專利名稱：伺服控制器的降噪控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種伺服控制器的降噪控制方法。
背景技術(shù)：
對于采用空間矢量脈寬調(diào)制方法(SVPWM)的伺服控制器，在空載或輕載時(shí)，強(qiáng)電 的脈寬調(diào)制信號(PWM)同時(shí)開關(guān)或短時(shí)間內(nèi)間隔開關(guān)，會(huì)在控制系統(tǒng)各級弱電供電電源上 產(chǎn)生明顯的疊加噪聲，該疊加噪聲會(huì)造成控制系統(tǒng)AD采樣不準(zhǔn)、誤觸發(fā)報(bào)警信號、通訊信 號無法正常傳輸?shù)炔涣冀Y(jié)果，嚴(yán)重影響了伺服控制器的可靠性和穩(wěn)定性。通常空間矢量脈寬調(diào)制方法的脈寬調(diào)制信號如圖1所示，圖中A、B、C分別為在一 個(gè)開關(guān)周期T內(nèi)三相PWM信號，t_、tb。n、t。。n分別為A、B、C三相高電平保持時(shí)間，taup、tbup、 tcup分別為A、B、C三相上升沿，ta。ff、tb。ff、t。。ff分別為A、B、C三相下降沿，A相上升沿超前于B 相上升沿、-時(shí)間，B相上升沿超前于C相上升沿、_時(shí)間，若tab。n< At或者tb。。n< At, 則產(chǎn)生疊加噪聲；同樣A相下降沿滯后于B相下降沿tab。ff時(shí)間，B相下降沿滯后于C相下 降沿tb。。ff時(shí)間，C相下降沿滯后于A相下降沿ta。。ff時(shí)間，若tab。ff彡Δ t、tbcoff彡Δ t或者 tacoff ^ At，則產(chǎn)生疊加噪聲。而目前伺服控制器中大多采用的降噪方法為硬件濾波，例如增加電抗器，增加三 相濾波器，增加隔離光耦，增加磁環(huán)等方法，這些方法雖然能夠在一定程度上降低噪聲，但 其成本較高，一致性較差，且并非從噪聲產(chǎn)生的根本原因上分析、解決噪聲問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種伺服控制器的降噪控制方法，本方法從噪 聲源出發(fā)實(shí)施降噪，降噪效果明顯，成本低，有效提高了伺服控制器的可靠性和穩(wěn)定性。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明伺服控制器的降噪控制方法，在一個(gè)開關(guān)周期T內(nèi)， A、B、C三相的PWM調(diào)制信號A相上升沿超前于B相上升沿tab。n時(shí)間，B相上升沿超前于C 相上升沿tb。。n時(shí)間，A相下降沿與B相下降沿相位差tab。ff時(shí)間，B相下降沿與C相下降沿相 位差tb。。ff時(shí)間，C相下降沿與A相下降沿相位差ta。。ff時(shí)間；當(dāng)tabon< At或者tb。。n< At 時(shí)，以B相作為參考相，A相上升沿相對于B相上升沿左移至相距Δ t時(shí)間的相位，C相上 升沿相對于B相上升沿右移至相距At時(shí)間的相位，相移過程中，保持A、B、C三相高電平 taon> tb。n、t。。n時(shí)間不變；若tabon > Δ t或者tb。。n > At,則保持tab。n或者tb。。n時(shí)間不變；當(dāng) taboff ^ Atabcoff^八{(lán)或者、。 < At時(shí)，取A、B、C三相中某一相下降沿到另外兩相下 降沿間距時(shí)間均為最短的相作為參考相，其余兩相下降沿相對于參考相下降沿以最短相移 時(shí)間為基準(zhǔn)分別左移和右移至相距Δ t時(shí)間的相位；若taboff > Δ tUbcoff > Δ t或者tacoff > At,則保持tab。ff、tbcoff或者ta。。ff時(shí)間不變；所述Δ t是PWM調(diào)制信號A、B、C三相的上 升或下降的偏移時(shí)間；為保證伺服控制器的控制精度，在一個(gè)開關(guān)周期Tl內(nèi)，PWM調(diào)制信號上升沿和下 降沿分離降噪前后，若PWM調(diào)制信號中A、B或C相中某相的高電平時(shí)間值前后變化Atl，
3則在開關(guān)周期Tl的后一周期T2內(nèi)，先將對應(yīng)相的高電平時(shí)間值增加或減少Atl后，再進(jìn) 行PWM調(diào)制信號上升沿和下降沿的分離降噪；為保證伺服控制器的總能量守衡，在伺服控制器整個(gè)運(yùn)行時(shí)間Tall內(nèi)，將A、B或C 某相的每個(gè)周期內(nèi)的高電平時(shí)間值相加仁=trl+tr2+……tm，將對應(yīng)相的每個(gè)周期內(nèi)開關(guān) 分離降噪后的高電平時(shí)間值相加ts = tsl+ts2+……tsn，需滿足仁=ts。上述開關(guān)周期T取值范圍為0. 05ms ^ T ^ Ims時(shí)，所述偏移時(shí)間Δ t取值范圍為 0. 25μ s 彡 At 彡 0. 75 μ S。上述偏移時(shí)間Δ t的最佳取值為0. 5 μ S。由于本發(fā)明伺服控制器的降噪控制方法采用了上述技術(shù)方案，即在一個(gè)開關(guān)周期 T內(nèi)，Α、B、C三相的PWM調(diào)制信號上升沿的相位差小于或等于At時(shí)，以B相作為參考相， 其余二相的上升沿分別左移和右移At時(shí)間相位，同時(shí)保持各相高電平時(shí)間不變，而Α、B、 C三相的PWM調(diào)制信號上升沿的相位差大于At時(shí)，保持其差值不變；當(dāng)A、B、C三相的PWM 調(diào)制信號下降沿的相位差小于或等于At時(shí)，取A、B、C三相中某一相下降沿到另外兩相下 降沿間距時(shí)間均為最短的相作為參考相，其余兩相下降沿相對于參考相下降沿以最短相移 時(shí)間為基準(zhǔn)分別左移和右移△ t時(shí)間的相位；而A、B、C三相的PWM調(diào)制信號下降沿的相位 差大于At時(shí)，則保持其差值不變；同時(shí)前一周期內(nèi)高電平的變化需在下一周期內(nèi)調(diào)整并 保持整個(gè)運(yùn)行時(shí)間內(nèi)高電平總值不變；本方法從噪聲源出發(fā)實(shí)施降噪，降噪效果明顯，成本 低，有效提高了伺服控制器的可靠性和穩(wěn)定性。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明圖1為空間矢量脈寬調(diào)制方法的脈寬調(diào)制信號波形圖，圖2為本發(fā)明A相、B相、C相上升沿開關(guān)分離降噪波形圖；圖3為本發(fā)明A相下降沿超前于B相下降沿，B相下降沿超前于C相下降沿開關(guān) 分離降噪波形圖；圖4為本發(fā)明C相下降沿超前于B相下降沿，B相下降沿超前于A相下降沿開關(guān) 分離降噪波形圖；圖5為本發(fā)明B相下降沿超前于A相下降沿，A相下降沿超前于C相下降沿開關(guān) 分離降噪波形圖；圖6為本發(fā)明C相下降沿超前于A相下降沿，A相下降沿超前于B相下降沿開關(guān) 分離降噪波形圖；圖7為本發(fā)明A相下降沿超前于C相下降沿，C相下降沿超前于B相下降沿開關(guān) 分離降噪波形圖；圖8為本發(fā)明B相下降沿超前于C相下降沿，C相下降沿超前于A相下降沿開關(guān) 分離降噪波形圖；圖9為本發(fā)明周期Tl內(nèi)能量增多，周期T2內(nèi)能量回補(bǔ)開關(guān)分離降噪波形圖；圖10為本發(fā)明周期Tl內(nèi)能量降低，周期T2內(nèi)能量上調(diào)開關(guān)分離降噪波形圖；圖11為本發(fā)明總能量守恒開關(guān)分離降噪波形具體實(shí)施例方式本發(fā)明伺服控制器的降噪控制方法，在一個(gè)開關(guān)周期T內(nèi)，A、B、C三相的PWM調(diào)制 信號A相上升沿超前于B相上升沿tab。n時(shí)間，B相上升沿超前于C相上升沿tb。。n時(shí)間，A相 下降沿與B相下降沿相位差tab。ff時(shí)間，B相下降沿與C相下降沿相位差tb。。ff時(shí)間，C相下 降沿與A相下降沿相位差ta。。ff時(shí)間；當(dāng)tab。n< At或者tb。。n< At時(shí)，以B相作為參考相， A相上升沿相對于B相上升沿左移至相距At時(shí)間的相位，C相上升沿相對于B相上升沿右 移至相距Δ t時(shí)間的相位，相移過程中，保持A、B、C三相高電平t_、tb。n、t。。n時(shí)間不變；若 tabon > Δ t 或者 tbcon > Δ t，則保持 tabon 或者 tbcon 時(shí)間不變；當(dāng) taboff ( Δ t Ubcoff 彡 Δ t 或 者ta。。ff彡At時(shí)，取A、B、C三相中某一相下降沿到另外兩相下降沿間距時(shí)間均為最短的 相作為參考相，其余兩相下降沿相對于參考相下降沿以最短相移時(shí)間為基準(zhǔn)分別左移和右 移至相距Δ t時(shí)間的相位；若taboff > Δ t Ubcoff > Δ t或者tac。ff > At,則保持tab。ff、tbc。ff 或者ta。。ff時(shí)間不變；所述△ t是PWM調(diào)制信號A、B、C三相的上升或下降的偏移時(shí)間；為保證伺服控制器的控制精度，在一個(gè)開關(guān)周期Tl內(nèi)，PWM調(diào)制信號上升沿和下 降沿分離降噪前后，若PWM調(diào)制信號中A、B或C相中某相的高電平時(shí)間值前后變化Atl， 則在開關(guān)周期Tl的后一周期T2內(nèi)，先將對應(yīng)相的高電平時(shí)間值增加或減少Atl后，再進(jìn) 行PWM調(diào)制信號上升沿和下降沿的分離降噪；為保證伺服控制器的總能量守衡，在伺服控制器整個(gè)運(yùn)行時(shí)間Tall內(nèi)，將A、B或C 某相的每個(gè)周期內(nèi)的高電平時(shí)間值相加仁=trl+tr2+……tm，將對應(yīng)相的每個(gè)周期內(nèi)開關(guān) 分離降噪后的高電平時(shí)間值相加ts = tsl+ts2+……tsn，需滿足仁=ts。上述開關(guān)周期T取值范圍為0. 05ms ^ T ^ Ims時(shí)，所述偏移時(shí)間Δ t取值范圍為 0. 25μ s 彡 At 彡 0. 75 μ S。上述偏移時(shí)間Δ t的最佳取值為0. 5 μ S。如圖2所示開關(guān)分離降噪。在一個(gè)開關(guān)周期T內(nèi)，若tab。n< At或者tb。。n< At, 則PWM信號A相、B相或者C相上升沿產(chǎn)生疊加噪聲，將B相作為參考相，A相上升沿相對 于B相上升沿左移至相距At時(shí)間的相位，C相上升沿相對于B相上升沿右移至相距At時(shí) 間的相位，相移過程中，保持A、B、C三相高電平t_、tb。n、t。。n時(shí)間不變；若tab。n > At或者 tbcon > At’則保持tab。n或者tb。。n時(shí)間不變；如圖3所示開關(guān)分離降噪。在一個(gè)開關(guān)周期T內(nèi)，根據(jù)圖2所述方式實(shí)施分離的 PWM信號A、B、C，若taboff彡Δ t或者tbcoff彡Δ t，則PWM信號A相、B相或者C相下降沿產(chǎn) 生疊加噪聲，若A相下降沿超前于B相下降沿，B相下降沿超前于C相下降沿，則取B相作 為參考相，A相下降沿相對于B相下降沿左移至相距Δ t時(shí)間的相位，C相下降沿相對于B 相下降沿右移至相距Δ t時(shí)間的相位；若taboff > Δ t或者tbcoff > At,則保持taboff或者 tbcoff時(shí)間不變；如圖4所示開關(guān)分離降噪。在一個(gè)開關(guān)周期T內(nèi)，根據(jù)圖2所述方式實(shí)施分離的 PWM信號A、B、C，若taboff彡Δ t或者tbcoff彡Δ t，則PWM信號A相、B相或者C相下降沿產(chǎn) 生疊加噪聲，若C相下降沿超前于B相下降沿，B相下降沿超前于A相下降沿，則取B相作 為參考相，C相下降沿相對于B相下降沿左移至相距Δ t時(shí)間的相位，A相下降沿相對于B 相下降沿右移至相距Δ t時(shí)間的相位；若taboff > Δ t或者tbcoff > At,則保持taboff或者 tbcoff時(shí)間不變；
如圖5所示開關(guān)分離降噪。在一個(gè)開關(guān)周期T內(nèi)，根據(jù)圖2所述方式實(shí)施分離的 PWM信號A、B、C，若taboff彡Δ t或者tacoff彡Δ t，則PWM信號A相、B相或者C相下降沿產(chǎn) 生疊加噪聲，若B相下降沿超前于A相下降沿，A相下降沿超前于C相下降沿，則取A相作 為參考相，B相下降沿相對于A相下降沿左移至相距At時(shí)間的相位，C相下降沿相對于A 相下降沿右移至相距Δ t時(shí)間的相位；若taboff > Δ t或者tacoff > At,則保持taboff或者 tacoff時(shí)間不變；如圖6所示開關(guān)分離降噪。在一個(gè)開關(guān)周期T內(nèi)，根據(jù)圖2所述方式實(shí)施分離的 PWM信號A、B、C，若taboff彡Δ t或者tacoff彡Δ t，則PWM信號A相、B相或者C相下降沿產(chǎn) 生疊加噪聲，若C相下降沿超前于A相下降沿，A相下降沿超前于B相下降沿，則取A相作 為參考相，C相下降沿相對于A相下降沿左移至相距At時(shí)間的相位，B相下降沿相對于A 相下降沿右移至相距Δ t時(shí)間的相位；若taboff > Δ t或者tacoff > At,則保持taboff或者 tacoff時(shí)間不變；如圖7所示開關(guān)分離降噪。在一個(gè)開關(guān)周期T內(nèi)，根據(jù)圖2所述方式實(shí)施分離的 PWM信號A、B、C，若tacoff彡Δ t或者tbcoff彡Δ t，則PWM信號A相、B相或者C相下降沿產(chǎn) 生疊加噪聲，若A相下降沿超前于C相下降沿，C相下降沿超前于B相下降沿，則取C相作 為參考相，A相下降沿相對于C相下降沿左移至相距Δ t時(shí)間的相位，B相下降沿相對于C 相下降沿右移至相距Δ t時(shí)間的相位；若tacoff > Δ t或者tbcoff > At,則保持tacoff或者 tbcoff時(shí)間不變；如圖8所示開關(guān)分離降噪。在一個(gè)開關(guān)周期T內(nèi)，根據(jù)圖2所述方式實(shí)施分離的 PWM信號A、B、C，若tacoff彡Δ t或者tbcoff彡Δ t，則PWM信號A相、B相或者C相下降沿產(chǎn) 生疊加噪聲，若B相下降沿超前于C相下降沿，C相下降沿超前于A相下降沿，則取C相作 為參考相，B相下降沿相對于C相下降沿左移至相距Δ t時(shí)間的相位，A相下降沿相對于C 相下降沿右移至相距Δ t時(shí)間的相位；若tacoff > Δ t或者tbcoff > At,則保持tacoff或者 tbcoff時(shí)間不變；如圖9所示開關(guān)分離降噪。在一個(gè)開關(guān)周期T1內(nèi)，若在開關(guān)分離降噪前、開關(guān)分 離降噪后，PWM信號A、B或C中某相的高電平時(shí)間值前后相差A(yù)t1 = t。nl-t。n2，則在開關(guān)周 期T1的后一周期T2內(nèi)，須將對應(yīng)相在周期T2內(nèi)的高電平時(shí)間值t。n3增加Δ tl后，即t。n4 = t。n3+At1，再進(jìn)行開關(guān)分離降噪；如圖10所示開關(guān)分離降噪。在一個(gè)開關(guān)周期T1內(nèi)，若在開關(guān)分離降噪前、開關(guān)分 離降噪后，PWM信號A、B或C中某相的高電平時(shí)間值前后相差A(yù)t1 = t。n2_t。nl，則在開關(guān)周 期T1的后一周期T2內(nèi)，須將對應(yīng)相在周期T2內(nèi)的高電平時(shí)間值t。n3減少Δ tl后，即t。n4 = ^3-At1，再進(jìn)行開關(guān)分離降噪；如圖11所示開關(guān)分離降噪。在整個(gè)運(yùn)行時(shí)間Tall內(nèi)，將A、B或C某相的每個(gè)周 期T1, T2,……、Tn內(nèi)的高電平時(shí)間值相加tr = trl+tr2+……tm，將對應(yīng)相的每個(gè)周期T1, T2>……、Tn內(nèi)的開關(guān)分離降噪后高電平時(shí)間值相加ts = tsl+ts2+……tsn，需滿足tr = ts， 使得開關(guān)分離降噪前后總能量守恒。
權(quán)利要求
一種伺服控制器的降噪控制方法，在一個(gè)開關(guān)周期T內(nèi)，A、B、C三相的PWM調(diào)制信號A相上升沿超前于B相上升沿tabon時(shí)間，B相上升沿超前于C相上升沿tbcon時(shí)間，A相下降沿與B相下降沿相位差taboff時(shí)間，B相下降沿與C相下降沿相位差tbcoff時(shí)間，C相下降沿與A相下降沿相位差tacoff時(shí)間，其特征在于當(dāng)tabon≤Δt或者tbcon≤Δt時(shí)，以B相作為參考相，A相上升沿相對于B相上升沿左移至相距Δt時(shí)間的相位，C相上升沿相對于B相上升沿右移至相距Δt時(shí)間的相位，相移過程中，保持A、B、C三相高電平taon、tbon、tcon時(shí)間不變；若tabon＞Δt或者tbcon＞Δt，則保持tabon或者tbcon時(shí)間不變；當(dāng)taboff≤Δt、tbcoff≤Δt或者tacoff≤Δt時(shí)，取A、B、C三相中某一相下降沿到另外兩相下降沿間距時(shí)間均為最短的相作為參考相，其余兩相下降沿相對于參考相下降沿以最短相移時(shí)間為基準(zhǔn)分別左移和右移至相距Δt時(shí)間的相位；若taboff＞Δt、tbcoff＞Δt或者tacoff＞Δt，則保持taboff、tbcoff或者tacoff時(shí)間不變；所述Δt是PWM調(diào)制信號A、B、C三相的上升或下降的偏移時(shí)間；在一個(gè)開關(guān)周期T1內(nèi)，PWM調(diào)制信號上升沿和下降沿分離降噪前后，若PWM調(diào)制信號中A、B或C相中某相的高電平時(shí)間值前后變化Δt1，則在開關(guān)周期T1的后一周期T2內(nèi)，先將對應(yīng)相的高電平時(shí)間值增加或減少Δt1后，再進(jìn)行PWM調(diào)制信號上升沿和下降沿的分離降噪；在伺服控制器整個(gè)運(yùn)行時(shí)間Tall內(nèi)，將A、B或C某相的每個(gè)周期內(nèi)的高電平時(shí)間值相加tr＝tr1+tr2+……trn，將對應(yīng)相的每個(gè)周期內(nèi)開關(guān)分離降噪后的高電平時(shí)間值相加ts＝ts1+ts2+……tsn，需滿足tr＝ts。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的伺服控制器的降噪控制方法，其特征在于所述開關(guān)周期T 取值范圍為0. 05ms ≤ T≤ Ims時(shí)，所述偏移時(shí)間Δ t取值范圍為0. 25 μ s≤Δ t≤0. 75 μ S。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的伺服控制器的降噪控制方法，其特征在于所述偏移時(shí)間At =0. 5 μ S。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種伺服控制器的降噪控制方法，在一個(gè)開關(guān)周期T內(nèi)，ABC三相PWM信號上升沿相位差小于或等于Δt時(shí)，以B相作參考相，其余二相上升沿分別左移和右移Δt相位，同時(shí)保持各相高電平時(shí)間不變，而其相位差大于Δt時(shí)，保持其差值不變；當(dāng)ABC三相PWM調(diào)制信號下降沿相位差小于或等于Δt時(shí)，取ABC三相中某一相下降沿到另外兩相下降沿間距時(shí)間均為最短的相作參考相，其余兩相下降沿相對于參考相下降沿以最短相移時(shí)間為基準(zhǔn)分別左移和右移Δt相位，而其相位差大于Δt時(shí)，保持其差值不變；同時(shí)前一周期內(nèi)高電平的變化需在下一周期內(nèi)調(diào)整并保持整個(gè)運(yùn)行時(shí)間內(nèi)高電平總值不變；本方法降噪效果明顯，成本低，提高了伺服控制器的可靠性和穩(wěn)定性。
文檔編號H02P21/00GK101997473SQ20091005672
公開日2011年3月30日 申請日期2009年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月20日
發(fā)明者李銘捷, 王坤, 趙一凡 申請人:上海御能動(dòng)力科技有限公司