专利名称：一种提高电机绕组温度检测精度的方法
技术领域：
本发明涉及一种提高电机绕组温度检测精度的方法。
背景技术：
电机绕组温度是电机设计与运行的一项重要指标，电机在运行过程中其最高温度 需要小于其绕组绝缘等级规定的温度，以防止损坏电机绕组绝缘材料。目前一般采用软件算法来检测电机绕组温度，软件算法检测温度的检测原理主要是利用电机绕组电阻阻值大小与电机绕组温度具有确定的比例关系，也可称为电机绕阻材料的电阻温度系数，通过电机绕组的电阻阻值的变化来计算电机绕组的温度变化，具体为通过变频器的功率模块(功率模块一般为IPM模块或IGBT模块)向电机绕组提供直流电压，检测该直流电压下的直流电流，根据上述的电压和电流值即可计算得到目标计算温度下的电机绕组电阻，结合该温度的电机绕组电阻和零温度下的电机绕组标称电阻，同时结合电机绕组材料的电阻温度系数，便可计算得到电机绕组温度，即为目标计算温度。然而实际中，为了防止变频器的功率模块的上下桥臂直通，需要设置功率模块的“死区”时间，而且功率模块本身还具有导通压降，“死区”时间和导通压降均会导致变频器向电机绕组的实际输出直流电压随变频器母线电压的波动而波动，无法处于恒定状态，因而使得变频器功率模块向电机绕组的实际输出直流电压与理论计算输出直流电压的差异，该差异会影响目标计算温度下的电机绕组电阻阻值的检测精度，从而导致对电机绕组温度的检测精度有较大影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种提高电机绕组温度检测精度的方法，有效消除了变频器死区时间和功率模块导通压降对目标计算温度下的电机绕组阻值检测精度的影响，大幅度提高了目标计算温度下的电机绕组电阻阻值的检测精度，从而有效提高了电机绕组温度的检测精度。本发明的技术方案为一种提高电机绕组温度检测精度的方法，应用于电源、变频器、电机组成的系统，包括计算目标计算温度下的电机绕组电阻；基于零温度下的电机绕组标称电阻和电机绕阻材料的电阻温度系数，得到电机绕组温度，其中，所述的计算目标计算温度下的电机绕组电阻的方法为计算或检测变频器向电机绕组输出的直流电压；计算或检测电机绕组在该直流电压下的直流电流；根据确定的直流电压和直流电流计算得到目标计算温度下的电机绕组电阻。本发明所述的目标计算温度即为最终计算得到电机绕组温度的实际值。一种提高电机绕组温度检测精度的方法，应用于电源、变频器、电机组成的系统，包括计算目标计算温度下的电机绕组电阻；基于零温度下的电机绕组标称电阻和电机绕阻材料的电阻温度系数，得到电机绕组温度，其中，所述的计算目标计算温度下的电机绕组电阻的方法为检测变频器母线电压；基于检测的变频器母线电压大小确定变频器母线电压波动范围；基于变频器母线电压波动范围划分多个不同的电压范围，并根据各个不同的电压范围的中心电压确定各个电压范围内变频器向电机绕组输出电压的占空比，以尽量确保在各个电压范围内变频器向电机绕组输出的直流电压相等或接近相等，并根据该确定的占空比向电机绕组输出直流电压；通过反比例补偿系数对各个电压范围内变频器向电机绕组输出的直流电压的大 小变化进行反比例补偿；计算得到变频器向电机绕组输出的直流电压；检测并确定电机绕组在该直流电压下的直流电流；根据确定的直流电压和直流电流计算得到目标计算温度下的电机绕组电阻。本发明所述的变频器向电机绕组输出的直流电压=各相应电压范围的中心电压X占空比X反比例补偿系数，有效确保了变频器向电机绕组输出的直流电压接近于恒定状态，有效消除了变频器死区时间和功率模块导通压降对目标计算温度下的电机绕组阻值检测精度的影响。优选地，所述的检测变频器母线电压的方法为根据变频器母线采样电压AD值和预先确定的变频器母线采样电压的分压比计算得到变频器母线电压。优选地，采用变频器母线采样电压的分压比校正系数对变频器母线电压进行校正。优选地，所述的变频器母线采样电压的分压比校正系数的确定方法为向线路板提供恒定的交流输入电压，然后结合变频器母线采样电压AD值与恒定的交流输入电压之间的比值，以得到变频器母线采样电压的分压比校正系数。进一步优选地，本发明所述的变频器母线采样电压的分压比校正系数的确定可以在变频器线路板进行FCT (FunctionalCircuit Test的英文缩写，意为功能测试)时进行，同时得到变频器母线采样电压的分压比校正系数保存到掉电保存器件中以备后用于对变频器母线电压进行校正。优选地，所述的划分多个不同的电压范围的划分空间可在5-15V左右，具体划分可根据实际需求来选定。优选地，所述的反比例补偿系数等于I/各相应电压范围的中心电压，用于消除由于各电压范围的中心电压差异而导致的各个电压范围内变频器向电机绕组输出的直流电压的大小变化。优选地，所述的检测并确定电机绕组在该直流电压下的直流电流是去除了电机绕组在变频器零电流输出时的电流采样偏置AD值的直流电流。进一步优选地，所述的去除电机绕组在变频器零电流输出时的电流采样偏置AD值的方法为预先检测电机绕组在变频器零电流输出时的电流采样偏置AD值，然后检测其在该直流电压下的电流采样AD值，结合检测得到的电流采样偏置AD值和其在该直流电压下的电流采样AD值，以得到电机绕组在该直流电压下的直流电流。本发明所述的功率模块是指IPM模块或IGBT模块。
本发明所述的AD值是指单片机的AD转换结果。本发明的工作原理和优点I、本发明通过对变频器母线直流电压的波动范围设置多个不同的电压范围，然后根据各个电压范围的中心电压确定各个电压范围内变频器向电机绕组输出电压的占空比，以尽量确保在各个电压范围内，变频器向电机绕组输出的直流电压相等或接近相等，然后利用反比例补偿系数对各个电压范围内变频器向电机绕组输出的直流电压的大小变化进行反比例补偿，有效消除了变频器死区时间和功率模块导通压降对目标计算温度下的电机绕组阻值检测精度的影响，虽然在各个电压范围内均以根据其各自范围内的中心电压来确定各个电压范围内变频器向电机绕组输出电压的占空比，但电压范围内的微量差异对电机绕组温度精度的影响经大量实验证明是完全可以被接受的，本发明通过设置不同电压范围和反比例校正系数来确保变频器向电机绕组输出的直流电压接近恒定状态，大幅度提高了目标计算温度下的电机绕组电阻的检测精度，由于电机绕组电阻阻值大小与绕组温度具有确定的比例关系，即为电机绕阻材料的电阻温度系数，因此即大幅度有效提高了本发明所 述电机绕组温度的检测精度。2、本发明为进一步提高电机绕组温度的检测精度，通过预先检测电机绕组在零电流下的电流采样偏置AD值，然后检测其在该直流电压下的电流采样AD值，通过去除零电流下的电流采样AD值，得到电机绕组在该直流电压下的直流电流，本发明通过修正零偏置差异消除其对直流电流的检测精度影响，有效提高了电机绕组电阻的检测精度，即提高了本发明所述电机绕组温度的检测精度。3、本发明为进一步提高电机绕组温度的检测精度，本发明通过向线路板输入恒定的交流输入电压，然后结合变频器母线采样电压AD值与恒定的交流输入电压之间的比值，得到变频器母线采样电压的分压比校正系数，通过变频器母线采样电压的分压比校正系数对变频器母线电压进行校正，提高了变频器母线电压的检测精度，从而提高了本发明所述电机绕组温度的检测精度。
附图I是本发明的系统框图；附图2是本发明实施例17所述计算目标计算温度下的电机绕组电阻步骤的模块示意具体实施例方式实施例I、一种提高电机绕组温度检测精度的方法，应用于电源、变频器、电机组成的系统，包括计算目标计算温度下的电机绕组电阻；基于零温度下的电机绕组标称电阻和电机绕阻材料的电阻温度系数，得到电机绕组温度，其中，所述的计算目标计算温度下的电机绕组电阻的方法为计算或检测变频器向电机绕组输出的直流电压；计算或检测电机绕组在该直流电压下的直流电流；根据确定的直流电压和直流电流计算得到目标计算温度下的电机绕组电阻。实施例2、一种提高电机绕组温度检测精度的方法，应用于电源、变频器、电机组成的系统，包括计算目标计算温度下的电机绕组电阻；基于零温度下的电机绕组标称电阻和电机绕阻材料的电阻温度系数，得到电机绕组温度，其中，所述的计算目标计算温度下的电机绕组电阻的方法为检测变频器母线电压；基于检测的变频器母线电压大小确定变频器母线电压波动范围；基于变频器母线电压波动范围划分多个不同的电压范围，并根据各个不同的电压范围的中心电压确定各个电压范围内变频器向电机绕 组输出电压的占空比，以尽量确保在各个电压范围内变频器向电机绕组输出的直流电压相等或接近相等，并根据该确定的占空比向电机绕组输出直流电压；通过反比例补偿系数对各个电压范围内变频器向电机绕组输出的直流电压的大小变化进行反比例补偿；计算得到变频器向电机绕组输出的直流电压；检测并确定电机绕组在该直流电压下的直流电流；根据确定的直流电压和直流电流计算得到目标计算温度下的电机绕组电阻。实施例3、一种提高电机绕组温度检测精度的方法，其中所述的检测变频器母线电压的方法为根据变频器母线采样电压AD值和预先确定的变频器母线采样电压的分压比计算得到变频器母线电压，其余同实施例I或实施例2。实施例4、一种提高电机绕组温度检测精度的方法，其中采用变频器母线采样电压的分压比校正系数对变频器母线电压进行校正，其余同实施例3。实施例5、一种提高电机绕组温度检测精度的方法，其中所述的变频器母线采样电压的分压比校正系数的确定方法为向线路板提供恒定的交流输入电压，然后结合变频器母线采样电压AD值与恒定的交流输入电压之间的比值，以得到变频器母线采样电压的分压比校正系数，其余同实施例4。实施例6、一种提高电机绕组温度检测精度的方法，其中所述的划分多个不同的电压范围的划分空间为2V左右，其余同实施例2-5中的任意一种实施例。实施例7、一种提高电机绕组温度检测精度的方法，其中所述的划分多个不同的电压范围的划分空间为4V左右，其余同实施例2-5中的任意一种实施例。实施例8、一种提高电机绕组温度检测精度的方法，其中所述的划分多个不同的电压范围的划分空间为5V左右，其余同实施例2-5中的任意一种实施例。实施例9、一种提高电机绕组温度检测精度的方法，其中所述的划分多个不同的电压范围的划分空间为6V左右，其余同实施例2-5中的任意一种实施例。实施例10、一种提高电机绕组温度检测精度的方法，其中所述的划分多个不同的电压范围的划分空间为8V左右，其余同实施例2-5中的任意一种实施例。实施例11、一种提高电机绕组温度检测精度的方法，其中所述的划分多个不同的电压范围的划分空间为IOV左右，其余同实施例2-5中的任意一种实施例。实施例12、一种提高电机绕组温度检测精度的方法，其中所述的划分多个不同的电压范围的划分空间为12V左右，其余同实施例2-5中的任意一种实施例。实施例13、一种提高电机绕组温度检测精度的方法，其中所述的划分多个不同的电压范围的划分空间为15V左右，其余同实施例2-5中的任意一种实施例。
实施例14、一种提高电机绕组温度检测精度的方法，其中所述的反比例补偿系数等于I/各相应电压范围的中心电压，其余同实施例2-13中的任意一种实施例。实施例15、一种提高电机绕组温度检测精度的方法，其中所述的检测并确定电机绕组在该直流电压下的直流电流是去除了电机绕组在变频器零电流输出时的电流采样偏置AD值的直流电流，其余同实施例2-14中的任意一种实施例。实施例16、一种提高电机绕组温度检测精度的方法，其中所述的检测并确定电机绕组在该直流电压下的直流电流的方法包括预先检测变频器电机绕组在零电流输出时的电流采样偏置AD值，然后检测其在该直流电压下的电流采样AD值，结合检测得到的电流采样偏置AD值和其在该直流电压下的电流采样AD值，以得到电机绕组在该直流电压下的直流电流，其余同实施例15。实施例17、一种提高电机绕组温度检测精度的方法，应用于电源、变频器、电机组成的系统，包括计算目标计算温度下的电机绕组电阻；基于零温度下的电机绕组标称电阻 和电机绕阻材料的电阻温度系数，得到电机绕组温度，其中所述的计算目标计算温度下的电机绕组电阻的方法为在变频器线路板进行FCT(Functional Circuit Test的英文缩写,意为功能测试)时，向线路板提供恒定的交流输入电压，然后结合变频器母线采样电压AD值与恒定的交流输入电压之间的比值，以得到变频器母线采样电压的分压比校正系数；根据变频器母线采样电压AD值和预先确定的变频器母线采样电压的分压比计算得到变频器母线电压，并通过变频器母线采样电压的分压比校正系数对变频器母线电压进行校正；基于计算得到的变频器母线电压大小确定变频器母线电压波动范围；基于变频器母线电压波动范围划分多个不同的电压范围，并根据各个不同的电压范围的中心电压确定各个电压范围内变频器向电机绕组输出电压的占空比，以尽量确保在各个电压范围内变频器向电机绕组输出的直流电压相等或接近相等，并根据该确定的占空比向电机绕组输出直流电压；通过反比例补偿系数对各个电压范围内变频器向电机绕组输出的直流电压的大小变化进行反比例补偿，所述的反比例补偿系数等于I/各相应电压范围的中心电压；计算得到变频器向电机绕组输出的直流电压，变频器向电机绕组输出的直流电压=各相应电压范围的中心电压X占空比X反比例补偿系数；预先检测变频器电机绕组在零电流输出时的电流采样偏置AD值，然后检测其在该直流电压下的电流采样AD值，结合检测得到的电流采样偏置AD值和其在该直流电压下的电流采样AD值，以得到电机绕组在该直流电压下的直流电流；根据确定的直流电压和直流电流计算得到目标计算温度下的电机绕组电阻，其余同实施例2-16中的任意一种实施例。本实施例17所述的计算目标计算温度下的电机绕组电阻的具体操作步骤顺序可按照本说明书附图2所示。由于本发明所述的变频器母线采样电压的分压比校正系数与未经过校正的检测得到的变频器母线电压为比例关系，因此变频器母线采样电压的分压比校正系数只要在计算得到目标计算温度下的电机绕组电阻步骤前对变频器母线电压进行校正即可，对于具体校正顺序无具体限制。同样原理，由于本发明所述的反比例补偿系数用于电机绕组的直流电压的校正，因此反比例补偿系数只要在确定电机绕组的直流电压步骤前进行校正即可，对于具体校正顺序无具体限制。 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，对本发明做出若干改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种提高电机绕组温度检测精度的方法，应用于电源、变频器、电机组成的系统，包括计算目标计算温度下的电机绕组电阻；基于零温度下的电机绕组标称电阻和电机绕阻材料的电阻温度系数，得到电机绕组温度，其特征在于所述的计算目标计算温度下的电机绕组电阻的方法为 计算或检测变频器向电机绕组输出的直流电压； 计算或检测电机绕组在该直流电压下的直流电流； 根据确定的直流电压和直流电流计算得到目标计算温度下的电机绕组电阻。
2.一种提高电机绕组温度检测精度的方法，应用于电源、变频器、电机组成的系统，包括计算目标计算温度下的电机绕组电阻；基于零温度下的电机绕组标称电阻和电机绕阻材料的电阻温度系数，得到电机绕组温度，其特征在于所述的计算目标计算温度下的电机绕组电阻的方法为 检测变频器母线电压； 基于检测的变频器母线电压大小确定变频器母线电压波动范围； 基于变频器母线电压波动范围划分多个不同的电压范围，并根据各个不同的电压范围的中心电压确定各个电压范围内变频器向电机绕组输出电压的占空比，以尽量确保在各个电压范围内变频器向电机绕组输出的直流电压相等或接近相等，并根据该确定的占空比向电机绕组输出直流电压； 通过反比例补偿系数对各个电压范围内变频器向电机绕组输出的直流电压的大小变化进行反比例补偿； 计算得到变频器向电机绕组输出的直流电压； 检测并确定电机绕组在该直流电压下的直流电流； 根据确定的直流电压和直流电流计算得到目标计算温度下的电机绕组电阻。
3.如权利要求I或2所述的一种提高电机绕组温度检测精度的方法，其特征在于所述的检测变频器母线电压的方法为根据变频器母线采样电压AD值和预先确定的变频器母线采样电压的分压比计算得到变频器母线电压。
4.如权利要求3所述的一种提高电机绕组温度检测精度的方法，其特征在于 采用变频器母线采样电压的分压比校正系数对变频器母线电压进行校正。
5.如权利要求4所述的一种提高电机绕组温度检测精度的方法，其特征在于 所述的变频器母线采样电压的分压比校正系数的确定方法为向线路板提供恒定的交流输入电压，然后结合变频器母线采样电压AD值与恒定的交流输入电压之间的比值，以得到变频器母线采样电压的分压比校正系数。
6.如权利要求2所述的一种提高电机绕组温度检测精度的方法，其特征在于 所述的划分多个不同的电压范围的划分空间可在5-15V左右。
7.如权利要求2所述的一种提高电机绕组温度检测精度的方法，其特征在于 所述的反比例补偿系数等于I/各相应电压范围的中心电压。
8.如权利要求2所述的一种提高电机绕组温度检测精度的方法，其特征在于 所述的检测并确定电机绕组在该直流电压下的直流电流是去除了电机绕组在变频器零电流输出时的电流采样偏置AD值的直流电流。
全文摘要
本发明涉及一种提高电机绕组温度检测精度的方法，包括计算目标计算温度下的电机绕组电阻；基于零温度下的电机绕组标称电阻和电机绕阻材料的电阻温度系数，得到电机绕组温度，其中所述的计算目标计算温度下的电机绕组电阻的方法为计算或检测变频器向电机绕组输出的直流电压；计算或检测电机绕组在该直流电压下的直流电流；根据确定的直流电压和直流电流计算得到目标计算温度下的电机绕组电阻，本发明有效消除了变频器死区时间和功率模块导通压降对目标计算温度下的电机绕组阻值检测精度的影响，大幅度提高了目标计算温度下的电机绕组电阻阻值的检测精度，从而有效提高了电机绕组温度的检测精度。
文档编号G01R27/08GK102661812SQ20121015138
公开日2012年9月12日 申请日期2012年5月15日 优先权日2012年5月15日
发明者何志明, 周文忠, 王明仁, 王红兴 申请人:无锡艾柯威科技有限公司