永磁同步電機轉(zhuǎn)子溫度的高精度實時預(yù)測

在電動車長時間、高負荷運行的過程中，永磁同步電機的轉(zhuǎn)子溫度控制成為了一個不容忽視的問題。過高的轉(zhuǎn)子溫度不僅會影響電機的性能和壽命，甚至可能引發(fā)安全事故。

01  永磁同步電機面臨的挑戰(zhàn)

在電動車的運行過程中，控制器收到的溫度監(jiān)測信號只有定子的溫度，然而轉(zhuǎn)子在高速運行工況下，轉(zhuǎn)子的溫度可能會迅速上升，如果電機散熱方式是水冷散熱，且此時進入ASC，在強大電流下，退磁現(xiàn)象很有可能發(fā)生。

02  轉(zhuǎn)子溫度高精度實時預(yù)測方法

為了解決上述問題，各大電控的廠家開始開發(fā)轉(zhuǎn)子溫度高精度實時預(yù)測方法。該方法通過實時監(jiān)測永磁同步電機的運行數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了對轉(zhuǎn)子溫度的實時預(yù)測和控制。

具體來說，該方法主要包括以下幾個步驟：

1 數(shù)據(jù)采集

首先，通過傳感器實時采集永磁同步電機在運行時定子在兩相靜止坐標系中的電流和電壓數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)是后續(xù)計算和分析的基礎(chǔ)。

2 定子磁鏈計算

根據(jù)采集到的電流和電壓數(shù)據(jù)，利用電機的工作原理和數(shù)學模型，計算出定子在兩相靜止坐標系中對應(yīng)的參考定子磁鏈。然后，將這一參考定子磁鏈轉(zhuǎn)換為在dq坐標系的d軸上的定子磁鏈，作為當前定子磁鏈。

3 轉(zhuǎn)子磁鏈確定

基于當前定子磁鏈和電機的數(shù)學模型，利用特定的算法和計算方法，確定出永磁同步電機的轉(zhuǎn)子對應(yīng)的當前轉(zhuǎn)子磁鏈。

4 轉(zhuǎn)子溫度估算

最后，根據(jù)永磁同步電機的轉(zhuǎn)子溫度為參考溫度時的參考轉(zhuǎn)子磁鏈以及當前轉(zhuǎn)子磁鏈，結(jié)合電機的磁鏈溫度系數(shù)等參數(shù)，其中此聯(lián)溫度系數(shù)需要通過標定來得到，標定需要做特殊轉(zhuǎn)子監(jiān)控溫度，示意圖如下。通過特定的算法和計算公式，估算出永磁同步電機在運行時的當前轉(zhuǎn)子溫度。

在整個過程中，數(shù)據(jù)的采集和處理、定子磁鏈的計算、轉(zhuǎn)子磁鏈的確定以及轉(zhuǎn)子溫度的估算等各個環(huán)節(jié)都緊密相連、相互依存，形成了一個完整的閉環(huán)控制系統(tǒng)。通過這個系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對永磁同步電機轉(zhuǎn)子溫度的實時預(yù)測和控制，確保電機在復(fù)雜的工作環(huán)境中穩(wěn)定運行，下圖是實際結(jié)果。 

03  技術(shù)優(yōu)勢與實際應(yīng)用

轉(zhuǎn)子溫度高精度實時預(yù)測方法具有顯著的技術(shù)優(yōu)勢。

?  首先，該方法實現(xiàn)了對轉(zhuǎn)子溫度的實時預(yù)測和控制，為電機的溫度監(jiān)控和預(yù)警提供了重要支持。

?  其次，該方法可以應(yīng)用于不同類型的永磁同步電機和不同的工作環(huán)境，具有較強的通用性和可擴展性。

?  最后，通過轉(zhuǎn)子溫度時時預(yù)測，可建立多花樣的降額策略，這樣可以適當降低磁鋼牌號，達到降本目的。

總體而言，轉(zhuǎn)子溫度的高精度實時預(yù)測能力已成為現(xiàn)代電控系統(tǒng)不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)之一。在這一領(lǐng)域，聯(lián)電憑借其早期的進入和豐富的數(shù)據(jù)積累，展現(xiàn)出了顯著的優(yōu)勢。聯(lián)電作為先行者，不僅起步早，而且積累了豐富的實踐經(jīng)驗，使其在這一技術(shù)上處于領(lǐng)先地位。盡管其他公司也在努力研發(fā)類似的技術(shù)，但效果尚未達到理想狀態(tài)。這主要是因為實現(xiàn)高精度預(yù)測需要對復(fù)雜的數(shù)據(jù)進行精確的標定，而這一過程頗具挑戰(zhàn)性，因此導致部分公司的技術(shù)表現(xiàn)相對遜色。