基于信號注入的永磁同步電機定子繞組溫度檢測研究.pdf

1、永磁同步電機具有結構簡單，效率高，可控性好等諸多優(yōu)點，如今已經(jīng)逐步取代了異步電機，被廣泛的應用在航空航天、風力發(fā)電等領域中。電機的使用壽命和可靠性是影響整個驅動系統(tǒng)整體故障率的主要因素，因而對電機壽命的研究一直是全世界電機科研領域的重點。在永磁同步電機的運行過程中，定子繞組線圈過熱是影響電機壽命的主要原因，當永磁同步電機定子繞組溫度高于其設計極限時，溫度每升高10℃永磁同步電機的壽命會減少大約50％。因此，對永磁同步電機定子繞組溫度檢測

2、的研究具有重要意義。
　　本文針對永磁同步電機運行時定子繞組溫度升高的問題，結合了空間矢量直接轉矩控制（SVM-D TC）理論，提出了一種基于信號注入的電機溫度檢測方法。根據(jù)永磁同步電機運行時溫度與定子電阻變化量之間的線性關系，實現(xiàn)了無需在永磁同步電機內部植入溫度傳感器的間接溫度檢測，有效地解決了溫度傳感器對電機可靠性和機械特性的影響，提高了永磁同步電機的控制性能和使用效率。
　　首先對永磁同步電機的結構以及現(xiàn)有的溫度檢測方

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

4、用電機運行中電阻和溫度變化量之間的線性關系得到所需的電機內部溫度參數(shù)。
　　利用Matlab/Simulink完成系統(tǒng)仿真模型的搭建，借助仿真模型，直觀得出基于信號注入的溫度檢測方法的結果。驗證了兩種信號注入方法的有效性。
　　最后在理論和仿真的基礎上，利用STM32芯片作為控制核心，利用功率模塊等硬件完成對永磁同步電機控制系統(tǒng)的硬件設計，在硬件的基礎上編寫了調試空間矢量直接轉矩控制的相關程序，滿足控制電機需求。加入信號注入