具体实施方式

本发明的核心是提供一种永磁同步电机的转子温度检测方法，可以简单方便地确定出永磁同步电机的转子温度。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明中一种永磁同步电机的转子温度检测方法的实施流程图，该永磁同步电机的转子温度检测方法可以包括以下步骤：

步骤S101：确定出被测电机在预设的第一状态下的转子损耗P1。

步骤S102：控制被测电机进入预设的第二状态，并确定出被测电机在第二状态下的转子损耗P2。

通常，可以通过施加一个阶跃的损耗功率，使得被测电机从预设的第一状态下切换至第二状态，即第一状态下的转子损耗P1可以小于第二状态下的转子损耗P2。例如图2中的坐标轴C1中便是P1小于P2。

并且需要指出的是，被测电机在预设的第一状态，表示的是被测电机在第一状态下热稳定，相应的，控制被测电机进入预设的第二状态，也指的是待被测电机热稳定之后才视为是处于第二状态，即，被测电机从第一状态至第二状态需要一个过程，该过程也就是温度变化的过程。

此外需要说明的是，当方案是第一状态下的转子损耗P1小于第二状态下的转子损耗P2时，第一状态下的转子损耗P1通常会设置为0，即该种实施方式中，将被测电机未运行时的状态作为第一状态，然后施加一个阶跃的损耗功率，转子温度便会不断地上升，热稳定之后，被测电机便处于第二状态。

在确定被测电机在第一状态以及第二状态下的转子损耗时，通常可以利用有限元仿真软件来确定，当然，其他实施方式中可以有其他的确定方式，并不影响本发明的实施，只要能够实现本申请方案的目的即可。

步骤S103：检测出从第一状态至第二状态的这一过程中被测电机的反电势的变化曲线，并且结合被测电机的转子磁钢的磁能积曲线数据，确定出从第一状态至第二状态的这一过程中被测电机的转子温度变化曲线。

例如图2中的坐标轴C2表示的是一种具体实施方式中确定出的被测电机的转子温度变化曲线。

具体的，可以检测出从第一状态至第二状态的这一过程中被测电机的反电势的变化曲线，例如在这一过程中，每个0.1秒进行一次被测电机的反电势的检测，然后通过拟合的方式，便可以得到这一过程中被测电机的反电势的变化曲线。

被测电机的转子磁钢的磁能积曲线数据，可以反映出转子磁钢温度与磁感应强度之间的关系，而对于具体的某一个被测电机而言，该被测电机的反电势与磁感应强度之间的关系也是可以确定的，因此利用确定出的反电势的变化曲线，并且结合被测电机的转子磁钢的磁能积曲线数据，便可以确定出从第一状态至第二状态的这一过程中被测电机的转子温度变化曲线。

例如图3为某一款永磁体磁钢的磁能积曲线数据，横轴表示的是磁感矫顽力Hcb，纵轴表示的是磁感应强度。对于第一状态至第二状态的这一过程中的任意时刻，可以根据该时刻的被测电机的反电势计算出该时刻的磁感应强度，而对于具体的电机而言，磁感矫顽力Hcb是可以确定的值，因此基于被测电机的转子磁钢的磁能积曲线数据，便可以确定出该时刻的转子温度值。由于从第一状态至第二状态的这一过程中的各个时刻的转子温度值都可以确定出，因此，例如周期性地选取一些时刻点，再通过拟合的方式，便可以确定出从第一状态至第二状态的这一过程中被测电机的转子温度变化曲线。

步骤S104：根据转子温度变化曲线，第一状态下的转子损耗P1以及第二状态下的转子损耗P2，确定出被测电机的转子磁钢的瞬态热阻抗曲线。

被测电机的转子磁钢的瞬态热阻抗曲线，表示的是转子损耗的增加而导致的被测电机的转子磁钢的温度增加情况。

因此，当第一状态下的转子损耗P1小于第二状态下的转子损耗P2时，步骤S103中得出的转子温度变化曲线是一条温度值处于上升状态的曲线，例如图2便是该种情况。此时，将转子温度变化曲线除以P2-P1，再将得到的曲线减去被测电机在第一状态下的温度值，即往y轴负方向平移，使得平移之后，t＝0时曲线的函数值为0，便可以得到被测电机的转子磁钢的瞬态热阻抗曲线。也就是说，将ΔT除以ΔP，再将得到的曲线减去被测电机在第一状态下的温度值，可以得到被测电机的转子磁钢的瞬态热阻抗曲线。ΔT表示第t时刻的温度值与t＝0时刻的温度值的差值，是一个变量，t表示时间，t＝0的时刻即表示被测电机从第一状态切换为第二状态的触发时刻，ΔP表示的是P2-P1。此外需要指出的是，如果P1等于0，将ΔT除以ΔP之后，再将得到的曲线减去环境温度，便得到了被测电机的转子磁钢的瞬态热阻抗曲线。

相应的，当第一状态下的转子损耗P1大于第二状态下的转子损耗P2时，步骤S103中得出的转子温度变化曲线是一条温度值处于下降状态的曲线，此时可以将步骤S103中得到的转子温度变化曲线先沿着y轴翻转，然后向x轴正方向平移，直至t＝0时刻作为曲线的起点。之后再将得到的曲线除以P1-P2，再减去被测电机在第二状态下的温度值，即往y轴负方向平移，使得平移之后，t＝0的时刻曲线的函数值为0，便可以得到被测电机的转子磁钢的瞬态热阻抗曲线。

步骤S105：当被测电机处于工作状态时，基于瞬态热阻抗曲线以及被测电机当前的转子损耗，确定出被测电机的当前的转子温度。

由于确定出了瞬态热阻抗曲线，因此当被测电机处于工作状态时，便可以基于瞬态热阻抗曲线以及被测电机当前的转子损耗，确定出被测电机的当前的转子温度。

例如，被测电机当前的转子损耗为A且热稳定，则将A乘以瞬态热阻抗曲线，得到的曲线便可以反映出被测电机的转子从非工作状态进入到转子损耗为A的状态之后的温度上升情况，且该曲线的最大值也就是被测电机处于转子损耗为A的工作状态下的热稳定的温度。

进一步的，在本发明的一种具体实施方式中，步骤S101和步骤S102可以具体包括：

第一个步骤：通过对拖电机将被测电机的转速拖到预设的第一转速，并且控制被测电机输出预设功率，当持续运行至热稳定时，确定被测电机处于第一状态，并确定出被测电机在第一状态下的转子损耗P1；

第二个步骤：控制被测电机封管且对拖电机的转速保持不变，直至被测电机温度下降至热稳定时，确定被测电机处于第二状态，并确定出被测电机在第二状态下的转子损耗P2。

该种实施方式中，考虑到本申请的方案需要检测出从第一状态至第二状态的这一过程中被测电机的反电势的变化曲线，才能够结合被测电机的转子磁钢的磁能积曲线数据，确定出从第一状态至第二状态的这一过程中被测电机的转子温度变化曲线。因此，检测出的被测电机的反电势的精度，会影响本申请方案的精度。而如果如图上述的一种实施方式中，施加一个阶跃的损耗功率，即P1小于P2，由于被测电机在输出扭矩、功率的过程中，存在交/直轴的电枢反映，因此会导致难以准确地测量出被测电机的反电势的值。因此，该种实施方式中，对方案进行了进一步的优化，以使得可以准确地确定出被测电机的反电势的变化曲线，降低误差。

具体的，可以在对拖台上，通过对拖电机将被测电机的转速拖到预设的第一转速，并且控制被测电机输出预设功率，当持续运行至热稳定时，确定被测电机处于第一状态，并确定出被测电机在第一状态下的转子损耗P1。

预设功率的具体数值可以根据实际需要进行设定，例如预设功率可以设置为被测电机的额定功率。

此外，在确定出被测电机在第一状态下的转子损耗P1时，通常可以通过有限元仿真法来确定。即在本发明的一种具体实施方式中，确定出被测电机在第一状态下的转子损耗P1的操作，可以具体包括：

基于被测电机在第一状态下的电气参数信息，通过有限元仿真法确定出被测电机在第一状态下的转子损耗P1。

通常可以通过有限元仿真软件实现该种实施方式，简单易实施，通过有限元仿真法可以确定出被测电机的转子铁芯损耗及永磁体涡流损耗，合计为被测电机在第一状态下的转子损耗P1。

该种实施方式中，由于控制被测电机封管且对拖电机的转速保持不变，直至被测电机温度下降至热稳定时，确定被测电机处于第二状态，因此，被测电机在第二状态下的转子损耗P2便等于0。可以理解的是，P1大于P2，因此该种实施方式中，得到的转子温度变化曲线是一条温度值处于下降状态的曲线，因此如上文的描述，可以将得到的转子温度变化曲线先沿着y轴翻转，在向x轴正方向平移，直至t＝0时刻作为曲线的起点。之后再将得到的曲线除以P1-P2＝P1-0＝P1，之后再减去被测电机在第二状态下的温度值，即往y轴负方向平移，最终便得到了被测电机的转子磁钢的瞬态热阻抗曲线。

并且需要强调的是，由于该种实施方式中，控制被测电机封管之后，被测电机从第一状态切换为第二状态，因此，在这一过程中，被测电机的线电压就是反电势，可以直接通过电压传感器采集被测电机的线电压有效值，例如每0.1秒采集一次，便可以得到第一状态至第二状态的这一过程中被测电机的准确的反电势的变化曲线，提高了方案的准确度。

此外还需要指出的是，该种实施方式中，由于第一状态至第二状态的这一过程中，被测电机均处于封管的情况，因此，在利用反电势的变化曲线，并且结合被测电机的转子磁钢的磁能积曲线数据确定被测电机的转子温度变化曲线时，磁感矫顽力Hcb始终等于0。

第一转速的具体数值也可以根据实际需要进行设定，但是，通常第一转速应当为低于转折转速的转速，以避免被测电机的反电势高于被测电机的直流母线电压。例如可以选取为转折转速以下的一个较高转速值。

在本发明的一种具体实施方式中，步骤S103可以具体包括：

检测出从第一状态至第二状态的这一过程中被测电机的反电势的变化曲线；

确定出从第一状态至第二状态的这一过程中被测电机的转子温度变化曲线；

其中，针对从第一状态至第二状态的这一过程中的任意时刻，通过4.44fNSB＝E确定出该时刻的磁感应强度B，通过确定出的该时刻的磁感应强度B以及被测电机的转子磁钢的磁能积曲线数据，确定出被测电机在该时刻的转子温度；

f表示被测电机的运行频率，N表示被测电机的定子绕组匝数，S表示被测电机的定子线圈横截面积，B表示被测电机的磁感应强度，E表示被测电机的反电势。

该种实施方式中，由于检测出了从第一状态至第二状态的这一过程中被测电机的反电势的变化曲线，因此，通过4.44fNSB＝E，便可以确定出从第一状态至第二状态的这一过程中的任意时刻的磁感应强度B，因此，针对任意时刻，利用被测电机的转子磁钢的磁能积曲线数据，便可以确定出该时刻的转子温度。

应用本发明实施例所提供的技术方案，考虑到根据永磁体的磁能积特征曲线，可以得到温度与磁场强度之间的对应关系，而磁场强度可以根据电机的反电势得出，因此，本申请的方案在检测出被测电机从第一状态至第二状态的这一过程中的反电势的变化曲线之后，结合被测电机在预设的第一状态下的转子损耗P1以及被测电机在第二状态下的转子损耗P2，便可以方便地确定出被测电机的转子磁钢的瞬态热阻抗曲线。被测电机的转子磁钢的瞬态热阻抗曲线可以反映出当转子损耗从P1上升至P2这一过程的温度变化情况，因此，被测电机处于工作状态时，便可以基于瞬态热阻抗曲线以及被测电机当前的转子损耗，确定出被测电机的当前的转子温度。可以看出，本申请的方案能够准确地确定出被测电机的热阻抗特性，且方案简单，不需要额外地增加传感器，也不需要对被测电机做任何特殊的处理，就可以简单方便地确定出永磁同步电机的转子温度。

相应于上面的方法实施例，本发明实施例还提供了一种永磁同步电机的转子温度检测系统，可与上文相互对应参照。

参见图4所示，为本发明中一种永磁同步电机的转子温度检测系统的结构示意图，包括：

转子损耗P1确定模块401，用于确定出被测电机在预设的第一状态下的转子损耗P1；

转子损耗P2确定模块402，用于控制被测电机进入预设的第二状态，并确定出被测电机在第二状态下的转子损耗P2；

转子温度变化曲线确定模块403，用于检测出从第一状态至第二状态的这一过程中被测电机的反电势的变化曲线，并且结合被测电机的转子磁钢的磁能积曲线数据，确定出从第一状态至第二状态的这一过程中被测电机的转子温度变化曲线；

转子磁钢瞬态热阻抗曲线确定模块404，用于根据转子温度变化曲线，第一状态下的转子损耗P1以及第二状态下的转子损耗P2，确定出被测电机的转子磁钢的瞬态热阻抗曲线；

转子温度检测模块405，用于当被测电机处于工作状态时，基于瞬态热阻抗曲线以及被测电机当前的转子损耗，确定出被测电机的当前的转子温度。

在本发明的一种具体实施方式中，第一状态下的转子损耗P1小于第二状态下的转子损耗P2。

在本发明的一种具体实施方式中，第一状态下的转子损耗P1为0。

在本发明的一种具体实施方式中，转子损耗P1确定模块401，具体用于：

通过对拖电机将被测电机的转速拖到预设的第一转速，并且控制被测电机输出预设功率，当持续运行至热稳定时，确定被测电机处于第一状态，并确定出被测电机在第一状态下的转子损耗P1；

转子损耗P2确定模块402，具体用于：

控制被测电机封管且对拖电机的转速保持不变，直至被测电机温度下降至热稳定时，确定被测电机处于第二状态，并确定出被测电机在第二状态下的转子损耗P2。

在本发明的一种具体实施方式中，转子损耗P1确定模块401，具体用于：

通过对拖电机将被测电机的转速拖到预设的第一转速，并且控制被测电机输出预设功率，当持续运行至热稳定时，确定被测电机处于第一状态，并基于被测电机在第一状态下的电气参数信息，通过有限元仿真法确定出被测电机在第一状态下的转子损耗P1。

在本发明的一种具体实施方式中，第一转速为低于转折转速的转速，预设功率为被测电机的额定功率。

在本发明的一种具体实施方式中，转子温度变化曲线确定模块403，具体用于：

检测出从第一状态至第二状态的这一过程中被测电机的反电势的变化曲线；

确定出从第一状态至第二状态的这一过程中被测电机的转子温度变化曲线；

其中，针对从第一状态至第二状态的这一过程中的任意时刻，通过4.44fNSB＝E确定出该时刻的磁感应强度B，通过确定出的该时刻的磁感应强度B以及被测电机的转子磁钢的磁能积曲线数据，确定出被测电机在该时刻的转子温度；

f表示被测电机的运行频率，N表示被测电机的定子绕组匝数，S表示被测电机的定子线圈横截面积，B表示被测电机的磁感应强度，E表示被测电机的反电势。

相应于上面的方法和系统实施例，本发明实施例还提供了一种永磁同步电机的转子温度检测装置，可与上文相互对应参照。

该永磁同步电机的转子温度检测装置可以包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行计算机程序以实现上述任一实施例中的永磁同步电机的转子温度检测方法的步骤。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。