CN110661470B - 一种基于pwm频率抖动算法的nvh振动噪声优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于PWM频率抖动算法的NVH振动噪声优化方法，首先测试电机在固定频率f下，全转速段加载最大扭矩时NVH振动噪声波形，把NVH振动噪声波形凸起部分按照转速区间进行分段，第一个噪声凸起部分转速段为Δn1,第二个噪声凸起部分转速段为Δn2……第k个噪声凸起转速段为Δnk；在每个噪声凸起部分转速段经过测试标定注入抖频模型后，找到合适抖频模型使得NVH噪声得到有效降低，第i个噪声凸起转速段Δni标定出的抖频模型称为注入抖频模型i，电机控制器设定IGBT驱动模块的PWM开关频率为注入抖频模型i。使用本方案实现优化NVH噪声，由于根据原固定频率NVH数据进行数据分析，可以有效分辨出NVH噪声需要优化区间并且进行不同转速的分段，实现全转速段NVH优化。

Description

一种基于PWM频率抖动算法的NVH振动噪声优化方法

技术领域

本发明涉及NVH振动噪声领域，特别涉及一种基于PWM频率抖动算法的NVH振动噪声优化方法。

背景技术

随着电动汽车行普及，人们对电动汽车质量要求越来越高，对NVH振动噪声和环境污染标准也越来越高，对电动汽车的可靠性和舒适性要求越来越高，电机振动噪不仅会整车室内有极大的影响，长时间处在超标的振动噪声环境下还会影响人身健康问题，并同时会造成电机和控制器相关部件失效，维修困难，维护成本增加。因此降低电机控制器的振动噪声，提高电机控制器产品可靠性，提高整车人身舒适性，成为电机行业普遍面临的共同问题。

专利文献1(申请公布号：CN 108258947 A)公开了一种电动汽车电机控制器抑制高频噪声的方法，这篇专利采用电机控制器软件根据接收的扭矩命令和采集电机转速信号设定IGBT驱动模块开关频率。如图1的流程图所示，整个电机控制按照转速分为三个范围，低转速在500rpm的转速下IGBT开关频率固定，500到6000rpm转速下根据扭矩进行IGBT PWM频率是固定还是随机变频，在6000rpm转速以上，根据扭矩进行IGBT PWM频率是固定还是随机变频，针对性不强，并且IGBT开关频率方式只是随机变频，噪声凸起的问题难以有效针对解决。

本方案是在不同的转速段，针对电机在该转速段原有NVH振动噪声问题选择特定变频注入模型进行IGBT开关，有效解决原有NVH振动噪声问题。

发明内容

本发明目的是：提供一种基于PWM开关频率抖频控制算法，在不同转速段，注入不同抖频模型，使得PWM变频按照设定好的特有的抖频模型驱动电机，从而有效的降低电机NVH振动噪声，提高乘客舒适性和产品可靠性。

本发明的技术方案是：

一种基于PWM频率抖动算法的NVH振动噪声优化方法，首先测试电机在固定频率f下，全转速段加载最大扭矩时NVH振动噪声波形，把NVH振动噪声波形凸起部分按照转速区间进行分段，第一个噪声凸起部分转速段为Δn1,第二个噪声凸起部分转速段为Δn2……第k个噪声凸起转速段为Δnk；在每个噪声凸起部分转速段经过测试标定注入抖频模型后，找到合适抖频模型使得NVH噪声得到有效降低，第i个噪声凸起转速段Δni标定出的抖频模型称为注入抖频模型i，电机控制器设定IGBT驱动模块的PWM开关频率为注入抖频模型i，1≤i≤k。

优选的，所述NVH振动噪声波形中，对于没有噪声凸起部分的转速段，电机控制器设定IGBT驱动模块的PWM开关频率随机变频。

优选的，在整个转速段NVH标定结束后，把需要用到的各个注入抖频模型生成多个表格写入程序中，并且在EEPROM中存储不同转速段数据和其所对应的表格标号数据，在上电启动过程中，读取相应的NVH转速段数据和对应的注入模型表，电机在不同的转速下会运行不同的注入模型驱动IGBT频率按照对应的模型。

优选的，在电机为0～n1转速段，NVH噪声没有脉冲凸起现象，电机控制器设定IGBT驱动模块的PWM开关频率为fr1，其表达式为：

F＝fr1；

式中fr1为初始设置的最低频率。

优选的，当电机转速为n1～n2转速段，NVH噪声没有脉冲凸起现象，电机控制器设定IGBT驱动模块的PWM开关频率为fr2±KΔf，其表达式为：

F＝fr2±KΔf；

式中fr2为经过NVH标定综合评估后的IGBT开关频率，K为[-1,1]之间均匀分布的随机数，Δf为IGBT开关频率的频带。

优选的，当电机转速位置n2～n3区间，NVH噪声第一次出现有脉冲凸起现象，即Δn1转速段，经过标定注入抖频模型后，找到适合抖频模型使得NVH噪声得到有效降低，这一适合的抖频模型称之为注入抖频模型1；电机控制器设定IGBT驱动模块的PWM开关频率为注入抖频模型1，其表达式为：

F＝注入抖频模型1

式中，注入抖频模型1，是PWM频率在一定频率范围内按照特定生成的模型进行分布的频率。

优选的，当电机转速位置nk1～nk2区间，NVH噪声有脉冲凸起现象，经过测试标定注入抖频模型后，找到合适抖频模型使得NVH噪声得到有效降低，这一标定出的抖频模型称之为注入抖频模型k，电机控制器设定IGBT驱动模块的PWM开关频率为注入抖频模型k，其表达式为：

F＝注入抖频模型k

式中，注入抖频模型k，是PWM频率在一定频率范围内按照特定生成的模型进行分布的频率。

优选的，当电机转速从nk2到最大转速，NVH噪声没有脉冲凸起现象，电机控制器设定IGBT驱动模块的PWM开关频率为frn±KΔf，其表达式为：

F＝frn±KΔf；

式中frn为经过NVH标定综合评估后的IGBT开关频率，K为[-1,1]之间均匀分布的随机数，Δf为IGBT开关频率的频带。

本发明的优点是：

1.使用本方案实现优化NVH噪声，由于根据原固定频率NVH数据进行数据分析，可以有效分辨出NVH噪声需要优化区间并且进行不同转速的分段，实现全转速段NVH优化。

2.使用本方案实现优化NVH噪声，针对NVH凸起问题，专门进行注入抖频模型进行标定，可以有效降低NVH凸起噪声顽疾，降低了整体NVH最大噪声值。

3.使用本方案实现优化NVH噪声，不用再外加多个外置电路，可以节约成本。

4.使用本方案实现优化NVH噪声，有效提高了整车控制性能以及乘客舒适性。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为现有技术中电动汽车电机控制器抑制高频噪声的方法的流程图；

图2为实施例中全转速段加载最大扭矩时NVH振动噪声波形图；

图3为实施例中基于PWM频率抖动算法的NVH振动噪声优化方法的流程图；

具体实施方式

在本发明实施例的电机抖频算法实现方法中，针对不同转速段下不同的NVH状态进行不同抖频模型注入来进行控制。原转速段NVH噪声如图2所示：图中椭圆圈中为噪声凸起现象。

如图3所示，本发明实施例的基于PWM频率抖动算法的NVH振动噪声优化方法，包括以下步骤。

S1、首先测试电机在固定频率f下，全转速段加载最大扭矩时NVH振动噪声波形，如图2所示。把NVH振动噪声波形凸起部分按照转速区间进行分段，第一个噪声凸起部分转速段为Δn1,第二个噪声凸起部分转速段为Δn2……第k个噪声凸起转速段为Δnk。

S2、在电机为0～n1转速段，NVH噪声没有脉冲凸起现象，电机控制器设定IGBT驱动模块的PWM开关频率为fr1，其表达式为：

F＝fr1；

式中fr1为初始设置的最低频率。

S3、当电机转速为n1～n2转速段，NVH噪声没有脉冲凸起现象，电机控制器设定IGBT驱动模块的PWM开关频率为fr2±KΔf，其表达式为：

F＝fr2±KΔf；

式中fr2为经过NVH标定综合评估后的IGBT开关频率，K为[-1,1]之间均匀分布的随机数，Δf为IGBT开关频率的频带。

S4、当电机转速位置n2～n3区间，NVH噪声第一次出现有脉冲凸起现象，即Δn1转速段，经过标定注入抖频模型后，找到适合抖频模型使得NVH噪声得到有效降低，这一适合的抖频模型称之为注入抖频模型1；电机控制器设定IGBT驱动模块的PWM开关频率为注入抖频模型1，其表达式为：

F＝注入抖频模型1

式中，注入抖频模型1，是PWM频率在一定频率范围内按照特定生成的模型进行分布的频率。

S5、当电机转速位置nk1～nk2区间，NVH噪声有脉冲凸起现象，经过测试标定注入抖频模型后，找到合适抖频模型使得NVH噪声得到有效降低，这一标定出的抖频模型称之为注入抖频模型k，电机控制器设定IGBT驱动模块的PWM开关频率为注入抖频模型k，其表达式为：

F＝注入抖频模型k

式中，注入抖频模型k，是PWM频率在一定频率范围内按照特定生成的模型进行分布的频率。

S6、当电机转速从nk2到最大转速，NVH噪声没有脉冲凸起现象，电机控制器设定IGBT驱动模块的PWM开关频率为frn±KΔf，其表达式为：

F＝frn±KΔf；

式中frn为经过NVH标定综合评估后的IGBT开关频率，K为[-1,1]之间均匀分布的随机数，Δf为IGBT开关频率的频带。

上述抖频算法方式，整个转速段针对每段NVH噪声做分段最优处理，使得电机NVH综合得到有效降低，特别是NVH凸起现象通过一般的随机变频不能达到有效的降低效果，采用此种方式可以有效降低NVH噪声。在整个转速段NVH标定结束后，把需要用到的多个注入抖频模型生成多个表格写入程序中，并且在EEPROM中存储不同转速段数据和其所对应的表格标号数据，在上电启动过程中，读取相应的NVH转速段数据和对应的注入模型表，电机在不同的转速下会运行不同的注入模型驱动IGBT频率按照对应的模型，有效降低各转速段NVH噪声。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于PWM频率抖动算法的NVH振动噪声优化方法，其特征在于， 首先测试电机在固定频率f下，全转速段加载最大扭矩时NVH振动噪声波形，把NVH振动噪声波形凸起部分按照转速区间进行分段，第一个噪声凸起部分转速段为∆n1,第二个噪声凸起部分转速段为∆n2……第k个噪声凸起转速段为∆nk；在每个噪声凸起部分转速段经过测试标定注入抖频模型后，找到合适抖频模型使得NVH噪声得到有效降低，第i个噪声凸起转速段∆ni标定出的抖频模型称为注入抖频模型i，电机控制器设定IGBT驱动模块的PWM开关频率为注入抖频模型i，1≤i≤k；

在整个转速段NVH标定结束后，把需要用到的各个注入抖频模型生成多个表格写入程序中，并且在EEPROM中存储不同转速段数据和其所对应的表格标号数据，在上电启动过程中，读取相应的NVH转速段数据和对应的注入模型表，电机在不同的转速下会运行不同的注入模型驱动IGBT频率按照对应的模型；

在电机为0～n1转速段，NVH噪声没有脉冲凸起现象，电机控制器设定IGBT驱动模块的PWM开关频率为fr1，其表达式为：

F = fr1；

式中fr1为初始设置的最低频率；

当电机转速位置n2~n3区间， NVH噪声第一次出现有脉冲凸起现象，即∆n1转速段，经过标定注入抖频模型后，找到适合抖频模型使得NVH噪声得到有效降低，这一适合的抖频模型称之为注入抖频模型1；电机控制器设定IGBT驱动模块的PWM开关频率为注入抖频模型1，其表达式为：

F = 注入抖频模型1

式中，注入抖频模型1，是PWM频率在一定频率范围内按照特定生成的模型进行分布的频率。

2.根据权利要求1所述的基于PWM频率抖动算法的NVH振动噪声优化方法，其特征在于，所述NVH振动噪声波形中，对于没有噪声凸起部分的转速段，电机控制器设定IGBT驱动模块的PWM开关频率随机变频。

3.根据权利要求2所述的基于PWM频率抖动算法的NVH振动噪声优化方法，其特征在于，当电机转速为n1～n2转速段，NVH噪声没有脉冲凸起现象，电机控制器设定IGBT驱动模块的PWM开关频率为fr2 ± K∆f，其表达式为：

F = fr2 ± K∆f；

式中fr2为经过NVH标定综合评估后的IGBT开关频率，K为[-1,1]之间均匀分布的随机数，∆f为IGBT开关频率的频带。

4.根据权利要求2所述的基于PWM频率抖动算法的NVH振动噪声优化方法，其特征在于，当电机转速位置nk1~nk2区间，NVH噪声有脉冲凸起现象，经过测试标定注入抖频模型后，找到合适抖频模型使得NVH噪声得到有效降低，这一标定出的抖频模型称之为注入抖频模型k，电机控制器设定IGBT驱动模块的PWM开关频率为注入抖频模型k，其表达式为：

F = 注入抖频模型k

式中，注入抖频模型k，是PWM频率在一定频率范围内按照特定生成的模型进行分布的频率。

5.根据权利要求2所述的基于PWM频率抖动算法的NVH振动噪声优化方法，其特征在于，当电机转速从nk2到最大转速，NVH噪声没有脉冲凸起现象，电机控制器设定IGBT驱动模块的PWM开关频率为frn ± K∆f，其表达式为：

F = frn ± K∆f；

式中frn为经过NVH标定综合评估后的IGBT开关频率，K为[-1,1]之间均匀分布的随机数，∆f为IGBT开关频率的频带。

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