本發明涉及電機溫度估計，尤其涉及一種電機堵轉時的控制器功率器件結溫估計方法及系統。
背景技術：
1、多相電機在堵轉工況下運行時，堵轉電流大且持續時間長，極易導致控制器內的功率器件因過熱而損壞。現有技術通常采用簡化的熱網絡模型對功率器件結溫進行估計，例如將控制器所有功率器件視為一個整體發熱源，并基于單一溫度傳感器進行監測。然而，在多相電機實際堵轉過程中，各相電流并不均衡，導致不同相半橋上的功率器件發熱量存在差異，其溫升亦不相同。采用單一溫度變量無法準確描述這種三相功率器件間的溫度差異，使得基于整體溫度估計的過溫保護策略可能失效，無法有效防止局部過熱造成的器件燒毀。
2、因此，亟待一種能夠在堵轉時準確估計各相功率器件結溫的方法，以實現精準的溫度保護。
技術實現思路
1、為解決上述技術問題，本發明提供了一種電機堵轉時的控制器功率器件結溫估計方法及系統。
2、第一方面，本發明提供一種電機堵轉時的控制器功率器件結溫估計方法，該方法的技術方案如下：
3、獲取電機堵轉工況下對應多相繞組的多相電流，并根據所述多相電流確定控制器中多相功率器件各自的熱損耗；
4、構建所述控制器的熱網絡模型，所述熱網絡模型包含對應于所述多相繞組的多個功率器件結溫節點、一個外殼溫度節點和一個環境溫度節點，其中，每個功率器件結溫節點與所述外殼溫度節點通過第一熱阻連接，所述外殼溫度節點與所述環境溫度節點通過第二熱阻連接；
5、基于所述熱網絡模型，建立以多相功率器件結溫、理論外殼溫度與環境溫度為狀態變量，以所述多相功率器件各自的熱損耗為輸入，并以測量外殼溫度為輸出的狀態空間模型；
6、基于所述狀態空間模型構造狀態觀測器，并將所述測量外殼溫度輸入至所述狀態觀測器，通過所述狀態觀測器對所述狀態變量進行估計，分別得到所述多相功率器件各自的結溫估計值。
7、本發明的一種電機堵轉時的控制器功率器件結溫估計方法的有益效果如下：
8、本發明的方法通過獲取多相電流計算各功率器件熱損耗，構建包含多個結溫節點的熱網絡模型并建立狀態空間模型，基于外殼溫度測量采用狀態觀測器對各相功率器件結溫進行獨立估計，解決了傳統單一溫度監測無法描述多相電機堵轉時不同相功率器件溫升差異的問題，實現了對各相功率器件結溫的準確估計，提升了對局部過熱燒毀風險的識別準確性。
9、在上述方案的基礎上，本發明的一種電機堵轉時的控制器功率器件結溫估計方法還可以做如下改進。
10、在一種可選的方式中，所述獲取電機堵轉工況下對應多相繞組的多相電流的步驟，包括：
11、當所述電機的轉速低于預設閾值時，判定所述電機處于堵轉工況；
12、當所述電機處于堵轉工況時，檢測所述多相繞組中每相繞組的電流值。
13、采用上述可選方式的有益效果為：進一步通過轉速閾值判斷堵轉工況，能夠及時準確識別電機堵轉狀態，為后續精確計算各相功率器件熱損耗提供準確工況判斷依據，避免誤判導致保護失效或過度保護。
14、在一種可選的方式中，所述根據所述多相電流確定控制器中多相功率器件各自的熱損耗的步驟，包括：
15、根據每相繞組的電流值，分別計算所述控制器中對應每相繞組的功率器件的發熱功率，將每相功率器件的發熱功率作為所述多相功率器件各自的熱損耗。
16、采用上述可選方式的有益效果為：進一步分別計算每相功率器件發熱功率，能夠精確反映各相實際熱損耗差異，為后續獨立估計各相結溫提供準確輸入數據，提高結溫估計精確度。
17、在一種可選的方式中，所述構建所述控制器的熱網絡模型的步驟，包括：
18、為所述控制器中的每相功率器件構建一個獨立的功率器件結溫節點，形成所述多個功率器件結溫節點；
19、構建表征所述控制器的外殼溫度的所述外殼溫度節點，并建立表征外部環境溫度的所述環境溫度節點；
20、在所述熱網絡模型中，構建從每個功率器件結溫節點到所述外殼溫度節點通過所述第一熱阻連接的拓撲關系，并構建從所述外殼溫度節點到所述環境溫度節點通過第二熱阻連接的拓撲關系。
21、采用上述可選方式的有益效果為：進一步構建獨立結溫節點和明確熱阻連接關系，能夠準確描述功率器件到外殼、外殼到環境傳熱路徑，真實反映多相器件間熱耦合特性與溫度差異，為狀態空間建模提供可靠物理基礎。
22、在一種可選的方式中，所述基于所述熱網絡模型，建立以多相功率器件結溫、理論外殼溫度與環境溫度為狀態變量，以所述多相功率器件各自的熱損耗為輸入，并以測量外殼溫度為輸出的狀態空間模型的步驟，包括：
23、將所述多個功率器件結溫節點的溫度、所述外殼溫度節點的理論外殼溫度以及所述環境溫度節點的溫度，共同作為所述狀態空間模型的狀態變量；
24、將所述多相功率器件各自的熱損耗，作為所述狀態空間模型的輸入變量；
25、將所述測量外殼溫度，作為所述狀態空間模型的輸出變量；
26、根據所述熱網絡模型中各節點間的連接關系，以及所述第一熱阻和所述第二熱阻的阻值，確定所述狀態空間模型對應的狀態方程中的系統矩陣、輸入矩陣和輸出矩陣；
27、根據所述狀態變量、所述輸入變量、所述輸出變量、所述系統矩陣、所述輸入矩陣和所述輸出矩陣，構建所述狀態空間模型。
28、采用上述可選方式的有益效果為：進一步將物理熱網絡轉化為數學狀態空間表達式，實現多相結溫、外殼溫度與環境溫度統一描述，便于利用現代控制理論方法進行結溫估計，提高計算效率與模型可應用性。
29、在一種可選的方式中，所述基于所述狀態空間模型構造狀態觀測器的步驟，包括：
30、基于所述狀態空間模型中的所述系統矩陣、所述輸入矩陣和所述輸出矩陣，構建所述狀態觀測器的增益矩陣；
31、基于所述系統矩陣、所述輸入矩陣、所述輸出矩陣以及所述增益矩陣，構建所述狀態觀測器的觀測器方程；其中，所述觀測器方程用于根據所述輸入變量和所述輸出變量，對所述狀態變量進行估計。
32、采用上述可選方式的有益效果為：進一步構造狀態觀測器，能夠利用可測量外殼溫度實時估計不可測量內部結溫，實現對各相結溫在線監測，及時發現局部過熱風險。
33、在一種可選的方式中，所述將所述外殼溫度輸入至所述狀態觀測器，通過所述狀態觀測器對所述狀態變量進行估計，分別得到所述多相功率器件各自的結溫估計值的步驟，包括：
34、將實時測量的所述測量外殼溫度，作為所述輸出變量輸入至所述狀態觀測器，并將所述多相功率器件各自的熱損耗，作為所述輸入變量輸入至所述狀態觀測器；
35、利用所述觀測器方程，根據所述輸入變量和所述輸出變量進行迭代計算，得到包含所述多相功率器件結溫、所述理論外殼溫度與所述環境溫度在內的狀態變量估計值；
36、從所述狀態變量估計值中，獲取與每個功率器件結溫節點對應的溫度分量作為所述多相功率器件各自的結溫估計值。
37、采用上述可選方式的有益效果為：進一步通過實時迭代計算動態跟蹤各相結溫變化，從狀態估計值中提取各相結溫分量，實現對多相功率器件結溫獨立準確估計，為精準過溫保護提供數據支撐。
38、第二方面，本發明提供一種電機堵轉時的控制器功率器件結溫估計系統，該系統的技術方案如下：
39、獲取模塊，用于獲取電機堵轉工況下對應多相繞組的多相電流，并根據所述多相電流確定控制器中多相功率器件各自的熱損耗；
40、構建模塊，用于構建所述控制器的熱網絡模型，所述熱網絡模型包含對應于所述多相繞組的多個功率器件結溫節點、一個外殼溫度節點和一個環境溫度節點，其中，每個功率器件結溫節點與所述外殼溫度節點通過第一熱阻連接，所述外殼溫度節點與所述環境溫度節點通過第二熱阻連接；
41、建立模塊，用于基于所述熱網絡模型，建立以多相功率器件結溫、理論外殼溫度與環境溫度為狀態變量，以所述多相功率器件各自的熱損耗為輸入，并以測量外殼溫度為輸出的狀態空間模型；
42、估計模塊，用于基于所述狀態空間模型構造狀態觀測器，并將所述測量外殼溫度輸入至所述狀態觀測器，通過所述狀態觀測器對所述狀態變量進行估計，分別得到所述多相功率器件各自的結溫估計值。
43、本發明的一種電機堵轉時的控制器功率器件結溫估計系統的有益效果如下：
44、本發明的系統通過獲取多相電流計算各功率器件熱損耗，構建包含多個結溫節點的熱網絡模型并建立狀態空間模型，基于外殼溫度測量采用狀態觀測器對各相功率器件結溫進行獨立估計，解決了傳統單一溫度監測無法描述多相電機堵轉時不同相功率器件溫升差異的問題，實現了對各相功率器件結溫的準確估計，提升了對局部過熱燒毀風險的識別準確性。
45、第三方面，本發明的一種電子設備的技術方案如下：
46、包括存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并在所述處理器上運行的程序，所述處理器執行所述程序時實現如本發明的電機堵轉時的控制器功率器件結溫估計方法的步驟。
47、第四方面，本發明提供的一種計算機可讀存儲介質的技術方案如下：
48、計算機可讀存儲介質中存儲有指令，當計算機可讀存儲介質讀取所述指令時，使所述計算機可讀存儲介質執行如本發明的電機堵轉時的控制器功率器件結溫估計方法的步驟。
49、上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本發明的上述和其它目的、特征和優點能夠更明顯易懂，以下特舉本發明的具體實施方式。