[發明專利]一種旋轉變壓器解碼方法及裝置

有效

• 申請號: 202210568058.0
• 申請日: 2022-05-24
• 公開（公告）號: CN114978462B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 黃鈞
• 申請（專利權）人: 北京紫光芯能科技有限公司
• 主分類號: H04L7/00
• 分類號: H04L7/00;H04L7/04;H02P6/16
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王嬌嬌

本申請提供一種旋轉變壓器解碼方法及裝置，通過通用定時模塊生成正弦調制信號和同步觸發采樣信號；將正弦調制信號進行濾波和功率放大輸入至旋轉變壓器的激勵繞組，并生成正余弦信號；將正余弦信號通過濾波和幅值調理接入逐次逼近式模擬轉換器的輸入端口，逐次逼近式模擬轉換器根據同步觸發采樣信號進行采樣，以使正余弦信號和激勵信號實現硬件上的完全同步；由逐次逼近式模擬轉換器將采樣結果通過直接存儲器訪問傳輸至內存，通過軟件解碼算法，實現旋轉變壓器解碼。本申請實現軟件旋轉變壓器解碼，不需要專用硬件解碼芯片或專用DSADC模塊，既降低成本和電路板面積，又同時具有帶寬可調及相位延遲小、精度更高、穩定性更好等特點。

技術領域

本申請涉及永磁同步電機控制技術領域，特別的，尤其涉及一種旋轉變壓器解碼方法及裝置。

背景技術

在永磁同步電機控制系統中，電機實時的轉子位置對于控制算法中的坐標變換等過程必不可少。為了獲取高精度的轉子位置，通常在同步電機的轉子軸上安裝傳感器，如旋轉變壓器(RDC，Resolver-to-DigitalConverter)、霍爾傳感器、編碼器等。而在眾多種類的位置傳感器中，旋轉變壓器具有精度高、穩定性好、抗沖擊抗干擾能力強、安裝方便可靠等優點，被廣泛應用于永磁同步電機角度測量方案中。而旋轉變壓器的輸出信號是高頻調制的模擬量，所以若要獲得精確的位置信號，需要對旋轉變壓器輸出的模擬信號進解調和轉換，才能得到控制芯片直接使用的數字信號。因此，要獲得高精度的轉子位置信息就要求高精度的旋轉變壓器解碼方案的支持。

如圖1所示，為旋轉變壓器等效電路示意圖，RDC解碼原理：當正弦信號激勵初級繞組R1-R2時，在次級繞組上會產生一個感應信號。耦合至次級繞組的信號大小與相對于定子的轉子位置成函數關系，其衰減系數稱為旋變器轉換比。由于次級繞組機械錯位90°，兩路正弦輸出信號彼此間的相位相差90°。旋變器輸入和輸出電壓之間的關系如等式2和等式3所示，其中，等式2為正弦信號，等式3為余弦信號。

R1-R2＝sin(ωt).........................................等式1

S3-S1＝E₀×T×sin(ωt)×sinθ..................................等式2

S2-S4＝E₀×T×sin(ωt)×cosθ....................................等式3

其中，E₀是激勵信號幅度，T是旋變器轉換比，θ是軸角，ω是激勵信號頻率。

根據RDC解碼原理，想要得到可靠、高精度角度和速度信息，需要解決以下兩個關鍵技術：1)高穩定的激勵信號生成技術；2)正余弦模擬電壓信號進行高速且高精度同步采樣。

目前RDC解碼技術主要有兩種：第一種是硬件RDC技術，由專用硬件解碼芯片、電源、晶振芯片以及外圍電路等構成，雖然有很多優點，但是其具有占用面積大、成本高及帶寬不可調等缺點；第二種是利用英飛凌單片機的DSADC模塊加軟件算法進行解碼，這種需要專用英飛凌單片機支持，一般的單片機不提供這個功能。

發明內容

鑒于上述內容中的問題，本申請提供了一種旋轉變壓器解碼方法及裝置，用以實現軟件旋轉變壓器解碼，不需要專用硬件解碼芯片或專用DSADC模塊，既降低成本和電路板面積，又同時具有帶寬可調及相位延遲小、精度更高、穩定性更好等特點。

為了實現上述目的，本申請提供了以下技術方案：

一種旋轉變壓器解碼方法，基于逐次逼近式模擬轉換器和通用定時模塊，該方法包括：

通過所述通用定時模塊生成正弦調制信號和同步觸發采樣信號；

將所述正弦調制信號進行濾波和功率放大輸入至旋轉變壓器的激勵繞組，并生成正余弦信號；