[發明專利]一種高速永磁電機轉子溫度的實時監測方法

在審

• 申請號: 202210316914.3
• 申請日: 2022-03-29
• 公開（公告）號: CN114679114A
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 劉凱歌;鄧智泉;許欣;龐古才
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02P29/66
• 分類號: H02P29/66;H02P21/14;H02P25/022;G01K7/36
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張弛

1.一種高速永磁電機轉子溫度的實時監測方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)在高速永磁電機冷卻至室溫的狀態下，測量并記錄此時的環境溫度，記為t₁；獲取環境溫度為t₁時永磁體剩余磁通密度B_r(t₁)，公式為：

B_r(t₁)＝[1+(t₁-20)α_Br]·B_r20

式中，溫度系數α_Br表示永磁體材料的溫度每升高1K剩余磁通密度下降的百分比；B_r20表示20℃時永磁體剩余磁通密度；

(2)獲取高速永磁電機定子的三相相電流值并將其轉化為兩相坐標系下的直軸電流I_d、交軸電流I_q；獲取高速永磁電機負載氣隙電勢E_δ；計算出高速永磁電機空載反電動勢E₀，公式為：

式中，X_ad為直軸電樞反應電抗、X_aq為交軸電樞反應電抗；X_ad、X_aq為電機設計參數，在運行過程中不變化；

(3)根據高速永磁電機空載反電動勢E₀獲取空載主磁通φ_δ0，公式為：

E₀＝2.22fK_dpK_skK_φN_φφ_δ0

式中，f為電磁場頻率，K_dp為繞組系數，K_sk為繞組分布系數，K_φ為氣隙磁通波形系數，N_φ為每相繞組串聯導體數；

(4)利用空載主磁通φ_δ0計算實時溫度為t₂時永磁體剩余磁通密度B_r(t₂)，公式為：

式中，b_m0為永磁體空載工作點系數，S_m為每極下永磁體的面積，σ₀為空載漏磁系數；

(5)根據實時溫度為t₂時永磁體剩余磁通密度B_r(t₂)，最終得到轉子的實時溫度t₂，公式為：

B_r(t₂)＝[1+(t₂-t₁)α_Br]·B_r(t₁)。

2.根據權利要求1所述的高速永磁電機轉子溫度的實時監測方法，其特征在于，步驟(2)中獲取高速永磁電機負載氣隙電勢E_δ具體為：

(2.1)在高速永磁電機的兩個定子槽上分別安裝一測量線圈，將兩個測量線圈連接至一電壓傳感器上，采用電壓傳感器測量兩個測量線圈的電壓；所述的兩個定子槽分別與軸心形成的兩條連線之間的夾角為一個槽距角α；

式中，p表示極對數；Z表示電機定子槽數；

(2.2)設計一個調理電路，該調理電路將電壓傳感器得到的電壓置換至0-3.3V范圍內，并經過ADC轉換為數字信號輸出；

(2.3)采用DSP設備讀取調理電路輸出的電壓值，該電壓為高速永磁電機負載氣隙電勢E_δ。

3.根據權利要求2所述的高速永磁電機轉子溫度的實時監測方法，其特征在于，所述的測量線圈的匝數為1。