專利名稱：一種電機繞組溫升的檢測方法
技術領域：
本發明涉及一種電機繞組溫升的檢測方法。
背景技術：
電機繞組溫升是電機設計與運行的ー項重要指標，不同絕緣等級的電機繞組具有不同的允許溫度值。為了保證電機的長期可靠運行，要對電機繞組溫升進行實時監測。電機繞組溫升監測的主要方法有埋置溫度傳感器法和電阻法。埋置溫度傳感器法只能監測電機內部測量點的局部溫度變化，由于熱損耗的不均勻性，存在局部最熱點被漏測的可能，檢測精度差，且溫度傳感器的耗用必然増加了生產制造成本。而電阻法的檢測原理為通過計算電機繞組電阻大小來計算電機繞組溫度，結合電機繞組的溫度初始值，計算得到電 機繞組溫升，此檢測方法與電機的工作狀態密切有關，同時需要檢測電機參數，較為繁瑣，魯棒性(英文Robust的音譯)較差。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種電機繞組溫升的檢測方法，檢測精度高，同時實現了對電機繞組溫升的實時在線檢測，魯棒性強。本發明的技術方案為一種電機繞組溫升的檢測方法，應用于電機、電源、功率模塊、MCU、負載組成的系統，其中其操作步驟為( I)在電機運行時，確定功率模塊溫升；(2)基于確定的功率模塊溫升，以及預先確定的電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數K0，得到電機繞組溫升，電機繞組溫升=功率模塊溫升ΧΚ0，完成電機繞組溫升的檢測。優選地，所述的確定功率模塊溫升的步驟為通過功率模塊溫度檢測電路得到功率模塊溫度即時值，功率模塊溫度即時值之間的差值即為功率模塊溫升。優選地，所述的預先確定的電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數KO的步驟為在保持電機轉速和環境溫度恒定的情況下，測量各種負載情況時的電機繞組溫升和功率模塊溫升，以得到各種負載情況時的電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數Kl, KO=Kl。由于不同電機轉速會改變電機的散熱條件，從而影響電機繞組溫升和功率模塊溫升之間的比例系數K0，因此為了提高本發明的檢測精度，本發明通過確定電機轉速溫升修正系數對電機繞組溫升和功率模塊溫升之間的比例系數KO進行修正補償，優選地，所述的預先確定的電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數KO的步驟還包括在保持負載和環境溫度恒定的情況下，測量不同電機轉速時的電機繞組溫升和功率模塊溫升，得到不同電機轉速時的電機繞組溫升和功率模塊溫升之間的比例系數K4 ；基于確定的各種負載情況時的電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數Kl和不同電機轉速時的電機繞組溫升和功率模塊溫升之間的比例系數K4，得到電機轉速溫升修正系數K2，K2=K4/K1 ；通過確定的各種負載情況時的電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數Kl和電機轉速溫升修正系數Κ2，得到電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數Κ0，KO=Κ1ΧΚ2。由于不同環境溫度將導致電機繞組的阻值不同，從而影響電機的發熱，進而影響電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數Κ0，為了提高本發明的檢測精度，本發明通過確定環境溫度溫升修正系數對電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數KO進行修正補償，優選地，所述的預先確定的電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數KO的步驟還包括在保持負載和電機轉速恒定的情況下，測量不同環境溫度時的電機繞組溫升和功率模塊溫升，得到不同環境溫度時的電機繞組溫升和功率模塊溫升之間的比例系數Κ5 ；基于確定的各種負載情況時的電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數Kl和不同環境溫度時的電機繞組溫升和功率模塊溫升之間的比例系數Κ5，得到環境溫度溫升修正系數Κ3，Κ3=Κ5/Κ1 ；通過確定的各種負載情況時的電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數Kl和環境溫度溫升修正系數Κ3，得到電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數Κ0，KO=Κ1ΧΚ3。由于不同電機轉速會改變電機的散熱條件，從而影響電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數Κ0;不同環境溫度也將導致電機繞組的阻值不同，從而影響電機的發熱，進而影響電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數Κ0，為了進一步提高本發明的檢測精度，本發明通過確定電機轉速溫升修正系數以及環境溫度溫升修正系數對電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數KO進行修正補償，優選地，所述的預先確定的電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數KO的步驟還包括在保持負載和電機轉速恒定的情況下，測量不同環境溫度時的電機繞組溫升和功率模塊溫升，得到不同環境溫度時的電機繞組溫升和功率模塊溫升之間的比例系數Κ5 ；基于確定的各種負載情況時的電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數Κ1、電機轉速溫升修正系數Κ2和不同環境溫度時的電機繞組溫升和功率模塊溫升之間的比例系數Κ5，得到環境溫度溫升修正系數Κ3，Κ3=Κ5/ (Κ1ΧΚ2)；通過確定的各種負載情況時的電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數Κ1、電機轉速溫升修正系數Κ2以及環境溫度溫升修正系數Κ3，得到電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數Κ0，KO= Κ1ΧΚ2ΧΚ3。優選地，所述的預先確定的電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數KO的步驟還包括在負載和環境溫度恒定的情況下，測量不同電機轉速時的電機繞組溫升和功率模塊溫升，得到不同電機轉速時的電機繞組溫升和功率模塊溫升之間的比例系數Κ4 ；基于確定的各種負載情況時的電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數Κ1、環境溫度溫升修正系數Κ3和不同電機轉速時的電機繞組溫升和功率模塊溫升之間的比例系數Κ4，得到電機轉速溫升修正系數Κ2，Κ2=Κ4/ (Κ1ΧΚ3)；、
通過確定的各種負載情況時的電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數KU電機轉速溫升修正系數K2以及環境溫度溫升修正系數K3，得到電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數K0，KO= K1XK2XK3。本發明所述的確定電機轉速溫升修正系數K2和環境溫度溫升修正系數K3的確定順序是任意選擇的，不影響本發明的實際效果。優選地，所述的功率模塊溫度通過設置在IPM上的溫度傳感器進行檢測得到。優選地，所述的電機轉速通過在電機與MCU之間設置電機轉速檢測電路進行檢測得到。 優選地，所述的環境溫度通過設置與MCU連接的環境溫度檢測電路進行檢測得至IJ。本發明所述的功率模塊溫度檢測電路和電機轉速檢測電路可直接設置在電路板上。本發明在預先確定的電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數KO的步驟中需要在不同條件下確定電機繞組溫升，此電機繞組溫升可以采用現有的埋置溫度傳感器法和電阻法，優選為電阻法，本發明在確定的電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數KO后，即可以實時根據檢測得到的功率模塊溫升以及確定的電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數K0，輕松實現對電機繞組溫升的實時在線檢測，非常簡單方便。本發明根據得到的電機繞組溫升和環境溫度計算電機繞組溫度，即電機繞組溫度=環境溫度+電機繞組溫升。本發明所述的功率模塊可以是IPM模塊，也可以是IGBT模塊，也可以采用其他類型的功率模塊。本發明的工作原理和優點I、本發明利用電機運行吋，電機繞組電流和功率模塊電流為一致關系，因此電機繞組溫升和功率模塊溫升具有確定的比例關系，而電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數KO都是較容易檢測和確定的，所以本發明通過檢測得到功率模塊溫升，從而得到電機繞組溫升，避免在電機本體上使用溫度傳感器，同時不需要任何電機參數，實現了對電機繞組溫升的實時在線檢測，魯棒性強，生產成本低。2、為了進一步提高本發明的檢測精度，由于不同電機轉速會改變電機的散熱條件，從而影響電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數KO ;且不同環境溫度也將導致電機繞組的阻值不同，從而影響電機的發熱，進而影響電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數K0，因此本發明通過確定電機轉速溫升修正系數以及環境溫度溫升修正系數對電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數KO進行修正補償。
附圖I是本發明的算法示意圖；附圖2是本發明實施例的應用系統連接框圖；附圖3是本發明實施例3的確定電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數KO的算法不意圖；附圖4是本發明實施例4的確定電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數KO的算法不意圖；附圖5是本發明實施例5的確定電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數KO的算法不意圖；附圖6是本發明實施例6的確定電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數KO的算法不意圖；附圖7是本發明實施例7的確定電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數KO的算法示意圖。
具體實施例方式實施例I、如圖I、圖2所示，一種電機繞組溫升的檢測方法，應用于電機、電源、功率模塊、MCU、負載組成的系統，其中其操作步驟為( I)在電機運行時，確定功率模塊溫升；(2)基于確定的功率模塊溫升，以及預先確定的電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數K0，得到電機繞組溫升，電機繞組溫升=功率模塊溫升ΧΚ0，完成電機繞組溫升的檢測。實施例2、一種電機繞組溫升的檢測方法，其中所述的確定功率模塊溫升的步驟為通過功率模塊溫度檢測電路得到功率模塊溫度即時值，功率模塊溫度即時值之間的差值即為功率模塊溫升，其余同實施例I。實施例3、如圖3所示，一種電機繞組溫升的檢測方法，其中所述的預先確定的電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數KO的步驟為在保持電機轉速和環境溫度恒定的情況下，測量各種負載情況時的電機繞組溫升和功率模塊溫升，以得到各種負載情況時的電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數K1，K0=K1，其余同實施例I或實施例2。實施例4、如圖4所示，一種電機繞組溫升的檢測方法，其中所述的預先確定的電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數KO的步驟還包括在保持負載和環境溫度恒定的情況下，測量不同電機轉速時的電機繞組溫升和功率模塊溫升，得到不同電機轉速時的電機繞組溫升和功率模塊溫升之間的比例系數Κ4 ；基于確定的各種負載情況時的電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數Kl和不同電機轉速時的電機繞組溫升和功率模塊溫升之間的比例系數Κ4，得到電機轉速溫升修正系數Κ2，Κ2=Κ4/Κ1 ；通過確定的各種負載情況時的電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數Kl和電機轉速溫升修正系數Κ2，得到電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數Κ0，KO=Κ1ΧΚ2，其余同實施例3。實施例5、如圖5所示，一種電機繞組溫升的檢測方法，其中所述的預先確定的電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數KO的步驟還包括在保持負載和電機轉速恒定的情況下，測量不同環境溫度時的電機繞組溫升和功 率模塊溫升，得到不同環境溫度時的電機繞組溫升和功率模塊溫升之間的比例系數Κ5 ；基于確定的各種負載情況時的電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數Kl和不同環境溫度時的電機繞組溫升和功率模塊溫升之間的比例系數Κ5，得到環境溫度溫升修正系數Κ3，Κ3=Κ5/Κ1 ；
通過確定的各種負載情況時的電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數Kl和環境溫度溫升修正系數K3，得到電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數K0，KO=K1XK3，其余同實施例3。實施例6、如圖6所示，一種電機繞組溫升的檢測方法，其中所述的預先確定的電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數KO的步驟還包括在保持負載和電機轉速恒定的情況下，測量不同環境溫度時的電機繞組溫升和功率模塊溫升，得到不同環境溫度時的電機繞組溫升和功率模塊溫升之間的比例系數K5 ；基于確定的各種負載情況時的電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數K1、 電機轉速溫升修正系數K2和不同環境溫度時的電機繞組溫升和功率模塊溫升之間的比例系數K5，得到環境溫度溫升修正系數K3，Κ3=Κ5/ (Κ1ΧΚ2)；通過確定的各種負載情況時的電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數Κ1、電機轉速溫升修正系數Κ2以及環境溫度溫升修正系數Κ3，得到電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數KO，KO= Kl X Κ2 X Κ3，其余同實施例4。實施例7、如圖7所示，一種電機繞組溫升的檢測方法，其中所述的預先確定的電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數KO的步驟還包括在負載和環境溫度恒定的情況下，測量不同電機轉速時的電機繞組溫升和功率模塊溫升，得到不同電機轉速時的電機繞組溫升和功率模塊溫升之間的比例系數Κ4 ；基于確定的各種負載情況時的電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數Κ1、環境溫度溫升修正系數Κ3和不同電機轉速時的電機繞組溫升和功率模塊溫升之間的比例系數Κ4，得到電機轉速溫升修正系數Κ2，Κ2=Κ4/ (Κ1ΧΚ3);通過確定的各種負載情況時的電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數Κ1、電機轉速溫升修正系數Κ2以及環境溫度溫升修正系數Κ3，得到電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數Κ0，KO= Κ1ΧΚ2ΧΚ3，其余同實施例5。實施例8、一種電機繞組溫升的檢測方法，其中所述的功率模塊溫度通過設置在IPM上的溫度傳感器進行檢測得到，其余同實施例1-7中的任意一種實施例。實施例9、一種電機繞組溫升的檢測方法，其中所述的電機轉速通過在電機與MCU之間設置電機轉速檢測電路進行檢測得到，其余同實施例1-8中的任意一種實施例。實施例10、一種電機繞組溫升的檢測方法，其中所述的環境溫度通過設置與MCU連接的環境溫度檢測電路進行檢測得到，其余同實施例1-9中的任意一種實施例。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，對本發明做出若干改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
權利要求
1.ー種電機繞組溫升的檢測方法,應用于電機、電源、功率模塊、MCU、負載組成的系統，其特征在于其操作步驟為 (1)在電機運行時，確定功率模塊溫升； (2)基于確定的功率模塊溫升，以及預先確定的電機繞組溫升與功率模塊 溫升之間的比例系數K0，得到電機繞組溫升，電機繞組溫升=功率模塊溫升XKO，完成電機繞組溫升的檢測。
2.如權利要求I所述的ー種電機繞組溫升的檢測方法，其特征在于所述的確定功率模塊溫升的步驟為通過功率模塊溫度檢測電路得到功率模塊溫度即時值，功率模塊溫度即時值之間的差值即為功率模塊溫升。
3.如權利要求I所述的ー種電機繞組溫升的檢測方法，其特征在于所述的預先確定的電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數KO的步驟為在保持電機轉速和環境溫度恒定的情況下，測量各種負載情況時的電機繞組溫升和功率模塊溫升，以得到各種負載情況時的電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數Kl，KO=Kl。
4.如權利要求3所述的ー種電機繞組溫升的檢測方法，其特征在于所述的預先確定的電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數KO的步驟還包括 在保持負載和環境溫度恒定的情況下，測量不同電機轉速時的電機繞組溫升和功率模塊溫升，得到不同電機轉速時的電機繞組溫升和功率模塊溫升之間的比例系數K4 ； 基于確定的各種負載情況時的電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數Kl和不同電機轉速時的電機繞組溫升和功率模塊溫升之間的比例系數K4，得到電機轉速溫升修正系數 K2，K2=K4/K1 ； 通過確定的各種負載情況時的電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數Kl和電機轉速溫升修正系數Κ2，得到電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數Κ0，KO=Κ1ΧΚ2。
5.如權利要求3所述的ー種電機繞組溫升的檢測方法，其特征在于所述的預先確定的電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數KO的步驟還包括 在保持負載和電機轉速恒定的情況下，測量不同環境溫度時的電機繞組溫升和功率模塊溫升，得到不同環境溫度時的電機繞組溫升和功率模塊溫升之間的比例系數Κ5 ； 基于確定的各種負載情況時的電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數Kl和不同環境溫度時的電機繞組溫升和功率模塊溫升之間的比例系數Κ5，得到環境溫度溫升修正系數 Κ3，Κ3=Κ5/Κ1 ； 通過確定的各種負載情況時的電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數Kl和環境溫度溫升修正系數Κ3，得到電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數Κ0，KO=Κ1ΧΚ3。
6.如權利要求4所述的ー種電機繞組溫升的檢測方法，其特征在于所述的預先確定的電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數KO的步驟還包括 在保持負載和電機轉速恒定的情況下，測量不同環境溫度時的電機繞組溫升和功率模塊溫升，得到不同環境溫度時的電機繞組溫升和功率模塊溫升之間的比例系數Κ5 ； 基于確定的各種負載情況時的電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數Κ1、電機轉速溫升修正系數Κ2和不同環境溫度時的電機繞組溫升和功率模塊溫升之間的比例系數K5，得到環境溫度溫升修正系數K3，Κ3=Κ5/ (Κ1ΧΚ2)； 通過確定的各種負載情況時的電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數Κ1、電機轉速溫升修正系數Κ2以及環境溫度溫升修正系數Κ3，得到電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數KO，KO= Κ1ΧΚ2ΧΚ3。
7.如權利要求5所述的ー種電機繞組溫升的檢測方法，其特征在于所述的預先確定的電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數KO的步驟還包括 在負載和環境溫度恒定的情況下，測量不同電機轉速時的電機繞組溫升和功率模塊溫升，得到不同電機轉速時的電機繞組溫升和功率模塊溫升之間的比例系數Κ4 ； 基于確定的各種負載情況時的電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數Κ1、環境溫度溫升修正系數Κ3和不同電機轉速時的電機繞組溫升和功率模塊溫升之間的比例系數Κ4，得到電機轉速溫升修正系數Κ2，Κ2=Κ4/ (Κ1ΧΚ3)； 通過確定的各種負載情況時的電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數Κ1、電機轉速溫升修正系數Κ2以及環境溫度溫升修正系數Κ3，得到電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數Κ0，KO= Κ1ΧΚ2ΧΚ3。
8.如權利要求2所述的ー種電機繞組溫升的檢測方法，其特征在于所述的功率模塊溫度通過設置在IPM上的溫度傳感器進行檢測得到。
9.如權利要求3或4或5或6或7所述的ー種電機繞組溫升的檢測方法，其特征在于所述的電機轉速通過在電機與MCU之間設置電機轉速檢測電路進行檢測得到。
10.如權利要求3或4或5或6或7所述的ー種電機繞組溫升的檢測方法，其特征在于所述的環境溫度通過設置與MCU連接的環境溫度檢測電路進行檢測得到。
全文摘要
本發明涉及一種電機繞組溫升的檢測方法，應用于電機、電源、功率模塊、MCU、負載組成的系統，其操作步驟為在電機運行時，確定功率模塊溫升；基于確定的功率模塊溫升，以及預先確定的電機繞組溫升與功率模塊溫升之間的比例系數K0，得到電機繞組溫升，電機繞組溫升=功率模塊溫升×K0，完成電機繞組溫升的檢測，本發明檢測精度高，同時實現了對電機繞組溫升的實時在線檢測，魯棒性強，生產成本低。
文檔編號G01K7/16GK102645287SQ20121014991
公開日2012年8月22日 申請日期2012年5月15日 優先權日2012年5月15日
發明者何志明, 王明仁, 王紅興, 黃雨 申請人:無錫艾柯威科技有限公司