温度变化量;
S2.获得当前时刻的电机转子的第一热量值;
S3.获得上一时刻相对于初始时刻的第一温度变化量;
S4.根据所述第一热量值和所述第一温度变化量,获得当前时刻相对于初始时刻的第二温度变化量;
S5.根据所述第一温度和所述第二温度变化量,获得电机转子的当前时刻温度。
进一步地,所述根据电机冷却的程度,获得电机转子的初始时刻对应的第一温度包括:
判断电机停机后是否完全冷却;
若是,则根据环境温度,获得第一温度;初始化初始温度变化量为零;
若否,则根据环境温度,获得第一温度;根据存储的上一测量周期的状态值,获得初始温度变化量。
所述根据环境温度,获得第一温度。设环境温度为Tambient,第一温度为T0,将第一温度设置为环境温度,则:
T0=Tambient
根据电机的冷却程度,判断上一次停机时刻以来电机是否完全冷却。若电机完全冷却,则初始化初始温度变化量为:
ΔT0=0
进一步地,若电机未完全冷却,如图2所示,所述根据存储的上一测量周期的状态值,获得初始温度变化量的方法包括:
S01.获得上一停机时刻的停机时刻温度;
S02.根据停机时刻温度,获得停机后的停机温度变化量;
S03.获得上一测量周期中的周期温度变化量;
S04.根据所述停机温度变化量和周期温度变化量,获得初始温度变化量。
具体地,读取上次停机存储的温度Tstopn,查表计算停机来永磁体温度变化为:
ΔTc=f(tcool,Tstopn-Tambient)
初始化初始温度变化量为:
ΔT0=ΔTn-ΔTc
在初始化数据获得的之后,需要根据发热修正系数和散热修正系数分别获得发热量和散热量。
进一步地,如图3所示,所述获得当前时刻的电机转子的第一热量值的方法包括:
S001.获得当前时刻电机转子的第一发热量;
S002.获得当前时刻电机转子的第一散热量;
S003.根据所述第一发热量和所述第一散热量,获得当前时刻的电机转子的第一热量值。
进一步地,如图4所示,所述获得当前时刻电机转子的第一发热量,获得当前时刻电机转子的第一散热量包括:
S0001.根据预设的发热模型,获得发热修正系数;
S0002.根据所述发热修正系数,获得第一发热量;
所述获得当前时刻电机转子的第一散热量包括:
S0003.根据预设的散热模型,获得散热修正系数;
S0004.根据所述散热修正系数,获得第一散热量。
具体地,所述发热模型包括:根据发热分析可得,永磁同步电机的发热主要由铁损和铜损组成。
其中,PFe为铁损,铁损的单位为W,所述铁损主要是电机磁场交变的发热。kh为磁滞损耗系数;kc为涡流损耗系数;ke为附加损耗系数;Bm为磁通密度;f为交变磁场的频率;x为经验系数,通常取值范围为1.8~2.2左右。
其中,PCu为铜损,单位是W。λ为电机定子绕组的相数,Ik为绕组定子绕组中的电流,Rk为定子绕组中的电阻,对于交流对称负载,其中nm是电机的相数,由于nm相交流电机的绕组电阻和相电流都近似相等。
综合以上电机的发热分析,电机的铜损发热是主要部分,设总的发热功率为P1,则
由此可得发热修正系数为:
β是一个大于0、与交变磁场频率、电机电流相关的常数,用做发热修正系数。
所述散热模型包括:根据散热分析,永磁同步电机的散热主要由热传导功率、热对流功率和热辐射功率构成。
设热传导功率为P热传导,则:
其中,λ为热导率,所述热导率的单位是W/(mK)。A1是两个接触物体之间的面积,负号表示热量传递的方向和温度升高的方向是相反的。
其中,是热传导物体的温度梯度。
设热对流功率为P热对流,则:
P热对流=hA2(tw-tf)=hA2ΔT
其中,h为对流传热系数,所述对流传热系数的单位是W/(m2K)。A2为永磁同步电机对流传热表面面积。tw是电机温度、tf是冷却介质的温度,ΔT是电机和对流空气之间的温差。
根据斯特藩一玻耳兹曼定理,设热辐射功率为P热辐射,则:
P热辐射=σA3T4
其中,σ是斯特藩-玻尔兹曼常数,或称黑体辐射常数,它是个自然常数,其值为5.67×10-8W/(m2K4);A3是黑体辐射表面积;T是热辐射物体的绝对温度,所述T的单位为K。
则根据上述的散热分析,设电机总的散热功率为P0,则电机转子的散热功率的计算公式为:
P0=P热传导+P热对流+P热辐射
即:
其中:
g是一个受永磁体转子温度、永磁体的温升、电机结构影响的散热修正参数。
因此,在建立发热模型和散热模型后,可以通过查表的方式获发热修正系数β和散热修正系数g,在初始化步骤完成后,对电机状态进行数据采集,获得电流Ik及永磁体转子转动频率f。查表得出发热修正系数g(T,ΔTn),查二维表得出发热修正系数β(f,Ik)。
具体地,建立永磁同步电机进行温升模型,对永磁同步电机的温度进行估计。根据比热容公式和热平衡方程,获得电机温度变化量的递推公式。
所述比热容公式为:
Q=CvmΔTn
其中Cv是等效比热;m是物体质量;ΔTn是时刻tn相对于初始时刻t0的物体的温度变化量,n是自然数,假设初始时刻t0物体的温度是T0、时刻tn物体的温度是Tn。因此在控制器的一个计算周期,即时间间隔Δtn=tn-tn-1内,我们可以得出电机估计温度的递推公式。
根据比热容公式,所述热平衡方程为:
Q=(发热-散热)·时间=Cvm(ΔTn-ΔTn-1)
则根据所述热平衡方程可得:
根据初始时刻的第一温度T0,和初始温度变化量ΔT0,可以根据递推公式,获得时刻tn物体的温度:
进一步地,所述获得电机转子的当前时刻温度之后,还包括:
判断是否完成当前测量周期的温度测量;
若是,则判断电机转子的当前时刻温度是否超过设定值。
当电机转子的当前时刻温度超过设定值时,需要对电机进行过热保护,如降低电机的输出功率、减小电机的输出电流等,延长电机的使用寿命。
同时,控制器的存储单元存储各个状态值,存储停机时刻的温度变化量ΔTstopn、停机时刻的温度Tstopn及停机时刻tstopn,用于在下一次温度估计中,进行初始温度变化量的计算。
在一个具体的场景下,如图5所示,电机永磁体转子的温度估计流程包括:
S101.初始化变量计数器n=0,设置初始温度T0为环境温度。
S102.判断自上次停机以来电机是否已经完全冷却。
S103.若完全冷却,则初始化永磁体转子的初始温度变化量ΔT0=0。
S104.若没有完全冷却,则计算停机时刻以来永磁体转子自然冷却温度的变化量ΔTc,并初始化永磁体转子相对于同步电机环境温度T0的温度变化量ΔT0。
S105.采集同步电机相电流和转子速度信号。
S106.根据所述相电流和转子速度信号,查表获得永磁同步电机的发热修正系数g和散热修正系数β。
S107.根据所述发热修正系数和散热修正系数,获得永磁同步电机的发热功率P1和散热功率P0。
S108.根据所述发热功率P1、散热功率P0、初始温度T0和初始温度变化量ΔT0,获得同步电机的永磁体转子当前时刻相对于初始时刻的温度变化量ΔTn,并获得永磁体转子温度Tn。
S109.判断程序是否已经运行结束;
S1010.若程序没有运行结束,则判断同步电机是否过热,即同步电机转子温度超过设定值Tn>Tmax。
S1011.若同步电机过热,则实施热保护。
S1012.若程序已经运行结束,则等待定时器Δtn计时标志置位;
S1013.在控制器的存储单元记录各个状态值。
本发明实施例提出的一种电机转子温度估计方法,所述方法建立发热模型获得发热修正系数,并根据发热修正系数获得当前时刻的发热量,所述方法建立散热模型获得散热修正系数,并根据散热修正系数获得当前时刻的散热量。所述方法建立温升模型,根据发热量、散热量和初始温度变化量获得当前时刻相对于初始时刻的温度变化量,根据所述当前时刻相对于初始时刻的温度变化量,及初始温度可以对电机温度进行估计。
所述方法通过电机的发热和散热模型来估计电机转子温度的方法符合热物理学规律,在准确标定电机的发热、散热的影响因素的情况下能准确的估计出电机转子的温度。同时所述方法不需要在电机中设置温度传感器,减少了系统的复杂度,降低了成本,同时也提高了系统的可靠性。
实施例2:
本发明一个可行的实施例中提供了一种电机转子温度估计装置。具体地,如图6所示,所述装置包括:初始温度获得模块201、热量值获得模块202、温度变化量获得模块203和当前时刻温度获得模块204;
所述初始温度获得模块201用于根据电机冷却的程度,获得初始时刻的第一温度和初始温度变化量;
所述热量值获得模块202用于获得当前时刻的电机转子的第一热量值;
所述温度变化量获得模块203用于获得上一时刻相对于初始时刻的第一温度变化量,根据所述第一热量值和第一温度变化量,获得当前时刻相对于初始时刻的第二温度变化量;
所述当前时刻温度获得模块204用于根据所述第二温度变化量和所述第一温度,获得电机转子的当前时刻温度。
进一步地,如图7所示,所述初始温度获得模块201还包括冷却程度判断单元2001、停机温度变化量获得单元2002和初始温度变化量获得单元2003;
所述冷却程度判断单元2001用于判断电机是否完全冷却;
所述停机温度变化量获得单元2002用于根据上一停机时刻的停机时刻温度,获得电机未完全冷却时的停机温度变化量;
所述初始温度变化量获得单元2003用于根据上一测量周期的周期温度变化量和所述停机温度变化量,获得初始温度变化量。
具体地,读取上次停机存储的温度Tstopn,查表计算停机来永磁体温度变化为:
ΔTc=f(tcool,Tstopn-Tambient)
初始化初始温度变化量为:
ΔT0=ΔTn-ΔTc
在初始化数据获得的之后,需要根据发热修正系数和散热修正系数分别获得发热量和散热量。
具体地,所述发热模型包括:根据发热分析可得,永磁同步电机的发热主要由铁损和铜损组成。
其中,PFe为铁损,铁损的单位为W,所述铁损主要是电机磁场交变的发热。kh为磁滞损耗系数;kc为涡流损耗系数;ke为附加损耗系数;Bm为磁通密度;f为交变磁场的频率;x为经验系数,通常取值范围为1.8~2.2左右。
其中,PCu为铜损,单位是W。λ为电机定子绕组的相数,Ik为绕组定子绕组中的电流,Rk为定子绕组中的电阻,对于交流对称负载,其中nm是电机的相数,由于nm相交流电机的绕组电阻和相电流都近似相等。
综合以上电机的发热分析,电机的铜损发热是主要部分,设总的发热功率为P1,则
由此可得发热修正系数为:
β是一个大于0、与交变磁场频率、电机电流相关的常数,用做发热修正系数。
所述散热模型包括:根据散热分析,永磁同步电机的散热主要由热传导功率、热对流功率和热辐射功率构成。
设热传导功率为P热传导,则:
其中,λ为热导率,所述热导率的单位是W/(mK)。A1是两个接触物体之间的面积,负号表示热量传递的方向和温度升高的方向是相反的。
其中,是热传导物体的温度梯度。
设热对流功率为P热对流,则:
P热对流=hA2(tw-tf)=hA2ΔT
其中,h为对流传热系数,所述对流传热系数的单位是W/(m2K)。A2为永磁同步电机对流传热表面面积。tw是电机温度、tf是冷却介质的温度,ΔT是电机和对流空气之间的温差。
根据斯特藩一玻耳兹曼定理,设热辐射功率为P热辐射,则:
P热辐射=σA3T4
其中,σ是斯特藩-玻尔兹曼常数,或称黑体辐射常数,它是个自然常数,其值为5.67×10-8W/(m2K4);A3是黑体辐射表面积;T是热辐射物体的绝对温度,所述T的单位为K。
则根据上述的散热分析,设电机总的散热功率为P0,则电机转子的散热功率的计算公式为:
P0=P热传导+P热对流+P热辐射
即:
其中:
g是一个受永磁体转子温度、永磁体的温升、电机结构影响的散热修正参数。
因此,在建立发热模型和散热模型后,可以通过查表的方式获发热修正系数β和散热修正系数g,在初始化步骤完成后,对电机状态进行数据采集,获得电流Ik及永磁体转子转动频率f。查表得出发热修正系数g(T,ΔTn),查二维表得出发热修正系数β(f,Ik)。
具体地,建立永磁同步电机进行温升模型,对永磁同步电机的温度进行估计。根据比热容公式和热平衡方程,获得电机温度变化量的递推公式。
所述比热容公式为:
Q=CvmΔTn
其中Cv是等效比热;m是物体质量;ΔTn是时刻tn相对于初始时刻t0的物体的温度变化量,n是自然数,假设初始时刻t0物体的温度是T0、时刻tn物体的温度是Tn。因此在控制器的一个计算周期,即时间间隔Δtn=tn-tn-1内,我们可以得出电机估计温度的递推公式。
根据比热容公式,所述热平衡方程为:
Q=(发热-散热)·时间=Cvm(ΔTn-ΔTn-1)
则根据所述热平衡方程可得:
根据初始时刻的第一温度T0,和初始温度变化量ΔT0,可以根据递推公式,获得时刻tn物体的温度:
进一步地,所述装置还包括电机过热判断模块;
所述电机过热判断模块用于判断电机转子温度是否超过设定值。
当电机转子的当前时刻温度超过设定值时,需要对电机进行过热保护,如降低电机的输出功率、减小电机的输出电流等,延长电机的使用寿命。
同时,控制器的存储单元存储各个状态值,存储停机时刻的温度变化量ΔTstopn、停机时刻的温度Tstopn及停机时刻tstopn,用于在下一次温度估计中,进行初始温度变化量的计算。
本发明实施例提出的一种电机转子温度估计装置,所述装置建立发热模型获得发热修正系数,并根据发热修正系数获得当前时刻的发热量,所述装置建立散热模型获得散热修正系数,并根据散热修正系数获得当前时刻的散热量。所述装置建立温升模型,根据发热量、散热量和初始温度变化量获得当前时刻相对于初始时刻的温度变化量,根据所述当前时刻相对于初始时刻的温度变化量,及初始温度可以对电机温度进行估计。
所述装置通过电机的发热和散热模型来估计电机转子温度,符合热物理学规律,在准确标定电机的发热、散热的影响因素的情况下能准确的估计出电机转子的温度。同时所述装置不需要设置温度传感器,减少了系统的复杂度,降低了成本,同时也提高了系统的可靠性。
实施例3:
本发明另一个可行的实施例中提供了一种控制器。所述控制器包括上述所述的一种电机转子温度估计装置。控制器用于在判断电机转子的当前时刻温度超过设定值时,对电机进行过热保护,如降低电机的输出功率、减小电机的输出电流等,延长电机的使用寿命。
控制器的存储单元还可以存储各个状态值,存储停机时刻的温度变化量ΔTstopn、停机时刻的温度Tstopn及停机时刻tstopn,用于在下一次温度估计中,进行初始温度变化量的计算。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电机转子温度估计方法,其特征在于,所述方法包括:
根据电机冷却的程度,获得电机转子的初始时刻对应的第一温度和初始温度变化量;
获得当前时刻的电机转子的第一热量值;
获得上一时刻相对于初始时刻的第一温度变化量;
根据所述第一热量值和所述第一温度变化量,获得当前时刻相对于初始时刻的第二温度变化量;
根据所述第一温度和所述第二温度变化量,获得电机转子的当前时刻温度。
2.根据权利要求1所述的一种电机转子温度估计方法,其特征在于,所述根据电机冷却的程度,获得电机转子的初始时刻对应的第一温度包括:
判断电机停机后是否完全冷却;
若是,则根据环境温度,获得第一温度;初始化初始温度变化量为零;
若否,则根据环境温度,获得第一温度;根据存储的上一测量周期的状态值,获得初始温度变化量。
3.根据权利要求2所述的一种电机转子温度估计方法,其特征在于,所述根据存储的上一测量周期的状态值,获得初始温度变化量包括:
获得上一停机时刻的停机时刻温度;
根据停机时刻温度,获得停机后的停机温度变化量;
获得上一测量周期中的周期温度变化量;
根据所述停机温度变化量和周期温度变化量,获得初始温度变化量。
4.根据权利要求1所述的一种电机转子温度估计方法,其特征在于,所述获得当前时刻的电机转子的第一热量值包括:
获得当前时刻电机转子的第一发热量;
获得当前时刻电机转子的第一散热量;
根据所述第一发热量和所述第一散热量,获得当前时刻的电机转子的第一热量值。
5.根据权利要求4所述的一种电机转子温度估计方法,其特征在于,所述获得当前时刻电机转子的第一发热量,获得当前时刻电机转子的第一散热量包括:
根据预设的发热模型,获得发热修正系数;
根据所述发热修正系数,获得第一发热量;
所述获得当前时刻电机转子的第一散热量包括:
根据预设的散热模型,获得散热修正系数;
根据所述散热修正系数,获得第一散热量。
6.根据权利要求1所述的一种电机转子温度估计方法,其特征在于,所述获得电机转子的当前时刻温度之后,还包括:
判断是否完成当前测量周期的温度测量;
若是,则判断电机转子的当前时刻温度是否超过设定值。
7.一种电机转子温度估计装置,其特征在于,所述装置包括:初始温度获得模块、热量值获得模块、温度变化量获得模块和当前时刻温度获得模块;
所述初始温度获得模块用于根据电机冷却的程度,获得初始时刻的第一温度和初始温度变化量;
所述热量值获得模块用于获得当前时刻的电机转子的第一热量值;
所述温度变化量获得模块用于获得上一时刻相对于初始时刻的第一温度变化量,根据所述第一热量值和第一温度变化量,获得当前时刻相对于初始时刻的第二温度变化量;
所述当前时刻温度获得模块用于根据所述第二温度变化量和所述第一温度,获得电机转子的当前时刻温度。
8.根据权利要求7所述的一种电机转子温度估计装置,其特征在于,所述初始温度获得模块还包括冷却程度判断单元、停机温度变化量获得单元和初始温度变化量获得单元;
所述冷却程度判断单元用于判断电机是否完全冷却;
所述停机温度变化量获得单元用于根据上一停机时刻的停机时刻温度,获得电机未完全冷却时的停机温度变化量;
所述初始温度变化量获得单元用于根据上一测量周期的周期温度变化量和所述停机温度变化量,获得初始温度变化量。
9.根据权利要求7所述的一种电机转子温度估计装置,其特征在于,所述装置还包括电机过热判断模块;
所述电机过热判断模块用于判断电机转子温度是否超过设定值。
10.一种控制器,其特征在于,所述控制器包括权利要求7到9任意一项所述的一种电机转子温度估计装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910415188.9A CN110138312A (zh) | 2019-05-13 | 2019-05-13 | 一种电机转子温度估计方法、装置及控制器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910415188.9A CN110138312A (zh) | 2019-05-13 | 2019-05-13 | 一种电机转子温度估计方法、装置及控制器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110138312A true CN110138312A (zh) | 2019-08-16 |
Family
ID=67571285
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910415188.9A Pending CN110138312A (zh) | 2019-05-13 | 2019-05-13 | 一种电机转子温度估计方法、装置及控制器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110138312A (zh) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110474574A (zh) * | 2019-09-19 | 2019-11-19 | 上海元城汽车技术有限公司 | 永磁同步电机的控制方法、装置和电机控制器 |
CN110702272A (zh) * | 2019-09-24 | 2020-01-17 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种电机转子温度的估算方法、装置、电机和存储介质 |
CN110763495A (zh) * | 2019-10-12 | 2020-02-07 | 中国北方车辆研究所 | 一种试验系统水泵驱动电机的性能判断方法 |
CN113357675A (zh) * | 2020-03-02 | 2021-09-07 | 宁波方太厨具有限公司 | 吸油烟机电机及叶轮保养预估方法及楼宇集中式排烟系统 |
CN113675824A (zh) * | 2021-08-11 | 2021-11-19 | 追觅创新科技(苏州)有限公司 | 电机的过载保护方法和装置、存储介质及电子装置 |
CN113671384A (zh) * | 2021-08-20 | 2021-11-19 | 华北电力大学(保定) | 一种电池温度预测方法及系统 |
EP4009420A4 (en) * | 2020-07-10 | 2022-11-30 | Contemporary Amperex Technology Co., Limited | SELF-HEATING CONTROL METHOD AND APPARATUS FOR A POWER BATTERY |
WO2023109403A1 (zh) * | 2021-12-15 | 2023-06-22 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 永磁同步电机的转子温度的估算方法、装置和计算机设备 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20140073209A (ko) * | 2012-12-06 | 2014-06-16 | 현대모비스 주식회사 | 모터 온도센서 고장시 모터 출력 디레이팅 운전 장치 및 방법 |
CN104913861A (zh) * | 2014-03-12 | 2015-09-16 | 发那科株式会社 | 电动机的转子的温度检测装置和过热保护装置 |
CN109039197A (zh) * | 2018-07-24 | 2018-12-18 | 上海大郡动力控制技术有限公司 | 永磁同步电机输出扭矩受温度影响的修正方法 |
CN109347405A (zh) * | 2018-10-08 | 2019-02-15 | 重庆长安汽车股份有限公司 | 一种电机转子温度的估算方法及估算系统 |
-
2019
- 2019-05-13 CN CN201910415188.9A patent/CN110138312A/zh active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20140073209A (ko) * | 2012-12-06 | 2014-06-16 | 현대모비스 주식회사 | 모터 온도센서 고장시 모터 출력 디레이팅 운전 장치 및 방법 |
CN104913861A (zh) * | 2014-03-12 | 2015-09-16 | 发那科株式会社 | 电动机的转子的温度检测装置和过热保护装置 |
CN109039197A (zh) * | 2018-07-24 | 2018-12-18 | 上海大郡动力控制技术有限公司 | 永磁同步电机输出扭矩受温度影响的修正方法 |
CN109347405A (zh) * | 2018-10-08 | 2019-02-15 | 重庆长安汽车股份有限公司 | 一种电机转子温度的估算方法及估算系统 |
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110474574B (zh) * | 2019-09-19 | 2021-05-25 | 上海元城汽车技术有限公司 | 永磁同步电机的控制方法、装置和电机控制器 |
CN110474574A (zh) * | 2019-09-19 | 2019-11-19 | 上海元城汽车技术有限公司 | 永磁同步电机的控制方法、装置和电机控制器 |
CN110702272A (zh) * | 2019-09-24 | 2020-01-17 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种电机转子温度的估算方法、装置、电机和存储介质 |
CN110702272B (zh) * | 2019-09-24 | 2021-11-05 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种电机转子温度的估算方法、装置、电机和存储介质 |
CN110763495B (zh) * | 2019-10-12 | 2021-04-30 | 中国北方车辆研究所 | 一种试验系统水泵驱动电机的性能判断方法 |
CN110763495A (zh) * | 2019-10-12 | 2020-02-07 | 中国北方车辆研究所 | 一种试验系统水泵驱动电机的性能判断方法 |
CN113357675A (zh) * | 2020-03-02 | 2021-09-07 | 宁波方太厨具有限公司 | 吸油烟机电机及叶轮保养预估方法及楼宇集中式排烟系统 |
CN113357675B (zh) * | 2020-03-02 | 2022-08-12 | 宁波方太厨具有限公司 | 吸油烟机电机及叶轮保养预估方法及楼宇集中式排烟系统 |
EP4009420A4 (en) * | 2020-07-10 | 2022-11-30 | Contemporary Amperex Technology Co., Limited | SELF-HEATING CONTROL METHOD AND APPARATUS FOR A POWER BATTERY |
US11605848B2 (en) | 2020-07-10 | 2023-03-14 | Contemporary Amperex Technology Co., Limited | Traction battery self-heating control method and device |
CN113675824A (zh) * | 2021-08-11 | 2021-11-19 | 追觅创新科技(苏州)有限公司 | 电机的过载保护方法和装置、存储介质及电子装置 |
CN113671384A (zh) * | 2021-08-20 | 2021-11-19 | 华北电力大学(保定) | 一种电池温度预测方法及系统 |
CN113671384B (zh) * | 2021-08-20 | 2023-06-16 | 华北电力大学(保定) | 一种电池温度预测方法及系统 |
WO2023109403A1 (zh) * | 2021-12-15 | 2023-06-22 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 永磁同步电机的转子温度的估算方法、装置和计算机设备 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110138312A (zh) | 一种电机转子温度估计方法、装置及控制器 | |
CN101029915B (zh) | 交流感应电动机的绕组温度测量和过热保护方法 | |
Staton et al. | Solving the more difficult aspects of electric motor thermal analysis in small and medium size industrial induction motors | |
Demetriades et al. | A real-time thermal model of a permanent-magnet synchronous motor | |
Boglietti et al. | Evaluation of radiation thermal resistances in industrial motors | |
Yoon et al. | Efficiency increase of an induction motor by improving cooling performance | |
Li et al. | Electrothermal analysis of induction motor with compound cage rotor used for PHEV | |
US9356551B2 (en) | Method and apparatus for controlling an electric motor employed to power a fluidic pump | |
CN108172938B (zh) | 一种动力电池热量管理系统 | |
Lee et al. | Thermal analysis of induction motor with forced cooling channels | |
Ahmed et al. | Transient thermal analysis of a copper rotor induction motor using a lumped parameter temperature network model | |
JP7282957B2 (ja) | パワートレイン、冷媒流量推定方法、および電動車両 | |
CN104283483A (zh) | 用于控制电机的系统和方法 | |
CN104537154A (zh) | 基于三维等效热网络模型的永磁球形电动机温升预测方法 | |
Zhang et al. | A novel cooling technique for the windings of high-torque-density permanent magnet machines | |
CN105181173B (zh) | 一种监测电机绕组温升的方法及装置 | |
Xia et al. | Temperature calculation of an induction motor in the starting process | |
Zhang et al. | Research on flow rule and thermal dissipation between the rotor poles of a fully air-cooled hydrogenerator | |
CN106849011A (zh) | 一种伺服电机过热保护方法 | |
KR20180067298A (ko) | 열등가회로를 이용한 모터의 온도 연산 시스템 | |
Nair et al. | Coupled analytical and 3D numerical thermal analysis of a TEFC induction motor | |
Liang et al. | Tracking of winding and magnet hotspots in SPMSMs based on synergized lumped-parameter and sub-domain thermal models | |
Cheng et al. | Semi-analytical model for temperature estimation of permanent magnet couplers | |
CN112787465B (zh) | 基于散热铜管技术的高功率密度外转子永磁电机散热装置 | |
CN107687908B (zh) | 一种获取干式空心电抗器的温升热点及温度监测的方法和系统 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190816 |