永磁同步电机定子绕组温度估计的信号注入策略优化

刘平 王鑫 孙千志 黄守道 涂春鸣 阳维龙

摘 要：针对永磁同步电机定子绕组在线温度估计策略与信号注入的优化展开研究，分析电机的电气、机械与热特性等参数以及负载在信号注入下对温度估计精度和输出转矩脉动的影响，提出直流电压注入法3要素（信号注入大小、持续注入时长、注入时间间隔）的优化设定策略，以及提出由频率自适应陷波器和低通滤波器组成的实时信号处理模型以提高估计精度，实现准确温度观测的同时降低信号注入对电机运行性能的影响。在不同工况下的研究结果验证了理论分析的正确性与优化策略的有效性，为基于信号注入法的永磁同步电机定子温度在线观测在工程上的应用提供了指导。

关键词：永磁同步电机;温度估计;信号注入;优化;信号处理

DOI：10.15938/j.emc.2019.11.003

中图分类号：TM 341

文献标志码：A

文章编号：1007-449X（2019）11-0018-09

收稿日期： 2018-09-23

基金项目：国家自然科学基金（51507055）;湖南省战略性新兴产业科技攻关与重大成果转化专项项目（2017GK4020）

作者简介：刘 平（1983—） ，男，博士，讲师，研究方向为电动汽车电力电子变换与电机驱动等;

王 鑫（1992—） ，男，硕士研究生，研究方向为电动汽车驱动电机控制;

孙千志（1993—） ，男，碩士研究生，研究方向为电动汽车驱动电机控制;

黄守道（1962—） ，男，教授，博士生导师，研究方向为电机与系统、新能源发电技术等;

涂春鸣（1976—） ，男，教授，博士生导师，研究方向为电力电子系统与控制等;

阳维龙（1958—） ，男，高级工程师，研究方向为电力变换系统及控制。

通信作者：刘 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.