CN108736784A - 测量永磁同步电机的定子绕组的温度的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测量永磁同步电机的定子绕组的温度的方法。所述方法包括：获取永磁同步电机的定子绕组的电阻值；根据定子绕组的电阻值和预设的定子绕组的电阻和温度之间的对应关系，计算出所述永磁同步电机的定子绕组的温度。此外，还对应提供了一种测量永磁同步电机的定子绕组的温度的装置。本发明的测量永磁同步电机的定子绕组的温度的方法和装置，通过设置定子绕组的电阻和定子绕组的温度之间的对应关系，并利用所获取的永磁同步电机的定子绕组的电阻值与该对应关系，计算出定子绕组的温度，从而无需在设备中采用温度传感器等温度检测设备来测量定子绕组的温度，从而可降低永磁同步电机或相关设备的制造成本。

Description

测量永磁同步电机的定子绕组的温度的方法和装置

技术领域

本发明涉及电机技术领域，特别是涉及一种测量永磁同步电机的定子绕组的温度的方法和装置。

背景技术

永磁同步电机具有体积小、效率高、转矩密度大等优点，被广泛应用到众多工程领域中，比如被应用到无人机中，是一类极具发展潜力的节能环保型电机。对于永磁同步电机的矢量控制而言，电机参数的准确获取对于高效控制电机有至关重要的作用。

当永磁同步电机的定子绕组长期高负荷运行时，定子绕组由于高温会存在匝间短路的风险。为了避免该风险有必要对绕组温度进行测量。比如在无人机动力马达***中，为了确保飞行器充足的动力需要电机提供足够大的扭矩。在长时间的飞行过程中，有必要对温度进行检测，以预知飞行过程中可能出现的故障，并及时进行调整。

传统的测量永磁同步电机的定子绕组的温度的方法，通常是在绕组埋上温度传感器来获取温度，因此，会增加电机的制造成本。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够降低永磁同步电机的制造成本的测量永磁同步电机的定子绕组的温度的方法和装置。

本发明提供一种测量永磁同步电机的定子绕组的温度的方法，该方法包括以下步骤：

获取所述永磁同步电机的定子绕组的电阻值；

根据所述定子绕组的电阻值以及预设的定子绕组的电阻与温度之间的对应关系，计算出所述永磁同步电机的定子绕组的温度。

进一步地，所述获取所述永磁同步电机的定子绕组的电阻值，包括：

获取所述永磁同步电机的定子的d轴的电压U_d以及q轴的电压U_q；

获取所述永磁同步电机的定子的d轴的电流I_d以及q轴的电流I_q；

获取所述永磁同步电机的转子的电角速度ω；

获取所述永磁同步电机的转子磁链K_e；以及

根据公式R₀＝f₁(U_d,I_d,U_q,I_q,ω,K_e)，计算出所述永磁同步电机的定子绕组的电阻R₀。

进一步地，

进一步地，在计算出所述永磁同步电机的定子绕组的电阻R₀之后，还包括：

根据所述定子绕组的电阻R₀获取对应的电阻修正数据；

根据所述电阻修正数据对所述定子绕组的电阻R₀进行修正，获取修正后的定子绕组的电阻R₁；以及

将所述修正后的定子绕组的电阻R₁作为所述永磁同步电机的定子绕组的电阻值；

所述根据所述定子绕组的电阻以及预设的定子绕组的电阻与温度之间的对应关系，计算出所述永磁同步电机的定子绕组的温度，包括：

根据修正后的定子绕组的电阻以及预设的定子绕组的电阻与温度之间的对应关系，计算出所述永磁同步电机的定子绕组的温度。

进一步地，所述电阻修正数据为电阻补偿值；

所述根据所述电阻修正数据对所述定子绕组的电阻R₀进行修正，获取修正后的定子绕组的电阻R₁，包括：

将所述定子绕组的电阻R₀与所述电阻补偿值相加，获取相加后的数值；

所述将所述修正后的定子绕组的电阻R₁作为所述永磁同步电机的定子绕组的电阻值，包括：

将所述相加后的数值作为所述永磁同步电机的定子绕组的电阻值。

进一步地，所述预设的定子绕组的电阻与温度之间的对应关系为呈正相关的关系。

进一步地，所述永磁同步电机为表贴式永磁同步电机。

进一步地，在计算出所述永磁同步电机的定子绕组的温度之后，还包括：根据计算出的所述永磁同步电机的定子绕组的温度，调整所述永磁同步电机的转子的转速。

本发明还提供一种测量永磁同步电机的定子绕组的温度的装置，所述装置包括：

定子绕组电阻获取模块，用于获取所述永磁同步电机的定子绕组的电阻值；

定子绕组的温度计算模块，用于根据所述定子绕组的电阻值以及预设的定子绕组的电阻与温度之间的对应关系，计算出所述永磁同步电机的定子绕组的温度。

进一步地，所述定子绕组电阻获取模块包括：

电压获取单元，用于获取所述永磁同步电机的定子的d轴的电压U_d以及q轴的电压U_q；

电流获取单元，用于获取所述永磁同步电机的定子的d轴的电流I_d以及q轴的电流I_q；

电角速度获取单元，用于获取所述永磁同步电机的转子的电角速度ω；

转子磁链获取单元，用于获取所述永磁同步电机的转子磁链K_e；以及

定子绕组电阻计算单元，用于根据公式R₀＝f₁(U_d,I_d,U_q,I_q,ω,K_e)，计算出所述永磁同步电机的定子绕组的电阻R₀。

进一步地，

进一步地，所述定子绕组电阻获取模块还包括定子绕组电阻修正单元，用于根据所述定子绕组电阻计算单元计算出的所述定子绕组的电阻R₀获取对应的电阻修正数据；根据所述电阻修正数据对所述定子绕组的电阻R₀进行修正，获取修正后的定子绕组的电阻R₁；以及将所述修正后的定子绕组的电阻R₁作为所述永磁同步电机的定子绕组的电阻值；

所述定子绕组的温度计算模块还用于根据修正后的定子绕组的电阻以及预设的定子绕组的电阻与温度之间的对应关系，计算出所述永磁同步电机的定子绕组的温度。

进一步地，所述电阻修正数据为电阻补偿值；

所述定子绕组电阻修正单元还用于将所述定子绕组的电阻R₀与所述电阻补偿值相加，获取相加后的数值；以及将所述相加后的数值作为所述永磁同步电机的定子绕组的电阻值。

进一步地，所述预设的定子绕组的电阻与温度之间的对应关系为呈正相关的关系。

进一步地，所述永磁同步电机为表贴式永磁同步电机。

进一步地，所述装置还包括转子转速控制模块，用于根据计算出的定子绕组的温度，调整所述永磁同步电机的转子的转速。

上述的测量永磁同步电机的定子绕组的温度的方法和装置，通过设置定子绕组的电阻和定子绕组的温度之间的对应关系，并利用所获取的永磁同步电机的定子绕组的电阻值与该对应关系，计算出定子绕组的温度，从而无需在设备中采用温度传感器等温度检测设备来测量定子绕组的温度，从而可降低永磁同步电机或相关设备的制造成本。

附图说明

图1为一个实施例中测量永磁同步电机的定子绕组的温度的方法的流程示意图；

图2为一个实施例中获取永磁同步电机的定子绕组的电阻值的步骤的流程示意图；

图3为一个实施例中获取永磁同步电机的定子的d轴的电流I_d以及q轴的电流I_q的步骤的流程示意图；

图4为一个实施例中对永磁同步电机的稳态工作的状态进行检测的步骤的流程示意图；

图5为一个实施例中对所计算出的定子绕组的电阻的修正值的步骤的流程示意图；

图6为另一个实施例中测量永磁同步电机的定子绕组的温度的方法的流程示意图；

图7为一个实施例中测量永磁同步电机的定子绕组的温度的装置的结构框图；

图8为一个实施例中定子绕组电阻获取模块的结构框图；

图9为另一个实施例中定子绕组电阻获取模块的结构框图；

图10为另一个实施例中测量永磁同步电机的定子绕组的温度的装置的结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种测量永磁同步电机的定子绕组的温度的方法。该方法可应用于永磁同步电机或与其相关的控制设备中。该方法包括：

步骤S110，获取永磁同步电机的定子绕组的电阻值。

步骤S120，根据定子绕组的电阻值以及预设的定子绕组的电阻与温度之间的对应关系，计算出永磁同步电机的定子绕组的温度。

在本发明的实施例中，预设了定子绕组的电阻和其它相关参数之间的关联关系，通过获取这些相关参数，可以计算出永磁同步电机的定子绕组的电阻值。可选地，设备可存储有预先计算出的定子绕组的电阻值。按照预设的关联关系，可计算出该定子绕组的电阻值。其中，该关联关系可包括通过电机数学模型所确定的关联关系。

本实施例中，可预先针对该设备，在实验检测、模拟或校验阶段所计算出多个不同的定子绕组的电阻值所对应的定子绕组的温度。具体地，可利用精密的测温仪器及测量电阻的仪器获取定子绕组在不同的电阻下对应的温度。

上述的测量永磁同步电机的定子绕组的温度的方法，通过设置定子绕组电阻和定子绕组的温度之间的对应关系，通过利用该对应关系计算出定子绕组的温度，从而无需在设备中采用温度传感器等温度检测设备来测量定子绕组的温度，从而可降低永磁同步电机或相关设备的制造成本。

在一个实施例中，如图2所示，提供了获取永磁同步电机的定子绕组的电阻值的步骤S110具体包含的步骤S110～S115。优选地，步骤S110～S115可应用于表贴式永磁同步电机或与其相关的控制设备中。具体地，该方法可应用于无人机中的表贴式永磁同步电机，使得该方法可适用于无人机飞行的控制中。

步骤S110，获取永磁同步电机的定子绕组的电阻值，具体包括：

步骤S111，获取永磁同步电机的定子的d轴的电压U_d以及q轴的电压U_q。

步骤S112，获取永磁同步电机的定子的d轴的电流I_d以及q轴的电流I_q。

步骤S113，获取永磁同步电机的转子的电角速度ω。

步骤S114，获取永磁同步电机的转子磁链K_e。

步骤S115，根据公式R₀＝f₁(U_d,I_d,U_q,I_q,ω,K_e)，计算出永磁同步电机的定子绕组的电阻R₀。

需要说明的是，在本发明实施例中，虽然用序号对每个步骤进行标号，但并不依据序号限定步骤之间的先后顺序，例如，在本实施例中，上述的步骤S111可以发生在步骤S112之前，也可以发生在步骤S112之后。

在本发明实施例中，d轴(也称直轴)和q轴(也称交轴)是为了能够得到类似直流电机的控制特性而在电机转子上建立的一个坐标系上的两个坐标轴。该坐标系与转子同步转动，其中，取沿转子磁极的中心线上的方向为d轴，垂直于转子磁场的方向为q轴。由此将电机的数学模型转换到此坐标系下，可实现d轴和q轴的解耦，从而更好地实现对电机的控制。

对于步骤S111，通过永磁同步电机的定子的d轴电流环计算得到d轴的电压U_d、通过永磁同步电机的定子的q轴电流环计算得到q轴的电压U_q。其中的电流环指的是电流反馈***，该d轴电流环和q轴电流环预先设置在设备中。

对于步骤S112，首先获取永磁同步电机在稳态工作的状态下的三相定子电流I_s。具体地，通过对三相定子电流I_s进行采样并计算而得到d轴的电流I_d以及q轴的电流I_q。其中，三相定子电流I_s可按照预设的采样频率进行采样。

在一个实施例中，参见图3，获取永磁同步电机的定子的d轴的电流I_d以及q轴的电流I_q的步骤S112，进一步包含以下步骤S1121～S1123。

电机的三相定子电流I_s可分别表示为三相定子电流I_{s_a}、I_{s_b}和I_{s_c}。将采样得到的永磁同步电机的定子三相电流I_{s_a}、I_{s_b}和I_{s_c}经过abc/dq的旋转坐标变换后，计算得到在转子磁场定向的同步旋转坐标系下定子的d轴的电流I_d和q轴的电流I_q。具体步骤如下：

S1121，获取永磁同步电机的三相定子电流I_s。

S1122，将三相定子电流I_s定向在同步旋转dq坐标系的d方向，计算出电机的锁相角θ。

其中，锁相角θ为通过对永磁同步电机的旋变位置信号进行采样获得旋变位置信号，具体地，可通过锁相环来实现对锁相角θ的计算。

S1123，根据锁相角θ和三相定子电流I_s，即I_{s_a}、I_{s_b}和I_{s_c}，分别计算出d轴的电流I_d和q轴的电流I_q。

具体的，d轴的电流I_d、q轴的电流I_q与锁相角θ、三相定子电流I_{s_a}、I_{s_b}和I_{s_c}之间存在如下的关系式：

根据上述的关系式，可通过三相定子电流I_s和锁相角θ计算出d轴的电流I_d和q轴的电流I_q。

对于步骤S113，获取永磁同步电机的转子的电角速度ω，需要说明的是，在本发明实施例中，电机中固定的部分为定子(stator)，在其上面装设有成对的直流励磁的静止的主磁极；而电机中旋转的部分为转子(rotor)，转子由电枢铁心制成，在其上面装设有电枢绕组，通电后产生感应电动势，充当旋转磁场，通过产生电磁转矩实现机械能向电能的转换。

电角速度ω指的是转子在单位时间所转过的电气角度。电角速度ω为针对该设备，在实验检测、模拟或校验阶段所计算出的数据，电角速度ω可以为固定的数值，也可以为与转子的旋转位置信息相关的数值。在一种实现方式中，可通过实时的测量或计算而得出转子的旋转的位置信息，再根据每个时刻的转子的位置信息计算出转子的电角速度ω。在其中一种实现方式中，可通过无感算法得到永磁同步电机的转子的电角速度ω。在另一些实现方式，也可采用带传感器的方法得到锁相角θ，进而计算出永磁同步电机的转子的电角速度ω。

对于步骤S114，获取永磁同步电机的转子磁链K_e，转子磁链K_e是指转子的在工作过程中所产生的磁通量。转子磁链K_e为固定值，可在实验检测、模拟或校验阶段，利用相应的转子磁链检测仪器进行测量和计算而得。在一种实现方式中，可将该转子磁链K_e的参数数值存储在设备的非易失性存储介质或内存储器中，供执行步骤S114时读取。

在本发明实施例中，对上述的步骤S111～S114之间的执行顺序均不做限定，既可以并列执行，也可以按照任意可行的执行顺序进行执行。在执行完步骤S111～S114之后，将执行步骤S115：

根据公式R₀＝f₁(U_d,I_d,U_q,I_q,ω,K_e)，计算出永磁同步电机的定子绕组的电阻R₀。

其中，f₁(U_d,I_d,U_q,I_q,ω,K_e)是预先利用永磁同步电机dq坐标系下的电机数学模型所计算出的和电机的d轴的电压U_d以及q轴的电压U_q、d轴的电流I_d以及q轴的电流I_q、转子的电角速度ω以及转子磁链K_e这六个参数相关的公式。

在一个实施例中，

所预设的公式R₀＝f₁(U_d,I_d,U_q,I_q,ω,K_e)与电感无关，避免了由于电感与定子绕组电阻之间的耦合所造成的计算得出的定子绕组电阻的精确度不高的问题。由于仅需要永磁同步电机的定子的d轴的电流I_d、q轴的电流I_q、d轴的电压U_d、q轴的电压U_q、电角速度ω以及转子磁链K_e的参数值即可根据该公式求出永磁同步电机的定子绕组电阻的数值，因此提高了定子绕组电阻的计算的准确度。相应地，根据该定子绕组电阻所计算出的定子绕组的温度的精度也更加准确。

如图4所示，为本实施例中对永磁同步电机的稳态工作的状态进行检测的步骤S101～S103的流程示意图，该步骤在图1所示的步骤S110～S120之前执行。如图4所示，步骤包括：

步骤S101，按照预设的时间间隔获取电机的转子转速。

在本发明实施例中，可通过光反射法、磁电法、光栅法或者霍尔开关检测法等其中的一种或多种测量方法，测量出转子转速。并按照预设的时间间隔提取实时测量到的转子转速。该时间间隔可被设置为任意合适的间隔，比如为0.5秒或1秒等。比如，可设置一个相应的计时器，该计时器在检测到累计的时长到达预设的间隔时长后，触发获取转子转速的信号，根据该信号获取当前的转子转速。并对该计时器所累计的时长进行清零，以等待下一次触发获取转子转速的信号。

步骤S102，计算相邻时间间隔所获取的转子转速的差值。

在按照时间间隔获取到当前的转速后，将所获取的转速与上一个时间间隔所获取的转速进行对比，计算出两者之间的差值，对该差值取绝对值。

步骤S103，设定第一预设数量和第二预设数量，当连续计算出的第一预设数量的差值中小于预设阈值的差值的个数大于第二预设数量时，判定电机处于稳态工作的状态，否则，判定电机处于非稳态工作的状态。

在本发明实施例中，预先设置了对应的阈值，该阈值用于反映电机是否处于稳态工作的状态。可将所计算出的差值与对应的阈值进行比较。理想情况下，处于稳态工作的状态下的转子转速是恒定的，而实际工作中，转子转速存在一定的波动。因此，可将该阈值设置为一个合适的较小的数值，当差值小于该数值时，表明转子转速处于正常可接受的波动范围内，此时判定处于稳态工作的状态；否则，则表明转子转速波动太大，运行不稳定，此时判定处于非稳态工作的状态。

第一预设数量和第二预设数量可为任意的数量，且第二预设数量不大于第一预设数量。设备可重复执行上述的步骤S101～S102，并计算出连续的第一预设数量的差值。将每次所获取的差值与该阈值进行比较，判定两者的大小，并将该第一预设数量的差值中的小于该阈值的差值的个数进行累计。当所累计的个数大于第二数量时，则判定电机处于稳态工作的状态；否则，判定电机处于非稳态工作的状态。

例如，可将第一预设数量设置为10，将第二预设数量设置为8。所连续获取到的10个相邻转速的差值中，若有9个小于预设阈值，1个大于该预设阈值，则表明该电机处于稳态工作的状态。若有6个小于预设阈值，4个大于该预设阈值，则表明该电机的转速不够稳定，此时判定该电机处于非稳态工作的状态。

在判定电机处于稳态工作的状态之后，可执行上述的步骤S110～S120。

通过计算出第一数量的差值，并当连续计算出的第一预设数量的差值中的小于预设阈值的差值的个数大于第二预设数量时，判定电机处于稳态工作的状态，从而准确地对电机是否处于稳态工作的状态进行判定。

优选地，上述的永磁同步电机为表贴式永磁同步电机。具体地，该方法可应用于无人机中的表贴式永磁同步电机，使得该方法可适用于无人机飞行的控制中。

在一个实施例中，定子绕组的电阻和温度之间的对应关系为呈正相关的关系，即定子绕组的电阻数值越大，则对应的定子绕组的温度也越大。

进一步地，可根据该对应关系确定定子绕组的温度的计算公式T＝f₂(R)。其中，R为永磁同步电机的定子绕组的电阻，具体可为上述计算出的定子绕组的电阻R₀。优选地，f₂(R)＝a*R+b。其中，a和b分别为根据预先计算出的多个定子绕组的电阻值以及对应的定子绕组的温度所计算出的固定参数。

举例来说，如下表1所示，为一个实施例中某一型号的永磁同步电机的定子绕组的电阻和温度的对应关系表。该对应关系表可在实验检测、模拟或校验阶段通过电阻测量设备、温度检测设备所计算出的数值。

表1定子绕组的电阻和温度的对应关系表

通过所测量出的多组电阻和温度，可计算出上述的对应关系。具体地，可通过数值拟合的方式计算出表1所示的定子绕组的电阻和温度的计算公式具体为：T＝f₂(R)＝0.9516R+220.79。

在一个实施例中，上述的测量永磁同步电机的定子绕组的温度的方法，还包括对所计算出的定子绕组的电阻值的修正的步骤，该修正的步骤可在上述的步骤S116之后执行。如图5所示，该修正的步骤具体包括如下的步骤S116～S118：

步骤S116，根据定子绕组的电阻R₀获取对应的电阻修正数据。

本实施例中，预设了电阻修正数据，该电阻修正数据与定子绕组的电阻R₀之间设置了对应关系。该电阻修正数据可为针对该类型的设备在实验检测、模拟或校验阶段所计算出的数据。该电阻修正数据可为测量电阻的仪器所检测出的该定子绕组的电阻与通过本发明实施例的公式所计算出的定子绕组电阻之间的关联函数计算得到。

优选地，该电阻修正数据为电阻补偿值R*，在一些实现方式中，在通过本发明实施例的计算式求出定子绕组电阻R₀后，可根据预先存储的不同数值的定子绕组的电阻与电阻补偿值之间的对应关系表，确定求出的该定子绕组电阻R₀所对应的电阻补偿值R^*。

步骤S117，根据电阻修正数据对定子绕组的电阻进行修正，计算出修正后的定子绕组的电阻R₁。

本发明实施例中，设备中预设了针对定子绕组的电阻的修正函数R₁＝f(R₀,R^*)，将通过计算式求出的定子绕组的电阻R₀与对应的电阻补偿值R^*作为该修正函数f(R₀,R^*)的输入参数，按照该修正函数f(R₀,R^*)计算出修正后的定子绕组的电阻R₁。该修正函数f(R₀,R^*)可为与定子绕组的电阻R₀和/或电阻补偿值R^*呈正相关性的函数，所计算出的修正后的定子绕组的电阻R₁随着定子绕组的电阻R₀的增大而增大。

在一种实现方式中，修正函数f(R₀,R^*)＝kR₀+R^*。其中，k为预设的系数，可为一个固定不变的数值，根据该修正函数可计算出修正后的定子绕组的电阻R₁。

步骤S118，将修正后的定子绕组的电阻R₁作为永磁同步电机的定子绕组的电阻值。

在一个实现方式中，上述的系数k＝1，即修正函数为f(R₀,R^*)＝R₀+R^*，在此情况下，将定子绕组的电阻R₀与电阻补偿值R^*相加，获取相加后的数值，将相加后的数值作为永磁同步电机的定子绕组的电阻值。

在本实施例中，可预先在实验阶段，针对永磁同步电机，测试出不同环境因素下的定子绕组的电阻R₁，并按照上述的公式R₀＝f₁(U_d,I_d,U_q,I_q,ω,K_e)计算出定子绕组的电阻R₀。根据R^*＝R₁-R₀的关系式，计算出不同定子绕组的电阻R₀对应的电阻补偿值R^*。的不同环境因素包括电机转子的转速、温度等环境因素。从而，可建立不同环境因素下，电阻补偿值R^*与按照本发明实施例的公式R₀＝f₁(U_d,I_d,U_q,I_q,ω,K_e)所计算出的定子绕组的电阻R₀之间的对应关系。

在计算出电阻R₀之间后，可按照上述的对应关系，获取电阻补偿值R^*，将电阻R₀与电阻补偿值R^*相加，从而计算出修正后的定子绕组的电阻R₁。

在一个实施例中，上述的根据定子绕组的电阻以及预设的定子绕组的电阻与温度之间的对应关系，计算出永磁同步电机的定子绕组的温度，包括：根据修正后的定子绕组的电阻以及预设的定子绕组的电阻与温度之间的对应关系，计算出永磁同步电机的定子绕组的温度。

本实施例中，通过设置电阻修正数据，再根据由公式求出的定子绕组的电阻R₀获取对应的电阻修正数据，从而对定子绕组的电阻进行修正，计算出修正后的定子绕组的电阻R₁，作为永磁同步电机的定子绕组的电阻值。从而可进一步提高测量永磁同步电机的定子绕组电阻的准确性。相应地，根据该定子绕组电阻所计算出的定子绕组的温度的精度也更加准确。

在一个实施例中，如图6所示，提供了另一种测量永磁同步电机的定子绕组的温度的方法。该方法可应用于永磁同步电机或与其相关的控制设备中。该方法包括：

步骤S110，获取永磁同步电机的定子绕组的电阻值；

步骤S120，根据定子绕组的电阻值以及预设的定子绕组的电阻与温度之间的对应关系，计算出永磁同步电机的定子绕组的温度；

步骤S130，根据计算出的定子绕组的温度，调整永磁同步电机的转子转速。

在一个实施例中，可通过上述各个实施例所提供的测量永磁同步电机的定子绕组的温度的方法来实现对永磁同步电机的定子绕组的温度的计算。可在计算出定子绕组的温度后，根据该定子绕组的温度来调整永磁同步电机的转子转速。

具体地，设备中可设置不同的定子绕组的温度和转子转速的对应关系，根据该对应关系来调整转子转速。比如，当检测到温度超过预设的的温度阈值时，以降低转子转速，从而使得定子绕组的温度下降，以降低永磁同步电机在运行可能出现的故障的可能性，提高永磁同步电机在运行的稳定性。

在一个实施例中，还可预先对该永磁同步电机设置多种运行状态，针对每一种运行状态设置对应的温度阈值，设备可获取永磁同步电机当前所处的运行状态，并获取对应状态下的温度阈值，在检测到定子绕组的温度超过该阈值，或者超过温度阈值的持续时长达到预设时长时，可降低转子转速，从而使得定子绕组的温度下降。具体地，可适当降低电机的工作电流，以实现对永磁同步电机的转子转速的调整。

进一步地，该运行状态可通过根据设备所包含的电量、运行的时长等因素来进行设置，或者进行自动地调整。

比如，该运行状态包括低电量运行状态和高性能运行状态。低电量运行状态对应的温度阈值为第一温度阈值；高性能运行状态对应的温度阈值为第二温度阈值。其中，第二温度阈值大于第一温度阈值。

若当前的运行状态为高性能运行状态，当检测到为该永磁同步电机所提供电流的设备的电量低于预设电量阈值时，可将当前的运行状态由高性能运行状态切换为低电量运行状态。若检测到处于高性能状态下的定子绕组的温度超过对应的第一温度阈值，且超过该第一温度阈值的时长达到预设的时长时，可降低该永磁同步电机的工作电流，以低转子转速，从而使得定子绕组的温度下降，提高永磁同步电机在运行的稳定性。

在一个实施例中，上述的永磁同步电机为表贴式永磁同步电机。具体地，该方法可应用于无人机中的表贴式永磁同步电机，使得该方法可适用于无人机飞行的控制中。

在一个实施例中，如图7所示，提供了一种测量永磁同步电机的定子绕组的温度的装置。

需要说明的是，由于本发明实施例中的装置实施例与方法实施例基于相同的发明构思，方法实施例中的技术内容同样适用于装置实施例，因此，装置实施例中与方法实施例相同的技术内容在此不再赘述。

本实施例的装置包括定子绕组电阻获取模块202和定子绕组温度计算模块204。定子绕组电阻获取模块202与定子绕组温度计算模块604相连接。其中：

定子绕组电阻获取模块202用于获取永磁同步电机的定子绕组的电阻值。

定子绕组温度计算模块204用于根据定子绕组的电阻值以及预设的定子绕组的电阻与温度之间的对应关系，计算出永磁同步电机的定子绕组的温度。

在一个实施例中，本发明的定子绕组电阻获取模块202和定子绕组温度计算模块204可以为电调模块、微控制器单元、微处理器单元中的任意一种或几种。

在一个实施例中，如图8所示，定子绕组电阻获取模块202包括电压获取单元302、电流获取单元304、电角速度获取单元306、转子磁链获取单元308以及定子绕组电阻计算单元310。电压获取单元302、电流获取单元304、电角速度获取单元306、转子磁链获取单元308的输出端分别与定子绕组电阻计算单元310的输入端相连接。其中：

电压获取单元302用于获取永磁同步电机的定子的d轴的电压U_d以及q轴的电压U_q。

电流获取单元304用于获取永磁同步电机的定子的d轴的电流I_d以及q轴的电流I_q。

电角速度获取单元306用于获取永磁同步电机的转子的电角速度ω。

转子磁链获取单元308用于获取永磁同步电机的转子磁链K_e。

定子绕组电阻计算单元310用于根据公式R₀＝f₁(U_d,I_d,U_q,I_q,ω,K_e)，计算出永磁同步电机的定子绕组的电阻R₀。

优选地，

本实施例中，电压获取单元302通过上述设备中内置的d轴电流环计算得到d轴的电压U_d、通过内置的q轴电流环计算得到q轴的电压U_q。在不同实现方式中，电压获取单元302可以为电调模块、微控制器单元、微处理器单元中的任意一种。

在本实施例中，电压获取单元304首先按照一定的频率采样，得到永磁同步电机的定子三相电流I_{s_a}、I_{s_b}和I_{s_c}，再按照预先设置的abc/dq的旋转坐标变换关系，计算得到在转子磁场定向的同步旋转坐标系下定子的d轴的电流I_d和q轴的电流I_q。将其发送至电流获取单元304。在不同实现方式中，电流获取单元304可以为电调模块、微控制器单元、微处理器单元中的任意一种。

在本实施例中，通过电角速度获取单元306获取永磁同步电机的转子的电角速度ω。在其中一种实现方式中，电角速度获取单元306通过无感算法得到永磁同步电机的转子的电角速度ω。在另一些实现方式中，电角速度获取单元306采用带传感器的方法得到锁相角θ，进而计算出永磁同步电机的转子的电角速度ω。在不同实现方式中，电角速度获取单元306可以为电调模块、微控制器单元、微处理器单元中的任意一种。

在本实施例中，通过转子磁链获取单元308获取永磁同步电机的转子磁链K_e。对于任何一台永磁同步电机设备而言，在它转子磁链K_e为固定值，可在实验检测、模拟或校验阶段，利用相应的转子磁链检测仪器进行测量和计算而得。在一种实现方式中，可将该转子磁链K_e的参数数值存储在设备的非易失性存储介质或内存储器中，供转子磁链获取单元308读取。在不同实现方式中，转子磁链获取单元308可以为电调模块、微控制器单元、微处理器单元中的任意一种。

在本实施例中，定子绕组电阻计算单元310读取电压获取单元302、电流获取单元304、电角速度获取单元306、转子磁链获取单元308的数据，根据公式R₀＝f₁(U_d,I_d,U_q,I_q,ω,K_e)，计算出永磁同步电机的定子绕组的电阻R₀。在不用实现方式中，定子绕组电阻计算单元310可以为电调模块、微控制器单元、微处理器单元中的任意一种。

在一个实施例中，该装置还包括工作状态检测模块，该工作状态检测模块中预先设定了第一预设数量和第二预设数量。工作状态检测模块用于按照预设的时间间隔获取电机的转子转速，计算相邻时间间隔所获取的转子转速的差值，并且当连续计算出的第一预设数量的差值中小于预设阈值的差值的个数大于第二预设数量时，判定电机处于稳态工作的状态。否则，判定电机处于非稳态工作的状态。在不同实现方式中，工作状态检测模块可以为电调模块、微控制器单元、微处理器单元中的任意一种。

通过设置工作状态检测模块，可准确地对电机是否处于稳态工作的状态进行判定。

该设备可通过内置的用于检测转子转速测量的传感器实时检测转子的转速，工作状态检测模块可包括比较器，用于比较相邻时间间隔所获取的转子转速的差值，输出比较结果。

当工作状态检测模块判定电机处于稳态工作的状态后，再由定子绕组电阻获取模块202和定子绕组温度计算模块204分别执行各自的模块任务。

优选地，上述的永磁同步电机为表贴式永磁同步电机，具体的，该方法可应用于无人机中的表贴式永磁同步电机，使得该方法可适用于无人机飞行的控制中。

在本实施例的测量永磁同步电机的定子绕组电阻的装置中，所预设的公式R₀＝f₁(U_d,I_d,U_q,I_q,ω,K_e)与电感无关，避免了由于电感与定子绕组电阻之间的耦合所造成的计算得出的定子绕组电阻的精确度不高的问题。由于仅需要永磁同步电机的定子的d轴的电流I_d、q轴的电流I_q、d轴的电压U_d、q轴的电压U_q、电角速度ω以及转子磁链K_e的参数值，定子绕组电阻计算模块310即可根据该计算式求出永磁同步电机的定子绕组电阻的数值，因此提高了定子绕组电阻的计算的准确度，进而提高了对定子绕组的温度的检测的准确度。

在一个实施例中，如图9所示，定子绕组电阻获取模块202除了包括电压获取单元302、电流获取单元304、电角速度获取单元306、转子磁链获取单元308以及定子绕组电阻计算单元310，还包括定子绕组电阻修正单元312。定子绕组电阻计算单元310的输出端与定子绕组电阻修正单元312的输入端相连接。

定子绕组电阻修正单元312用于对定子绕组电阻计算单元310所计算出的定子绕组电阻进行修正。定子绕组温度计算模块204还用于根据修正后的定子绕组的电阻和预设的定子绕组的电阻和温度之间的对应关系，计算出所述永磁同步电机的定子绕组的温度。

由于本实施例中的电压获取单元302、电流获取单元304、电角速度获取单元306、转子磁链获取单元308以及定子绕组电阻计算单元310与上述的实施例相同，因此不再赘述，在此仅对本实施例中的定子绕组电阻修正单元312进行描述。

具体地，定子绕组电阻修正单元312根据定子绕组电阻计算单元310输出的定子绕组的电阻R₀获取对应的电阻修正数据；根据电阻修正数据对定子绕组的电阻R₀进行修正，计算出修正后的定子绕组的电阻R₁，并将该修正后的定子绕组的电阻R₁作为永磁同步电机的定子绕组的电阻值。

优选地，所示电阻修正数据为电阻补偿值R^*；定子绕组电阻修正单元312用于将定子绕组的电阻R₀与电阻补偿值R^*相加，获取相加后的数值；并且将相加后的数值作为永磁同步电机的定子绕组的电阻值。

在不同实现方式中，定子绕组电阻修正单元312可以为电调模块、微控制器单元、微处理器单元中的任意一种。

本实施例中，通过设置定子绕组电阻修正单元312对定子绕组的电阻R₀进行修正，计算出修正后的定子绕组的电阻R₁，作为永磁同步电机的定子绕组的电阻值，可进一步提高测量永磁同步电机的定子绕组电阻的准确性，进而提高了对定子绕组的温度的检测的准确性。

在一个实施例中，如图10所示，提供了另一种测量永磁同步电机的定子绕组的温度的装置，该装置也包括上述的定子绕组电阻获取模块202和定子绕组温度计算模块204，并且还包括：

转子转速控制模块206，用于根据计算出的定子绕组的温度，调整永磁同步电机的转子转速。

本实施例中的定子绕组电阻获取模块202和定子绕组温度计算模块204，以及可以包含其他模块和单元，与上述的实施例相同。

该转子转速控制模块206可以硬件形式内嵌于或独立于永磁同步电机中的处理器中，也可以以软件形式存储于终端中的存储器中，以便于处理器调用以上各个模块执行对应的操作。

在一个实施例中，本发明的定子绕组电阻获取模块202、定子绕组温度计算模块204和转子转速控制模块206可以为电调模块、微控制器单元、微处理器单元中的任意一种或几种。

本发明实施例还提供一种无人机，该无人机包括处理器和与该处理器通信的存储器，该处理器执行如图1-6中任一附图所示的实施例中的方法。该处理器可以为微控制器单元或微处理器单元。

本领域普通技术人员应理解，上述实施例方法中的全部或部分流程的实现可以通过计算机程序指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)等。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (16)

1.一种测量永磁同步电机的定子绕组的温度的方法，其特征在于，所述方法包括：

获取所述永磁同步电机的定子绕组的电阻值；

根据所述定子绕组的电阻值以及预设的定子绕组的电阻与温度之间的对应关系，计算出所述永磁同步电机的定子绕组的温度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述永磁同步电机的定子绕组的电阻值，包括：

获取所述永磁同步电机的定子的d轴的电压U_d以及q轴的电压U_q；

获取所述永磁同步电机的定子的d轴的电流I_d以及q轴的电流I_q；

获取所述永磁同步电机的转子的电角速度ω；

获取所述永磁同步电机的转子磁链K_e；以及

根据公式R₀＝f₁(U_d,I_d,U_q,I_q,ω,K_e)，计算出所述永磁同步电机的定子绕组的电阻R₀。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，在计算出所述永磁同步电机的定子绕组的电阻R₀之后，还包括：

根据所述定子绕组的电阻R₀获取对应的电阻修正数据；

根据所述电阻修正数据对所述定子绕组的电阻R₀进行修正，获取修正后的定子绕组的电阻R₁；以及

将所述修正后的定子绕组的电阻R₁作为所述永磁同步电机的定子绕组的电阻值；

所述根据所述定子绕组的电阻以及预设的定子绕组的电阻与温度之间的对应关系，计算出所述永磁同步电机的定子绕组的温度，包括：

根据修正后的定子绕组的电阻以及预设的定子绕组的电阻与温度之间的对应关系，计算出所述永磁同步电机的定子绕组的温度。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述电阻修正数据为电阻补偿值；

所述根据所述电阻修正数据对所述定子绕组的电阻R₀进行修正，获取修正后的定子绕组的电阻R₁，包括：

将所述定子绕组的电阻R₀与所述电阻补偿值相加，获取相加后的数值；

所述将所述修正后的定子绕组的电阻R₁作为所述永磁同步电机的定子绕组的电阻值，包括：

将所述相加后的数值作为所述永磁同步电机的定子绕组的电阻值。

6.根据权利要求1-5中任一所述的方法，其特征在于，所述预设的定子绕组的电阻与温度之间的对应关系为呈正相关的关系。

7.根据权利要求2-6中任一所述的方法，其特征在于，所述永磁同步电机为表贴式永磁同步电机。

8.根据权利要求1-7中任一所述的方法，其特征在于，在计算出所述永磁同步电机的定子绕组的温度之后，还包括：

根据计算出的所述永磁同步电机的定子绕组的温度，调整所述永磁同步电机的转子的转速。

9.一种测量永磁同步电机的定子绕组的温度的装置，其特征在于，所述装置包括：

定子绕组电阻获取模块，用于获取所述永磁同步电机的定子绕组的电阻值；

定子绕组温度计算模块，用于根据所述定子绕组的电阻值以及预设的定子绕组的电阻与温度之间的对应关系，计算出所述永磁同步电机的定子绕组的温度。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述定子绕组电阻获取模块包括：

电压获取单元，用于获取所述永磁同步电机的定子的d轴的电压U_d以及q轴的电压U_q；

电流获取单元，用于获取所述永磁同步电机的定子的d轴的电流I_d以及q轴的电流I_q；

电角速度获取单元，用于获取所述永磁同步电机的转子的电角速度ω；

转子磁链获取单元，用于获取所述永磁同步电机的转子磁链K_e；以及

定子绕组电阻计算单元，用于根据公式R₀＝f₁(U_d,I_d,U_q,I_q,ω,K_e)，计算出所述永磁同步电机的定子绕组的电阻R₀。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，

12.根据权利要求10或11所述的装置，其特征在于，所述定子绕组电阻获取模块还包括定子绕组电阻修正单元，用于根据所述定子绕组电阻计算单元计算出的所述定子绕组的电阻R₀获取对应的电阻修正数据；根据所述电阻修正数据对所述定子绕组的电阻R₀进行修正，获取修正后的定子绕组的电阻R₁；以及将所述修正后的定子绕组的电阻R₁作为所述永磁同步电机的定子绕组的电阻值；

所述定子绕组温度计算模块还用于根据修正后的定子绕组的电阻以及预设的定子绕组的电阻与温度之间的对应关系，计算出所述永磁同步电机的定子绕组的温度。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述电阻修正数据为电阻补偿值；

所述定子绕组电阻修正单元还用于将所述定子绕组的电阻R₀与所述电阻补偿值相加，获取相加后的数值；以及将所述相加后的数值作为所述永磁同步电机的定子绕组的电阻值。

14.根据权利要求9-13中任一所述的装置，其特征在于，所述预设的定子绕组的电阻与温度之间的对应关系为呈正相关的关系。

15.根据权利要求10-14中任一所述的装置，其特征在于，所述永磁同步电机为表贴式永磁同步电机。

16.根据权利要求9-15中任一所述的装置，其特征在于，所述装置还包括转子转速控制模块，用于根据计算出的所述永磁同步电机的定子绕组的温度，调整所述永磁同步电机的转子的转速。