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。
技术实现要素:
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。