永磁同步电机在轨道交通、舰船驱动系统和新能源汽车等场合应用广泛,电机运行工况和应用条件也越来越苛刻,当电机内部温度达到其限定的最高工作温度就会加速铜线绕组外绝缘材料的老化,近而影响电机的正常工作和使用寿命。因而,为了提高电机使用寿命、减小因温度过高而导致电机故障,对电机温度的实时监测就显得十分必要。本文研究了在αβ坐标系下PMSM的定子绕组温度估计的信号注入优化策略,从信号注入法原理、磁饱和、转矩脉动、损耗和温度估计这几个方面详细地分析了信号注入法对电机性能的影响,从而提出了信号注入法的优化策略,同时设计了一种实时信号采样处理模型,最后通过仿真和实验进行了验证。首先,通过阐述PMSM的构造和特征建立了PMSM函数模型,对PMSM磁场定向控制进行了介绍,同时介绍了信号注入的PMSM定子绕组温度估算的策略及实现框图。其次,对比研究了在α轴注入直流电压和在d轴注入交流电流两种信号注入方法,依据分析结果,分析了直流电压注入法对电机性能的影响。1)分析了电机在信号注入和无信号注入的情况下总磁通的变化,考虑电机磁饱和的情况下重新推导了定子电压和电流直流分量的提取公式,结果证明,即使考虑磁饱和,定子电阻估计结果不会受到影响。2)提出了电机转矩脉动比,并对电机在信号注入下的转矩脉动进行了理论推导,得到了转矩脉动比与转矩脉动的关系。3)提出了附加铜耗比,对电机在信号注入下产生的损耗进行了分析和推导,分析表明,附加铜耗占电机正常铜耗的百分之一以下。磁芯损耗可忽略不计。4)对产生电机温度计算误差的原因进行了分析,对定子温度估计的误差进行了理论推导,同时简单介绍定子温度估计实施的实验方案。然后,提出了电机定子绕组温度估计的信号注入优化策略。1)提出了直流电流比,对信号注入大小的优化问题进行了理论推导,当直流电流比为5%时,电机转矩脉动和电阻辨识误差综合最小,可得到优化的信号注入幅值。2)通过研究低通滤波器的特性,考虑动态响应时间得到了满足要求的信号注入时长。3)考虑电机冷却散热机理、电机转矩脉动和电机采样处理频率等,对信号注入时间间隔综合设计,得到了确定信号注入时间间隔的实施方案。4)提出了陷波器和低通滤波器组成的实时信号采样处理模型,减小了对直流分量的提取误差,并对此模型进行了数学建模。最后,通过MATLAB进行了分析与研究,搭建了PMSM定子绕组的温度估算的试验平台,并进行了软件设计,通过基于信号注入的电机温度估计优化策略算法进行了实验验证,对信号注入优化策略的有效性进行了检验。