CN112628159B - 一种基于电阻辨识的磁悬浮分子泵定子温度监测***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于电阻辨识的磁悬浮分子泵定子温度监测***及方法，用于对磁悬浮分子泵定子***进行温度实时监测，其硬件部分包括DSP电路、电机信息接口电路、磁轴承信息接口电路、外设接口电路和通讯接口电路。该***可以利用磁悬浮分子泵电机和磁轴承的控制***所采集的电机绕组电流、电机绕组电压、转子位置、磁轴承绕组电流和磁轴承绕组电压，通过辨识算法得到电机与磁轴承的定子电阻数值，然后依据相关材料与温度的关系，估计得到磁悬浮分子泵的定子温度，无需传统温度传感器，提高了分子泵温度监测***的可靠性，简化装配流程。

Description

一种基于电阻辨识的磁悬浮分子泵定子温度监测***及方法

技术领域

本发明涉及一种基于电阻辨识的磁悬浮分子泵定子温度监测***及方法，用于实现磁悬浮分子泵定子温度监测与定子绕组状态监测。

背景技术

磁悬浮分子泵***与传统分子泵***相比，采用磁悬浮轴承，转子无摩擦，不会引入润滑油污染，能够主动振动控制，具有更高的真空度，振动幅度更小，能够任意角度安装等优势，在芯片生产、真空镀膜、晶体制造等高端真空领域得到了广泛的应用。磁悬浮分子泵工作时需要长期运行在高真空环境下，定子发热后会造成泵体变形，***性能下降，因此需要及时有效的进行定子温度监测，这是其在高端工业应用中的重要保证。

现有依赖温度传感器的磁悬浮分子泵***定子温度监测***主要存在以下问题：

(1)磁悬浮分子泵定子不同于传统分子泵***，包括了电机定子和磁轴承定子，其中电机定子需要至少1只温度传感器，而典型的磁轴承***需要约5只温度传感器，总计达到了6只温度传感器，这些传感器需要大量的引线，由于磁悬浮分子泵定子***内部本就有大量的电机和磁轴承绕组、传感器需要进行引线，因此温度传感器的走线空间十分有限，大幅增加了走线难度，增加了引线破损，引线和传感器接触不良的风险。因此，温度传感器的引入，不仅导致了对磁悬浮分子泵定子***装配工艺要求的进一步提高，而且增加了***传感器成本、引出线布线成本以及接口端子成本。

(2)分子泵运行时发热的热源主要是来自分子泵的电机定子和磁轴承定子，因此监测定子发热主要是针对这些定子绕组，而温度传感器由于封装、体积、工艺等限制，只能布置在定子绕组周围，采用温度传感器只能通过监测绕组周围的温度来近似定子的温度，并非精确的绕组温度。

(3)磁悬浮分子泵***是高真空***，额外大量的温度传感器和引线，会导致运行过程中存在一定的放气过程，不利于分子泵***高真空的获得。因此磁悬浮分子泵***本体内部元器件也应该越少越好。

(4)现有的温度传感器一旦出现故障，则该定子点的温度无法再进行检测。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：针对现有的磁悬浮分子泵定子温度监测方法在运行过程中，依赖于温度传感器反馈，一方面大量的温度传感器布置增加了分子泵定子组件装配和出线难度，提高了物料和装配成本的问题，另一方面如果温度传感器出现故障后，***无法再进行监测等问题，提出了一种基于电阻辨识的磁悬浮分子泵定子温度监测***及方法。用于磁悬浮分子泵定子温度的监测，通过实时辨识分子泵***中电机定子和磁轴承定子的电阻，然后根据电阻与温度的关系，估算出当前定子绕组的温度，无需装配传统的温度传感器，实现高可靠的温度监测方法。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：一种基于电阻辨识的磁悬浮分子泵定子温度监测***及方法，包括：

DSP电路1：与电机信息接口电路2、磁轴承信息接口电路3、外设接口电路4以及通讯接口电路5相连接。DSP电路1在运行过程中通过通讯接口电路5与上位机进行通讯，接收控制指令并传输磁悬浮分子泵当前定子状态信息。DSP电路1能够通过外设接口电路4中的AD接口接收模拟指令，执行相应的操作，同时根据要求将相关指令通过DA接口和IO接口输出。温度监测***运行过程中，DSP电路1会实时通过电机信息接口电路2接收磁悬浮分子泵***电机的定子电流、定子电压和转子位置信息，根据该信息执行相应的辨识算法，估算出电机定子的各相绕组电阻，并利用该绕组材料与温度关系，得到当前电机定子的温度。DSP电路1同时会实时通过磁轴承信息接口电路3接收分子泵***当前磁轴承的定子电流、定子电压信息，根据该信息执行相应的辨识算法，得到磁轴承定子相应绕组电阻，利用该绕组材料与温度关系，得到当前磁轴承定子的温度；

电机信息接口电路2：主要由电流接口电路、电压接口电路、位置传感器接口电路并行组成，各部分电路独立运行，与DSP电路1中的DSP相连接，温度监测***运行时，电机信息接口电路2将电机电流传感器、电压传感器的模拟信号和位置传感器的电平信号转换后输入给DSP电路1中的DSP处理器进行处理；

磁轴承信息接口电路3：主要由电流接口电路、电压接口电路并行组成，各部分电路独立运行，与DSP电路1相连接，温度监测***运行时，磁轴承信息接口电路3将磁轴承电流传感器和电压传感器的模拟信号转换后输入给DSP电路1中的DSP处理器进行处理；

外设接口电路4：主要由IO接口电路、AD接口电路和DA接口电路并行组成，各部分电路独立运行，与DSP电路1中的DSP连接，温度监测***正常运行时，接收外部0～5V的模拟指令信息输入，同时可以通过DA接口将DSP电路1输出量转化为0～5V的模拟电压信号，此外可以通过IO接口接收外部0～24V的数字信号作为指令输入；

通讯接口电路5：主要由RS485接口、CAN接口和USB接口并行组成，各部分电路独立运行，与DSP电路1中的DSP相连接，温度监测***正常运行时，可以通过配置使用USB和PC上位机相连接，而RS485接口和CAN接口主要作为总线***与其他主机相连接，将上位机或主站的指令实时传输至DSP电路1的DSP中，并将定子状态信息实时上传。

一种基于电阻辨识的磁悬浮分子泵定子温度监测方法，利用所述的基于电阻辨识的磁悬浮分子泵温度监测***进行温度监测，所述温度监测方法的具体步骤为：

步骤(1)、上电启动后监测***处于待机阶段，根据上位机等待***指令；

步骤(2)、温度监测***接收指令，开始执行温度估计算法，首先温度监测***接收分子泵电机***的两相电流，三相端电压以及当前转子位置信息，利用Clarke和Park变换，将三相静止坐标系下的电流和电压转换为dq坐标系下的电流与电压，然后利用基于自适应遗忘因子的递推最小二乘法来进行辨识，得到电机定子绕组的电阻值；其次温度监测***在辨识完电机电阻后，开始接收分子泵磁轴承***的各相绕组电流以及对应绕组的电压信息，直接计算得到磁轴承定子各相绕组的电阻；再次，根据辨识出的各相绕组电阻和温度的关系，通过估算得到当前时刻对应定子部分的温度。

所述基于电阻辨识的磁悬浮分子泵定子温度监测方法的实现过程为：

首先，DSP电路的DSP和电机信息接口电路2连接，接收电机绕组的相电流、端电压和位置传感器信息，然后通过自适应遗忘因子的递推最小二乘算法来进行电机相电阻参数辨识。

其次，电机三相电阻辨识完毕后，DSP电路的DSP和磁轴承信息接口电路3连接，接收磁轴承各个绕组的电流和对应电压，然后通过带有滤波的直接计算法得到磁轴承各相电阻值。

再次，得到三相电机相电阻以及磁轴承的径向磁轴承线圈和轴向磁轴承线圈绕组的电阻后，通过对照绕组材料铜的电阻值和温度的关系，通过计算得到电机定子绕组线圈的温度、磁轴承定子的两个径向磁轴承共八个线圈以及轴向磁轴承一个线圈的绕组温度。

最后，当***完成电机温度检测后，会将历史电阻数据进行记录，根据该数据可以直接表明当前定子接触是否良好，实现了磁悬浮分子泵定子***的温度和定子绕组状态监测。

本发明与现有技术相比的优点在于：本发明通过改进磁悬浮分子泵定子温度监测***的硬件，采用无需温度传感器，而是基于辨识算法的DSP***架构，利用磁悬浮分子泵原有控制***所需监测信息，辨识电机三相绕组电阻和磁轴承定子线圈的电阻，依据材料的电阻值和温度对应关系，通过查表法得到分子泵电机定子三相绕组和磁轴承定子各个线圈的温度。与现有的磁悬浮分子泵温度监测***相比具有以下优点：

(1)无需额外的温度传感器信息输入，能够通过实时算法在线辨识电机定子和磁轴承定子电阻，并根据定子绕组材料与温度关系，进而估算出定子绕组温度。因此磁悬浮分子泵定子中无需再加入温度传感器，能够有效降低***的物料成本，简化磁悬浮分子泵的定子装配过程，减少出线，提高温度监测的可靠性。

(2)本发明的温度监测***通过辨识绕组线圈的电阻变化来进行估算定子温度，直接针对定子中发热量最大的线圈绕组，而传统温度传感器是放置在绕组线圈的周边，来近似估计绕组线圈的发热。因此本发明的温度保护针对性更强，性能更好。

(3)本发明的温度监测***除了能够进行绕组温度监测之外，也直接监测了定子绕组线圈，如果线圈电阻突变，出现了接触不良，也可以通过估算的定子电阻反映出来。因此本发明兼具定子绕组状态的故障监测功能。

附图说明

图1为本发明的结构组成框图；

图2为本发明的DSP电路；

图3为本发明的电机信息接口电路；

图4为本发明的磁轴承信息接口电路；

图5为本发明的外设接口电路；

图6为本发明的通讯接口电路；

图7为本发明的控制流程图；

图8为本发明的辨识算法框图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式进一步说明本发明。

如图1所示，本发明主要由DSP电路1、电机信息接口电路2、磁轴承信息接口电路3、外设接口电路4和通讯接口电路5组成。其中DSP电路1是***核心电路，与电机信息接口电路2、磁轴承信息接口电路3、外设接口电路4和通讯接口电路5相连接。温度监测***在运行过程中，通过通讯接口电路与上位机实时通讯，接收上位机指令，同时将定子温度信息发送至上位机。另外该***也可以通过外设接口电路4中的AD接口和IO接口接收模拟指令和数字信号指令，输送至DSP电路1中进行处理，同时可以将结果通过外设接口电路4中的DA接口转换至模拟量输出。***在开始运行后，首先DSP电路1通过电机信息接口电路2从电机控制器中接收绕组电流、对应端电压和转子位置信息，然后通过辨识算法进行电阻估计。电机电阻辨识完毕后，DSP电路1通过磁轴承信息接口电路3从磁轴承控制器中接收磁轴承定子绕组线圈电流和电压，然后根据辨识算法进行电阻估计。当电机定子绕组三相电阻和磁轴承定子绕组电阻辨识完毕后，开始根据材料阻值和温度的关系进行查表，最终得到磁悬浮分子泵定子各绕组部分的温度。

如图2所示，本发明的DSP电路选择了TI公司的芯片TMS320F28335作为核心运算芯片，该芯片具有C2000架构核心，运行主频可以达到150MHz，具有浮点协处理单元，能够高效率执行信号转换和参数辨识算法。

如图3所示，本发明所述电机信息接口电路2由电流接口电路、电压接口电路和位置传感器接口电路并行组成，各部分电路独立运行，电流接口电路和电压接口电路均基于LMV324运放芯片构建的低通滤波器，将电流和电压传感器输出的模拟信号进行低通滤波，然后传输至DSP电路1。位置传感器接口电路采用AM26LV32E芯片，将差分电路转换为单端3.3V CMOS电平信号，并传送至DSP电路1中。

如图4所示，本发明所述磁轴承信息接口电路3由电流接口电路和电压接口电路并行组成，各部分电路独立运行，电流接口电路和电压接口电路均基于LMV324运放芯片构建的低通滤波器，将电流和电压传感器输出的模拟信号进行低通滤波，然后传输至DSP电路1。

如图5所示，本发明的外设接口电路4由IO接口电路、AD接口电路和DA接口电路并行组成，各部分电路独立运行，IO接口电路主要由光耦芯片K1010C芯片，数字输入信号范围为5～24V，速度在1KHz以内，可以接收控制、启动信号，转换为3.3V CMOS信号输出至DSP电路1，AD接口采用了LMV324搭建低通滤波和跟随电路，将输入信号范围为0～5V，调理输出至0～3.3V，输出至DSP电路1，DA接口采用TI公司的TLV5614芯片，采用SPI接口与DSP电路1连接，输出范围0～5V。

如图6所示，本发明的通讯接口电路5包括RS485接口、CAN接口和USB接口,各个部分电路独立运行，其中RS485接口电路采用MAX3485芯片，而CAN接口电路采用SN65HVD320芯片，而USB接口则采用CH430N芯片，其中CH430N是USB转UART芯片，具有1路USB接口和1路UART接口，内置晶振，RS485和CAN接口电路，用于连接DSP电路1和对应总线***，USB用于连接DSP电路1和PC上位机***。

温度监测***的定子温度估计算法流程如图7所示：***上电后，DSP首先加载主程序，进入工作模式，DSP电路1完成***自检，若自检不成功，则报警，同时通过通讯接口向上位机发出故障状态。当***自检正常时，开始执行温度监测工作：(1)DSP电路1通过电机信息接口电路2接收电机***的绕组电流，三相端电压和电机转子位置信息，判断电机电流是否在合理范围，如果幅值大于电机额定电流幅值2倍则认为存在故障，将错误发送至上位机，否则认为正常，根据预先存储的电机辨识模型，进行电机定子电阻的辨识，并将该结果存储起来。(2)电机定子电阻辨识完毕后，DSP电路1通过磁轴承信息接口电路接收磁轴承***的各轴承线圈绕组的电流和对应电压，判断磁轴承电流是否在合理范围，如果电流幅值超过额定电流的2倍，则认为存在故障，否则认为正常，根据预先存储的磁轴承辨识模型，进行磁轴承线圈绕组电阻的辨识，并将该结果存储起来。(3)针对辨识出来的电阻值，使用低通滤波处理，如果辨识出来的电阻数值变化幅度超过了原来的30％，那么可以认为***辨识结果存在异常；如果辨识结果在正常范围内，那么将辨识得到的数值，依据定子绕组材料与温度之间参数关系，计算得到电阻值对应的绕组的温度，实时通过通讯接口电路5发送至PC上位机中。

本发明所述的温度监测算法原理如图8所示，主要包括电机三相电阻估计算法、磁轴承各绕组电阻估计算法以及温度计算方法。

电机三相电阻估计算法，首先将电机端电压进行处理得到相电压，

其中u_AN，u_BN，u_CN为ABC三相的端电压，u_A，u_B，u_C为ABC三相的相电压。

使用Clarke变换将相电压和相电流分别变换至两相静止坐标系，

其中，u_α u_β为两相静止坐标系下的电压，u_A，u_B，u_C为ABC三相的相电压，i_α i_β为两相静止坐标系下的电流，i_A i_B i_C为ABC三相的相电流。

然后再通过Park变换换算至转子坐标系，最后可以得到，

和

其中，u_d u_q为转子旋转坐标系下的d q轴电压，u_α u_β为两相静止坐标系下的电压，i_α i_β为两相静止坐标系下的电流，i_d i_q为转子旋转坐标系下的d q轴电流。

已知电机在dq轴下的模型为：

以及

其中，u_d u_q为转子旋转坐标系下的d q轴电压，i_d i_q为转子旋转坐标系下的d q轴电流，L_d L_q为转子旋转坐标系下d q轴电感，R_s ω ψ_f分别为电机相电阻，转子的电角速度与转子磁链。

将上式进行离散化，令L＝L_d＝L_q可以得到：

其中，i_d(k)i_q(k)为第k时刻转子旋转坐标系下的d q轴电流，i_d(k-1) i_q(k-1)为第k-1时刻转子旋转坐标系下的d q轴电流，u_d(k-1)u_q(k-1)为第k-1时刻转子旋转坐标系下的d q轴电压，R L T ω ψ_f分别为相电阻、d q轴电感、采样周期、转子电角速度与转子磁链。

选择

令

其中，i_d(k)为第k时刻转子旋转坐标系下的d轴电流，i_d(k-1)i_q(k-1)为第k-1时刻转子旋转坐标系下的d q轴电流，u_d(k-1)为第k-1时刻转子旋转坐标系下的d轴电压，w(k)为第k时刻的电角速度，R L T分别为相电阻、d q轴电感与采样周期。

可以得到辨识模型：

其中：

p(0)＝αI。

其中，a(k) b(k) a(k-1) b(k-1)分别为第k时刻与第k-1时刻的辨识值，K(k)为第k时刻的增益矩阵，μ为遗忘因子，y(k) i_d(k)为第k时刻的d轴电流，

为第k-1时刻d轴电流与d轴电压组成的列向量，

为

的转置，p(k)为协方差阵，p(0)为p矩阵的初始值，I为单位矩阵，α为标量。

当辨识结果的差别ε＜0.0001，其中ε＝R(k)-R(k-1)，或者辨识迭代的次数m达到2000次，那么则认为该辨识算法辨识完成。上式中，μ为遗忘因子，其大小直接决定了辨识结果的稳定性和准确性，μ越大则迭代精度提高，收敛速度降低，μ越小则迭代精度降低，收敛速度提高。基于此，在辨识过程中通过统计满足辨识误差范围ε＜0.0001的辨识迭代过程次数m，乘以反馈系数k来动态进行调整遗忘因子μ。如果辨识的电机电阻结果差别ε＞0.3·R(k-1)，那么则认为定子出现故障。

磁轴承绕组估计算法：磁轴承第x个绕组线圈电压公式如下，

其中，u_x为第x个绕组的电压，R_x为第x个绕组的电阻，L_x为第x个绕组的电感，i_x为第x个绕组的电流。

离散化之后，可以得到：

其中，u_x(k)为第x个绕组第k时刻的电压，R_x为第x个绕组的电阻，L_x为第x个绕组的电感，i_x(k) i_x(k-1)为第x个绕组第k时刻与第k-1时刻的电流，T为采样周期。

由于需要估算温度的磁轴承线圈多达9个，如果采用类似电机的自适应遗忘因子的最小二乘算法，那么会消耗掉大量的运算资源，因此针对磁轴承线圈电阻的可以直接进行求解计算。

令

那么可以得到：

其中，R_x(k)为估计得到的第x个线圈的电阻，u_x(k) u_x(k-1)为第x个绕组第k时刻与第k-1时刻的电压，i_x(k)，i_x(k-1)为第x个绕组第k时刻与第k-1时刻的电流，h(k) h(k-1)为第k时刻与第k-1时刻电流的微分，T为采样周期。

为了减少***扰动，增加数字低通滤波，得到滤波后的电阻数据R′_x(k)。这个时候判断磁轴承电阻变化，如果ε_x＞0.3·R′_x(k-1)，那么则认为磁轴承定子存在故障。

温度估计算法：电机定子线圈和磁轴承定子线圈采用的都是铜作为原材料，其电阻值和温度存在一定联系，可以根据相关公式进行估算。

R_s＝R₀·[1+α_Cu(T_s-T₀)]

上式中，铜的负温度系数α_Cu，R_s为绕组T_s温度对应的实际电阻，R₀为T₀温度对应的初始绕组电阻值。

则当前的温度Ts可以换算为：

其中，铜的负温度系数α_cu约为4.1×10^-3℃^-1。

本发明虽为磁悬浮分子泵定子温度监测***，但也可以作为一种通用的电机温度监测***，适用于其他交流永磁同步电机***控制，应用者可以根据其特殊的应用领域通过修改软件及更改硬件参数等方式来灵活方便地实现其功能。

本发明未详细阐述部分属于本领域公知技术。

以上所述，仅为本发明部分具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种基于电阻辨识的磁悬浮分子泵定子温度监测方法，利用一种基于电阻辨识的磁悬浮分子泵定子温度监测***，其特征在于：该基于电阻辨识的磁悬浮分子泵定子温度监测***包括以下部分：

DSP电路(1)：与电机信息接口电路(2)、磁轴承信息接口电路(3)、外设接口电路(4)以及通讯接口电路(5)相连接；DSP电路(1)在运行过程中通过通讯接口电路(5)与上位机进行通讯，接收控制指令并传输磁悬浮分子泵当前定子状态信息；DSP电路(1)能够通过外设接口电路(4)中的AD接口接收模拟指令，执行相应的操作，同时根据要求将相关指令通过DA接口和IO接口输出；温度监测***运行过程中，DSP电路(1)会实时通过电机信息接口电路(2)接收磁悬浮分子泵***电机的定子电流、定子电压和转子位置信息，根据该信息执行相应的辨识算法，估算出电机定子的绕组电阻，并利用该绕组材料与温度关系，得到当前电机定子的温度；DSP电路(1)同时会实时通过磁轴承信息接口电路(3)接收分子泵***当前磁轴承的定子电流、定子电压信息，根据该信息执行相应的辨识算法，得到磁轴承定子相应绕组电阻，利用该绕组材料与温度关系，得到当前磁轴承定子的温度；

电机信息接口电路(2)：主要由电流接口电路、电压接口电路、位置传感器接口电路并行组成，各部分电路独立运行，与DSP电路(1)中的DSP相连接，温度监测***运行时，电机信息接口电路(2)将电机电流传感器、电压传感器的模拟信号和位置传感器的电平信号转换后输入给DSP电路(1)中的DSP处理器进行处理；

磁轴承信息接口电路(3)：主要由电流接口电路、电压接口电路并行组成，各部分电路独立运行，与DSP电路(1)相连接，温度监测***运行时，磁轴承信息接口电路(3)将磁轴承电流传感器和电压传感器的模拟信号转换后输入给DSP电路(1)中的DSP处理器进行处理；

外设接口电路(4)：主要由IO接口电路、DA接口电路并行组成，各部分电路独立运行，与DSP电路(1)中的DSP连接，温度监测***正常运行时，接收外部0～5V的模拟指令信息输入，同时可以通过DA接口将DSP电路(1)输出量转化为0～5V的模拟电压信号，此外可以通过IO接口接收外部0～24V的数字信号作为指令输入；

通讯接口电路(5)：主要由RS485接口、CAN接口和USB接口并行组成，各部分电路独立运行，与DSP电路(1)中的DSP相连接，温度监测***正常运行时，可以通过配置使用USB和PC上位机相连接，而RS485接口和CAN接口主要作为总线***与其他主机相连接，将上位机或主站的指令实时传输至DSP电路(1)的DSP中，并将定子状态信息实时上传；

所述温度监测方法的具体步骤为：

步骤(1)、上电启动后监测***处于待机阶段，根据上位机等待***指令；

步骤(2)、温度监测***接收指令，开始执行温度估计算法，首先温度监测***接收分子泵电机***的三相电流，三相端电压以及当前转子位置信息，利用Clarke和Park变换，将电流和电压转换为dq坐标系下的电流与电压，然后利用基于自适应遗忘因子的递推最小二乘法来进行辨识，得到电机定子绕组的电阻值；其次温度监测***在辨识完电机电阻后，开始接收分子泵磁轴承***的各相绕组电流以及对应绕组的电压信息，直接计算得到磁轴承定子各相绕组的电阻；再次，根据辨识出的各相绕组电阻和温度的关系，通过估算得到当前时刻对应定子部分的温度；

所述的温度监测方法包括电机三相电阻估计算法、磁轴承各绕组电阻估计算法以及温度计算方法；

电机三相电阻估计算法，首先将电机端电压进行处理得到相电压，

其中u_AN，u_BN，u_CN为ABC三相的端电压，u_A，u_B，u_C为ABC三相的相电压；

使用Clarke变换将相电压和相电流分别变换至两相静止坐标系，

其中，u_α u_β为两相静止坐标系下的电压，u_A，u_B，u_C为ABC三相的相电压，i_α i_β为两相静止坐标系下的电流，i_A i_B i_C为ABC三相的相电流；

然后再通过Park变换换算至转子坐标系，最后可以得到，

和

其中，u_d u_q为转子旋转坐标系下的d q轴电压，u_α u_β为两相静止坐标系下的电压，i_α i_β为两相静止坐标系下的电流，i_d i_q为转子旋转坐标系下的d q轴电流；

已知电机在dq轴下的模型为：

以及

其中，u_d u_q为转子旋转坐标系下的d q轴电压，i_d i_q为转子旋转坐标系下的d q轴电流，L_d L_q为转子旋转坐标系下d q轴电感，R_s ω ψ_f分别为电机相电阻，转子的电角速度与转子磁链；

将上式进行离散化，令L＝L_d＝L_q可以得到：

其中，i_d(k)i_q(k)为第k时刻转子旋转坐标系下的d q轴电流，i_d(k-1)i_q(k-1)为第k-1时刻转子旋转坐标系下的d q轴电流，u_d(k-1)u_q(k-1)为第k-1时刻转子旋转坐标系下的d q轴电压，R L T ω ψ_f分别为相电阻、d q轴电感、采样周期、转子电角速度与转子磁链；

选择

令

其中，i_d(k)为第k时刻转子旋转坐标系下的d轴电流，i_d(k-1)i_q(k-1)为第k-1时刻转子旋转坐标系下的d q轴电流，u_d(k-1)为第k-1时刻转子旋转坐标系下的d轴电压，ω(k)为第k时刻的电角速度，R L T分别为相电阻、d q轴电感与采样周期；

可以得到辨识模型：

其中：

p(0)＝αI，

其中，a(k) b(k) a(k-1) b(k-1)分别为第k时刻与第k-1时刻的辨识值，K(k)为第k时刻的增益矩阵，μ为遗忘因子，y(k)为第k时刻的d轴电流，

为第k-1时刻d轴电流与d轴电压组成的列向量，

为

的转置，p(k)为协方差阵，p(0)为p矩阵的初始值，I为单位矩阵，α为标量；

当辨识的电机电阻结果的差别ε＜0.0001，其中ε＝R(k)-R(k-1)，或者辨识迭代的次数m达到2000次，那么则认为该辨识算法辨识完成，其中，μ为遗忘因子，其大小直接决定了辨识结果的稳定性和准确性，μ越大则迭代精度提高，收敛速度降低，μ越小则迭代精度降低，收敛速度提高，基于此，在辨识过程中通过统计满足辨识误差范围ε＜0.0001的辨识迭代的次数，乘以反馈系数k来动态进行调整遗忘因子μ，如果辨识的电机电阻结果差别ε＞0.3·R(k-1)，那么则认为定子出现故障；

磁轴承绕组估计算法：磁轴承第x个绕组线圈电压公式如下，

其中，u_x为第x个绕组的电压，R_x为第x个绕组的电阻，L_x为第x个绕组的电感，i_x为第x个绕组的电流；

离散化之后，可以得到：

其中，u_x(k)为第x个绕组第k时刻的电压，R_x为第x个绕组的电阻，L_x为第x个绕组的电感，i_x(k) i_x(k-1)为第x个绕组第k时刻与第k-1时刻的电流，T为采样周期；

针对磁轴承线圈电阻直接进行求解计算，

令

那么可以得到：

其中，R_x(k)为估计得到的第x个线圈的电阻，u_x(k) u_x(k-1)为第x个绕组第k时刻与第k-1时刻的电压，i_x(k)，i_x(k-1)为第x个绕组第k时刻与第k-1时刻的电流，h(k) h(k-1)为第k时刻与第k-1时刻电流的微分，T为采样周期；

温度估计算法：电机定子线圈和磁轴承定子线圈采用的都是铜作为原材料，其电阻值和温度存在一定联系，根据相关公式进行估算，

R_s＝R₀·[1+α_Cu(T_s-T₀)]

上式中，铜的负温度系数α_Cu，R_s为绕组T_s温度对应的实际电阻，R₀为T₀温度对应的初始绕组电阻值；

则当前的温度Ts换算为：

其中，铜的负温度系数α_cu约为4.1×10^-3℃^-1；

该方法的实现具体过程为：

首先，DSP电路的DSP和电机信息接口电路(2)连接，接收电机绕组的相电流、端电压和位置传感器信息，然后通过自适应遗忘因子的递推最小二乘算法来进行电机相电阻参数辨识；

其次，电机三相电阻辨识完毕后，DSP电路的DSP和磁轴承信息接口电路(3)连接，接收磁轴承各个绕组的电流和对应电压，然后通过带有滤波的直接计算法得到磁轴承各相电阻值；

再次，得到三相电机相电阻以及磁轴承的径向磁轴承线圈和轴向磁轴承线圈绕组的电阻后，通过对照绕组材料铜的电阻值和温度的关系，通过计算得到电机定子绕组线圈的温度、磁轴承定子的两个径向磁轴承共八个线圈以及轴向磁轴承一个线圈的绕组温度；

最后，当***完成电机温度监测后，会将历史电阻数据进行记录，根据该数据可以直接表明当前定子接触是否良好，实现了磁悬浮分子泵定子***的温度和定子绕组状态监测。

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