一种旋转变压器解码方法及装置制造方法及图纸

本申请提供一种旋转变压器解码方法及装置，通过通用定时模块生成正弦调制信号和同步触发采样信号；将正弦调制信号进行滤波和功率放大输入至旋转变压器的激励绕组，并生成正余弦信号；将正余弦信号通过滤波和幅值调理接入逐次逼近式模拟转换器的输入端口，逐次逼近式模拟转换器根据同步触发采样信号进行采样，以使正余弦信号和激励信号实现硬件上的完全同步；由逐次逼近式模拟转换器将采样结果通过直接存储器访问传输至内存，通过软件解码算法，实现旋转变压器解码。本申请实现软件旋转变压器解码，不需要专用硬件解码芯片或专用DSADC模块，既降低成本和电路板面积，又同时具有带宽可调及相位延迟小、精度更高、稳定性更好等特点。特点。特点。

【技术实现步骤摘要】
一种旋转变压器解码方法及装置


[0001]本申请涉及永磁同步电机控制
，特别的，尤其涉及一种旋转变压器解码方法及装置。

技术介绍

[0002]在永磁同步电机控制系统中，电机实时的转子位置对于控制算法中的坐标变换等过程必不可少。为了获取高精度的转子位置，通常在同步电机的转子轴上安装传感器，如旋转变压器(RDC，Resolver
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DigitalConverter)、霍尔传感器、编码器等。而在众多种类的位置传感器中，旋转变压器具有精度高、稳定性好、抗冲击抗干扰能力强、安装方便可靠等优点，被广泛应用于永磁同步电机角度测量方案中。而旋转变压器的输出信号是高频调制的模拟量，所以若要获得精确的位置信号，需要对旋转变压器输出的模拟信号进解调和转换，才能得到控制芯片直接使用的数字信号。因此，要获得高精度的转子位置信息就要求高精度的旋转变压器解码方案的支持。
[0003]如图1所示，为旋转变压器等效电路示意图，RDC解码原理：当正弦信号激励初级绕组R1
‑
R2时，在次级绕组上会产生一个感应信号。耦合至次级绕组的信号大小与相对于定子的转子位置成函数关系，其衰减系数称为旋变器转换比。由于次级绕组机械错位90
°
，两路正弦输出信号彼此间的相位相差90
°
。旋变器输入和输出电压之间的关系如等式2和等式3所示，其中，等式2为正弦信号，等式3为余弦信号。
[0004]R1
‑
R2＝sin(ωt)......................等式1
[0005]S3
‑
S1＝E0×
T
×
sin(ωt)
×
sinθ....................等式2
[0006]S2
‑
S4＝E0×
T
×
sin(ωt)
×
cosθ.....................等式3
[0007]其中，E0是激励信号幅度，T是旋变器转换比，θ是轴角，ω是激励信号频率。
[0008]根据RDC解码原理，想要得到可靠、高精度角度和速度信息，需要解决以下两个关键技术：1)高稳定的激励信号生成技术；2)正余弦模拟电压信号进行高速且高精度同步采样。
[0009]目前RDC解码技术主要有两种：第一种是硬件RDC技术，由专用硬件解码芯片、电源、晶振芯片以及外围电路等构成，虽然有很多优点，但是其具有占用面积大、成本高及带宽不可调等缺点；第二种是利用英飞凌单片机的DSADC模块加软件算法进行解码，这种需要专用英飞凌单片机支持，一般的单片机不提供这个功能。

技术实现思路

[0010]鉴于上述内容中的问题，本申请提供了一种旋转变压器解码方法及装置，用以实现软件旋转变压器解码，不需要专用硬件解码芯片或专用DSADC模块，既降低成本和电路板面积，又同时具有带宽可调及相位延迟小、精度更高、稳定性更好等特点。
[0011]为了实现上述目的，本申请提供了以下技术方案：
[0012]一种旋转变压器解码方法，基于逐次逼近式模拟转换器和通用定时模块，该方法
包括：
[0013]通过所述通用定时模块生成正弦调制信号和同步触发采样信号；
[0014]将所述正弦调制信号进行滤波和功率放大输入至旋转变压器的激励绕组，并生成正余弦信号；
[0015]将所述正余弦信号通过滤波和幅值调理接入所述逐次逼近式模拟转换器的输入端口，所述逐次逼近式模拟转换器根据所述同步触发采样信号进行采样，以使所述正余弦信号和所述激励信号实现硬件上的完全同步；
[0016]由所述逐次逼近式模拟转换器将采样结果通过直接存储器访问传输至内存，通过软件解码算法，实现旋转变压器解码。
[0017]优选的，所述通过所述通用定时模块生成正弦调制信号，包括：
[0018]根据用户输入指令确定待输出的激励波形频率；
[0019]按照预设规则将周期进行划分，生成预设段数的频率段，并对每段进行调制，确定载波频率，所述载波频率＝所述激励波形频率*预设段数；
[0020]依据预设公式确定载波计数器周期值，所述载波计数器周期值＝所述通用定时模块的频率/所述载波频率；
[0021]利用matlab软件计算每段的占空比，并通过总线到先进先出模块的数据存储接口初始化所述先进先出模块；
[0022]重复写入每段频率的周期值和占空比值，并设置所述先进先出模块为循环读写模式；
[0023]设置定时器输出模块通过先进路由单元读取所述先进先出模块数据更新周期和占空比，并使能所述定时器输出模块数据流更新，生成所述正弦调制信号。
[0024]优选的，所述将所述正余弦信号通过滤波和幅值调理接入所述逐次逼近式模拟转换器的输入端口，所述逐次逼近式模拟转换器根据所述同步触发采样信号进行采样，以使所述正余弦信号和所述激励信号实现硬件上的完全同步，包括：
[0025]由所述通用定时模块生成所述载波频率的Spwm_p和Spwm_n；
[0026]按照所述Spwm_p的每个上升沿，触发一次数模转换器对Usin和Ucos的采样，上升沿触发保障采样间隔均匀；
[0027]在所述数模转换器每次转换完成时，触发DMA将数据从数模转换结果寄存器搬移至中央处理器的缓存区，所述DMA每搬运预设段数为一次循环，即每一次循环，每个所述DMA通道设置两个Buffer，交替使用，防止数据冲突；
[0028]由软件生成RDC软件解码同步锁相信号，用以调整初始相位，与正弦采样信号进行运算，得到预设有效幅值，以使所述正余弦信号和所述激励信号实现硬件上的完全同步。
[0029]一种旋转变压器解码装置，基于逐次逼近式模拟转换器和通用定时模块，该装置包括：
[0030]第一处理单元，用于通过所述通用定时模块生成正弦调制信号和同步触发采样信号；
[0031]第二处理单元，用于将所述正弦调制信号进行滤波和功率放大输入至旋转变压器的激励绕组，并生成正余弦信号；
[0032]第三处理单元，用于将所述正余弦信号通过滤波和幅值调理接入所述逐次逼近式
模拟转换器的输入端口，所述逐次逼近式模拟转换器根据所述同步触发采样信号进行采样，以使所述正余弦信号和所述激励信号实现硬件上的完全同步；
[0033]第四处理单元，用于由所述逐次逼近式模拟转换器将采样结果通过直接存储器访问传输至内存，通过软件解码算法，实现旋转变压器解码。
[0034]优选的，所述第一处理单元具体用于：
[0035]根据用户输入指令确定待输出的激励波形频率；
[0036]按照预设规则将周期进行划分，生成预设段数的频率段，并对每段进行调制，确定载波频率，所述载波频率＝所述激励波形频率*预设段数；
[0037]依据预设公式确定载波计数器周期值，所述载波计数器周期值＝所述通用定时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种旋转变压器解码方法，其特征在于，基于逐次逼近式模拟转换器和通用定时模块，该方法包括：通过所述通用定时模块生成正弦调制信号和同步触发采样信号；将所述正弦调制信号进行滤波和功率放大输入至旋转变压器的激励绕组，并生成正余弦信号；将所述正余弦信号通过滤波和幅值调理接入所述逐次逼近式模拟转换器的输入端口，所述逐次逼近式模拟转换器根据所述同步触发采样信号进行采样，以使所述正余弦信号和所述激励信号实现硬件上的完全同步；由所述逐次逼近式模拟转换器将采样结果通过直接存储器访问传输至内存，通过软件解码算法，实现旋转变压器解码。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过所述通用定时模块生成正弦调制信号，包括：根据用户输入指令确定待输出的激励波形频率；按照预设规则将周期进行划分，生成预设段数的频率段，并对每段进行调制，确定载波频率，所述载波频率＝所述激励波形频率*预设段数；依据预设公式确定载波计数器周期值，所述载波计数器周期值＝所述通用定时模块的频率/所述载波频率；利用matlab软件计算每段的占空比，并通过总线到先进先出模块的数据存储接口初始化所述先进先出模块；重复写入每段频率的周期值和占空比值，并设置所述先进先出模块为循环读写模式；设置定时器输出模块通过先进路由单元读取所述先进先出模块数据更新周期和占空比，并使能所述定时器输出模块数据流更新，生成所述正弦调制信号。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述正余弦信号通过滤波和幅值调理接入所述逐次逼近式模拟转换器的输入端口，所述逐次逼近式模拟转换器根据所述同步触发采样信号进行采样，以使所述正余弦信号和所述激励信号实现硬件上的完全同步，包括：由所述通用定时模块生成所述载波频率的Spwm_p和Spwm_n；按照所述Spwm_p的每个上升沿，触发一次数模转换器对Usin和Ucos的采样，上升沿触发保障采样间隔均匀；在所述数模转换器每次转换完成时，触发DMA将数据从数模转换结果寄存器搬移至中央处理器的缓存区，所述DMA每搬运预设段数为一次循环，即每一次循环，每个所述DMA通道设置两个Buffer，交替使用，防止数据冲突；由软件生成RDC软件解码同步锁相信号，用以调整初始相位，与正弦采样信号进行运算，得到预设有效幅值，以使所述正余弦信号和所述激励信号实现硬件上的完全同步。4.一种旋转变压器解码装置，其特征在于，基于逐次逼近式模拟转换器和通用定时模块，该装置包括：第一处理单元，用于通过所述通用定时模块生成正弦调制信号和同步触发采样信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄钧，
申请(专利权)人：北京紫光芯能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：