旋转变压器数字转换器制造技术

本发明专利技术公开了一种旋转变压器数字转换器，是通过对电动汽车电驱动系统中旋转变压器的输出信号进行数字转换，获得电动汽车中驱动电机的转子位置·和速度ω；其特征是旋转变压器数字转换器包括数字正余弦发生器、励磁电压生成模块、旋转变压器输出信号解调模块以及位置和速度获取模块。本发明专利技术通过基于电机控制器处理器芯片的正余弦波发生器的引入和旋转变压器输出信号的解调，消除时间延迟现象、降低电动汽车电驱动系统成本，提高其位置和转速的获取精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及ー种数字转换器，确切地说，是指在电动汽车电驱动系统中应用的旋转变压器数字转换器。
技术介绍
旋转变压器简称旋变，是测量旋转角度的传感器，因其稳定、高效、抗冲击震动和温度湿度变化能力强等优势，逐渐应用在电动汽车领域。旋转变压器输出信号为模拟量，需要借助解码芯片将其输出信号转换为位置和转速信号，目前应用最广泛的解调方案是与亚德诺的AD2S12X系列或多摩川的AUX系列的解码芯片配合使用，将其转换成数字量实现与DSP等控制芯片的接ロ。即旋变输出的模拟信号经过AD采样后送到乘法器，位置积分器输出的数字角度也送入乘法器，经过乘法和减法运算后的信号被送到相敏解调器与励磁电压进行比较，经过由乘法器、相敏解调器、积分器、滤波器等组成闭环反馈系统获得转子实际位置。该方案存在解调精度不高，而且，转换器和电平转换等芯片及相关硬件调理电路的使用増加了系统复杂性和实现成本，因此，兼顾转子位置和转速获取系统的成本、重量、大小，使用较少的硬件实现位置的准确获取已成为发展趋势。
技术实现思路
本专利技术的目的是为电动汽车电驱动系统提供一种旋转变压器数字转换器，以期通过基于电机控制器处理器芯片的正余弦波发生器的引入和旋转变压器输出信号的解调，避免旋转变压器与解码芯片的配合使用，消除时间延迟现象、降低电动汽车电驱动系统成本，提高其位置和转速获取精度。本专利技术为解决技术问题采用如下技术方案本专利技术旋转变压器数字转换器是通过对电动汽车电驱动系统中旋转变压器的输出信号进行数字转换，获得电动汽车中驱动电机的转子位置q和速度ω ;其特征是所述旋转变压器数字转换器包括数字正余弦发生器、励磁电压生成模块、旋转变压器输出信号解调模块以及位置和速度获取模块；所述数字正余弦发生器，由基于电机控制器的处理器芯片生成数字正弦信号sinco。，并将数字正弦信号sinco。输出给励磁电压生成模块，同时输出给旋转变压器输出信号解调模块；所述励磁电压生成模块，是将数字正弦信号sinco。经数模转换、幅值放大、反相处理和电压跟随后，生成旋转变压器所需的励磁电压信号Vsin(G^t)；所述旋转变压器输出信号解调模块，是将输入的数字正弦信号sinco。与阈值Th进行比较，当sinco。> Th时，产生触发脉冲，在所述触发脉冲的上升沿对旋转变压器的输出信号Vs2_s4(t)和Vsi_s3(t)进行采样，采样结果再经模数转换获得转子位置q的数字正弦信号sin Θ和数字余弦信号cos Θ，再将所述数字正弦信号sin Θ和数字余弦信号cos Θ输出至位置和速度获取模块；所述位置和速度获取模块，是对旋转变压器输出信号解调模块输出的数字正弦信号Sine和数字余弦信号COS0进行比较，当·^一I小于或等于I时，对iiili的值进行反正 Icos0ICOS 0切查表；当!··^!大于 时，対·^的值进行反余切查表，并将反正切查表和反余切查表所 Icos0Isin 0得结果相加获取电机转子位置，基于所获得数字正弦信号sin Θ和数字余弦信号cos Θ，再采用锁相环获取转速。 与已有技术相比，本专利技术有益效果体现在I、本专利技术基于电机控制器的处理器芯片，由数字正余弦发生器产成正弦波，降低系统成本和复杂性；2、本专利技术通过合理选取阈值Th与正弦信号sinco。比较，完成旋转变压器输出信号解调，降低软件实现的复杂性，此外，増加了采样点数量，进而提高转换器解调精度；3、本专利技术通过对正弦信号sin Θ和余弦信号cos Θ进行反正切和反余切查表获得位置q，节约电机控制器处理器芯片的存储空间；4、本专利技术利用锁相环获取转速，提高系统的抗干扰能力。附图说明图I是本专利技术旋转变压器数字转换器的结构原理框图；图2是本专利技术所涉及的正余弦发生器结构框图；图3是本专利技术所涉及的励磁电压生成模块结构框图；图4是本专利技术所涉及的旋变输出信号解调模块对信号处理的结构框图；图5是本专利技术所涉及的位置和速度获取模块对信号处理的结构框图。具体实施例方式參见图I所示，本实施例中旋转变压器数字转换器，是通过对电动汽车电驱动系统中旋转变压器2的输出信号进行数字转换，获得电动汽车中驱动电机的转子位置q和速度ω ;本实施例中旋转变压器数字转换器包括有数字正余弦发生器3、励磁电压生成模块4、旋转变压器输出信号解调模块5以及位置和速度获取模块6 ;数字正余弦发生器3是由基于电机控制器的处理器芯片生成数字正弦信号sin ω。，并将数字正弦信号sin ω。输出给励磁电压生成模块4，同时输出给旋转变压器输出信号解调模块5 ;本实施例中的数字正余弦发生器3的结构原理框图如图2所示，数字正余弦发生器3包括有第一加法器7、第二加法器10和第三加法器14，第一増益系数运算器13①和第二増益系数运算器13②，第一延迟器8和第二延迟器11，其中第一加法器7将第二延迟器11的输出和第一増益系数运算器13①的输出相加；第二加法器10将第一増益系数运算器13①的输出与第一延迟器8的输出相减；第三加法器14将第二延迟器11的输出和第一延迟器8的输出相加；第一増益系数运算器13①的增益系数为Hl ;第二増益系数运算器13②的增益系数为H2 ；假设第一延迟器8和第二延迟器11选定的延迟周期为T，为获得励磁频率f。的数字正弦信号sinco。，则Hl=Coscoc (I)H2=- (tan ω c)(2)ω c=2TFc π (3)式⑴、式⑵和式(3)中，T为延迟周期，单位秒sば。为励磁频率，単位赫兹Hz ；选择合适的延迟周期Τ，根据式(I)、式(2)和式(3)，设置第一増益系数运算器13①和第二増益系数运算器13②的增益系数分别为Hl和Η2，第二延迟器11的输出信号 经过第二増益系数运算器13②后，即可获得励磁频率为f。的数字正弦信号sin ω。。励磁电压生成模块4是将数字正弦信号sinco。经数模转换、幅值放大、反相处理和电压跟随后，生成旋转变压器2所需的励磁电压信号Vsin(G^t);本实施例中的励磁电压生成模块4的结构原理框图如图3所示，由数模转换器15、反相器16、第一运算放大器17、第二运算放大器18、第一电压跟随器19、第二电压跟随器20和第四加法器21组成，具体为由数字正余弦发生器模块3生成的数字正弦波sin ω。经过数模转换器15后，变成模拟正弦波Sin(C^t);第一运算放大器17接收的模拟正弦波Sin(C^t)进行幅值放大获得Asin(G^t) ；Asin( ct)经过第一电压跟随器19获得中间量A ;反相器16对输入的模拟正弦波sin (ω ct)进行反相处理获得sin (ω J+ π );第二运算放大器18对反相器16输出的8 η(ωε +Ji)进行幅值放大获得Asin (G^t+) ；Asin (ω ct+π )经过第二电压跟随器20获得中间量B ;第四加法器21将接收的中间量A和中间量B相减获得Vsin (ω et)，Vsin (ω ct)作为旋转变压器的励磁电压信号，驱动旋转变压器正常工作。旋转变压器输出信号解调模块5是将输入的数字正弦信号sinco。与阈值Th进行比较，当sin 。STh时，产生触发脉冲，在触发脉冲的上升沿对旋转变压器的输出信号Vs2_s4(t)和Vsi_s3(t)进行采样，采样结果再经模数转换获得转子位置q的数字正弦信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李红梅，梅雷，周亚男，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：