[发明专利]永磁同步电动机温升预测及保护方法、系统和装置

说明书

本发明公开了永磁同步电动机温升预测及保护方法、系统和装置，方法包括：对电机定子的发热量进行计算；对电机的散热量进行计算；对电机转子的温度进行计算；根据计算的电机定子的发热量、电机的散热量和电机转子的温度，对电机的整体温度进行计算；根据电机的整体温度，采用强制风冷和自然冷却中的任一种对电机进行冷却控制；系统包括电机定子发热量计算模块、介质散热能量计算模块、电机转子磁体发热量计算模块、电机整体温度计算模块和电机冷却控制模块；装置包括存储器和处理器。本发明降低了温升计算的误差，结果更加准确且适用范围广，可广泛应用于电机控制技术领域。

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，尤其是永磁同步电动机温升预测及保护方法、系统和装置。

背景技术

永磁同步电动机主要是由转子、端盖及定子等各部件组成。其中，永磁同步电动机的定子结构与普通的感应电动机的结构非常相似，而转子结构与异步电动机的最大不同是在转子上放有高质量的永磁体磁极。永磁同步电动机具有结构简单，体积小、效率高、功率因数高等优点。目前，永磁同步电动机已经广泛应用在新能源汽车、注塑机以及机器人等设备。但是，永磁同步电动机在长时间的运行中会出现“温升”现象，如果温升超过一定值，则会造成永磁同步电动机的磁体失磁，致使永磁同步电动机失控。

为了解决电机“温升”的问题，专利文献(CN 104124666 A)公开了一种永磁同步电机的温升保护方法和系统。该专利公开了通过计算永磁同步电机的定子损耗以及介质的散热公式，计算出电机总的温升动态方程，并经过归一化处理后得出电机电流与时间的反时限曲线，并根据反时限曲线实施过载保护。专利文献(CN 104124666 A)利用反时限曲线可以通过动作时间和过载电流之间的关系将温升控制在最大允许温升范围内，因此能够达到温升保护的目的。但这种通过限制永磁同步电动机过载电流的动作时间来限制温升，具有以下问题：

1)、该方法只考虑了永磁同步电动机定子的发热，并没有考虑永磁同步电动机转子(即磁体)的发热。因此，温升计算存在较大的误差；

2)、通过限制永磁同步电动机过载电流的动作时间来限制温升，意味着一旦过载电流超过反时限曲线规定的值，则需要通过减小电流来抑制温升。这种方法不适用于对转矩要求较高的场合，如注塑过程的保压阶段，要求永磁同步电动机持续提供恒定的大扭矩，由此会造成永磁同步电动机的温升增速，如果此时按照专利文献(CN 104124666 A)提出的方法，则需要减小永磁同步电动机的电流以及缩减保压阶段的工作时间，这样会造成永磁同步电动机扭矩下降，无法实现保压功能，进而影响了产品质量。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于：提供一种误差小且适用范围广的永磁同步电动机温升预测及保护方法、系统和装置。

本发明所采取的第一技术方案是：

永磁同步电动机温升预测及保护方法，包括以下步骤：

对电机定子的发热量进行计算；

对电机的散热量进行计算；

对电机转子的温度进行计算；

根据计算的电机定子的发热量、电机的散热量和电机转子的温度，对电机的整体温度进行计算；

根据电机的整体温度，采用强制风冷和自然冷却中的任一种对电机进行冷却控制。

进一步，所述对电机定子的发热量进行计算这一步骤，包括以下步骤：

对电机定子的外部注入能量进行计算，所述外部注入能量的计算公式为：