[发明专利]使用状态观测器确定同步电机中内部温度的方法和系统

说明书

本发明涉及一种使用状态观测器确定同步电机(4)中内部温度(2)(线圈和磁体温度)的方法，状态观测器用于线圈的电阻和磁体的磁通量。本发明还涉及一种诊断方法、控制方法和系统(3)，用于根据由此确定的内部温度控制同步电机。图1将被公布。

技术领域

本发明涉及同步电机的控制和诊断范围，尤其是用于机动车辆。

背景技术

同步电机包括旋转的部件，转子，以及静止的部件，定子。该转子可由永磁铁或DC供电的线圈以及磁电路(被称为电磁铁)组成。定子包括三相，每一相连接有至少一个线圈(也称为绕组)，并且这三个线圈被供以功率和电压。外力被用于旋转转子：定子线圈(绕组)中的交变电流感应出的磁场导致转子旋转。该旋转磁场的速度被称为“同步转速”。

为了控制和诊断这种电机，重要的是了解电机的内部。实际上，可以以电机转矩矢量控制的常规方式使用温度信息。因此，关于温度上升的电机性能变化可以被考虑：例如，磁通量强度和线圈阻抗不是恒定的，它们随着温度变化。称为矢量控制是因为，对于产生应用所需转矩的机器，在其中流通的电流必须保持同相并且与转子的位置同步。因此，控制电机的装置将电压施加到电机的端子上，这些电压由转矩控制算法提供。

电机的内部温度对应于线圈的温度以及集成在转子中的磁体(或电磁体)的温度。此外，电机框架的温度也可以被用于控制和诊断。所谓框架包括定子的铁磁材料，用作支撑件并包括线圈。

设置在电机中的温度检测器可以用于确定这些温度。然而，这类检测器不能设置在旋转的转子上，因此磁体的温度不是已知的。此外，检测器仅允许测量线圈或框架表面上的温度，而不是材料中的温度。此外，这种设备包括其他缺点，例如不准确的测量、存在测量噪声，检测器故障风险、高成本等。

此外，已经开发了算法，根据电机上执行的测量来确定内部温度。在现有技术中描述的算法单独地重构磁体的温度或线圈的温度，根据随这些温度变化的物理量的电测量来估算它们。然而，它们可分为两大类：

·基于特定信号的输入，其需要在电机的端子上施加特定电压，从而可以提取有关内部温度的电机物理参数，

·在电机输入端不需要特定信号，它们仅基于其性能的(实时估算器或观测器)数学描述。

此外，这些解决方案仅被用于监测电机，而非控制它。

因此，没有可以同时且精确地确定线圈和磁体的温度的材料或算法的方案。

为了克服这些问题，本发明涉及一种使用状态检测器确定内部温度(线圈和磁体温度)的方法，状态观测器用于线圈的电阻和磁体的磁通量。因此，可以精确地确定电机的所有部件的温度。本发明还涉及一种诊断方法、控制方法和系统，用于根据由此确定的内部温度控制电机。

发明内容

本发明涉及一种确定同步电机中的内部温度的方法，所述同步电机包括定子和转子，定子由三相组成，每一相连接有至少一个线圈，转子包括至少一个磁体，所述线圈的磁场使所述转子旋转，该方法中测量了所述转子的速度Ω_m，以及所述相的电流i_m和电压u_m。该方法执行以下步骤：

a)根据所述测量，通过线圈的阻抗的状态观测器估算所述线圈的阻抗所述阻抗取决于所述线圈的温度T_cu，

b)根据所述测量，通过磁体的磁通量的强度的状态观测器，估算所述磁体的磁通量的强度所述磁通量强度取决于磁体的温度T_ai。

c)通过线圈的阻抗的所述估算值，确定所述线圈的温度T_cu，以及

d)通过磁体的磁通量的强度的所述估算值，确定所述磁体的温度T_ai。

根据本发明，线圈的所述阻抗通过执行以下步骤来估算：