永磁同步電機定子繞組溫度估計的信號注入策略優化

劉平 王鑫 孫千志 黃守道 涂春鳴 陽維龍

摘?要：針對永磁同步電機定子繞組在線溫度估計策略與信號注入的優化展開研究，分析電機的電氣、機械與熱特性等參數以及負載在信號注入下對溫度估計精度和輸出轉矩脈動的影響，提出直流電壓注入法3要素（信號注入大小、持續注入時長、注入時間間隔）的優化設定策略，以及提出由頻率自適應陷波器和低通濾波器組成的實時信號處理模型以提高估計精度，實現準確溫度觀測的同時降低信號注入對電機運行性能的影響。在不同工況下的研究結果驗證了理論分析的正確性與優化策略的有效性，為基于信號注入法的永磁同步電機定子溫度在線觀測在工程上的應用提供了指導。

關鍵詞：永磁同步電機;溫度估計;信號注入;優化;信號處理

DOI：10.15938/j.emc.2019.11.003

中圖分類號：TM?341

文獻標志碼：A

文章編號：1007-449X（2019）11-0018-09

收稿日期：?2018-09-23

基金項目：國家自然科學基金（51507055）;湖南省戰略性新興產業科技攻關與重大成果轉化專項項目（2017GK4020）

作者簡介：劉?平（1983—）?，男，博士，講師，研究方向為電動汽車電力電子變換與電機驅動等;

王?鑫（1992—）?，男，碩士研究生，研究方向為電動汽車驅動電機控制;

孫千志（1993—）?，男，碩士研究生，研究方向為電動汽車驅動電機控制;

黃守道（1962—）?，男，教授，博士生導師，研究方向為電機與系統、新能源發電技術等;

涂春鳴（1976—）?，男，教授，博士生導師，研究方向為電力電子系統與控制等;

陽維龍（1958—）?，男，高級工程師，研究方向為電力變換系統及控制。

通信作者：劉?平

Signal?injection?strategy?optimization?of?stator?winding?temperature?estimation?for?permanent?magnet?synchronous?motor

LIU?Ping1，?WANG?Xin1，?SUN?Qianzhi1，?HUANG?Shoudao1，?TU?Chunming1，?YANG?Weilong2

（1.National?Electric?Power?Conversion?and?Control?Engineering?Technology?Research?Center，?Hunan?University，?Changsha?410082，?China;?2.?Zunyi?Changzheng?Electric?Switch?Equipment?Co.，?Ltd.，?Zunyi?563000，?China）

Abstract：

Optimization?of?the?online?temperature?estimation?strategy?and?signal?injection?of?the?stator?winding?of?permanent?magnet?synchronous?motor?was?carried?out.?The?influences?of?the?electrical，?mechanical?and?thermal?characteristics?of?the?motor?and?the?load?on?the?temperature?estimation?accuracy?and?output?torque?ripple?were?analyzed.?The?optimal?setting?strategy?of?the?three?elements?of?DC?voltage?injection?（signal?injection?size，?continuous?injection?duration，?injection?time?interval），?and?realtime?signal?processing?model?consisting?of?frequency?adaptive?notch?filter?and?lowpass?filter?was?proposed?to?improve?estimation?accuracy?and?accurate?temperature?observation?was?achieved?while?reducing?the?impact?of?signal?injection?on?motor?performance.?The?research?results?under?different?working?conditions?verify?correctness?of?the?theoretical?analysis?and?effectiveness?of?the?optimization?strategy.?It?provides?guidance?for?the?engineering?application?of?permanent?magnet?synchronous?motor?stator?temperature?based?on?signal?injection?method.