用于同步電機(jī)的磁體溫度估計(jì)系統(tǒng)技術(shù)方案

一種用于具有永磁體的同步電機(jī)的磁體溫度估計(jì)系統(tǒng)，其包括：疊加單元，其構(gòu)造為將頻率與用于驅(qū)動(dòng)所述同步電機(jī)的基波的頻率不同的電壓或電流疊加在所述同步電機(jī)的至少d軸上；計(jì)算器，其構(gòu)造為根據(jù)疊加的電壓或電流以及通過(guò)疊加得到的電流或電壓來(lái)計(jì)算所述同步電機(jī)的阻抗；和磁體溫度估計(jì)單元，其構(gòu)造為基于計(jì)算得到的阻抗來(lái)估計(jì)所述永磁體的溫度。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及用于同步電機(jī)的磁體溫度估計(jì)系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
在公知的永磁同步電機(jī)中，永磁體置于轉(zhuǎn)子中，轉(zhuǎn)子在永磁體與通過(guò)定子產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間的相互作用下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。當(dāng)溫度上升時(shí)，每個(gè)永磁體的磁通通過(guò)去磁現(xiàn)象而減小。于是，永磁體的溫度需要受到控制以被抑制在等于或低于允許溫度的水平。為了檢測(cè)永磁體的溫度，需要在永磁體上提供溫度傳感器，這會(huì)妨礙電機(jī)的尺寸降低。由此，專利文獻(xiàn)1(日本專利申請(qǐng)第2007-6613號(hào))公開了一種不使用溫度傳感器而對(duì)永磁體的溫度進(jìn)行估計(jì)的方法。在專利文獻(xiàn)1中，根據(jù)電機(jī)的感應(yīng)電壓來(lái)估計(jì)永磁體的溫度。不過(guò)，在專利文獻(xiàn)1公開的方法中，在感應(yīng)電壓較小的低轉(zhuǎn)數(shù)狀態(tài)下，感應(yīng)電壓的測(cè)量誤差會(huì)增大，并且對(duì)永磁體溫度的估計(jì)精度會(huì)變得較低。有鑒于以上問(wèn)題而提出了本專利技術(shù)。本專利技術(shù)的目的是提供一種用于同步電機(jī)的磁體溫度估計(jì)系統(tǒng)，該磁體溫度估計(jì)系統(tǒng)能夠在電機(jī)從零速度到較高轉(zhuǎn)數(shù)的寬操作范圍內(nèi)改善永磁體溫度的估計(jì)精度。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)方面的用于同步電機(jī)的磁體溫度估計(jì)系統(tǒng)將頻率與用于驅(qū)動(dòng)同步電機(jī)的基波的頻率不同的電壓或電流疊加在同步電機(jī)的至少d軸上，根據(jù)疊加的電壓或電流以及通過(guò)疊加得到的電流或電壓對(duì)同步電機(jī)的阻抗進(jìn)行計(jì)算，并基于計(jì)算得到的阻抗來(lái)估計(jì)永磁體的溫度。附圖說(shuō)明圖1是本專利技術(shù)第一實(shí)施例中的永磁體同步電機(jī)的控制裝置的系統(tǒng)構(gòu)造圖。圖2是用于說(shuō)明本專利技術(shù)第一實(shí)施例中的永磁體溫度估計(jì)的原理的示圖。圖3是本專利技術(shù)第一實(shí)施例中的磁體溫度估計(jì)單元的構(gòu)造圖。圖4是用于說(shuō)明諧波阻抗實(shí)部與永磁體溫度之間的關(guān)系的曲線圖。圖5是本專利技術(shù)第一實(shí)施例中的磁體溫度估計(jì)單元的修改示例1的構(gòu)造圖。圖6是用于說(shuō)明定子線圈溫度與定子線圈電阻值之間的關(guān)系的曲線圖。圖7是本專利技術(shù)第一實(shí)施例中的磁體溫度估計(jì)單元的修改示例2的構(gòu)造圖。圖8是本專利技術(shù)第一實(shí)施例中的磁體溫度估計(jì)單元的修改示例3的構(gòu)造圖。圖9是用于說(shuō)明d軸基波電流值與用于補(bǔ)償諧波阻抗實(shí)部的補(bǔ)償量之間的關(guān)系的曲線圖。圖10是用于說(shuō)明q軸基波電流值與用于補(bǔ)償諧波阻抗實(shí)部的補(bǔ)償量之間的關(guān)系的曲線圖。圖11是本專利技術(shù)第二實(shí)施例中的永磁同步電機(jī)的控制裝置的系統(tǒng)構(gòu)造圖。圖12是本專利技術(shù)第二實(shí)施例中的磁體溫度估計(jì)單元的構(gòu)造圖。圖13是本專利技術(shù)第三實(shí)施例中的永磁同步電機(jī)的控制裝置的系統(tǒng)構(gòu)造圖。圖14是本專利技術(shù)第三實(shí)施例中的磁體磁化量估計(jì)單元的構(gòu)造圖。圖15是用于說(shuō)明永磁體磁化量與諧波阻抗實(shí)部之間的關(guān)系的曲線圖。具體實(shí)施方式下面參照附圖對(duì)本專利技術(shù)的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。[第一實(shí)施例]圖1是本專利技術(shù)第一實(shí)施例中的永磁體同步電機(jī)的控制裝置的系統(tǒng)構(gòu)造圖。如圖1所示，永磁體同步電機(jī)的控制裝置1包括電流控制器4、坐標(biāo)變換裝置6和11、電力轉(zhuǎn)換器7、帶阻濾波器9、帶通濾波器10、諧振控制器13和磁體溫度估計(jì)單元14，以對(duì)電機(jī)2進(jìn)行控制。注意在附圖中，兩條斜線表示二維矢量，三條斜線表示三維矢量。如圖2所示，電機(jī)2是三相永磁同步電機(jī)(PMSM)，其構(gòu)造為使包括永磁體32的轉(zhuǎn)子31在定子30內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)。在定子30內(nèi)提供多個(gè)槽縫33，定子線圈34繞制在每個(gè)槽縫33中。通過(guò)將三相電功率供給定子線圈34來(lái)產(chǎn)生電流磁通，并且每個(gè)永磁體32產(chǎn)生磁體磁通(magnet?magnetic?flux)。注意，溫度傳感器35測(cè)量定子線圈34的溫度。接下來(lái)使用圖2對(duì)實(shí)施例中的永磁體溫度估計(jì)的原理進(jìn)行說(shuō)明。在該實(shí)施例中，將諧波電壓Vh疊加在定子線圈34上，并基于隨著所產(chǎn)生的諧波電流值Ih變化的諧波阻抗Zh的實(shí)部Rd來(lái)估計(jì)永磁體32的溫度。電機(jī)2的等效電路如圖2所圖示，其中Rc代表定子線圈的電阻值，Lc代表定子線圈的電感，Rm代表永磁體32的電阻值，Lm代表永磁體32的電感。根據(jù)諧波電壓Vh以及通過(guò)將諧波電壓Vh疊加到等效電路上所產(chǎn)生的諧波電流值Ih來(lái)計(jì)算諧波阻抗Zh，并表達(dá)為Zh＝Vh/Ih。另外，諧波阻抗Zh的實(shí)部Rd由公式(1)表達(dá)。[公式1] R d = Re ( Z h ) = R c + ω 2 M 2 ( T m , I h ) R m ( T m ) R m 2 ( T m ) + ω 2 L m 2 ( T m , I h ) . . . ( 1 ) ]]>在此公式中，M代表互電感，ω代表諧波電壓Vh的角頻率。另外，永磁體32的電阻值Rm和電感Lm是永磁體32的溫度Tm的函數(shù)。因此，永磁體32的電阻值Rm和電感Lm的值隨著永磁體32的溫度Tm的改變而改變。換句話說(shuō)，諧波阻抗Zh的實(shí)部Rd改變。如后文將要說(shuō)明的，在諧波阻抗Zh的實(shí)部Rd與永磁體32的本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于具有永磁體的同步電機(jī)的磁體溫度估計(jì)系統(tǒng)，包括：疊加單元，其構(gòu)造為將頻率與用于驅(qū)動(dòng)所述同步電機(jī)的基波的頻率不同的電壓或電流疊加在所述同步電機(jī)的至少d軸上；計(jì)算器，其構(gòu)造為根據(jù)疊加的電壓或電流以及通過(guò)疊加得到的電流或電壓來(lái)計(jì)算所述同步電機(jī)的阻抗；和磁體溫度估計(jì)單元，其構(gòu)造為基于計(jì)算得到的阻抗來(lái)估計(jì)所述永磁體的溫度。

【技術(shù)特征摘要】
2014.01.13 EP 14380002.71.一種用于具有永磁體的同步電機(jī)的磁體溫度估計(jì)系統(tǒng)，包括：
疊加單元，其構(gòu)造為將頻率與用于驅(qū)動(dòng)所述同步電機(jī)的基波的
頻率不同的電壓或電流疊加在所述同步電機(jī)的至少d軸上；
計(jì)算器，其構(gòu)造為根據(jù)疊加的電壓或電流以及通過(guò)疊加得到的
電流或電壓來(lái)計(jì)算所述同步電機(jī)的阻抗；和
磁體溫度估計(jì)單元，其構(gòu)造為基于計(jì)算得到的阻抗來(lái)估計(jì)所述
永磁體的溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的用于具有永磁體的同步電機(jī)的磁體溫度估
計(jì)系統(tǒng)，其中
所述疊加單元僅將頻率與所述基波的頻率不同的電壓或電流疊
加在所述同步電機(jī)的d軸上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的用于具有永磁體的同步電機(jī)的磁體溫度估
計(jì)系統(tǒng)，其中
所述疊加單元以預(yù)定的間隔疊加頻率與所述基波的頻率不同的
電壓或電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的用于具有永磁體的同步電機(jī)的磁體溫度估
計(jì)系統(tǒng)，其中
所述磁體溫度估計(jì)單元基于計(jì)算得到的阻抗以及預(yù)先得到的阻
抗與永磁體溫度之間的關(guān)系來(lái)估計(jì)所述永磁體的溫度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的用于具有永磁體的同步電機(jī)的磁體溫度估
計(jì)系統(tǒng)，還包括：
溫度測(cè)量單元，其構(gòu)造為測(cè)量所述同步電機(jī)的定子線圈的溫度，
其中
當(dāng)所述疊加單元將頻率與所述基波的頻率不同的電壓或電流疊

\t加在所述同步電機(jī)上時(shí)，所述計(jì)算器根據(jù)由所述溫度測(cè)量單元測(cè)量得
到的定子線圈的溫度來(lái)對(duì)包括在所述阻抗中的定子線圈的電阻值進(jìn)
行校正，并且所述磁體溫度估計(jì)單元基于包括校正后的定子線圈的電
阻值的阻抗來(lái)估計(jì)所述永磁體的溫度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的用于具有永磁體的同步電機(jī)的磁體溫度估
計(jì)系統(tǒng)，其中
所述計(jì)算器基于通過(guò)所述溫度測(cè)量單元測(cè)量得到的定子線圈的
溫度以及預(yù)先得到的定子線圈的溫度與定子線圈的電阻值之間的關(guān)
系來(lái)對(duì)包括在所述阻抗中的定子線圈的電阻值進(jìn)行校正，并且所述磁
體溫度估計(jì)單元基于包括校正后的定子線圈的電阻值的阻抗來(lái)估計(jì)
所述永磁體的溫度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的用于具有永磁體的同步電機(jī)的磁體溫度
估計(jì)系統(tǒng)，其中
所述同步電機(jī)通過(guò)電流逆變器被驅(qū)動(dòng)，
所述疊加單元將由如下所示的公式(1)表達(dá)的電流疊加在所述
同步電機(jī)上，
所述計(jì)算器使用通過(guò)將由如下所示的公式(1)表達(dá)的電流疊加
在所述同步電機(jī)上所得到的并且由如下所示的公式(2)所表達(dá)的電
壓，來(lái)計(jì)算由如下所示的公式(3)所表達(dá)的并且根據(jù)如下公式(1)
和(2)得到的阻抗，其中
i dsc * i qsc * = I c sin ω c t 0 . . . ( 1 ) ]]>其中idsc*代表d軸諧波電流指令值；
iqsc*代表q軸諧波電流指令值；
Ic代表d軸諧波電流指令值的幅值；
ωc代表d軸諧波電流指令值的角頻率；并且
t代表時(shí)間，
v dsc v qsc = ( R d + jω c L d ) i d...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：大衛(wèi)·迪亞斯·雷戈薩，費(fèi)爾南多·布里斯·戴爾·布蘭科，吉田秀穗，加藤崇，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：日產(chǎn)自動(dòng)車株式會(huì)社，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：日本;JP