具有硬件滤波器和整流器的数字旋转变压器解码器制造技术

本公开的各实施例总体上涉及具有硬件滤波器和整流器的数字旋转变压器解码器。一种旋转变压器解码器电路包括：被配置为计算预定时间段上的第一数字信号的第一加权和的第一滤波器电路，其中第一数字信号包括来自旋转变压器的正弦绕组的第一模拟信号的第一数字样本；被配置为计算预定时间段上的第二数字信号的第二加权和的第二滤波器电路，其中第二数字信号包括来自旋转变压器的余弦绕组的第二模拟信号的第二数字样本，其中第一模拟信号和第二模拟信号被配置为由被施加到旋转变压器的输入绕组的正弦信号感应出；以及被配置为通过分别调节第一加权和的第一符号和调节第二加权和的第二符号来生成第一输出和第二输出的整流器。流器。流器。

【技术实现步骤摘要】
具有硬件滤波器和整流器的数字旋转变压器解码器


[0001]本专利技术总体上涉及旋转变压器解码器，并且特别地涉及具有硬件滤波器和硬件整流器的数字旋转变压器解码器。

技术介绍

[0002]牵引电机控制对于电动汽车(EV)应用非常重要。轴线旋转角度测量在牵引电机控制中起着关键作用。电机轴线(axis)(也称为电机轴(shaft))的旋转角度通常由旋转变压器测量。
[0003]旋转变压器(resolver)(也称为电机旋转变压器)是一种电磁传感器，其可以用于各种位置和速度反馈应用，诸如伺服电机反馈应用。旋转变压器是一种特殊类型的旋转的变压器，其由圆柱形转子和定子组成。转子附接到电机轴并且随电机轴旋转。旋转变压器通常具有初级绕组和两个次级绕组。初级绕组可以是转子上的转子绕组，并且次级绕组可以是定子上的两个定子绕组。两个次级绕组以机械方式布置，使得它们的物理关系偏移90
°
角。
[0004]旋转变压器用于生成输出信号，该输出信号指示电机轴相对于参考点在电机轴旋转一整圈的空间内或在从0
°
到360
°
的对应角位移空间内的角位置。为了生成输出信号，在初级绕组处施加转子激励信号 (例如，正弦波信号)。次级绕组的物理关系产生数学/电气关系，使得在次级绕组中的第一次级绕组处的第一输出信号是由进行幅度调制的正弦波信号，并且次级绕组中的第二次级绕组处的第二输出信号是由进行幅度调制的正弦波信号，其中是电机轴的角位置(也可以称为电机轴的角度)。然后旋转变压器输出信号由旋转变压器解码器解码以获取角度的估计。本领域需要以较低硬件成本和/或较低计算能力要求来提供角度的准确估计的旋转变压器解码器。

技术实现思路

[0005]在一些实施例中，一种旋转变压器解码器电路包括：被配置为计算预定时间段上的第一数字信号的第一加权和的第一滤波器电路，其中第一数字信号包括来自旋转变压器的第一次级绕组的第一模拟信号的第一数字样本；被配置为计算预定时间段上的第二数字信号的第二加权和的第二滤波器电路，其中第二数字信号包括来自旋转变压器的第二次级绕组的第二模拟信号的第二数字样本，其中第一模拟信号和第二模拟信号被配置为由被施加到旋转变压器的输入绕组的正弦波信号感应出；以及被配置为通过分别调节第一加权和的第一符号和调节第二加权和的第二符号来生成第一输出和第二输出的整流器。
[0006]在一些实施例中，一种具有集成的旋转变压器解码器电路的处理器，处理器包括：模数转换器(ADC)电路，该ADC电路被配置为：通过转换来自旋转变压器的正弦绕组的第一模拟信号来生成第一数字样本，以及通过转换来自旋转变压器的余弦绕组的第二模拟信号来生成第二数字样本，第一模拟信号和第二模拟信号是通过用正弦波信号激励旋转变压器
的输入绕组而生成的；耦合到ADC电路并且被配置为计算预定时间段上的第一数字样本的第一加权和的第一抽头延迟线(TDL)滤波器；耦合到ADC电路并且被配置为计算预定时间段上的第二数字样本的第二加权和的第二TDL滤波器；被配置为通过分别调节第一加权和的第一符号和第二加权和的第二符号来生成第一输出和第二输出的整流器；以及耦合到整流器的中央处理单元。
[0007]在一些实施例中，一种操作旋转变压器解码器电路的方法包括：将来自旋转变压器的正弦绕组的第一模拟信号转换为第一数据样本；将来自旋转变压器的余弦绕组的第二模拟信号转换为第二数据样本；计算预定时间段上的第一数据样本的第一加权和；计算预定时间段上的第二数据样本的第二加权和；基于预定时间段在正弦波信号的周期内的位置调节第一加权和的第一符号和第二加权和的第二符号；在该调节之后，将第一加权和除以第二加权和以获取值；以及确定该值的反正切以获取角度。
附图说明
[0008]本专利技术的一个或多个实施例的细节在附图和以下描述中阐述。本专利技术的其他特征、目的和优点将从描述和附图以及权利要求中很清楚。在附图中，相同的附图标记在各个视图中通常表示相同的组成部分，为了简洁起见，通常不会对其进行重新描述。为了更完整地理解本专利技术，现参考以下结合附图进行的描述，在附图中：
[0009]图1示出了一个实施例中的电机系统的框图；
[0010]图2示出了一个实施例中的旋转变压器中的初级绕组和次级绕组；
[0011]图3示出了一个实施例中的旋转变压器的输入信号和输出信号；
[0012]图4示出了一个实施例中的旋转变压器解码器的框图；
[0013]图5示出了一个实施例中的旋转变压器解码器中的数字滤波器的示意图；
[0014]图6示出了一个实施例中的用于分配滤波器抽头系数的策略；
[0015]图7A和7B示出了另一实施例中的用于分配滤波器抽头系数的策略；
[0016]图8示出了又一实施例中的用于分配滤波器抽头系数的策略；以及
[0017]图9示出了一些实施例中的用于操作旋转变压器解码器电路的方法的流程图。
具体实施方式
[0018]下面详细讨论当前优选实施例的制作和使用。然而，应当理解，本专利技术提供了很多可应用的专利技术概念，这些概念可以体现在各种各样的特定环境中。所讨论的具体实施例仅用于说明制造和使用本专利技术的具体方式，并不限制本专利技术的范围。
[0019]本专利技术将在特定上下文中针对示例性实施例进行描述，即，具有硬件滤波器和硬件整流器的数字旋转变压器解码器。
[0020]图1示出了一个实施例中的电机系统100的框图。注意，为简单起见，并未示出电机系统100的所有特征。
[0021]参考图1，电机控制系统101包括电机101，电机101可以是例如三相电机。电机101由功率级121驱动，功率级121可以包括为电机101提供驱动电压的驱动电路。例如，功率级121可以包括三个并联驱动电路，每个驱动电路用于驱动电机101的三个相中的一个相。驱动电路中的每个可以具有其相应功率开关(例如，高压侧功率开关和低压侧功率开关)。功
率级121由中央处理单元(CPU)109控制。CPU 109具有存储器模块108(例如，非易失性存储器)。存储器模块108可以存储用于电机控制算法的计算机程序(例如，计算机代码)。此外，存储器模块108可以存储与例如系统设置或滤波器电路115的滤波器系数相关的各种参数。
[0022]如图1所示，旋转变压器103的转子耦合到电机轴，使得转子与电机轴一起旋转。旋转变压器103的两个次级绕组提供两个输出信号 104A和104B，两个输出信号104A和104B可以用于确定电机轴的角度图2和3示出了关于旋转变压器103和输出信号104A和104B 的细节。
[0023]暂时参考图2，图2示出了旋转变压器103的初级绕组131和旋转变压器103的两个次级绕组，其中次级绕组包括第一次级绕组133 和第二次级绕组135。初级绕组131可以是转子绕组，并且次级绕组 133/135可以是两个定子绕组。两个次级绕组133/135被机械地布置成使得它们的线圈偏移90
°
角。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种旋转变压器解码器电路，包括：第一滤波器电路，被配置为计算预定时间段上的第一数字信号的第一加权和，其中所述第一数字信号包括来自旋转变压器的第一次级绕组的第一模拟信号的第一数字样本；第二滤波器电路，被配置为计算所述预定时间段上的第二数字信号的第二加权和，其中所述第二数字信号包括来自所述旋转变压器的第二次级绕组的第二模拟信号的第二数字样本，其中所述第一模拟信号和所述第二模拟信号被配置为由被施加到所述旋转变压器的输入绕组的正弦波信号感应出；以及整流器，被配置为通过分别调节所述第一加权和的第一符号和调节所述第二加权和的第二符号来生成第一输出和第二输出。2.根据权利要求1所述的旋转变压器解码器电路，其中所述整流器具有被配置为接收控制信号的输入端子，所述控制信号指示所述预定时间段是对应于所述正弦波信号的周期的前半部分还是所述正弦波信号的周期的后半部分。3.根据权利要求2所述的旋转变压器解码器电路，其中所述整流器被配置为：当所述控制信号指示所述预定时间段对应于所述正弦波信号的周期的所述后半部分时，反转所述第一加权和的所述第一符号和所述第二加权和的所述第二符号；以及当所述预定时间段对应于所述正弦波信号的周期的所述前半部分时，保持所述第一加权和的所述第一符号和所述第二加权和的所述第二符号不变。4.根据权利要求1所述的旋转变压器解码器电路，还包括模数转换器(ADC)电路，其中所述ADC电路被配置为使用相同采样时钟信号对所述第一模拟信号和所述第二模拟信号进行采样。5.根据权利要求1所述的旋转变压器解码器电路，还包括角度计算电路，其中所述角度计算电路被配置为：计算所述整流器的所述第一输出与所述整流器的所述第二输出之间的比值；以及通过对所述比值执行反正切函数来确定第一角度。6.根据权利要求5所述的旋转变压器解码器电路，其中所述旋转变压器的所述第一次级绕组是正弦绕组，并且所述旋转变压器的所述第二次级绕组是余弦绕组。7.根据权利要求5所述的旋转变压器解码器电路，其中所述角度计算电路还被配置为：基于所述整流器的所述第一输出和所述第二输出的符号，确定由所述第一模拟信号和所述第二模拟信号指示的角度的象限；以及通过基于所确定的象限调节所述第一角度，确定由所述第一模拟信号和所述第二模拟信号指示的所述角度。8.根据权利要求1所述的旋转变压器解码器电路，其中所述第一滤波器电路和所述第二滤波器电路中的每个滤波器电路包括：输入端子；输出端子；抽头延迟线TDL，耦合到所述输入端子并且具有抽头，其中所述TDL的所述抽头中的每个抽头具有相应的权重因子；以及多个加法器，被配置为在所述输出端子处生成所述TDL的所述抽头处的数字值的加权和。
9.根据权利要求8所述的旋转变压器解码器电路，其中所述TDL的所述权重因子相等。10.根据权利要求8所述的旋转变压器解码器电路，其中所述TDL的所述权重因子不同。11.根据权利要求10所述的旋转变压器解码器电路，其中所述TDL的所述权重因子的幅度遵循所述正弦波信号的包络。12.一种具有集成的旋转变压器解码器电路的处理器，所述处理器包括：模数转换器ADC电路，被配置为：通过转换来自旋转变压器的正弦绕组的第一模拟信号来生成第一数字样...

【专利技术属性】
技术研发人员：王健，叶璐挺，孙小波，
申请(专利权)人：意法半导体中国投资有限公司，
类型：发明
国别省市：