控制器开关频率对电驱噪声的影响

一、控制器开关频率的特征

起始点不是零点，而是某些特定的频率，这是因为信号受到了调制的结果；特定频率是载波频率，两侧的伞状阶次是调制波频率及其谐频。

二、开关频率噪声产生机理

控制器逆变电路大多采用三相桥式正弦脉宽调制（SPWM），逆变过程中会在开关频率及其倍数附近产生一系列谐波电流。谐波电流会在气隙磁场中引起高速旋转的空间谐波磁场，进而对电磁力的幅值和次数产生明显影响，使电机噪声变大。

三、开关频率噪声的优化方法

优化控制器引起的开关频率噪声主要通过提高开关频率和随机PWM调制开关策略两种方法。

1、开关频率提高，控制过程的周期变小，电流的变化幅度减小，因此开关频率及其倍频附近的谐波电流减小，从而降低开关频率噪声。但是受限于控制器的物理特性，开关频率不能随意提高，提高开关频率会引起控制器功率损耗增加、寿命降低。因此控制器开关频率的选择需要综合考虑可靠性、成本、功率损耗、噪声等因素，而且它们之间一般是相互矛盾的。

2、随机PWM调制技术是引入随机变量把开关频率随机化，使开关频率及其倍频处的谐波电流分散到各个频率上以降低开关频率噪声。随机PWM调制并没有降低谐波电流的总能量，而是通过把总能量分散从而降低谐波电流的幅值。

四、结论

1、提高控制器开关频率，开关频率噪声声压级明显降低，总成声压级的改善情况由开关频率噪声对其贡献量大小而决定。在低转速段，开关频率由6000Hz提高到8000Hz，开关频率噪声音噪比改善不明显；在高转速段，开关频率由8000Hz提高到9500Hz，开关频率噪声音噪比明显改善，总成声品质提升。

2、采用随机PWM调制开关策略，开关频率噪声总能量基本不变，只是分散到附近频率上，因此总成声压级无明显变化。开关频率噪声音噪比明显降低，总成声品质显著提升。

参考文章《控制器开关频率对电驱动总成噪声影响研究》