[發明專利]基于三維電機參數表的永磁同步電機負載轉矩監測系統

有效

• 申請號: 201410522049.3
• 申請日: 2014-09-30
• 公開（公告）號: CN104283479B
• 公開（公告）日: 2017-02-01
• 發明（設計）人: 陳申;張卡飛;林偉杰;季似宣;馮芬;廉晨龍
• 申請（專利權）人: 臥龍電氣集團杭州研究院有限公司;臥龍電氣集團股份有限公司
• 主分類號: H02P21/13
• 分類號: H02P21/13;H02P21/22;H02P21/20;H02P21/06
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務所(普通合伙)33206
• 代理人: 戴曉翔,王曉燕

技術領域

本發明涉及本發明涉及電機控制領域，尤其為一種電機的監測系統。

背景技術

電動汽車中廣泛使用永磁同步電機，其對電機的主要要求是驅動電機能夠在全速范圍內和全負載范圍內提供精確的轉矩控制。除此之外，通過對比整車給定的指令轉矩與驅動電機系統的實際轉矩，可以間接反映驅動電機系統的運行狀態，推斷是否有故障。綜合來看，轉矩的測量對電動汽車而言，不僅是保證控制性能的要求，更是一項重要的安全性特征。

通過轉矩測量儀器可以準確獲得實際轉矩，但是受限于電動汽車的成本控制、重量和空間位置等要求，這種方法并沒有應用到電動汽車領域?，F有的轉矩測量主要是通過負載轉矩觀測器來實現的，其原理框圖如圖1所示。電機參數的準確獲取是負載轉矩觀測器精確觀測的必要條件。已有的電機參數獲取方法主要是通過參數在線辨識來實現的，但這種獲取方法對參數在線辨識算法要求高，增加了控制系統的復雜性。也有部分參數在線辨識算法考慮了永磁體的飽和特性，提高了轉矩觀測的精度，但是這些方法忽略了溫度對電機參數的影響，使得計算獲得轉矩與實際依舊存在較大差別。

發明內容

本發明要解決的技術問題和提出的技術任務是對現有技術方案進行完善與改進，提供基于三維電機參數表的永磁同步電機負載轉矩監測系統，以提高轉矩計算準確性的目的。為此，本發明采取以下技術方案。

基于三維電機參數表的永磁同步電機負載轉矩監測系統，其特征在于包括：

a相電流傳感器：用于對a相電流i_a進行采樣；

b相電流傳感器：用于對b相電流i_b進行采樣；

位置傳感器：用于檢測轉子位置θ；

坐標變換單元：與a相電流傳感器及b相電流傳感器相連，用于根據a相電流i_a、b相電流i_b、轉子位置θ計算得到電機d軸電流i_d和q軸電流i_q；

溫度傳感器：用于測量定子溫度t_s；

轉子溫度計算單元：與溫度傳感器相連，用于根據定子溫度t_s計算得到電機轉子溫度t_r；

三維電機參數存儲單元：用于存儲對應于d軸電流i_d、q軸電流i_q和電機轉子溫度t_r的電機d軸電感L_d、q軸電感L_q和永磁體磁鏈Ψ_f；

負載轉矩計算單元：與坐標變換單元及轉子溫度計算單元相連，用于根據d軸電流i_d、q軸電流i_q和電機轉子溫度tr查詢三維電機參數存儲單元得到電機d軸電感L_d、q軸電感L_q和永磁體磁鏈Ψ_f，并根據電機d軸電感L_d、q軸電感L_q、永磁體磁鏈Ψ_f、d軸電流i_d、q軸電流i_q計算負載轉矩T_e。

本技術方案設電機溫度傳感器，提高計算負載轉矩的準確性，另一方面，其負載轉矩計算中所用到的電機參數是通過查表實時跟隨電機的運行狀態，因此觀測得到的負載轉矩具有更高的精度和更快的響應速度，電機參數事先設定，減少芯片的計算能力要求，降低成本。

作為對上述技術方案的進一步完善和補充，本發明還包括以下附加技術特征。

所述的溫度傳感器至少設有第一溫度傳感器、第二溫度傳感器，所述的第一溫度傳感器、第二溫度傳感器埋設于電機定子側；轉子溫度計算單元根據第一溫度傳感器測量溫度t_s1、第二溫度傳感器測量溫度t_s2及兩個溫度測量點相對于電機轉子的熱阻數據計算獲得電機轉子溫度t_r。設多個溫度傳感器有利于提高溫度的監測的準確性。

三維電機參數存儲單元中三維電機參數制作方法包括以下步驟：

1)對d軸電流i_d、q軸電流i_q和轉子溫度t_r進行組合，進行多次的電機有限元仿真分析；

2)將有限元分析的數據進行數據分析處理，分別生成d軸電感L_d仿真數據表、q軸電感L_q仿真數據表和永磁體磁鏈Ψ_f仿真數據表；