[发明专利]一种基于调节PWM载波频率降低开关磁阻电机噪声的方法

说明书

本发明公开了一种基于调节PWM载波降低开关磁阻电机噪声的方法，通过改变PWM载波频率改变开关频率，破坏激励的周期性，进而破坏径向电磁力的周期性，避免了电磁力的频谱分量和定子固有频率重合引发共振，从而达到降低噪声的目的。本发明提出的基于调节PWM载波降低开关磁阻电机噪声的方法，是从控制方向来实现降低开关磁阻电机噪声的，适用范围广，不影响其它性能参数，并且无需硬件电路辅助，应用成本低廉，易于实现。

技术领域

本发明涉及电机控制，尤其是一种基于调节PWM载波频率降低开关磁阻电机噪声的方法，该方法通过不断改变微处理器输出的PWM的载波频率，干扰激励周期性，进而破坏电磁力的周期性，避免电磁力的变化频率与定子固有频率重合，降低了电机噪声振动。

背景技术

开关磁阻电机作为一种新型的调速驱动系统，兼具交流和直流两类调速系统的优点，如结构简单、体积小、成本低、效率高、可靠性高和不受稀土资源的限制等，而且在电机驱动系统中占有越来越重要的地位。然而由于其双凸极结构和不连续的线圈激励方式，开关磁阻电机在运行过程中产生的噪声相对传统电机比较大，限制了它在低噪声领域的应用。因此，降低开关磁阻电机的噪声振动对于推广其应用具有重大意义。

对开关磁阻电机的振动和噪声的产生来源、传播方式和抑制策略等方面的研究一直是国际上的热点。在不考虑电机在加工过程中所造成的机械结构不对称等问题时，噪声的来源主要是电磁力。开关磁阻电机由于其本身的双凸极结构，在换相时激励产生的电磁力会发生剧烈变化，导致径向力也会发生剧烈变化，从而使定子发生周期性形变后产生振动，特别是当电磁力的频谱分量中含有和定子固有频率重合的分量时，造成的噪声最严重，为避免这种情况的发生，需要采取特定的控制策略破坏电磁力的周期性，从而降低电机运行过程中的噪声。

发明内容

本发明针对上述开关磁阻电机在运行过程中噪声比较大的问题，提出了一种基于调节PWM载波频率来降低电机噪声的方法，能够解决由于电磁力的频率分量和定子固有频率重合时引起共振噪声的问题。

本发明采取的技术方案是：一种基于调节PWM载波频率降低开关磁阻电机噪声的方法，将通过调速把和档位开关得到的调速信号和档位信号以及通过采样电阻检测到的开关磁阻电机的相电流信号和通过霍尔传感器检测到的开关磁阻电机的转子位置信号传递给外部信号处理电路，外部信号处理电路将处理过的信号传递给微处理器，微处理器将计算出的载波频率和占空比的PWM信号作为驱动信号输出给不对称半桥电路结构的功率变换器中的开关管，通过功率变换器中的开关管控制开关磁阻电机的调速运行；

其特征在于：电机每运行一个周期时，在保证PWM波占空比不变的情况下，线性改变微处理器输出的PWM载波的频率，使得功率管的开关变化频率不固定，通过不断改变微处理器输出的PWM的载波频率，干扰激励周期性，进而破坏电磁力的周期性，以避免电磁力的频谱分量与定子的固有频率重合时引起的共振噪声。

上述方法包括以下步骤：

1)在开关磁阻电机运行之前，设置好PWM载波初始频率f₀以及载波频率单位偏移量Δf和最大偏移量n*Δf，Δf是在电机每运行一个周期时的时候，载波频率的变化量，n*Δf是PWM载波频率偏离基础频率f₀的最大偏移值；

2)在开关磁阻电机运行时，微处理器根据霍尔位置信号传感器获得的位置信号计算出电机转子位置θ_r，当电机旋转到转子凸极和定子凸极重合，即转子位置为θ_r＝θ₀时，改变PWM载波频率，转子位置θ_r随电机运行进行周期性变化，计算公式如下：

f_PWM＝f₀+m*Δf；