基于信號(hào)注入的永磁同步電機(jī)定子繞組溫度檢測(cè)研究.pdf

1、永磁同步電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率高，可控性好等諸多優(yōu)點(diǎn)，如今已經(jīng)逐步取代了異步電機(jī)，被廣泛的應(yīng)用在航空航天、風(fēng)力發(fā)電等領(lǐng)域中。電機(jī)的使用壽命和可靠性是影響整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)整體故障率的主要因素，因而對(duì)電機(jī)壽命的研究一直是全世界電機(jī)科研領(lǐng)域的重點(diǎn)。在永磁同步電機(jī)的運(yùn)行過程中，定子繞組線圈過熱是影響電機(jī)壽命的主要原因，當(dāng)永磁同步電機(jī)定子繞組溫度高于其設(shè)計(jì)極限時(shí)，溫度每升高10℃永磁同步電機(jī)的壽命會(huì)減少大約50％。因此，對(duì)永磁同步電機(jī)定子繞組溫度檢測(cè)

2、的研究具有重要意義。
　　本文針對(duì)永磁同步電機(jī)運(yùn)行時(shí)定子繞組溫度升高的問題，結(jié)合了空間矢量直接轉(zhuǎn)矩控制（SVM-D TC）理論，提出了一種基于信號(hào)注入的電機(jī)溫度檢測(cè)方法。根據(jù)永磁同步電機(jī)運(yùn)行時(shí)溫度與定子電阻變化量之間的線性關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了無需在永磁同步電機(jī)內(nèi)部植入溫度傳感器的間接溫度檢測(cè)，有效地解決了溫度傳感器對(duì)電機(jī)可靠性和機(jī)械特性的影響，提高了永磁同步電機(jī)的控制性能和使用效率。
　　首先對(duì)永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)以及現(xiàn)有的溫度檢測(cè)方

3、法進(jìn)行了介紹，給出了與直接轉(zhuǎn)矩控制相關(guān)的坐標(biāo)系和轉(zhuǎn)換方法，在此基礎(chǔ)上描述了永磁同步電機(jī)在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，詳細(xì)介紹了空間矢量直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的原理，SVPWM算法及實(shí)現(xiàn)，指出本文使用的空間矢量直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。
　　隨后在電機(jī)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上討論了在空間矢量直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)下的直流信號(hào)注入原理。通過注入電磁轉(zhuǎn)矩和定子磁鏈等效信號(hào)來實(shí)現(xiàn)外部直流信號(hào)的注入，利用采樣得到的定子繞組電流、電壓直流分量計(jì)算電機(jī)電阻值，最后利

4、用電機(jī)運(yùn)行中電阻和溫度變化量之間的線性關(guān)系得到所需的電機(jī)內(nèi)部溫度參數(shù)。
　　利用Matlab/Simulink完成系統(tǒng)仿真模型的搭建，借助仿真模型，直觀得出基于信號(hào)注入的溫度檢測(cè)方法的結(jié)果。驗(yàn)證了兩種信號(hào)注入方法的有效性。
　　最后在理論和仿真的基礎(chǔ)上，利用STM32芯片作為控制核心，利用功率模塊等硬件完成對(duì)永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，在硬件的基礎(chǔ)上編寫了調(diào)試空間矢量直接轉(zhuǎn)矩控制的相關(guān)程序，滿足控制電機(jī)需求。加入信號(hào)注入