1.本發(fā)明涉及智能控制領(lǐng)域，更具體地涉及一種永磁同步電機定子電阻檢測方法、裝置、永磁同步電機以及空調(diào)。

背景技術(shù)：

2.系統(tǒng)辨識和系統(tǒng)參數(shù)估計是六十年代開始迅速發(fā)展起來的一門學科。系統(tǒng)辨識問題通常是指通過觀測系統(tǒng)過程的輸入

?

輸出的關(guān)系以確定其數(shù)學模型。一般地，我們對系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有很多了解，因此可以推導出系統(tǒng)動力學的特定的數(shù)學模型。在這種情況下，只要確定模型方程中的一組參數(shù)就可以了，從而系統(tǒng)辨識問題就簡化為參數(shù)辨識問題。

3.永磁同步電機的參數(shù)在線辨識是通過在電機正常工作時采集瞬時電壓電流、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩等信息，實時地帶入設(shè)計的辨識算法中不斷地更新電機本體參數(shù)。在線辨識不僅不影響電機的正常運行，而且不需要注入其他激勵信號。目前對電機多參數(shù)在線辨識和觀測也成為近些年研究的熱門方向，國內(nèi)外學者也將多種先進控制算法用于其中，如遞推最小二乘法、模型參考自適應(yīng)算法、卡爾曼濾波算法和人工智能算法(如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))等。

4.在上世紀年代卡爾曼在維納濾波的基礎(chǔ)上提出了一種新型濾波算法，即卡爾曼濾波。卡爾曼濾波是一種高效率的遞歸濾波方法，它能夠從一系列不完全噪聲的測量中估計動態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)。其主要是利用目標的動態(tài)信息，設(shè)法去掉噪聲的影響，得到一個關(guān)于目標的最好的估計。同經(jīng)典的維納濾波方法相比，卡爾曼濾波器的優(yōu)點是具有遞推形式，便于在計算機上實現(xiàn)和實時應(yīng)用，可處理時變系統(tǒng)、非平穩(wěn)信號和多維信號。

5.空調(diào)壓縮機用永磁同步電機運行工況復雜多變，最大溫度范圍可達

?

30℃至60℃之間，因此必須保證電機驅(qū)動系統(tǒng)可以在大范圍溫度環(huán)境內(nèi)安全可靠地運行。目前對于電機本體溫度特性影響的研究較為常見，包括溫度對電機輸出轉(zhuǎn)矩、輸出效率、發(fā)熱損耗及使用壽命等；然而對于如何通過改進電機控制算法以補償溫度對空調(diào)壓縮機用電機性能影響的相關(guān)研究還較少。因此，現(xiàn)有技術(shù)需要一種永磁同步電機定子電阻檢測的方案。

6.上述在背景部分公開的信息僅用于對本發(fā)明的背景做進一步的理解，因此它可以包含對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

7.本發(fā)明提供了一種永磁同步電機定子電阻檢測方法、永磁同步電機以及空調(diào)。本發(fā)明的方案能夠通過改進電機控制算法以補償溫度對空調(diào)壓縮機用電機性能影響,以解決電機驅(qū)動系統(tǒng)可以在大范圍溫度環(huán)境內(nèi)安全可靠地運行的技術(shù)問題，此外本發(fā)明能夠解決壓縮機在高溫工況下運行的可靠性較弱，失磁報廢的風險高的問題，另外能夠解決增加外設(shè)冷卻系統(tǒng)將相應(yīng)地提高了開發(fā)成本，以及若不作任何防范措施將提高壓縮機退磁報廢所帶來的生產(chǎn)成本的問題。

8.本發(fā)明的第一方面提供了永磁同步電機定子電阻檢測方法，包括：構(gòu)建永磁同步電機的狀態(tài)觀測方程，在狀態(tài)觀測方程中將定子電阻參數(shù)與所述觀測方程的狀態(tài)變量相關(guān)

聯(lián)，并對該狀態(tài)觀測方程進行離散化；將離散化的狀態(tài)觀測方程的輸入送入卡爾曼濾波器，對卡爾曼濾波器中的定子電阻參數(shù)進行實時檢測,以獲得永磁同步電機定子電阻參數(shù)的值。

9.根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述定子電阻參數(shù)為定子的相電阻的阻值。

10.根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，通過所獲得的永磁同步電機定子電阻參數(shù)值來確定永磁同步電機的溫度值，如果所述溫度值達到預定的閾值時，觸發(fā)壓縮機的退磁保護機制。

11.根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中所述壓縮機的溫度值t的計算公式為：t＝t0+(r

t

/r0?

1)/α，其中t0為繞組離線測試的環(huán)境溫度，r

t

為在溫度t℃時的卡爾曼濾波器檢測到的定子的相電阻值，r0為t0時的定子繞組相電阻，α為導體溫度系數(shù)。

12.根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中，所述永磁同步電機的狀態(tài)觀測方程為：其中u為輸入變量，y為輸出變量，x為內(nèi)部變量，為內(nèi)部變量的導數(shù)，a，g，c為矩陣。

13.根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中在狀態(tài)觀測方程中將定子電阻參數(shù)與所述觀測方程的狀態(tài)變量相關(guān)聯(lián)包括：將定子電阻參數(shù)與所述觀測方程中矩陣a的中的狀態(tài)變量相關(guān)聯(lián)。

14.根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中，輸入狀態(tài)變量為u＝[u1,u2,...,u

m

]

t

，輸出狀態(tài)變量為y＝[y1,y2,...,y

n

]

t

，內(nèi)部狀態(tài)變量為x＝[x1,x2,...,x

q

]

t

，

[0015]

當時，狀態(tài)觀測方程為：

[0016]

并且

[0017][0018]

其中，u

d

，u

q

，i

d

，i

q

，l

d

以及l(fā)

q

分別為永磁同步電機定子繞組的d

?

q軸電壓、電流和電感，r

s

，ψ

f

及ω分別為永磁同步電機定子繞組相電阻、轉(zhuǎn)子永磁體磁鏈及電角速度。

[0019]

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中在狀態(tài)觀測方程中將定子電阻參數(shù)與所述觀測方程的狀態(tài)變量相關(guān)聯(lián)包括：將狀態(tài)方程中的替換為以使得定子電阻參數(shù)與所述觀測方程的狀態(tài)變量相關(guān)聯(lián)。

[0020]

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中采用一階歐拉方程對狀態(tài)觀測方程進行離散化，離散化的狀態(tài)方程為：

[0021]

x

k

＝x

k

?1+(ax

k

?1+gu

k

?1)t

s

＝(i+at

s

)x

k

?1+gu

k

?1t

s

，其中k為迭代次數(shù)，t

s

為采樣時間，i為單位矩陣，x

k

，x

k

?1為離散化的內(nèi)部變量，u

k

?1為離散化的輸入變量。

[0022]

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，對離散化的方程進行以下處理，

[0023][0024]

后，

[0025]

所述離散化的狀態(tài)觀測方程為：x

k

＝f

k

?1x

k

?1+b

k

?1u

k

?1，當考慮系統(tǒng)誤差和測量噪聲時，離散化的狀態(tài)觀測方程為：

[0026]

x

k

＝f

k

?1x

k

?1+b

k

?1u

k

?1+w

[0027]

y

k

＝cx

k

+v

[0028]

其中，w為輸入噪聲，v為輸出噪聲，f

k

?1為第k

?

1次迭代的矩陣f，b

k

?1為第k

?

1次迭代的矩陣b。

[0029]

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中，定義輸入噪聲的協(xié)方差矩陣：q＝cov(w)＝e{ww

t

}，定義輸入噪聲的協(xié)方差矩陣：r＝cov(v)＝e{vv

t

}，

[0030]

狀態(tài)變量的估計誤差的協(xié)方差矩陣為：其中其中為第k次狀態(tài)變量的估計誤差，為e

k

的轉(zhuǎn)置矩陣，為第i次狀態(tài)變量的估計值，

[0031]

所述卡爾曼濾波器運行的算法包括：

[0032]

s1：計算狀態(tài)變量的先驗估計值和協(xié)方差矩陣的先驗估計值：

[0033][0034][0035]

s2：計算卡爾曼增益：

[0036][0037]

s3：根據(jù)測量量更新狀態(tài)估計，計算狀態(tài)變量的最優(yōu)估計值：

[0038][0039]

s4：更新協(xié)方差矩陣：

[0040][0041]

其中r

k

為輸入噪聲的協(xié)方差矩陣，為狀態(tài)變量的先驗估計值，k

k

為卡爾曼增益，為協(xié)方差矩陣的先驗估計值。

[0042]

本發(fā)明的第二方面提供了一種永磁同步電機定子電阻檢測裝置，包括了存儲器和

處理器，存儲器用于存儲計算機指令，所述處理器用于：當執(zhí)行所述計算機程序時，實現(xiàn)上述的方法

[0043]

本發(fā)明的第三方面提供了一種永磁同步電機，其采用了上述永磁同步電機定子電阻檢測方法或包括上述永磁同步電機定子電阻檢測裝置。

[0044]

本發(fā)明的第四方面提供了一種空調(diào)，其包括上述的永磁同步電機。

[0045]

本發(fā)明的方案通過對定子電阻隨溫度所產(chǎn)生的變化量的觀測，從而判斷空調(diào)壓縮機內(nèi)部定子繞組的溫度，以此為基礎(chǔ)實現(xiàn)了凸極式永磁同步電機在溫度波動情況下的優(yōu)化運行，在壓縮機電機退磁之前進行程序邏輯的保護從驅(qū)動器輸入銅排上直接泄放外界輸入的干擾，大幅度縮短濾波回路，防止干擾進入模塊，增強驅(qū)動器的穩(wěn)定性。采用本發(fā)明的方案，能夠提高壓縮機對于溫度波動的響應(yīng)速度，提升高溫工況下運行的可靠性，降低壓縮機失磁報廢的風險，能夠降低增加外設(shè)冷卻系統(tǒng)的成本及壓縮機退磁報廢所帶來的生產(chǎn)成本。

附圖說明

[0046]

為了更清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖進行簡單介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

[0047]

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個示例性的采用卡爾曼濾波器的變頻空調(diào)壓縮機控制框圖示意圖。

[0048]

圖2是根據(jù)本發(fā)明一個示例性的實施例的永磁同步電機定子電阻檢測方法流程圖。

[0049]

圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個示例性的永磁同步電機永磁體磁鏈的變化圖。

[0050]

圖4是根據(jù)本發(fā)明一個示例性的定子電阻估計值及規(guī)格書值仿真圖。

[0051]

圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個示例性的另一定子電阻估計值及規(guī)格書值仿真圖。

[0052]

圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個示例性的另一定子電阻估計值及規(guī)格書值仿真圖。

[0053]

圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個示例性的永磁同步電機的退磁曲線圖。

具體實施例

[0054]

如在本文中所使用的，詞語“第一”、“第二”等可以用于描述本發(fā)明的示例性實施例中的元件。這些詞語只用于區(qū)分一個元件與另一元件，并且對應(yīng)元件的固有特征或順序等不受該詞語的限制。除非另有定義，本文中使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)或科學術(shù)語)具有與本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的含意相同的含意。如在常用詞典中定義的那些術(shù)語被解釋為具有與相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域中的上下文含意相同的含意，而不被解釋為具有理想或過于正式的含意，除非在本發(fā)明中被明確定義為具有這樣的含意。

[0055]

本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的是，本文中描述的且在附圖中說明的本發(fā)明的裝置和方法是非限制性的示例性實施例，并且本發(fā)明的范圍僅由權(quán)利要求書限定。結(jié)合一個示例性實施例所說明或描述的特征可與其他實施例的特征組合。這種修改和變化包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

[0056]

下文中，將參考附圖詳細描述本發(fā)明的示例性實施例。在附圖中，省略相關(guān)已知功

能或配置的詳細描述，以避免不必要地遮蔽本發(fā)明的技術(shù)要點。另外，通篇描述中，相同的附圖標記始終指代相同的電路、模塊或單元，并且為了簡潔，省略對相同電路、模塊或單元的重復描述。

[0057]

高溫環(huán)境對電機工作性能及使用壽命都影響顯著，很多研究通過計算電機發(fā)熱損耗并且觀測電機各項參數(shù)，然后設(shè)計合適的水冷系統(tǒng)解決溫度變化的影響。但對于家電行業(yè)，尤以空調(diào)行業(yè)，這無疑大大增加了生產(chǎn)成本，并且壓縮機本體已充斥了大量冷媒劑，若再增加水冷系統(tǒng)，則實現(xiàn)的可能性將更為困難。而隨著壓縮機的成本地逐步降低，其永磁同步電機的磁性隨溫度波動則更為敏感，在實際的高溫工況、惡劣實驗等試驗當中，并不需要較長時間的電機運行，只需一瞬間則可能導致電機退磁，損壞壓縮機。

[0058]

目前對永磁材料特性和失磁機理已有深入研究，但因缺乏針對電機應(yīng)用中的永磁體狀況動態(tài)檢測方法，因此很難實現(xiàn)對電機磁損或失磁故障及時有效的控制和預防。另外，高性能永磁電機控制系統(tǒng)中位置反饋裝置的偏差，如碼盤松動或初始安裝位置的不準確等因素，也會使系統(tǒng)獲得錯誤的永磁體磁鏈信息，影響控制性能和可靠性。為此，本專利提出一種基于卡爾曼濾波器的永磁同步電機定子電阻識別方法，通過對定子電阻隨溫度所產(chǎn)生的變化量的觀測，從而判斷空調(diào)壓縮機內(nèi)部定子繞組的溫度，以此為基礎(chǔ)實現(xiàn)了凸極式永磁同步電機在溫度波動情況下的優(yōu)化運行，在壓縮機電機退磁之前進行程序邏輯的保護。

[0059]

本發(fā)明通過采用卡爾曼濾波器對永磁同步電機定子電阻進行在線識別和檢測。通過選擇磁場同步旋轉(zhuǎn)坐標系下定子電流、永磁體磁鏈和定子電阻為狀態(tài)變量，構(gòu)建了估算定子電阻幅值和方向的卡爾曼濾波器。該方法能快速準確地收斂于定子電阻真實值，且對電機電感、永磁體磁鏈等參數(shù)不敏感，魯棒性強，能在定點dsp系統(tǒng)上實時實現(xiàn)?；诙ㄗ与娮锠顩r的動態(tài)監(jiān)測可為永磁同步電機控制系統(tǒng)提供準確的定子電阻信息，提高系統(tǒng)控制性能和效率；同時，基于定子電阻狀況的動態(tài)監(jiān)測，結(jié)合永磁體失磁機理的分析，可有效防止電機失磁狀況的惡化，降低不可逆的失磁，有利于拓展永磁電機在變頻空調(diào)等使用環(huán)境惡劣、可靠性要求高的場合的應(yīng)用。本發(fā)明通過實驗結(jié)果驗證了該方法的正確性和有效性。

[0060]

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個示例性的采用卡爾曼濾波器的變頻空調(diào)壓縮機控制框圖示意圖。

[0061]

圖1所示的模型為傳統(tǒng)的矢量控制電機模型，i

q_c*

為轉(zhuǎn)矩補償電流；i

s*

為參考定子電流；θ

e

為估計角度；u

α*

、u

β*

、i

α

、i

β

為α

?

β軸電壓、電流；i

a

、i

b

為a、b相電流；u

a

、u

b

、u

c

為a、b、c三相電壓；u

dc

為直流母線電壓。

[0062]

圖2是根據(jù)本發(fā)明一個示例性的實施例的永磁同步電機定子電阻檢測方法流程圖。

[0063]

如圖2所示，在步驟201處，構(gòu)建永磁同步電機的狀態(tài)觀測方程，在狀態(tài)觀測方程中將定子電阻參數(shù)與所述觀測方程的狀態(tài)變量相關(guān)聯(lián)，

[0064]

在步驟202處，對該狀態(tài)觀測方程進行離散化；

[0065]

在步驟203處，將離散化的狀態(tài)觀測方程的輸入送入卡爾曼濾波器，對卡爾曼濾波器中的定子電阻參數(shù)進行實時檢測,以獲得永磁同步電機定子電阻參數(shù)的值。

[0066]

根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例，其中定子電阻參數(shù)為定子的相電阻的阻值，通過所獲得的永磁同步電機定子電阻參數(shù)值來確定永磁同步電機的溫度值，如果所述溫度值達到預定的閾值時，則觸發(fā)壓縮機的退磁保護機制。

[0067]

根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例，永磁同步電機在同步旋轉(zhuǎn)d

?

q坐標系下的數(shù)學模型為：

[0068][0069][0070]

其中，u

d

，u

q

，i

d

，i

q

，l

d

以及l(fā)

q

分別為定子繞組的d

?

q軸電壓、電流和電感，r

s

，ψ

f

及ω分別為定子繞組相電阻、轉(zhuǎn)子永磁體磁鏈及電角速度。

[0071]

根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例，當電機永磁體狀況運行中，由于溫度等外界作用影響，永磁體磁鏈矢量幅值和方向發(fā)生變化，或由于位置反饋信號錯誤，系統(tǒng)d

?

q軸定位出現(xiàn)偏差時，以式(1)、(2)為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)性能將會受到影響。

[0072]

圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個示例性的永磁同步電機永磁體磁鏈的變化圖。對應(yīng)于前一種情況，如圖3所示，電機永磁體磁鏈矢量由初始的ψ

r0

變化至ψ

r

，對應(yīng)于后一種情況，電機磁場定向方向?qū)⒋嬖谄罱铅?，這兩種情況下永磁體磁鏈都將在d

?

q軸下分別產(chǎn)生新的分量ψ

rd

、ψ

rq

。此時，相應(yīng)的電機定子繞組電壓方程將變?yōu)?br />
[0073][0074]

為改善控制性能，此時需將轉(zhuǎn)子磁場定向由d

?

q坐標系重新定位至準確的d

’?

q’坐標系，這樣就需要對轉(zhuǎn)子磁鏈進行動態(tài)監(jiān)測，即對當前同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的轉(zhuǎn)子永磁體磁鏈值分量ψ

rd

、ψ

rq

進行動態(tài)監(jiān)測。把轉(zhuǎn)子同步轉(zhuǎn)速和某與永磁體磁鏈方向有偏差的d

?

q坐標系轉(zhuǎn)角θ(可通過同步轉(zhuǎn)速積分得到)作為已知量，而把永磁體磁鏈作為待觀測量。將電壓方程改寫為:

[0075][0076]

根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例，實際系統(tǒng)中，永磁體磁鏈波動過程一般以分鐘甚至小時為單位計，遠長于電機控制系統(tǒng)的動態(tài)過程，而位置反饋裝置的偏差也不會引起磁鏈幅值的波動，另外，失磁保護和磁鏈校正并不需要與電磁過渡過程一樣快速，所以d

?

q軸磁鏈相對于電流等狀態(tài)變量總可當作穩(wěn)態(tài)值處理，這樣可列出：

[0077][0078]

根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例，若一個系統(tǒng)的輸入輸出狀態(tài)變量分別為u＝[u1,u2,...,u

m

]

t

和y＝[y1,y2,...,y

n

]

t

，系統(tǒng)的內(nèi)部狀態(tài)變量為x＝[x1,x2,...,x

q

]

t

，則其狀

態(tài)空間的表達式為：

[0079][0080]

聯(lián)合式(4)、(5)可寫出永磁同步電機的狀態(tài)觀測器方程為

[0081][0082]

即系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)變量、輸入狀態(tài)變量及輸出狀態(tài)變量為：

[0083][0084]

且狀態(tài)方程中

[0085][0086][0087][0088]

由上述式(9)可知，定子電阻r

s

并未與狀態(tài)變量產(chǎn)生關(guān)聯(lián)，狀態(tài)觀測器處于無解狀態(tài)，其不能估計出真實的定子電阻r

s

，需要對其進行改進，與狀態(tài)變量相關(guān)聯(lián)，則改進(9)式

為：

[0089][0090]

采用近似用一階歐拉法把狀態(tài)方程展開為離散迭代形式(離散化)，近似過程中的誤差可以用卡爾曼濾波器的反饋校正來補償。

[0091]

x

k

＝x

k

?1+(ax

k

?1+gu

k

?1)t

s

＝(i+at

s

)x

k

?1+gu

k

?1t

s

??????????

(13)

[0092]

其中k為迭代次數(shù)，t

s

為采樣時間，i為單位矩陣。

[0093]

其中狀態(tài)方程變?yōu)椋?br />
[0094][0095][0096]

即離散方程可以寫成

[0097]

x

k

＝f

k

?1x

k

?1+b

k

?1u

k

?1????????????????????

(16)

[0098]

考慮系統(tǒng)誤差和測量噪聲的影響，在離散域中，系統(tǒng)狀態(tài)方程為

[0099]

x

k

＝f

k

?1x

k

?1+b

k

?1u

k

?1+w

??????????????????????????????????????

(17)

[0100]

y

k

＝cx

k

+v

??????????????????????????????????????????????

(18)

[0101]

式中w為輸入噪聲(系統(tǒng)噪聲)，v為輸出噪聲(測量噪聲)，其中矩陣b為離散化的矩陣g。

[0102]

根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例，w代表系統(tǒng)參數(shù)誤差所帶來的影響，而v代表測量過程中的噪聲和干擾，包括機械傳感器測量的位置信號的量化誤差。噪聲一般為平穩(wěn)的

高斯白噪聲，平均值為零。

[0103]

定義噪聲的協(xié)方差矩陣為

[0104]

q＝cov(w)＝e{ww

t

}

??????????????????

(19)

[0105]

r＝cov(v)＝e{vv

t

}

???????????????????

(20)

[0106]

狀態(tài)變量的估計誤差的協(xié)方差矩陣為

[0107][0108]

其中為第k次狀態(tài)變量的估計誤差，為e

k

的轉(zhuǎn)置矩陣，為第i次狀態(tài)變量的估計值。

[0109]

卡爾曼濾波器的迭代算法如下：

[0110]

(1)計算狀態(tài)變量的先驗估計值和協(xié)方差矩陣的先驗估計值

[0111][0112][0113]

(2)計算卡爾曼增益

[0114][0115]

(3)根據(jù)測量量更新狀態(tài)估計，計算狀態(tài)變量的最優(yōu)估計值

[0116][0117]

(4)更新協(xié)方差矩陣

[0118][0119]

其中r

k

為輸入噪聲的協(xié)方差矩陣，為狀態(tài)變量的先驗估計值，k

k

為卡爾曼增益，為協(xié)方差矩陣的先驗估計值，通過觀測迭代過程中矩陣中的定子電阻值，可以實時獲得永磁同步電機定子電阻參數(shù)的值。

[0120]

為了驗證基于卡爾曼濾波器狀態(tài)觀測器的估計性能，進行了實驗驗證。選取三款空調(diào)壓縮機凌達qxf

?

a098zc170a、海立gsx102skqa6jl及凌達qxf

?

a098zc170d(a40鋁線)作為實驗對象，其定子相電阻分別為2.17ω(25℃)、1.075ω(20℃)、1.62ω(25℃)，其利用卡爾曼濾波器在36hz

?

106hz觀測出的定子相電阻。即，圖4是根據(jù)本發(fā)明一個示例性的定子電阻qxf

?

a098zc170a估計值及規(guī)格書值仿真圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個示例性的另一定子電阻gsx102skqa6jl估計值及規(guī)格書值仿真圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個示例性的另一定子電阻qxf

?

a098zc170d估計值及規(guī)格書值仿真圖。

[0121]

如圖4

?

圖6所示，采用卡爾曼濾波器狀態(tài)觀測器的電阻估計值與壓縮機規(guī)格書中的電阻值存在一定的誤差，且普遍高于規(guī)格書中的值，這是因為規(guī)格書中的值在室溫(20℃

?

25℃)環(huán)境當中離線測得，同樣在室溫環(huán)境當中，壓縮機帶載冷媒劑運行，算法在線識別電阻值，而一般金屬材料的電阻率隨溫度的升高而近似呈線性增大，通以電流的繞組自身產(chǎn)生熱量變化的同時，冷媒劑亦將傳導熱量給電機。因此，通過物理學定理的繞組導線與溫度的關(guān)系式(27)，可建立壓縮機的退磁保護模塊。一般永磁同步電機在130℃測定退磁電流點，當溫度t值達到該溫度閾值時觸發(fā)程序當中的保護機制而進行停機保護。

[0122]

圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個示例性的永磁同步電機的退磁曲線圖如圖7所示，可設(shè)定溫度值≤130℃及≤退磁電流點(由于各壓縮機退磁電流點不同，一般相比于規(guī)格書設(shè)定值留取一定裕量)邏輯判斷條件，以防范壓縮機產(chǎn)生退磁。此外，在外環(huán)境溫度130℃工況下，壓縮機運行峰值電流達到18a時永磁同步電機開始減磁，且20a時減磁率為

?

5％。

[0123]

其中，計算永磁同步電機溫度t的公式為：

[0124]

t＝t0+(r

t

/r0?

1)/α，

??????????????????????????

(27)

[0125]

其中t0為繞組離線測試的環(huán)境溫度，r

t

為在溫度t℃時的卡爾曼濾波器檢測到的定子的相電阻值(即上述算法中實時估計的r

s

)，r0為t0時的定子繞組相電阻，α為導體溫度系數(shù)，銅線α一般取0.00393ω/℃，鋁線α一般取0.00429ω/℃。

[0126]

根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例，本發(fā)明還包括了一種永磁同步電機定子電阻檢測裝置，其包括了存儲器和處理器，存儲器用于存儲計算機指令，所述處理器用于：當執(zhí)行所述計算機程序時，實現(xiàn)本發(fā)明的上述方法。

[0127]

根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例，本發(fā)明還提供了一種永磁同步電機，其采用了上述的永磁同步電機定子電阻檢測方法。

[0128]

根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例，本發(fā)明還提供了一種空調(diào)，其包含了采用上述方法的永磁同步電機。

[0129]

此外，應(yīng)當理解一個或多個以下方法或其方面可以通過至少一個控制單元或控制器執(zhí)行。術(shù)語“控制單元”，“控制器”,“控制模塊”或者“主控模塊”可以指代包括存儲器和處理器的硬件設(shè)備，存儲器或者計算機可讀存儲介質(zhì)配置成存儲程序指令，而處理器具體配置成執(zhí)行程序指令以執(zhí)行將在以下進一步描述的一個或更多進程。而且，應(yīng)當理解，正如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將意識到的，以下方法可以通過包括處理器并結(jié)合一個或多個其他部件來執(zhí)行。

[0130]

根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例，本發(fā)明實施檢測或識別方法的控制電路、(控制邏輯、主控系統(tǒng)或控制模塊)可以包含一個或多個處理器，也可以在內(nèi)部包含有非暫時性計算機可讀介質(zhì)。具體地，主控系統(tǒng)或控制模塊可以包括微控制器mcu，主控芯片或處理器可以諸如但不限于一個或多個單核或多核處理器。(一個或多個)處理器可包括通用處理器和專用處理器(例如，圖形處理器、應(yīng)用處理器等)的任何組合。處理器可與其耦接和/或可包括計存儲器/存儲裝置，并且可被配置為執(zhí)行存儲在存儲器/存儲裝置中的指令，以實現(xiàn)在本發(fā)明中控制方法的控制器上運行的各種應(yīng)用和/或操作系統(tǒng)。

[0131]

作為本發(fā)明示例的上文涉及的附圖和本發(fā)明的詳細描述，用于解釋本發(fā)明，但不限制權(quán)利要求中描述的本發(fā)明的含義或范圍。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以很容易地從上面的描述中實現(xiàn)修改。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以刪除一些本文描述的組成元件而不使性能劣化，或者可以添加其它的組成元件以提高性能。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)工藝或設(shè)備的環(huán)境來改變本文描述的方法的步驟的順序。因此，本發(fā)明的范圍不應(yīng)該由上文描述的實施例來確定，而是由權(quán)利要求及其等同形式來確定。

[0132]

盡管本發(fā)明結(jié)合目前被認為是可實現(xiàn)的實施例已經(jīng)進行了描述，但是應(yīng)當理解本發(fā)明并不限于所公開的實施例，而相反的，意在覆蓋包括在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的各種修改和等同配置。技術(shù)特征：

1.一種永磁同步電機定子電阻檢測方法，包括：構(gòu)建永磁同步電機的狀態(tài)觀測方程，在狀態(tài)觀測方程中將定子電阻參數(shù)與所述觀測方程的狀態(tài)變量相關(guān)聯(lián)，并對該狀態(tài)觀測方程進行離散化；將離散化的狀態(tài)觀測方程的輸入送入卡爾曼濾波器，對卡爾曼濾波器中的定子電阻參數(shù)進行實時檢測,以獲得永磁同步電機定子電阻參數(shù)的值。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述定子電阻參數(shù)為定子的相電阻的阻值。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，通過所獲得的永磁同步電機定子電阻參數(shù)值來確定永磁同步電機的溫度值，如果所述溫度值達到預定的閾值時，觸發(fā)壓縮機的退磁保護機制。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述壓縮機的溫度值t的計算公式為：t＝t0+(r

t

/r0?

1)/α，其中t0為繞組離線測試的環(huán)境溫度，r

t

為在溫度t℃時的卡爾曼濾波器檢測到的定子的相電阻值，r0為t0時的定子繞組相電阻，α為導體溫度系數(shù)。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述永磁同步電機的狀態(tài)觀測方程為：其中u為輸入變量，y為輸出變量，x為內(nèi)部變量，為內(nèi)部變量的導數(shù)，a，g，c為矩陣。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中在狀態(tài)觀測方程中將定子電阻參數(shù)與所述觀測方程的狀態(tài)變量相關(guān)聯(lián)包括：將定子電阻參數(shù)與所述觀測方程中矩陣a的中的狀態(tài)變量相關(guān)聯(lián)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，輸入狀態(tài)變量為u＝[u1,u2,...,u

m

]

t

，輸出狀態(tài)變量為y＝[y1,y2,...,y

n

]

t

，內(nèi)部狀態(tài)變量為x＝[x1,x2,...,x

q

]

t

，當時，狀態(tài)觀測方程為：并且

其中，u

d

，u

q

，i

d

，i

q

，l

d

以及l(fā)

q

分別為永磁同步電機定子繞組的d

?

q軸電壓、電流和電感，r

s

，ψ

f

及ω分別為永磁同步電機定子繞組相電阻、轉(zhuǎn)子永磁體磁鏈及電角速度。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中在狀態(tài)觀測方程中將定子電阻參數(shù)與所述觀測方程的狀態(tài)變量相關(guān)聯(lián)包括：將狀態(tài)方程中的替換為以使得定子電阻參數(shù)與所述觀測方程的狀態(tài)變量相關(guān)聯(lián)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中采用一階歐拉方程對狀態(tài)觀測方程進行離散化，離散化的狀態(tài)方程為：x

k

＝x

k

?1+(ax

k

?1+gu

k

?1)t

s

＝(i+at

s

)x

k

?1+gu

k

?1t

s

，其中k為迭代次數(shù)，t

s

為采樣時間，i為單位矩陣，x

k

，x

k

?1為離散化的內(nèi)部變量，u

k

?1為離散化的輸入變量。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，對離散化的方程進行以下處理，

后，所述離散化的狀態(tài)觀測方程為：x

k

＝f

k

?1x

k

?1+b

k

?1u

k

?1，當考慮系統(tǒng)誤差和測量噪聲時，離散化的狀態(tài)觀測方程為：x

k

＝f

k

?1x

k

?1+b

k

?1u

k

?1+wy

k

＝cx

k

+v其中，w為輸入噪聲，v為輸出噪聲，f

k

?1為第k

?

1次迭代的矩陣f，b

k

?1為第k

?

1次迭代的矩陣b。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，定義輸入噪聲的協(xié)方差矩陣：q＝cov(w)＝e{ww

t

}，定義輸入噪聲的協(xié)方差矩陣：r＝cov(v)＝e{vv

t

}，狀態(tài)變量的估計誤差的協(xié)方差矩陣為：其中為第k次狀態(tài)變量的估計誤差，為e

k

的轉(zhuǎn)置矩陣，為第i次狀態(tài)變量的估計值，所述卡爾曼濾波器運行的算法包括：s1：計算狀態(tài)變量的先驗估計值和協(xié)方差矩陣的先驗估計值：估計值和協(xié)方差矩陣的先驗估計值：s2：計算卡爾曼增益：s3：根據(jù)測量量更新狀態(tài)估計，計算狀態(tài)變量的最優(yōu)估計值：s4：更新協(xié)方差矩陣：其中r

k

為輸入噪聲的協(xié)方差矩陣，為狀態(tài)變量的先驗估計值，k

k

為卡爾曼增益，為協(xié)方差矩陣的先驗估計值。12.一種永磁同步電機定子電阻檢測裝置，包括了存儲器和處理器，存儲器用于存儲計算機指令，所述處理器用于：當執(zhí)行所述計算機程序時，實現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求1

?

11任一項所述的方法。13.一種永磁同步電機，其采用根據(jù)權(quán)利要求1

?

11任一項所述的方法或包括權(quán)利要求12所述的裝置。14.一種空調(diào)，包括根據(jù)權(quán)利要求13所述的永磁同步電機。

技術(shù)總結(jié)

提供了一種永磁同步電機定子電阻檢測方法、裝置、永磁同步電機以及空調(diào)，該方法包括：構(gòu)建永磁同步電機的狀態(tài)觀測方程，在狀態(tài)觀測方程中將定子電阻參數(shù)與所述觀測方程的狀態(tài)變量相關(guān)聯(lián)，并對該狀態(tài)觀測方程進行離散化；將離散化的狀態(tài)觀測方程的輸入送入卡爾曼濾波器，對卡爾曼濾波器中的定子電阻參數(shù)進行實時檢測,以獲得永磁同步電機定子電阻參數(shù)的值。采用本發(fā)明的方案，能夠提高壓縮機對于溫度波動的響應(yīng)速度，提升高溫工況下運行的可靠性，降低壓縮機失磁報廢的風險，能夠降低增加外設(shè)冷卻系統(tǒng)的成本及壓縮機退磁報廢所帶來的生產(chǎn)成本。的生產(chǎn)成本。的生產(chǎn)成本。

技術(shù)研發(fā)人員：劉武斌 周偉 張杰添 姜學想 鄺超洪 張嘉鑫

受保護的技術(shù)使用者：珠海格力電器股份有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.09.23

技術(shù)公布日：2021/12/21