[发明专利]带滤波装置的电机转子位置估算方法、系统及相关组件

说明书

本申请公开了一种带滤波装置的电机转子位置估算方法、系统、装置及计算机可读存储介质，应用于永磁同步电机，包括：基于滤波装置的数学模型和矢量控制电机稳态模型，构造带滤波装置的等效稳态电机模型，其中，等效稳态电机模型的电压向量关系式为通过等效稳态电机模型估算电机转子位置。在实际应用中，采用本申请的方案，将滤波装置和永磁同步电机看成一个等效稳态电机模型，通过该等效稳态电机模型估算电机转子位置，解决了变频器带有输出滤波装置情况下，依据电机本体数学模型推算转子位置不准的问题，本方案可以获取较为准确的电机转子位置。

技术领域

本申请涉及永磁同步电机领域，特别是涉及一种带滤波装置的电机转子位置估算方法、系统及相关组件。

背景技术

随着新能源驱动技术、高效电机制造技术、高端装备制造技术的蓬勃发展，电机直驱式高速离心机、高速空压机等应用越来越广泛，因而对变频器的输出频率要求越来越高，电机最高额定运行频率已达2500Hz。

考虑到一方面高速电机的电机参数(主要是电感)很小，在同样PWM载频情况下，每个开关周期的电流锯齿波形变化很大，电流轮廓会变粗，谐波增大；另一方面，IGBT功率模块的最高开关频率受限，在变频器直接驱动高速电机高速运行情况下，会使得电机电流谐波很大，导致电机发热变得严重，且电流毛刺也非常容易触发变频器过流故障，严重影响电机使用寿命和变频器的可靠性。为了滤除电流毛刺和PWM引起的电流谐波，降低电机的发热，减小对电机的绝缘损害，提升控制系统的稳定性，一般在高速电机和变频器之间串联LC滤波器或者输出电抗器，通过设计合理的滤波器(电抗器)参数，有效降低电机输入电流的谐波，从而降低电机的发热和谐波对电机的损害，提高电机使用寿命。

现有转子位置估计方法都是基于电机本身的数学模型来实现的，针对的都是变频器直接接连到电机的情况，然而，在高速驱动和长传输线应用情况下，由于LC滤波器或电抗器的串入，改变了变频器控制对象的数学模型，使得传统的只依据纯电机模型的转子位置估计方法，在带滤波器或电抗器的情况下出现较大的转子位置估计误差。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种带滤波装置的电机转子位置估算方法、系统、装置及计算机可读存储介质，应用于永磁同步电机，解决了变频器带有输出滤波装置情况下，依据电机本体数学模型推算转子位置不准的问题，本方案可以获取较为准确的电机转子位置。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种带滤波装置的电机转子位置估算方法，应用于永磁同步电机，包括：

基于滤波装置的数学模型和矢量控制电机稳态模型，构造带滤波装置的等效稳态电机模型，其中，所述等效稳态电机模型的电压向量关系式为为变频器的输出电压矢量，为所述变频器的输出电流矢量，R′为等效电机的定子电阻，L_s′为所述等效电机的电感值，为所述等效电机的等效反电势；

通过所述等效稳态电机模型估算电机转子位置。

优选的，所述通过所述等效稳态电机模型估算电机转子位置的过程具体为：

通过实际电机参数、滤波装置参数及所述变频器的输出电流，计算所述等效电机的定子电阻和所述等效电机的电感值；

根据所述变频器的输出电压和输出电流计算功率因数角，所述功率因数角为所述变频器的输出电压矢量和输出电流矢量的夹角；

根据所述功率因数角、所述等效电机的定子电阻及所述等效电机的电感值计算所述等效反电势和所述变频器的输出电压矢量的第一夹角；

根据所述功率因数角获取所述等效反电势的电压幅值；

根据所述电压幅值计算实际反电势和所述等效反电势之间的第二夹角；

根据所述第一夹角和所述第二夹角确定所述实际反电势的空间矢量位置角度；