【導讀】隨著家庭和辦公室開放式布局設計的出現以及日漸轉向混合動力電動汽車和電動汽車，愈發需要更安靜、高效的電機控製。即使是非常小的聲學差異，也會對可聞噪聲造成顯著影響。

在圖 1 中，您可以看到生活空間中的電器如何影響整體噪聲水平。利用具有更高功率密度、更(geng)高(gao)集(ji)成(cheng)度(du)和(he)更(geng)高(gao)效(xiao)係(xi)統(tong)的(de)電(dian)機(ji)控(kong)製(zhi)電(dian)路(lu)等(deng)先(xian)進(jin)的(de)實(shi)時(shi)控(kong)製(zhi)技(ji)術(shu)
，可(ke)幫(bang)助(zhu)您(nin)實(shi)現(xian)更(geng)出(chu)色(se)的(de)係(xi)統(tong)聲(sheng)學(xue)性(xing)能(neng)。一(yi)些(xie)其(qi)他(ta)策(ce)略(lve)包(bao)括(kuo)使(shi)用(yong)連(lian)續(xu)脈(mai)寬(kuan)調(tiao)製(zhi) (PWM) 的矢量磁場定向控製 (FOC) 算法，減少振動的特定控製算法，以及應用死區時間補償和 PWM 生成來降低可聞噪聲的集成控製。

圖 1：開放式廚房和客廳的可聞噪聲

由於這些不同的產品和策略都可以降低運動控製應用中的可聞噪聲，因此可能很難確定哪種策略更適合您的應用。在本文中，我將以 BLDC 集(ji)成(cheng)控(kong)製(zhi)柵(zha)極(ji)驅(qu)動(dong)器(qi)為(wei)例(li)

，列(lie)出(chu)降(jiang)低(di)運(yun)動(dong)控(kong)製(zhi)應(ying)用(yong)中(zhong)可(ke)聞(wen)噪(zao)聲(sheng)的(de)三(san)種(zhong)出(chu)色(se)方(fang)式(shi)。想(xiang)要(yao)了(le)解(jie)更(geng)多(duo)關(guan)於(yu)運(yun)動(dong)控(kong)製(zhi)的(de)內(nei)容(rong)，可(ke)閱(yue)讀(du)我(wo)們(men)運(yun)動(dong)控(kong)製(zhi)係(xi)列(lie)技(ji)術(shu)文(wen)章(zhang)第(di)一(yi)篇(pian)“如何在工業驅動器中實現精密的運動控製”。

PWM

用於降低電機控製應用中可聞噪聲的第一種策略是連續 PWM。PWM shiyizhongjishu，tongguodaotongheguanduanjingtiguanlaichanshengshuchuboxing，congerrangdianjidianyazaigeidingshijianchuyugaodianyahuodidianyazhuangtai。ranhou
，dianjizhongdedianganduizhexieboxingjinxinglvbo，yibianjibenshangpingjunshuchuboxing。tiaozhengzhankongbi（波形導通時間與關斷時間之比）將改變平均電壓。圖 2 展示了使用 PWM 生成正弦波的一個示例。

圖 2：使用 PWM 生成正弦波的示例

例如
，德州儀器 (TI) MCF8315A BLDC 集成控製柵極驅動器是一款無傳感器 FOC 電機驅動器，可實現連續和非連續空間矢量 PWM fangan。lianxutiaozhiyouzhuyujianxiaodidiangandianjidedianliuwenbo，danyouyusuoyousangexiangweihuxiangjiaocuo
，yincihuidaozhigenggaodekaiguansunhao。feilianxutiaozhidekaiguansunhaogengdi（因為一次隻有兩個相位互相交錯），但電流波紋更高。在圖 3 和圖 4 中，您可以看到連續和非連續 PWM 的差異。

圖 3：相電流波形與快速傅裏葉變換 (FFT) 非連續 PWM 之間的關係

圖 4：相電流波形與 FFT 連續 PWM 之間的關係

死區時間補償

用(yong)於(yu)降(jiang)低(di)電(dian)機(ji)控(kong)製(zhi)應(ying)用(yong)中(zhong)可(ke)聞(wen)噪(zao)聲(sheng)的(de)第(di)二(er)種(zhong)策(ce)略(lve)是(shi)死(si)區(qu)時(shi)間(jian)補(bu)償(chang)。在(zai)電(dian)機(ji)控(kong)製(zhi)應(ying)用(yong)中(zhong)
，在(zai)半(ban)橋(qiao)中(zhong)高(gao)側(ce)和(he)低(di)側(ce)金(jin)屬(shu)氧(yang)化(hua)物(wu)半(ban)導(dao)體(ti)場(chang)效(xiao)應(ying)晶(jing)體(ti)管(guan)的(de)開(kai)關(guan)之(zhi)間(jian)插(cha)入(ru)死(si)區(qu)時(shi)間(jian)可(ke)避(bi)免(mian)發(fa)生(sheng)擊(ji)穿(chuan)。插(cha)入(ru)死(si)區(qu)時(shi)間(jian)後(hou)，相(xiang)節(jie)點(dian)上(shang)的(de)預(yu)期(qi)電(dian)壓(ya)與(yu)施(shi)加(jia)的(de)電(dian)壓(ya)會(hui)有(you)所(suo)不(bu)同(tong)，相(xiang)節(jie)點(dian)電(dian)壓(ya)會(hui)在(zai)相(xiang)電(dian)流(liu)中(zhong)引(yin)入(ru)不(bu)必(bi)要(yao)的(de)失(shi)真(zhen)，進(jin)而(er)導(dao)致(zhi)可(ke)聞(wen)噪(zao)聲(sheng)。

要yao管guan理li這zhe種zhong額e外wai的de噪zao聲sheng

，工gong程cheng師shi可ke以yi利li用yong諧xie振zhen控kong製zhi器qi集ji成cheng死si區qu時shi間jian補bu償chang，以yi便bian控kong製zhi相xiang電dian流liu中zhong的de諧xie波bo分fen量liang

，從cong而er緩huan解jie因yin死si區qu時shi間jian導dao致zhi的de電dian流liu失shi真zhen
，如ru圖tu 5 所示。

圖 5：無傳感器 FOC 死區時間補償分析

例如，TI 的 MCF8316A BLDC 集成控製柵極驅動器（一款無傳感器 FOC 電機驅動器）采用此內置功能來優化多種電機頻率下的聲學性能，如圖 6 所示。

圖 6：實施 PWM 調製和死區時間補償來優化 MCF8316A 聲學性能

可變換向模式

用於降低電機控製應用中可聞噪聲的最後一種策略是可變換向模式。在梯形換向中，有兩種主要配置：120 度和 150 度。120 度梯形換向可能會導致更多的聲學噪聲，因為較長的高阻抗周期會導致扭矩波紋增大，如圖 7 和 8 所示。150 度梯形換向隻能在低速下運行
，因為檢測過零的窗口期很短。

為了應對這些挑戰並提高聲學性能，工程師可以構建能夠在 120 度梯形換向和 150 度梯形換向之間動態切換的電機驅動器係統。這種動態調製可以改善 BLDC 電機控製期間的整體聲學性能。

圖 7：相電流和 FFT - 120 度換向

圖 8：相電流和 FFT - 150 度換向

例如，TI 無傳感器 BLDC 集成梯形控製柵極驅動器（如 MCT8329 和 MCT8316）采用此內置功能來優化多種電機頻率下的聲學性能，如圖 9 所示。

圖 9：實施具有動態調製的可變換向模式來優化 MCT8316A 聲學性能

結語

TI 在zai加jia大da運yun動dong控kong製zhi技ji術shu的de投tou資zi，助zhu力li構gou建jian更geng高gao效xiao的de聲sheng學xue敏min感gan型xing係xi統tong，其qi構gou建jian塊kuai旨zhi在zai滿man足zu聲sheng學xue要yao求qiu。當dang您nin設she計ji係xi統tong時shi，請qing記ji得de采cai用yong這zhe三san種zhong出chu色se方fang式shi來lai降jiang低di電dian機ji控kong製zhi應ying用yong中zhong的de可ke聞wen噪zao聲sheng。

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