CN110417319B - 带滤波装置的电机转子位置估算方法、系统及相关组件 - Google Patents

Abstract

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。

Description

带滤波装置的电机转子位置估算方法、系统及相关组件

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；

通过实际反电势电压矢量超前转子位置关系及所述实际反电势的空间矢量位置角度，估算电机转子位置。

优选的，所述实际电机参数包括所述永磁同步电机的定子绕组电阻，所述滤波装置参数包括所述滤波装置的电感量、传输电缆的电阻、所述滤波装置的电阻、所述滤波装置的电容量、同步电角速度；

相应的，所述通过实际电机参数、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的过程具体为：

根据定子电阻计算关系式计算所述等效电机的定子电阻，其中，所述定子电阻计算关系式为

根据电感计算关系式计算所述等效电机的电感值，其中，所述电感计算关系式为

R′为所述等效电机的定子电阻，L_s′为所述等效电机的电感值，L_f为所述滤波装置的电感量，R_l为所述传输电缆和所述滤波装置的电阻之和，L_d所述变频器的输出电流在d轴的分量，L_q所述变频器的输出电流在q轴的分量，C_f为所述滤波装置的电容量，ω为所述同步电角速度，R_s为所述永磁同步电机的定子绕组电阻。

优选的，所述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的过程具体为：

通过第一夹角计算关系式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，所述第一夹角计算关系式为

δ为所述第一夹角，

为所述功率因数角，I为所述变频器的输出电流。

优选的，所述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的过程具体为：

根据第二夹角计算关系式计算实际反电势和所述等效反电势电压矢量之间的第二夹角，所述第二夹角计算关系式为

σ为所述第二夹角，

为所述电压幅值，ψ_f为所述永磁同步电机的转子磁链幅值。

优选的，所述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的过程具体为：

根据空间矢量位置角度计算关系式计算所述实际反电势的空间矢量位置角度，所述空间矢量位置角度计算关系式为θ_e＝θ_v-δ+σ，θ_e为所述实际反电势的空间矢量位置角度，θ_v为所述变频器输出的空间电压矢量位置角度。

优选的，所述实际反电势电压矢量超前转子位置关系为实际电机反电势电压矢量超前转子位置

相应的，所述通过实际反电势电压矢量超前转子位置关系及所述实际反电势的空间矢量位置角度，估算电机转子位置的过程具体为：

通过位置估算关系式估算电机转子位置，其中，所述位置估算关系式为

θ_r为所述电机转子位置角度。

为解决上述技术问题，本申请还提供了一种带滤波装置的电机转子位置估算系统，包括：

构造模块，用于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

所述

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；

计算模块，用于通过所述等效稳态电机模型估算电机转子位置。

为解决上述技术问题，本申请还提供了一种带滤波装置的电机转子位置估算装置，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上文任意一项所述带滤波装置的电机转子位置估算方法的步骤。

为解决上述技术问题，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上文任意一项所述带滤波装置的电机转子位置估算方法的步骤。

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，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，

为变频器的输出电流矢量，R′为等效电机的定子电阻，L_s′为等效电机的电感值，

为等效电机的等效反电势；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。本申请还提供了一种带滤波装置的电机转子位置估算系统、装置及计算机可读存储介质，具有和上述带滤波装置的电机转子位置估算方法相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请所提供的一种带滤波装置的电机转子位置估算方法的步骤流程图；

图2为本申请所提供的一种带LC滤波器的主电路拓扑图；

图3为本申请所提供的一种转子位置推算相量图；

图4为本申请所提供的一种带滤波装置的电机转子位置估算系统的结构示意图。

具体实施方式

本申请的核心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。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

请参照图1，图1为本申请所提供的一种带滤波装置的电机转子位置估算方法的步骤流程图，应用于永磁同步电机，该电机转子位置估算方法包括：

步骤1：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

为变频器的输出电压矢量，

为变频器的输出电流矢量，R′为等效电机的定子电阻，L_s′为等效电机的电感值，

为等效电机的等效反电势；

具体的，以滤波装置为LC滤波器为例对本申请进行说明：

1、对LC滤波器的数学模型进行说明：

根据坐标变换理论，两相同步旋转坐标系下，可以得到传输线和滤波电抗器上的电压方程为：

式(1)中u_d、u_q依次为转子磁链定向情况下变频器输出电压的dq分量；i_d、i_q依次为转子磁链定向情况下变频器输出电流的dq分量；u_md、u_mq依次为转子磁链定向情况下LC滤波器输出电压的dq分量，也就是电机定子输入电压；R_l为传输电缆和滤波电抗器线圈的电阻之和；L_f为滤波电抗器的电感量；ω为同步电角速度，单位rad/s；

根据式(1)，忽略微分暂态分量，可得稳态数学模型如下：

根据电路相关定理，变频器输出电流等于滤波电容电流和电机电流之和，则LC滤波器输出节点电流方程为：

式(3)中i_cd、i_cq依次为转子磁链定向情况下，滤波电容的电流的dq分量；i_md、i_mq依次为转子磁链定向情况下，电机的输入电流的dq分量；

参照图2所示，滤波电容和电机并联，所以电压相同，则滤波电容上的电流方程动态模型为：

式(4)中，C_f为滤波电容的电容量；

将式(4)代入式(3)中，可以得到：

忽略微分暂态分量，在稳态时，式(5)可以写成：

2、对矢量控制电机稳态模型进行说明：

永磁同步电机转子磁场定向同步旋转坐标系下的电压方程为：

式(7)中，R_s为永磁同步电机的定子绕组电阻；L_d、L_q依次为PMSM(PermanentMagnet Synchronous Motor，永磁同步电机)的交直轴电感；ψ_f为PMSM转子磁链幅值；

则PMSM电机稳态数学模型为：

设

整理后可得，旋转复平面坐标分量表示的电压方程如下：

3、对带LC滤波器情况下的等效稳态电机模型进行说明：

将式(8)代入式(6)，则电机稳态电压方程可以写成：

根据式(10)，可得电机输入电压计算稳态公式为：

根据电感和传输线电压方程，可以得到长传输线+LC滤波器情况下电机和LC滤波器整体稳态数学模型：

式(12)中，设

式(12)整理后，可得使用LC滤波器情况下的等效稳态电机模型：

为了分析变频器输出带LC滤波器(或输出电抗器)以及长传输线等一系列控制问题，本申请提出了一个等效稳态电机模型的概念，来实现实际电机转子位置的推算。

具体的，带滤波装置的等效稳态电机模型的电压向量关系式描述如下：

式(14)中，

为变频器的输出电压矢量；

为变频器的输出电流矢量；R′为等效电机的定子电阻；L_s′为等效电机的电感值；

为等效电机的等效反电势。

具体的，等效稳态电机模型的参数如下：

等效电机的定子电阻：

等效电机的电感值：

等效电机的等效反电势：

设等效计算系数ulMultiA为：

则有：

当单独使用滤波电抗器的情况下，此时有C_f＝0，于是有：

此时，等效电机模型和实际PMSM电机数学模型就会统一起来，可以根据实际变频器输出侧滤波器及电缆情况设置R_l、C_f和L_f的值，以满足不同情况下的需求。

步骤2：通过等效稳态电机模型估算电机转子位置。

本申请将滤波装置和永磁同步电机看成一个整体的等效电机模型，可以在带有滤波装置的变频器上使用，基于该等效稳态电机模型，准确估算出永磁同步电机转子位置，获取较为准确的转子位置后，经过坐标变换，实现有功电流和无功电流的解耦，通过对无功电流的控制，可以有效补偿LC滤波器造成的压降，降低电机输入端电流，使得电机损耗和发热降低，提高电机的运行效率。

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，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，

为变频器的输出电流矢量，R′为等效电机的定子电阻，L_s′为等效电机的电感值，

为等效电机的等效反电势；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。

在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，通过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、滤波装置参数及变频器的输出电流，计算等效电机的定子电阻和等效电机的电感值；

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

根据功率因数角、等效电机的定子电阻及等效电机的电感值计算等效反电势和变频器的输出电压矢量的第一夹角；

根据功率因数角获取等效反电势的电压幅值；

根据电压幅值计算实际反电势和等效反电势之间的第二夹角；

根据第一夹角和第二夹角确定实际反电势的空间矢量位置角度；

通过实际反电势电压矢量超前转子位置关系及实际反电势的空间矢量位置角度，估算电机转子位置。

首先需要说明的是，考虑到实际电机按转子磁链定向后，实际反电势

方向在q轴上，q轴和变频器的输出电压矢量

的夹角是开环推算的估计目标，由于滤波电容的影响，等效电机的等效反电势

在d轴方向也有一个反电势的电压量C_fR_sω²ψ_f，准确的转子位置估计需要进一步补偿处理。

具体的，参照图3所示的基于稳态模型的PMSM转子位置推算相量图进行说明：

S1：根据式(15)和式(16)计算等效电机的定子电阻R′和电感值L_s′；

S2：然后对等效反电势

和变频器输出电压矢量

的夹角δ进行推算，推算过程包括：根据检测到的变频器的输出电流和输出电压，结合输出电压和输出电流矢量的夹角推算公式

计算变频器的输出电压矢量和输出电流矢量的的角度差

角度差

为功率因数角，其中，Q、P依次为变频器输出的无功功率和有功功率，i_δ、i_γ依次为按定子电压定向γ轴情况下的无功电流和有功电流；根据第一夹角关系式

可得到等效反电势

和变频器输出电压矢量

之间的第一夹角δ；

S3：根据三角关系，推算出等效电机模型的反电势电压值，等效反电势的幅值

可以采用如下公式计算：

S4：根据等效反电势电压和实际电机反电势电压的空间矢量角度关系，计算补偿角度(即第二夹角)，理论上，等效反电势

的方向和电机反电势

的方向存在一个夹角(称为纠正补偿角度，等效反电势滞后实际电机反电势)σ计算公式为：

当滤波器无效(不使用LC滤波器)或单独使用滤波电抗器时，则有σ＝0，回归到直接接电机的正常使用模式，由于公式中使用了反电势量，使得计算过程对反电势参数比较敏感，需要注意合理设置反电势系数项来进行角度补偿；

S5：计算实际电机反电势角度，可以理解的是实际反电势

的空间矢量位置角度θ_e满足θ_e＝θ_v-δ+σ；

S6：计算实际电机的转子位置角度θ_r，设电机反电势电压矢量超前转子位置90°，则转子实际位置角度θ_r为：

综上所述，本申请通过将电机和LC滤波器(或输出电抗器)看成一个整体，提出了一种基于等效电机稳态模型的转子位置开环推算方法，解决了串输出滤波器情况下，依据电机本体数学模型得推算转子位置不准的问题，本方案可以较为准确的获取电机的转子位置。获取较为准确的转子位置后，经过坐标变换，实现了有功电流和无功电流的解耦，从而有效控制电机的无功电流和功率因数，消除了滤波器电感和电容的无功对电机转子位置推算带来的影响，实现了高速电机的高功率因数运行。

请参照图4，图4为本申请所提供的一种带滤波装置的电机转子位置估算系统的结构示意图，该带滤波装置的电机转子位置估算系统包括：

构造模块1，用于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

为变频器的输出电压矢量，

为变频器的输出电流矢量，R′为等效电机的定子电阻，L_s′为等效电机的电感值，

为等效电机的等效反电势；

计算模块2，用于通过等效稳态电机模型估算电机转子位置。

作为一种优选的实施例，计算模块22包括：

第一计算单元，用于通过实际电机参数、滤波装置参数及变频器的输出电流，计算等效电机的定子电阻和等效电机的电感值；

第二计算单元，用于根据变频器的输出电压和输出电流计算功率因数角，功率因数角为变频器的输出电压矢量和输出电流矢量的夹角；

第三计算单元，用于根据功率因数角、等效电机的定子电阻及等效电机的电感值计算等效反电势和变频器的输出电压矢量的第一夹角；

第四计算单元，用于根据功率因数角获取等效反电势的电压幅值；

第五计算单元，用于根据电压幅值计算实际反电势和等效反电势之间的第二夹角；

第六计算单元，用于根据第一夹角和第二夹角确定实际反电势的空间矢量位置角度；

第七计算单元，用于通过实际反电势电压矢量超前转子位置关系及实际反电势的空间矢量位置角度，估算电机转子位置。

作为一种优选的实施例，实际电机参数包括永磁同步电机的定子绕组电阻，滤波装置参数包括滤波装置的电感量、传输电缆的电阻、滤波装置的电阻、滤波装置的电容量、同步电角速度；

相应的，第一计算单元具体用于：

根据定子电阻计算关系式计算等效电机的定子电阻，其中，定子电阻计算关系式为

根据电感计算关系式计算等效电机的电感值，其中，电感计算关系式为

R′为等效电机的定子电阻，L_s′为等效电机的电感值，L_f为滤波装置的电感量，R_l为传输电缆和滤波装置的电阻之和，L_d变频器的输出电流在d轴的分量，L_q变频器的输出电流在q轴的分量，C_f为滤波装置的电容量，ω为同步电角速度，R_s为永磁同步电机的定子绕组电阻。

作为一种优选的实施例，第三计算单元具体用于：

通过第一夹角计算关系式计算等效反电势和变频器的输出电压矢量的第一夹角，第一夹角计算关系式为

δ为第一夹角，

为功率因数角，I为变频器的输出电流。

作为一种优选的实施例，第五计算单元具体用于：

根据第二夹角计算关系式计算实际反电势和等效反电势电压矢量之间的第二夹角，第二夹角计算关系式为

σ为第二夹角，

为电压幅值，ψ_f为永磁同步电机的转子磁链幅值。

作为一种优选的实施例，第六计算单元具体用于：

根据空间矢量位置角度计算关系式计算实际反电势的空间矢量位置角度，空间矢量位置角度计算关系式为θ_e＝θ_v-δ+σ，θ_e为实际反电势的空间矢量位置角度，θ_v为变频器输出的空间电压矢量位置角度。

作为一种优选的实施例，实际反电势电压矢量超前转子位置关系为实际电机反电势电压矢量超前转子位置

相应的，第七计算单元具体用于：

通过位置估算关系式估算电机转子位置，其中，位置估算关系式为

θ_r为电机转子位置角度。

本申请所提供的一种带滤波装置的电机转子位置估算系统，具有和上述带滤波装置的电机转子位置估算方法相同的有益效果。

对于本申请所提供的一种带滤波装置的电机转子位置估算系统的介绍请参照上述实施例，本申请在此不再赘述。

相应的，本申请还提供了一种带滤波装置的电机转子位置估算装置，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时实现如上文任意一项带滤波装置的电机转子位置估算方法的步骤。

本申请所提供的一种带滤波装置的电机转子位置估算装置，具有和上述带滤波装置的电机转子位置估算方法相同的有益效果。

对于本申请所提供的一种带滤波装置的电机转子位置估算装置的介绍请参照上述实施例，本申请在此不再赘述。

相应的，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上文任意一项带滤波装置的电机转子位置估算方法的步骤。

本申请所提供的一种计算机可读存储介质，具有和上述带滤波装置的电机转子位置估算方法相同的有益效果。

对于本申请所提供的一种计算机可读存储介质的介绍请参照上述实施例，本申请在此不再赘述。

还需要说明的是，在本说明书中，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。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种带滤波装置的电机转子位置估算方法，其特征在于，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；

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；

通过实际反电势电压矢量超前转子位置关系及所述实际反电势的空间矢量位置角度，估算电机转子位置。

2.根据权利要求1所述的带滤波装置的电机转子位置估算方法，其特征在于，所述实际电机参数包括所述永磁同步电机的定子绕组电阻，所述滤波装置参数包括所述滤波装置的电感量、传输电缆的电阻、所述滤波装置的电阻、所述滤波装置的电容量、同步电角速度；

相应的，所述通过实际电机参数、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的过程具体为：

根据定子电阻计算关系式计算所述等效电机的定子电阻，其中，所述定子电阻计算关系式为

根据电感计算关系式计算所述等效电机的电感值，其中，所述电感计算关系式为

R′为所述等效电机的定子电阻，L′_s为所述等效电机的电感值，L_f为所述滤波装置的电感量，R_l为所述传输电缆和所述滤波装置的电阻之和，L_d所述变频器的输出电流在d轴的分量，L_q所述变频器的输出电流在q轴的分量，C_f为所述滤波装置的电容量，ω为所述同步电角速度，R_s为所述永磁同步电机的定子绕组电阻。

3.根据权利要求2所述的带滤波装置的电机转子位置估算方法，其特征在于，所述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的过程具体为：

通过第一夹角计算关系式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，所述第一夹角计算关系式为

δ为所述第一夹角，

为所述功率因数角，I为所述变频器的输出电流。

4.根据权利要求3所述的带滤波装置的电机转子位置估算方法，其特征在于，所述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的过程具体为：

根据第二夹角计算关系式计算实际反电势和所述等效反电势电压矢量之间的第二夹角，所述第二夹角计算关系式为

σ为所述第二夹角，

为所述电压幅值，ψ_f为所述永磁同步电机的转子磁链幅值。

5.根据权利要求4所述的带滤波装置的电机转子位置估算方法，其特征在于，所述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的过程具体为：

根据空间矢量位置角度计算关系式计算所述实际反电势的空间矢量位置角度，所述空间矢量位置角度计算关系式为θ_e＝θ_v-δ+σ，θ_e为所述实际反电势的空间矢量位置角度，θ_v为所述变频器输出的空间电压矢量位置角度。

6.根据权利要求5所述的带滤波装置的电机转子位置估算方法，其特征在于，所述实际反电势电压矢量超前转子位置关系为实际电机反电势电压矢量超前转子位置

相应的，所述通过实际反电势电压矢量超前转子位置关系及所述实际反电势的空间矢量位置角度，估算电机转子位置的过程具体为：

通过位置估算关系式估算电机转子位置，其中，所述位置估算关系式为

θ_r为所述电机转子位置角度。

7.一种带滤波装置的电机转子位置估算系统，其特征在于，包括：

构造模块，用于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

所述

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；

计算模块，用于通过所述等效稳态电机模型估算电机转子位置；

所述计算模块包括：

第一计算模块，用于通过实际电机参数、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；

第二计算模块，用于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；

第三计算模块，用于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；

第四计算模块，用于根据所述功率因数角获取所述等效反电势的电压幅值；

第五计算模块，用于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；

第六计算模块，用于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；

第七计算模块，用于通过实际反电势电压矢量超前转子位置关系及所述实际反电势的空间矢量位置角度，估算电机转子位置。

8.一种带滤波装置的电机转子位置估算装置，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1-6任意一项所述带滤波装置的电机转子位置估算方法的步骤。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6任意一项所述带滤波装置的电机转子位置估算方法的步骤。

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