一种散热风扇调速方法及驱动控制器与流程

本发明涉及驱动控制，特别涉及一种散热风扇调速方法及驱动控制器。

背景技术：

1、散热风扇作为电子设备及工业装备中不可或缺的热管理部件，其调速控制的稳定性直接影响设备的散热效果与运行可靠性。目前的散热风扇调速系统通过温度传感器采集热源温度，依据温度曲线输出pwm占空比，驱动控制器据此调节风扇转速。

2、但是，现有技术在需要正反转切换的场景中，驱动控制器执行正反转切换时，三相绕组相序发生突变，定子绕组中的感应反电动势与新相序驱动电压方向相反，导致绕组电流在极短时间内剧烈波动，产生以基波奇次倍频为主的谐波电流分量。这些谐波电流叠加于驱动母线，干扰pwm控制信号的有效占空比，引发风扇转速及出风口气流速度的瞬态突变，而现有温度单闭环对此类瞬态扰动无感知能力，只能在切换完成后被动等待转速自然恢复，进而导致设备过热。

技术实现思路

1、本发明的主要目的为提供一种散热风扇调速方法及驱动控制器，本发明解决了现有技术中温度单闭环对切换瞬态气流速度突变无感知的技术问题，使控制器能够在切换瞬态全程实时掌握气流速度偏离状态与谐波扰动强度。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种散热风扇调速方法，包括以下步骤：

3、采集散热风扇正常运行阶段的驱动母线电流信号并计算第一谐波畸变率；

4、在检测到正反转切换指令跳变沿后、相序切换执行前，基于所述第一谐波畸变率计算第一谐波增量；

5、当所述第一谐波增量不低于预设谐波预警阈值时，冻结第一pwm占空比并计算气流速度偏差值与第二谐波增量；

6、基于所述气流速度偏差值与所述第二谐波增量，对所述第一pwm占空比进行补偿，得到第二pwm占空比，并将所述第二pwm占空比输出至驱动控制器以驱动散热风扇三相绕组斩波调速。

7、可选的，在本发明第一方面的第一种实现方式中，所述采集散热风扇正常运行阶段的驱动母线电流信号并计算第一谐波畸变率，包括：

8、采集散热风扇正常运行阶段的驱动母线电流信号；

9、对所述驱动母线电流信号进行快速傅里叶变换，得到基波幅值及3次、5次、7次谐波幅值；

10、将3次、5次、7次谐波幅值的平方和取算术平方根后除以所述基波幅值，得到第一谐波畸变率。

11、可选的，在本发明第一方面的第二种实现方式中，所述对所述驱动母线电流信号进行快速傅里叶变换，得到基波幅值及3次、5次、7次谐波幅值，包括：

12、对所述驱动母线电流信号进行adc采样，得到第一电流时域数据；

13、将所述第一电流时域数据逐点乘以汉宁窗系数，得到第二电流时域数据；

14、对所述第二电流时域数据进行快速傅里叶变换，计算各频率点的频谱分辨率；

15、按照所述频谱分辨率的整数倍依次定位基波频率及其3倍、5倍、7倍频率所对应的基波幅值及3次、5次、7次谐波幅值。

16、可选的，在本发明第一方面的第三种实现方式中，所述在检测到正反转切换指令跳变沿后、相序切换执行前，基于所述第一谐波畸变率计算第一谐波增量，包括：

17、在检测到正反转切换指令跳变沿后、相序切换执行前，重新计算所述驱动母线电流信号的第二谐波畸变率；

18、将所述第二谐波畸变率减去所述第一谐波畸变率，得到第一谐波增量。

19、可选的，在本发明第一方面的第四种实现方式中，所述当所述第一谐波增量不低于预设谐波预警阈值时，冻结第一pwm占空比并计算气流速度偏差值与第二谐波增量，包括：

20、当所述第一谐波增量不低于预设谐波预警阈值时，冻结第一pwm占空比并记录第一气流速度，在执行相序切换后采集第二气流速度；

21、计算所述第一气流速度与所述第二气流速度之间的气流速度偏差值；

22、采集相序切换后的驱动母线电流信号并计算第二谐波增量。

23、可选的，在本发明第一方面的第五种实现方式中，所述当所述第一谐波增量不低于预设谐波预警阈值时，冻结第一pwm占空比并记录第一气流速度，在执行相序切换后采集第二气流速度，包括：

24、当所述第一谐波增量不低于预设谐波预警阈值时，冻结第一pwm占空比，并从气流速度传感器读取第一气流速度；

25、向驱动控制器方向控制寄存器写入反转标志位以执行相序切换，并通过所述气流速度传感器采集相序切换后的第二气流速度。

26、可选的，在本发明第一方面的第六种实现方式中，所述基于所述气流速度偏差值与所述第二谐波增量，对所述第一pwm占空比进行补偿，得到第二pwm占空比，并将所述第二pwm占空比输出至驱动控制器以驱动散热风扇三相绕组斩波调速，包括：

27、计算所述气流速度偏差值的第一补偿量及所述第二谐波增量的第二补偿量，并基于所述第一补偿量与所述第二补偿量计算目标补偿量；

28、根据所述目标补偿量与所述第一pwm占空比计算第二pwm占空比，并将所述第二pwm占空比加载至驱动控制器，以驱动散热风扇三相绕组斩波调速。

29、可选的，在本发明第一方面的第七种实现方式中，所述计算所述气流速度偏差值的第一补偿量及所述第二谐波增量的第二补偿量，并基于所述第一补偿量与所述第二补偿量计算目标补偿量，包括：

30、计算所述气流速度偏差值的第一补偿量，并计算所述第二谐波增量的第二补偿量；

31、将所述第一补偿量与所述第二补偿量求和，得到综合补偿量；

32、当所述综合补偿量超过预设补偿限幅值时，将所述综合补偿量截断至所述预设补偿限幅值的边界，输出目标补偿量。

33、可选的，在本发明第一方面的第八种实现方式中，在驱动散热风扇三相绕组斩波调速之后，还包括：

34、通过所述散热风扇的霍尔传感器采集fg脉冲信号，并基于所述fg脉冲信号计算实时转速；

35、将所述实时转速与目标转速作差，得到转速跟踪误差；

36、当所述转速跟踪误差的绝对值在预设连续判定次数内均不超过预设转速收敛阈值时，确定补偿收敛并清零所述第一补偿量与所述第二补偿量的积分累加项，确定第三pwm占空比；

37、以所述第三pwm占空比为基准，将所述第一谐波畸变率更新为切换瞬态结束时刻的瞬时谐波畸变率，重新激活温度转速外环调速控制。

38、本发明还提供了一种驱动控制器，包括：

39、采集单元，用于采集散热风扇正常运行阶段的驱动母线电流信号并计算第一谐波畸变率；

40、第一计算单元，用于在检测到正反转切换指令跳变沿后、相序切换执行前，基于所述第一谐波畸变率计算第一谐波增量；

41、第二计算单元，用于当所述第一谐波增量不低于预设谐波预警阈值时，冻结第一pwm占空比并计算气流速度偏差值与第二谐波增量；

42、补偿单元，用于基于所述气流速度偏差值与所述第二谐波增量，对所述第一pwm占空比进行补偿，得到第二pwm占空比，并将所述第二pwm占空比输出至驱动控制器以驱动散热风扇三相绕组斩波调速。

43、综上所述，本发明通过在驱动控制器正反转切换指令触发后、相序实际切换执行前引入谐波预判检测机制，将谐波感知节点前置，在第一谐波增量触发补偿流程后，本发明同步引入气流速度偏差值与第二谐波增量两个反馈维度，解决了现有技术中温度单闭环对切换瞬态气流速度突变无感知的技术问题，使控制器能够在切换瞬态全程实时掌握气流速度偏离状态与谐波扰动强度。基于上述两路归一化偏差，本发明采用双通道自适应补偿量计算机制，通过实时比较两通道幅值比动态调整各通道比例系数，将补偿资源向主导扰动源集中分配，避免了固定增益控制在不同扰动主导工况下的补偿效率损失；同时引入积分抗饱和处理与占空比双重限幅机制，防止补偿过程中积分饱和与占空比越界问题。切换瞬态结束后，本发明以收敛后的第二pwm占空比更新稳态基准，并同步刷新第一谐波畸变率，确保下一次正反转切换时谐波预判阈值判定的准确性，实现了切换前后控制状态的无缝衔接与自适应迭代更新。