CN106382243B - 一种基于恒定反电动势控制的风扇风量补偿算法 - Google Patents

一种基于恒定反电动势控制的风扇风量补偿算法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于恒定反电动势控制的风扇风量补偿算法，该补偿算法包括：步骤（1），测量计算风扇两端电压U：通过AD采样负载两端电压Uad3和取样电阻两端电压Uad2测量出数据，则得出风扇两端电压U=Uad3‑Uad2，步骤（2），测量计算通过风扇的电流I：I=(Uad2‑Uad1)/取样电阻，步骤（3），计算电感在直流下的电阻值Rdc：在驱动波形的基础上，叠加一个直流偏置信号，在信号作用周期内，进行U和I累积，计算U/I，得出Rdc，步骤（4），计算反电动势：通过Bemf=U‑IRdc计算公式，计算得出反电动势的值；步骤（5），针对所述步骤（4）计算得出的反电动势进行恒反电动势控制。本发明采用检测反电动势来间接测量位移，使测量反电动势等于给定反电动势，来达到恒定风扇位移的效果。

Description

一种基于恒定反电动势控制的风扇风量补偿算法
技术领域
本发明属于电子冷却散热技术领域，特别涉及到一种基于恒定反电动势控制的风扇风量补偿算法。
背景技术
常规风扇因为是转动的结构，一般使用霍尔传感器检测转速，然后进行转速控制来控制风量。
而非常规风扇并不是转动的，因为非常规风扇是由线圈,铁心以及膜片组成,驱动方式是输出一定频率的正弦半波电流，通过线圈产生磁场,不断的吸放膜片从而使它震动,产生风量，膜片的震动位移决定风量大小。非常规风扇是通过震动的方式出风，所以并不能使用常规的方式进行风量的控制，非常规风扇风量的大小取决于膜片震动的位移，是需要通过控制震动位移来控制住风量的。因为在电磁线圈结构中，膜片的震动会产生反电动势，并且和震动的位移相关，反电动势又和驱动电流成正相关，所以只要通过改变驱动电流的大小就可以控制住反电动势的值。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于恒定反电动势控制的风扇风量补偿算法，通过补偿测量反电动势使其等于给定反电动势，来达到恒定风扇位移的效果。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种基于恒定反电动势控制的风扇风量补偿算法，其特征在于该补偿算法包括以下步骤：
步骤（1），测量计算风扇两端电压U：通过AD采集风扇高压端电位Uad3和风扇低压端电位Uad2测量数据，则得出风扇两端电压U=Uad3-Uad2，
步骤（2），测量计算通过取样电阻的电流，从而得到风扇的电流I：I=(Uad2-Uad1)/取样电阻，Uad1为取样电阻低压端电位，
步骤（3），计算电感在直流下的电阻值Rdc：在风扇驱动波形的基础上，叠加一个直流偏置信号，风扇驱动波形作用周期的一个单元内包括正弦部分和直流偏置部分，提供直流偏置信号用于测量Rdc，在直流偏置部分信号作用周期内，进行电感的U '和I '累积，最后计算U'/I'，得出电感在直流下的电阻值Rdc，
步骤（4），计算反电动势Bemf：通过Bemf=U-IRdc计算公式，计算得出反电动势的值；
步骤（5），针对所述步骤（4）计算得出的反电动势进行恒反电动势控制。
所述步骤（5）中恒反电动势控制的方法为：假定风扇给定反电势为Bemf_Target，风扇实际测量计算得到的反电势为Bemf_Estimate，则有反电势误差计算公式：Bemf Error= Bemf_Target - Bemf_Estimate，此计算是实时的，所以一旦当BemfError>0时，则增加驱动电流，当BemfError<0时，则降低驱动电流，最终使Bemf Error趋向于0，使步骤（4）计算得出的风扇的反电动势的值等于风扇给定反电势。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明采用了检测反电动势的方式来间接测量位移，然后通过恒定反电动势控制技术来恒定位移，本发明针对检测计算的反电动势进行恒反电动势控制，这个恒反电动势控制过程是实时的，这样风扇运行过程中只要反电动势发生了变化，就可以修正回来，从而达到恒定膜片位移的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实用新型的一些实施例，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为本发明的Uad采样结构图。
图2为本发明的恒反电动势控制框图。
图3为本发明的驱动电流波形及偏置信号图。
具体实施方式
下面结合具体实施举例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
如图1、图2和图3所示，本实施例基于恒定反电动势控制的风扇风量补偿算法，该补偿算法包括以下步骤：
步骤（1），测量计算风扇两端电压U：通过AD采集风扇高压端电位Uad3和风扇低压端电位Uad2测量数据，则得出风扇两端电压U=Uad3-Uad2，
步骤（2），测量计算通过取样电阻的电流，从而得到风扇的电流I：I=(Uad2-Uad1)/取样电阻，Uad1为取样电阻低压端电位，因为风扇是感性负载，如果在风扇运行状态下直接使用U/I计算，那会包含感抗成分，从而使Rdc不够准确，
步骤（3），计算电感在直流下的电阻值Rdc：在风扇驱动波形的基础上，叠加一个直流偏置信号，如图3所示，是风扇上的驱动波形，风扇驱动波形作用周期的一个单元内包括正弦部分和直流偏置部分，其中在0~T1时间段内为正弦部分，在T1~T时间段内为直流偏置部分，一个半波正弦规律的电流信号，正弦部分和直流偏置部分各占50%， 提供0.1A的直流偏置信号用于测量Rdc，并且作用于所有周期，信号频率88HZ，在直流偏置部分信号作用周期内，进行电感的U '和I '累积，最后计算U'/I'，得出电感在直流下的电阻值Rdc，
步骤（4），计算反电动势Bemf：通过Bemf=U-IRdc计算公式，计算得出反电动势的值，
步骤（5），针对所述步骤（4）计算得出的反电动势进行恒反电动势控制。
作为优选，本实施例所述步骤（5）中恒反电动势控制的方法为：假定风扇给定反电势为Bemf_Target，风扇实际测量计算得到的反电势为Bemf_Estimate，则有反电势误差计算公式：Bemf Error = Bemf_Target - Bemf_Estimate，此计算是实时的，所以一旦当BemfError>0时，则增加驱动电流，当BemfError<0时，则降低驱动电流，最终使Bemf Error趋向于0，使步骤（4）计算得出的风扇的反电动势的值等于风扇给定反电势。
本实施例的应用实例为：
假设设置一风扇的给定反电势为Bemf_Target=900，启动电流为180（电流的调节精度是8位，即一共255档），此时的Bemf_Estimate=715，
BemfError=Bemf_Target-Bemf_Estimate=185>0，因为误差大于0，所以要增加电流，电流调节是一个周期增加1档，即电流=180+1=181，经过10个周期后，电流=190，此时的Bemf_Estimate=744，
BemfError=900-744=156>0，继续增加电流，直到电流=245，Bemf_Estimate=900，BemfError=0，电流停止增加，位移也稳定住了，完成恒反电势控制。

Claims (2)

1.一种基于恒定反电动势控制的风扇风量补偿算法，其特征在于该补偿算法包括以下步骤：
步骤（1），测量计算风扇两端电压U：通过AD采集风扇高压端电位Uad3和风扇低压端电位Uad2测量数据，则得出风扇两端电压U=Uad3-Uad2，
步骤（2），测量计算通过取样电阻的电流，从而得到风扇的电流I：I=(Uad2-Uad1)/取样电阻，Uad1为取样电阻低压端电位，
步骤（3），计算电感在直流下的电阻值Rdc：在风扇驱动波形的基础上，叠加一个直流偏置信号，风扇驱动波形作用周期的一个单元内包括正弦部分和直流偏置部分，提供直流偏置信号用于测量Rdc，在直流偏置部分信号作用周期内，进行电感的U '和I '累积，最后计算U'/I'，得出电感在直流下的电阻值Rdc，
步骤（4），计算反电动势：通过Bemf=U-IRdc计算公式，计算得出反电动势的值；
步骤（5），针对所述步骤（4）计算得出的反电动势进行恒反电动势控制。
2.根据权利要求1所述的基于恒定反电动势控制的风扇风量补偿算法，其特征在于，所述步骤（5）中恒反电动势控制的方法为：假定风扇给定反电势为Bemf_Target，风扇实际测量计算得到的反电势为Bemf_Estimate，则有反电势误差计算公式：Bemf Error = Bemf_
Target - Bemf_Estimate，此计算是实时的，所以一旦当BemfError>0时，则增加驱动电流，当BemfError<0时，则降低驱动电流，最终使Bemf Error趋向于0，使步骤（4）计算得出的风扇的反电动势的值等于风扇给定反电势。
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