本發(fā)明涉及電機控制，具體涉及基于直流無刷電機的載波頻率控制方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、直流無刷電機憑借其高效、節(jié)能、調(diào)速性能好等優(yōu)勢，在工業(yè)自動化、新能源汽車、智能家居等眾多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。載波頻率作為直流無刷電機驅(qū)動系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)，對電機的運行性能起著至關(guān)重要的作用。

2、在直流無刷電機驅(qū)動系統(tǒng)中，載波頻率的選擇直接影響系統(tǒng)的開關(guān)損耗、電磁噪聲和熱穩(wěn)定性。傳統(tǒng)方法多采用固定載波頻率，難以兼顧高效率和低噪聲需求。例如，高載波頻率可降低電磁噪聲，但會增加開關(guān)損耗和溫升；低載波頻率雖能提升效率，卻會導(dǎo)致噪聲增大?，F(xiàn)有技術(shù)中缺乏一種動態(tài)調(diào)節(jié)載波頻率的方法，以在不同工況下實現(xiàn)系統(tǒng)性能的最優(yōu)平衡。

3、因此，有必要提供新的基于直流無刷電機的載波頻率控制方法和系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、基于現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明實施例的目的在于提供基于直流無刷電機的載波頻率控制方法和系統(tǒng)，動態(tài)分檔調(diào)節(jié)載波頻率、優(yōu)化熱管理及電磁兼容性設(shè)計，實現(xiàn)效率、噪聲與可靠性的平衡。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：基于直流無刷電機的載波頻率控制方法，包括：

3、s1，接收啟動信號，采用轉(zhuǎn)速傳感器獲取直流無刷電機的實際轉(zhuǎn)速值；

4、s2，預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速閾值，并將實際轉(zhuǎn)速值與預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速閾值進行比較；

5、s3，當(dāng)實際轉(zhuǎn)速值大于等于轉(zhuǎn)速閾值時，將載波頻率設(shè)置為第一頻率值；當(dāng)實際轉(zhuǎn)速值小于轉(zhuǎn)速閾值時，將載波頻率設(shè)置為第二頻率值，其中第一頻率值小于第二頻率值；

6、s4，預(yù)設(shè)上升遲滯閾值和下降遲滯閾值，避免載波頻率在第一頻率值和第二頻率值之間來回切換；

7、s5，當(dāng)載波頻率為第二頻率值時，獲取電機驅(qū)動芯片的溫度值，當(dāng)溫度值高于溫度預(yù)警時，進一步動態(tài)調(diào)整載波頻率；

8、s6，獲取當(dāng)前載波頻率，并根據(jù)當(dāng)前載波頻率調(diào)整lc濾波器的截止頻率及共模電感參數(shù)，優(yōu)化電磁兼容性。

9、進一步的，s1中，所述接收啟動信號，采用轉(zhuǎn)速傳感器獲取直流無刷電機的實際轉(zhuǎn)速值，包括：

10、步驟s11，當(dāng)接收到系統(tǒng)啟動指令后，通過高精度霍爾轉(zhuǎn)速傳感器實時采集直流無刷電機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信號；

11、步驟s12，采用數(shù)字信號處理技術(shù)對初始轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信號進行濾波處理，消除電磁干擾引起的測量噪聲；

12、步驟s13，通過微控制器內(nèi)置的pwm捕獲單元精確計算實際轉(zhuǎn)速值，采樣頻率設(shè)置為1khz。

13、進一步的，s4中，所述預(yù)設(shè)上升遲滯閾值和下降遲滯閾值，避免載波頻率在第一頻率值和第二頻率值之間來回切換，包括：

14、步驟s41，預(yù)設(shè)上升遲滯閾值，當(dāng)實際轉(zhuǎn)速值大于轉(zhuǎn)速閾值與上升遲滯閾值之和時，將載波頻率模式從第二頻率值切換為第一頻率值；

15、步驟s42，預(yù)設(shè)下降遲滯閾值，當(dāng)實際轉(zhuǎn)速閾值小于預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速閾值與下降遲滯閾值之差時，將載波頻率模式從第一頻率值切換為第二頻率值；

16、步驟s43，采用狀態(tài)鎖存寄存器保持當(dāng)前模式至少200ms，防止因瞬時轉(zhuǎn)速波動導(dǎo)致的誤切換。

17、進一步的，所述上升遲滯閾值δh設(shè)為轉(zhuǎn)速閾值n0的百分之二，即δh＝2％n0，當(dāng)n>(n0+2％n0)時，將載波頻率模式從第二頻率值f2切換為第一頻率值f1，只有當(dāng)實際轉(zhuǎn)速值n顯著超過轉(zhuǎn)速閾值n0一定幅度后，才會進行模式切換；

18、下降遲滯閾值δl設(shè)為轉(zhuǎn)速閾值n0的百分之三，即δl＝3％n0，當(dāng)即n<(n0+3％n0)時，將載波頻率模式從第一頻率值f1切換為第二頻率值f2，只有當(dāng)實際轉(zhuǎn)速值n明顯低于轉(zhuǎn)速閾值n0一定幅度后，才會進行模式切換。

19、進一步的，s5中，所述當(dāng)載波頻率為第二頻率值時，獲取電機驅(qū)動芯片的溫度值，當(dāng)溫度值高于溫度預(yù)警時，進一步動態(tài)調(diào)整載波頻率，包括：

20、步驟s51，當(dāng)載波頻率為第二頻率值時，通過溫度傳感器，獲取電機驅(qū)動芯片的實時溫度值，實時監(jiān)控電機驅(qū)動芯片結(jié)溫；

21、步驟s52，當(dāng)電機驅(qū)動芯片的實時溫度值大于等于第一溫度閾值時，采用一級預(yù)警保護，包括：啟動動態(tài)調(diào)頻算法，按0.1khz/℃斜率降低載波頻率；

22、步驟s53，當(dāng)電機驅(qū)動芯片的實時溫度值大于等于第二溫度閾值時，采用二級保護措施，包括：將強制載波頻率模式強制切換至第一頻率值并觸發(fā)過溫中斷；

23、步驟s54，當(dāng)電機驅(qū)動芯片的實時溫度值大于等于第三溫度閾值時，采用三級關(guān)斷保護，包括：立即關(guān)閉pwm輸出并激活硬件看門狗；其中，第一溫度閾值<第二溫度閾值<第三溫度閾值。

24、進一步的，所述根據(jù)當(dāng)前載波頻率調(diào)整lc濾波器的截止頻率包括：

25、lc濾波器的截止頻率的計算公式為：

26、

27、其中，fc為截止頻率，l為電感，c為電容；

28、根據(jù)當(dāng)前載波頻率f0，設(shè)定截止頻率fc＝0.3×f0，進而確保有效濾除開關(guān)諧波；

29、當(dāng)載波頻率f0為第一頻率值時，即當(dāng)前載波頻率f0＝8khz時，選電感l(wèi)為100μh，電容c為0.47μf，此時截止頻率f0約為2.4khz；

30、當(dāng)載波頻率f0為第二頻率值時，即當(dāng)前載波頻率f0＝16khz時，選電感l(wèi)為47μh，電容c為0.22μf，此時截止頻率f0約為4.8khz；

31、根據(jù)當(dāng)前載波頻率通過繼電器切換不同電感/電容組合，或采用數(shù)字電位器調(diào)整電感/電容等效值；

32、進一步的，所述根據(jù)當(dāng)前載波頻率調(diào)整共模電感參數(shù)包括：

33、共模電感的阻抗計算公式為：

34、zcm＝2πfnlcm

35、其中，zcm為共模電感的阻抗，fn為噪聲頻率，lcm為共模電感值；

36、依據(jù)當(dāng)前載波頻率來切換電感檔，當(dāng)載波頻率f0為第一頻率值時，即當(dāng)前載波頻率f0＝8khz時，采用共模電感值lcm＝10mh，以抑制低頻共模噪聲；在載波頻率f0為第二頻率值時，即當(dāng)前載波頻率f0＝16khz時，采用共模電感值lcm＝4.7mh，來優(yōu)化高頻衰減。

37、基于直流無刷電機的載波頻率控制系統(tǒng)，應(yīng)用于上述基于直流無刷電機的載波頻率控制方法，所述系統(tǒng)包括：

38、轉(zhuǎn)速獲取模塊，用于接收啟動信號，采用轉(zhuǎn)速傳感器獲取直流無刷電機的實際轉(zhuǎn)速值；

39、轉(zhuǎn)速閾值判定模塊，用于預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速閾值，并將實際轉(zhuǎn)速值與預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速閾值進行比較；

40、載波頻率控制模塊，用于當(dāng)實際轉(zhuǎn)速值大于等于轉(zhuǎn)速閾值時，將載波頻率設(shè)置為第一頻率值；當(dāng)實際轉(zhuǎn)速值小于轉(zhuǎn)速閾值時，將載波頻率設(shè)置為第二頻率值，其中第一頻率值小于第二頻率值；

41、遲滯抗振蕩處理模塊，用于預(yù)設(shè)上升遲滯閾值和下降遲滯閾值，避免載波頻率在第一頻率值和第二頻率值之間來回切換；

42、溫度保護模塊，用于當(dāng)載波頻率為第二頻率值時，獲取電機驅(qū)動芯片的溫度值，當(dāng)溫度值高于溫度預(yù)警時，進一步動態(tài)調(diào)整載波頻率；

43、電磁兼容優(yōu)化模塊，用于獲取當(dāng)前載波頻率，并根據(jù)當(dāng)前載波頻率調(diào)整lc濾波器的截止頻率及共模電感參數(shù)，優(yōu)化電磁兼容性。

44、本發(fā)明的實施方式還提供了一種網(wǎng)絡(luò)側(cè)服務(wù)端，包括：

45、至少一個處理器；以及，與至少一個處理器通信連接的存儲器；其中，存儲器存儲有可被至少一個處理器執(zhí)行的指令，指令被至少一個處理器執(zhí)行，以使至少一個處理器能夠執(zhí)行上述的基于直流無刷電機的載波頻率控制方法。

46、本發(fā)明的實施方式還提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，存儲有計算機程序，計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述的基于直流無刷電機的載波頻率控制方法。

47、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的基于直流無刷電機的載波頻率控制方法，包括接收啟動信號，采用轉(zhuǎn)速傳感器獲取直流無刷電機的實際轉(zhuǎn)速值；預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速閾值，并將實際轉(zhuǎn)速值與預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速閾值進行比較；當(dāng)實際轉(zhuǎn)速值大于等于轉(zhuǎn)速閾值時，將載波頻率設(shè)置為第一頻率值；當(dāng)實際轉(zhuǎn)速值小于轉(zhuǎn)速閾值時，將載波頻率設(shè)置為第二頻率值，其中第一頻率值小于第二頻率值；預(yù)設(shè)上升遲滯閾值和下降遲滯閾值，避免載波頻率在第一頻率值和第二頻率值之間來回切換；當(dāng)載波頻率為第二頻率值時，獲取電機驅(qū)動芯片的溫度值，當(dāng)溫度值高于溫度預(yù)警時，進一步動態(tài)調(diào)整載波頻率；獲取當(dāng)前載波頻率，并根據(jù)當(dāng)前載波頻率調(diào)整lc濾波器的截止頻率及共模電感參數(shù)，優(yōu)化電磁兼容性。本發(fā)明的基于直流無刷電機的載波頻率控制方法通過動態(tài)分檔調(diào)節(jié)載波頻率、優(yōu)化熱管理及電磁兼容性設(shè)計，實現(xiàn)效率、噪聲與可靠性的平衡；載波頻率控制方法基于轉(zhuǎn)速閾值和遲滯環(huán)機制切換載波頻率，結(jié)合高性能散熱設(shè)計及自適應(yīng)算法，顯著降低噪聲和溫升，適用于高要求的電機驅(qū)動場景。