CN104158463A - 一种永磁同步电机的转子温度监测方法及*** - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种永磁同步电机的转子温度监测方法及***，该方法及***首先获取永磁同步电机定子的a相的线电流和b相的线电流，分别作为第一线电流和第二线电流，同时还获取定子的a相和b相之间的线电压，然后将第一线电流、第二线电流、线电压、永磁体同步电机的电感参数、转子的永磁体的温度特性方程代入预设的转子永磁体温度表达式，计算得到转子温度。本转子温度监测方法及***无需通过在转子中预埋温度传感器对转子永磁体的温度进行监测，能够避免通过配置温度传感器对转子永磁温度进行监测带来的***的可靠性低的问题。

Description

一种永磁同步电机的转子温度监测方法及***

技术领域

本申请涉及电机技术领域，更具体地说，涉及一种永磁同步电机的转子温度监测方法及***。

背景技术

在现有的永磁同步电机中，必须配置温度传感器对电机的温度进行监测。不同永磁材料会表现出不同的温度特性，但总的来说永磁体的磁场强度会随温度的升高而线性减弱，温度降低后又线性增强。温度在一定范围内这种线性变化总是存在的，但是当温度高到超过一个临界温度(又称居里温度)永磁体的磁场强度将急剧降低甚至失去磁性，且这个过程是不可逆的，即温度回落到居里温度以下时永磁体磁场强度也不会再恢复，永磁体已经遭受不可逆的损坏，这也是为什么要实时监控永磁电机转子的永磁体的温度从而进行保护的原因。温度监测的目的在于，一是通过监视电机温度，防止电机温度过高而导致永磁体失磁；二是通过监视电机温度而推导永磁体磁链的变化，从而补偿永磁体磁链参数来矫正永磁电机的力矩输出。

但是现有的永磁同步电机中温度传感器的安装会带来一些问题，主要是专门的温度传感器使用不仅增加了***成本，而且增加了***故障点，降低了***的可靠性。

另外，温度传感器只能安装在永磁电机的定子铁芯上，而转子与定子铁芯之间会有热传导的延时，因此对永磁体的保护及磁链参数补偿就做不到及时与准确。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种永磁同步电机的转子温度监测方法，用于对永磁同步电机的转子温度进行监测，以避免配置温度传感器对电机转子的温度进行监测带来的***可靠性低的问题。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种永磁同步电机的转子温度监测方法，包括如下步骤：

获取所述永磁同步电机的定子的a相线电流，作为第一线电流；

获取所述定子的b相的线电流，作为所述第二线电流；

获取所述定子的a相与b相之间的线电压；

获取所述永磁同步电机的转子的转速；

将所述第一线电流、所述第二线电流、所述线电压、所述转速、所述永磁同步电机的电感参数和所述转子的永磁体的温度特性方程代入预设的转子温度表达式，计算得到所述转子温度。

优选的，所述温度特性方程通过如下步骤获得：

在所述永磁同步电机完全冷态下，测量并记录当前的环境温度，并将所述环境温度作为第一转子温度；

将所述永磁同步电机开路拖动至其额定转速，测量所述永磁同步电机的线电压，将所述端电压作为第一线电压；

将所述永磁同步电机运行至其额定功率，待所述永磁同步电机的温度进入稳定后，测量所述永磁同步电机的定子的温度，并作为第二转子温度；

在上一步骤基础上使所述永磁同步电机空载，并将其转速稳定在所述额定转速，测量所述永磁同步电机的线电压，并作为第二线电压；

根据所述第一转子温度、所述第一线电压、所述第二转子温度、所述第二线电压和所述额定转速推导出所述温度特性方程。

优选的，所述将所述永磁同步电机运行至其额定功率，待所述永磁同步电机的温度进入稳定后，测量所述永磁同步电机的定子的温度，并作为第二转子温度，包括：

将所述永磁同步电机运行至所述额定功率，待所述永磁同步电机的温度进入稳定后，通过预埋在所述永磁同步电机的定子铁芯中的温度传感器测量所述定子的温度，并作为所述第二转子温度。

优选的，所述根据所述第一转子温度、所述第一线电压、所述第二转子温度、所述第二线电压和所述额定转速推导出所述转子温度表达式，包括：

根据所述第一转子温度、所述第一线电压、所述第二转子温度、所述第二线电压和所述额定转速计算出所述永磁同步电机的永磁体的磁链表达式；

根据所述磁链表达式计算出摄氏零度时的永磁体磁链；

根据所述磁链表达式和所述永磁体磁链计算得到所述转子温度表达式。

优选的，所述根据所述磁链表达式和所述永磁体磁链计算得到所述转子温度表达式，包括：

将线电压表达式变换到静止两相αβ坐标系下的静止两相电压表达式；

定义扩展反电动势表达式；

将所述扩展反电动势表达式代入所述静止两相电压表达式，经变换得到转子永磁体磁链表达式；

将所述永磁体磁链代入所述永磁体磁链表达式得到所述转子温度表达式。

一种永磁同步电机的转子温度监测***，包括：

第一获取模块，用于获取所述永磁同步电机的定子的a相线电流，作为第一线电流；

第二获取模块，用于获取所述定子的b相的线电流，作为所述第二线电流；

第三获取模块，获取所述定子的a相与b相之间的线电压；

第四获取模块，用于获取所述永磁同步电机的转子的转速；

计算推导模块，用于将所述第一线电流、所述第二线电流、所述线电压、所述转速、所述永磁同步电机的电感参数和所述转子的永磁体的温度特性方程代入预设的转子温度表达式，计算得到所述转子温度。

优选的，所述计算推导模块包括：

第一检测单元，用于在所述永磁同步电机完全冷态下，测量并记录当前的环境温度，并将所述环境温度作为第一转子温度；

第二检测单元，用于将所述永磁同步电机开路拖动至其额定转速，测量所述永磁同步电机的线电压，将所述端电压作为第一线电压；

所述第一检测单元还用于将所述永磁同步电机运行至其额定功率，待所述永磁同步电机的温度进入稳定后，测量所述永磁同步电机的定子的温度，并作为第二转子温度；

所述第二检测单元还用于在将所述永磁同步电机运行至所述额定功率后使所述永磁同步电机空载，并将其转速稳定在所述额定转速，测量所述永磁同步电机的线电压，并作为第二线电压；

逻辑运算单元，用于根据所述第一转子温度、所述第一线电压、所述第二转子温度、所述第二线电压和所述额定转速计算出所述温度特性方程。

优选的，还包括：

温度传感器，设置在所述永磁同步电机的定子铁芯内，用于当所述永磁同步电机运行至所述额定功率，待所述永磁同步电机的温度进入稳定后，测量所述第二转子温度。

优选的，所述逻辑运算单元包括：

第一计算子单元，用于根据所述第一转子温度、所述第一线电压、所述第二转子温度、所述第二线电压和所述额定转速计算出所述永磁同步电机的永磁体的磁链表达式；

第二计算子单元，用于根据所述磁链表达式计算出摄氏零度时的永磁体磁链；

第三计算子单元，用于根据所述磁链表达式和所述永磁体磁链计算得到所述转子温度表达式。

优选的，所述第三计算子单元包括：

第一变换电路，用于将线电压表达式变换到静止两相αβ坐标系下的静止两相电压表达式；

定义电路，用于定义扩展反电动势表达式；

第二变换电路，用于将所述扩展反电动势表达式代入所述静止两相电压表达式，经变换得到转子永磁体磁链表达式；

第三变换电路，用于将所述永磁体磁链代入所述永磁体磁链表达式得到所述转子温度表达式。

从上述的技术方案可以看出，本申请公开了一种永磁同步电机的转子温度检测方法及***，该方法和***首先获取永磁同步电机定子的a相的线电流和b相的线电流，分别作为第一线电流和第二线电流，同时还获取定子的a相和b相之间的线电压，然后将第一线电流、第二线电流、线电压、永磁体同步电机的电感参数、转子的永磁体的温度特性方程代入预设的转子永磁体温度表达式，计算得到转子温度。由于本方法及***无需通过在转子中预埋温度传感器对转子永磁体的温度进行监测，能够避免通过配置温度传感器对转子的温度进行监测带来的***的可靠性低的问题。

另外，由于本检测方法及***不是通过直接对定子铁芯的温度进行测量，也就不会因为定子铁芯与转子之间因为热传导而存在延时，从而能够及时获取转子的温度，并进一步通过转子温度推导永磁体的磁链参数，从而能够对永磁体进行及时保护及磁链参数补偿。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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为本申请实施例提供的一种永磁同步电机的转子温度监测方法的流程图；

图2为本申请提供的永磁体的温度特性方程的推导过程的流程图；

图3为本申请另一实施例提供的一种永磁同步电机的转子温度监测***的结构图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例一

图1为本申请实施例提供的一种永磁同步电机的转子温度监测方法的流程图。

首先建立永磁同步电机稳态数学模型：

电流坐标变换公式

$\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{\α}}\\ i_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 1/\sqrt{3}& 2/\sqrt{3}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_a\\ i_b\end{array}\right]---(3-1)$

$\left[\begin{array}{c}{i}_d\\ i_q\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\cos {\mathrm{\θ}}_e& \sin {\mathrm{\θ}}_e\\ \cos {\mathrm{\θ}}_e& -\mathrm{si}{\mathrm{\θ}}_e\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{\α}}\\ i_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]---(3-2)$

为了简化分析、降低方程维数，采用永磁同步电动机在dq同步旋转坐标系下的数学模型。永磁同步电动机在dq同步旋转坐标系下的磁链方程和电压方程可表示为：

$\left[\begin{array}{c}{v}_d\\ v_q\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{R}_m+{\mathrm{pL}}_d& -{\mathrm{\ωL}}_q\\ {\mathrm{\ωL}}_d& R_m+{\mathrm{pL}}_q\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_d\\ i_q\end{array}\right]+{\mathrm{\ψ}}_f\mathrm{\ω}\left[\begin{array}{c}0\\ 1\end{array}\right]---(3-3)$

$\left.\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_d={\mathrm{\ψ}}_f+L_d\·i_d\\ {\mathrm{\ψ}}_q=L_q\·i_q\\ {\mathrm{\ψ}}_s=\sqrt{{({\mathrm{\ψ}}_f+L_d\·i_d)}^2+{(L_q\·i_q)}^2}\end{array}\right\}---(3-4)$

其中i_d、i_q、u_d、u_q、ψ_dψ_q和ψ_f分别为定子电流、电压和磁链在d轴q轴上的分量和永磁体磁链；L_d、L_q分别为直轴同步电感和交轴同步电感；θ_e为电机转子位置角，ω_e为电机电角速度且ω_e＝n_pω_r(n_p为电机极对数，ω_r为电机机械角速度)；p为微分算子，且

在稳态时，电压方程可简化成如下方程。

u_d＝R_si_d-ω_eL_qi_q                                   (3-5)

u_q＝R_si_q+ω_eL_di_d+ω_eψ_f                              (3-6)

根据以上分析，如图1所示，本实施例提供的转子温度监测方法包括如下步骤：

S101：获取定子的a相和b相的线电流。

本实施例首先获取永磁同步电机的定子的a相的线电流，并将该线电流作为第一线电流；获取该定子的b相的线电流，并将其作为第二线电流。

S102：获取定子的a相与b相之间的线电压。

S103：获取该永磁同步电机的转子的转速。

S104：利用转子温度表达式计算转子温度。

将以上步骤获取的第一线电流、第二线电流、a相与b相之间的线电压、转子的转速、该永磁同步电机的电感参数、转子的永磁体的温度特性方程代入预设的转子温度表达式，计算得到转子温度。

该转子温度表达式由以下步骤获取

对式(3-3)进行变换得(5-7)(5-8)。

$\left[\begin{array}{c}{v}_d\\ v_q\end{array}\right]=R\left[\begin{array}{c}{i}_d\\ i_q\end{array}\right]+\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{pL}}_d& -{\mathrm{\ω}}_e{L}_q\\ {\mathrm{\ω}}_e& {\mathrm{pL}}_d\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_d\\ i_q\end{array}\right]+\left[\begin{array}{cc}0& 0\\ {\mathrm{\ω}}_e(L_d-L_q)& p(L_q-L_d)\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_d\\ i_q\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}0\\ {\mathrm{\ψ}}_f{\mathrm{\ω}}_e\end{array}\right]---(5-7)$

$\left[\begin{array}{c}{v}_d\\ v_q\end{array}\right]=R\left[\begin{array}{c}{i}_d\\ i_q\end{array}\right]+\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{pL}}_d& -L_q{\mathrm{\ω}}_e\\ {L_q\mathrm{\ω}}_e& {\mathrm{pL}}_d\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_d\\ i_q\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}0\\ (L_d-L_q)({\mathrm{\ω}}_e{i}_d-{\stackrel{\·}{i}}_q)+{\mathrm{\ψ}}_f{\mathrm{\ω}}_e\end{array}\right]---(5-8)$

将式(5-8)变换到静止两相αβ坐标系下：

$\left[\begin{array}{c}{v}_{\mathrm{\α}}\\ v_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]=R\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{\α}}\\ i_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{pL}}_d& (L_d-L_q)\mathrm{\ω}\\ -(L_d-L_q){\mathrm{\ω}}_e& {\mathrm{pL}}_d\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{\α}}\\ i_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]+\mathrm{\λ}\left[\begin{array}{c}-{\sin \mathrm{\θ}}_e\\ \cos {\mathrm{\θ}}_e\end{array}\right]---(5-9)$

其中 $\mathrm{\λ}=(L_d-L_q)({\mathrm{\ω}}_e{i}_d-{\stackrel{\·}{i}}_q)+{\mathrm{\ψ}}_f{\mathrm{\ω}}_e---(5-10)$

定义： ${\stackrel{\‾}{e}}_{\mathrm{\α\β}}=\left[\begin{array}{c}{\stackrel{\‾}{e}}_{\mathrm{\α}}\\ {\stackrel{\‾}{e}}_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{\λ}\sin {\mathrm{\θ}}_e\\ -\mathrm{\λ}\cos {\mathrm{\θ}}_e\end{array}\right]$ 为扩展反电动势矢量。从式(5-10)中可以看出扩展反电势中包含转子永磁体磁链分量，因此我们可以依据式(5-9)计算扩展反电动势从而推导出永磁体磁链值。

由式(5-9)可以得到扩展反电动势的计算公式(5-11)：

$\left[\begin{array}{c}{e}_{\mathrm{\α}}\\ e_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]=\begin{array}{c}({\mathrm{pL}}_d+R)i_{\mathrm{\α}}-v_{\mathrm{\α}}+(L_d-L_q){\mathrm{\ω}}_e{i}_{\mathrm{\β}}\\ ({\mathrm{pL}}_d+R)i_{\mathrm{\β}}-v_{\mathrm{\β}}+(L_d-L_q){\mathrm{\ω}}_e{i}_{\mathrm{\α}}\end{array}---(5-11)$

式(5-11)中i_α、i_β可以通过测量i_a、i_b的值再经过式(3-1)变换而来，v_α、v_β是电机矢量控制中输出的已知量，ω_e为电机测量转速，L_d、L_q为已知的电机电感参数。

由式(5-11)得到扩展反电动势后就可以从中提取出转子永磁体磁链如下式(5-12)。

${\mathrm{\ψ}}_f=\frac{\mathrm{\λ}-(L_d-L_q)({\mathrm{\ω}}_e{i}_d-{\stackrel{\·}{i}}_q)}{{\mathrm{\ω}}_e}=\frac{\sqrt{e_{\mathrm{\α}}^2+e_{\mathrm{\β}}^2}-(L_d-L_q)({\mathrm{\ω}}_e{i}_d-{\stackrel{\·}{i}}_q)}{{\mathrm{\ω}}_e}---(5-12)$

式(5-12)中i_d、i_q可以通过测量i_a、i_b的值再经过式(3-2)变换而来，ω_e为电机测量转速，L_d、L_q为已知的电机电感参数。

将式(5-12)代入式(5-6)就可以得到转子永磁体的转子温度表达式(5-13)。

以上i_a、i_b分别为第一线电流、第二线电流。

从上述的技术方案可以看出，本实施例公开了一种永磁同步电机的转子温度检测方法及***，该方法和***首先获取永磁同步电机定子的a相的线电流和b相的线电流，分别作为第一线电流和第二线电流，同时还获取定子的a相和b相之间的线电压，然后将第一线电流、第二线电流、线电压、永磁同步电机的电感参数、转子的永磁体的温度特性方程代入预设的转子永磁体温度表达式，计算得到转子温度。由于本方法无需通过在转子中预埋温度传感器对转子永磁体的温度进行监测，能够避免通过配置温度传感器对转子的温度进行监测带来的***的可靠性低的问题。

另外，由于本检测方法及***不是通过直接对定子铁芯的温度进行测量，也就不会因为定子铁芯与转子之间因为热传导而存在延时，从而能够及时获取转子的温度，并进一步通过转子温度推导永磁体的磁链参数，从而能够对永磁体进行及时保护及磁链参数补偿。

如图2所示，本实施例中的温度特性方程由如下步骤获取：

永磁同步电机的空载反电动势的幅值与转子转速直接相关，如下式：

${\mathrm{\ω}}_e{\mathrm{\ψ}}_f=E_0=U_a=\frac{U_{\mathrm{ab}}}{\sqrt{3}}---(5-1)$

式(5-1)中E₀、U_a、U_ab分别为永磁电机的空载反电动势幅值、a相电压峰值、线电压峰值。

因此我们可以通过测定某温度下电机额定转速的线电压来估算此温度下对应的转子永磁体磁链。

${\mathrm{\ψ}}_f=\frac{U_{\mathrm{ab}}}{\sqrt{3}{\mathrm{\ω}}_e}---(5-2)$

S1001：在永磁同步电机冷态下记录环境温度。

在该永磁同步电机完全冷态下，测量并记录该永磁同步电机所处的当前环境的环境温度，因为此时该永磁同步电机为一等问题，因此环境温度即为转子的永磁体的温度。

S1002：测量该永磁同步电机在额定转速时的线电压。

将永磁同步电机开路拖动至其额定转速，测量永磁同步电机的线电压，将端电压作为第一线电压；

将永磁电机作为电动机进行额定转速的满功率温升考核，等待电机温度进入稳定后，通过预埋在电机定子上的温度传感器记录此时的温度Th。

S1003：测量该永磁同步电机在额定功率时的转子的温度。

将永磁同步电机运行至其额定功率，待永磁同步电机的温度进入稳定后，测量永磁同步电机的定子的温度，进入稳定后，整台电机为等温体，此时将该定子的温度作为第二转子温度。

S1004：测量该永磁同步电机空载状态下线电压。

在上一步骤基础上使永磁同步电机空载，并将其转速稳定在额定转速，测量永磁同步电机的线电压，并作为第二线电压，并推导永磁电机中永磁体的温度系数。

$\begin{array}{cc}{\mathrm{\ψ}}_{{\mathrm{fT}}_s}=\frac{U_{{\mathrm{ab}}_{\mathrm{Ts}}}}{\sqrt{3}{\mathrm{\ω}}_e}& {\mathrm{\ψ}}_{f_{\mathrm{Th}}}=\frac{U_{{\mathrm{ab}}_{\mathrm{Th}}}}{\sqrt{3}{\mathrm{\ω}}_e}\end{array}---(5-3)$

${\mathrm{\ψ}}_f=f\left(T\right)=\frac{{\mathrm{\ψ}}_{f_{\mathrm{Th}}}-{\mathrm{\ψ}}_{f_{\mathrm{Ts}}}}{T_h-T_s}(T-T_s)+{\mathrm{\ψ}}_{f_{\mathrm{Ts}}}---(5-4)$

S1005：计算得到永磁体的温度特性方程。

式(5-3)、(5-4)为根据测量值计算某温度下永磁体的磁链的表达式。

根据式(5-4)可以计算出0度时电机的永磁体磁链如式(5-5)，于是可以将式(5-4)进一步简化为式(5-6)。

${\mathrm{\ψ}}_{f_{T0}}=f\left(0\right)=\frac{{\mathrm{\ψ}}_{f_{\mathrm{Th}}}-{\mathrm{\ψ}}_{f_{\mathrm{Ts}}}}{T_h-T_s}(0-T_s)+{\mathrm{\ψ}}_{f_{\mathrm{Ts}}}---(5-5)$

$\begin{array}{cc}{\mathrm{\ψ}}_f=f\left(T\right)=K_{{\mathrm{T\ψ}}_f}T+{\mathrm{\ψ}}_{f_{T0}}& (K_{{\mathrm{T\ψ}}_f}=\frac{{\mathrm{\ψ}}_{f_{\mathrm{Th}}}-{\mathrm{\ψ}}_{f_{\mathrm{Ts}}}}{T_h-T_s})\end{array}---(5-6)$

式(5-6)为最终我们要得的永磁电机转子永磁体磁链的温度特性方程，显而易见如果我们能够知道某一时刻磁电机转子永磁体磁链大小就能通过式(5-6)反推出永磁体的温度。

实施例二

图3为本申请另一实施例提供的一种永磁同步电机的转子温度监测***的结构图。

如图3所示，本实施例提供的永磁同步电机包括第一获取模块10、第二获取模块20、第三获取模块30和计算推导模块40。

第一获取模块10用于获取定子的a相和b相的线电流。

首先获取永磁同步电机的定子的a相的线电流，并将该线电流作为第一线电流；获取该定子的b相的线电流，并将其作为第二线电流。

第二获取模块20用于获取定子的a相与b相之间的线电压。

第三获取模块30用于获取该永磁同步电机的转子的转速。

计算推导模块40用利用转子温度表达式计算转子温度。

即用于将以上步骤获取的第一线电流、第二线电流、a相与b相之间的线电压、转子的转速、该永磁同步电机的电感参数、转子的永磁体的温度特性方程代入预设的转子温度表达式，计算得到转子温度。

转子温度表达式的推导及温度特性方程的获得见实施例一中所示。

从上述的技术方案可以看出，本申请公开了一种永磁同步电机的转子温度检测***，该***首先获取永磁同步电机定子的a相的线电流和b相的线电流，分别作为第一线电流和第二线电流，同时还获取定子的a相和b相之间的线电压，然后将第一线电流、第二线电流、线电压、永磁体同步电机的电感参数、转子的永磁体的温度特性方程代入预设的转子永磁体温度表达式，计算得到转子温度。由于本***无需通过在转子中预埋温度传感器对转子永磁体的温度进行监测，能够避免通过配置温度传感器对转子的温度进行监测带来的***的可靠性低的问题。

另外，由于本***不是通过直接对定子铁芯的温度进行测量，也就不会因为定子铁芯与转子之间因为热传导而存在延时，从而能够及时获取转子的温度，并进一步通过转子温度推导永磁体的磁链参数，从而能够对永磁体进行及时保护及磁链参数补偿。

其中该计算推导模块包括，用于在永磁同步电机完全冷态下，测量并记录当前的环境温度的第一检测单元，并将环境温度作为第一转子温度；用于将永磁同步电机开路拖动至其额定转速，测量永磁同步电机的线电压的第二检测单元，并将端电压作为第一线电压；第一检测单元还用于将永磁同步电机运行至其额定功率，待永磁同步电机的温度进入稳定后，测量永磁同步电机的定子的温度，并作为第二转子温度；第二检测单元还用于在将永磁同步电机运行至额定功率后使永磁同步电机空载，并将其转速稳定在额定转速，测量永磁同步电机的线电压，并作为第二线电压；还包括用于根据第一转子温度、第一线电压、第二转子温度、第二线电压和额定转速计算出转子温度表达式的逻辑运算单元。

逻辑运算单元包括用于根据第一转子温度、第一线电压、第二转子温度、第二线电压和额定转速计算出永磁同步电机的永磁体的磁链表达式的第一计算子单元；用于根据磁链表达式计算出摄氏零度时的永磁体磁链的第二计算子单元；用于根据磁链表达式和永磁体磁链计算得到转子温度表达式的第三计算子单元。

第三计算子单元包括，用于将线电压表达式变换到静止两相αβ坐标系下的静止两相电压表达式的第一变换电路；用于定义扩展反电动势表达式的定义电路；用于将扩展反电动势表达式代入静止两相电压表达式，经变换得到转子永磁体磁链表达式的第二变换电路；用于将永磁体磁链代入永磁体磁链表达式得到转子温度表达式的第三变换电路。

另外，本***还包括温度传感器，该温度传感器设置在永磁同步电机的定子铁芯内，用于当永磁同步电机运行至额定功率，待永磁同步电机的温度进入稳定后，测量第二转子温度。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种永磁同步电机的转子温度监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取所述永磁同步电机的定子的a相线电流，作为第一线电流；

获取所述定子的b相的线电流，作为所述第二线电流；

获取所述定子的a相与b相之间的线电压；

获取所述永磁同步电机的转子的转速；

将所述第一线电流、所述第二线电流、所述线电压、所述转速、所述永磁同步电机的电感参数和所述转子的永磁体的温度特性方程代入预设的转子温度表达式，计算得到所述转子温度。

2.如权利要求1所述的转子温度监测方法，其特征在于，所述温度特性方程通过如下步骤获得：

在所述永磁同步电机完全冷态下，测量并记录当前的环境温度，并将所述环境温度作为第一转子温度；

将所述永磁同步电机开路拖动至其额定转速，测量所述永磁同步电机的线电压，将所述端电压作为第一线电压；

将所述永磁同步电机运行至其额定功率，待所述永磁同步电机的温度进入稳定后，测量所述永磁同步电机的定子的温度，并作为第二转子温度；

在上一步骤基础上使所述永磁同步电机空载，并将其转速稳定在所述额定转速，测量所述永磁同步电机的线电压，并作为第二线电压；

根据所述第一转子温度、所述第一线电压、所述第二转子温度、所述第二线电压和所述额定转速推导出所述温度特性方程。

3.如权利要求2所述的转子温度监测方法，其特征在于，所述将所述永磁同步电机运行至其额定功率，待所述永磁同步电机的温度进入稳定后，测量所述永磁同步电机的定子的温度，并作为第二转子温度，包括：

将所述永磁同步电机运行至所述额定功率，待所述永磁同步电机的温度进入稳定后，通过预埋在所述永磁同步电机的定子铁芯中的温度传感器测量所述定子的温度，并作为所述第二转子温度。

4.如权利要求2所述的转子温度监测方法，其特征在于，所述根据所述第一转子温度、所述第一线电压、所述第二转子温度、所述第二线电压和所述额定转速推导出所述转子温度表达式，包括：

根据所述第一转子温度、所述第一线电压、所述第二转子温度、所述第二线电压和所述额定转速计算出所述永磁同步电机的永磁体的磁链表达式；

根据所述磁链表达式计算出摄氏零度时的永磁体磁链；

根据所述磁链表达式和所述永磁体磁链计算得到所述转子温度表达式。

5.如权利要求4所述的转子温度监测方法，其特征在于，所述根据所述磁链表达式和所述永磁体磁链计算得到所述转子温度表达式，包括：

将线电压表达式变换到静止两相αβ坐标系下的静止两相电压表达式；

定义扩展反电动势表达式；

将所述扩展反电动势表达式代入所述静止两相电压表达式，经变换得到转子永磁体磁链表达式；

将所述永磁体磁链代入所述永磁体磁链表达式得到所述转子温度表达式。

6.一种永磁同步电机的转子温度监测***，其特征在于，包括：

第一获取模块，用于获取所述永磁同步电机的定子的a相线电流，作为第一线电流；

第二获取模块，用于获取所述定子的b相的线电流，作为所述第二线电流；

第三获取模块，获取所述定子的a相与b相之间的线电压；

第四获取模块，用于获取所述永磁同步电机的转子的转速；

计算推导模块，用于将所述第一线电流、所述第二线电流、所述线电压、所述转速、所述永磁同步电机的电感参数和所述转子的永磁体的温度特性方程代入预设的转子温度表达式，计算得到所述转子温度。

7.如权利要求6所述的转子温度监测方法，其特征在于，所述计算推导模块包括：

第一检测单元，用于在所述永磁同步电机完全冷态下，测量并记录当前的环境温度，并将所述环境温度作为第一转子温度；

第二检测单元，用于将所述永磁同步电机开路拖动至其额定转速，测量所述永磁同步电机的线电压，将所述端电压作为第一线电压；

所述第一检测单元还用于将所述永磁同步电机运行至其额定功率，待所述永磁同步电机的温度进入稳定后，测量所述永磁同步电机的定子的温度，并作为第二转子温度；

所述第二检测单元还用于在将所述永磁同步电机运行至所述额定功率后使所述永磁同步电机空载，并将其转速稳定在所述额定转速，测量所述永磁同步电机的线电压，并作为第二线电压；

逻辑运算单元，用于根据所述第一转子温度、所述第一线电压、所述第二转子温度、所述第二线电压和所述额定转速计算出所述温度特性方程。

8.如权利要求7所述的转子温度监测***，其特征在于，还包括：

温度传感器，设置在所述永磁同步电机的定子铁芯内，用于当所述永磁同步电机运行至所述额定功率，待所述永磁同步电机的温度进入稳定后，测量所述第二转子温度。

9.如权利要求7所述的转子温度监测***，其特征在于，所述逻辑运算单元包括：

第一计算子单元，用于根据所述第一转子温度、所述第一线电压、所述第二转子温度、所述第二线电压和所述额定转速计算出所述永磁同步电机的永磁体的磁链表达式；

第二计算子单元，用于根据所述磁链表达式计算出摄氏零度时的永磁体磁链；

第三计算子单元，用于根据所述磁链表达式和所述永磁体磁链计算得到所述转子温度表达式。

10.如权利要求9所述的转子温度监测***，其特征在于，所述第三计算子单元包括：

第一变换电路，用于将线电压表达式变换到静止两相αβ坐标系下的静止两相电压表达式；

定义电路，用于定义扩展反电动势表达式；

第二变换电路，用于将所述扩展反电动势表达式代入所述静止两相电压表达式，经变换得到转子永磁体磁链表达式；

第三变换电路，用于将所述永磁体磁链代入所述永磁体磁链表达式得到所述转子温度表达式。