[發(fā)明專利]一種旋轉(zhuǎn)變壓器數(shù)字解調(diào)裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211218955.5
• 申請日: 2022-10-07
• 公開（公告）號: CN115452032A
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王大方;李琪;米文源;許彭斌;簡方恒;金毅;孔德寬;張昱瑾;黃健齊;孫浩男
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海);威海天達汽車科技有限公司
• 主分類號: G01D18/00
• 分類號: G01D18/00;G01B7/30;G01P21/02;H03L7/081
• 代理公司: 威海聚睿知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 37352
• 代理人: 宋立國

1.一種旋轉(zhuǎn)變壓器數(shù)字解調(diào)裝置，其特征在于包括旋轉(zhuǎn)變壓器模塊、旋轉(zhuǎn)變壓器輸出采樣模塊、同步乘法器模塊、外圍電路模塊、激勵信號采樣模塊、包絡(luò)線解調(diào)模塊、PWM波生成模塊、正弦激勵信號占空比生成模塊、鎖相環(huán)模塊和系統(tǒng)誤差補償模塊；

正弦激勵信號占空比生成模塊與PWM波生成模塊相連，正弦激勵信號占空比生成模塊用于控制PWM波生成模塊產(chǎn)生攜帶正弦激勵信號的PWM波；

PWM波生成模塊與外圍電路模塊相連，外圍電路模塊用于對PWM波進行濾波、功率放大，得到正弦激勵信號；

外圍電路模塊與旋轉(zhuǎn)變壓器模塊相連，旋轉(zhuǎn)變壓器模塊用于輸出角度信息與正弦激勵信號耦合產(chǎn)生的模擬信號；

旋轉(zhuǎn)變壓器模塊與旋轉(zhuǎn)變壓器輸出采樣模塊相連，旋轉(zhuǎn)變壓器輸出采樣模塊用于采集旋轉(zhuǎn)變壓器的輸出信號；

激勵信號采樣模塊與外圍電路模塊相連，用于采集輸出的正弦激勵信號；

激勵信號采樣模塊和旋轉(zhuǎn)變壓器輸出采樣模塊分別與同步乘法器模塊相連，同步乘法器模塊用于將旋轉(zhuǎn)變壓器的輸出信號與激勵信號同步相乘；

同步乘法器模塊與包絡(luò)線解調(diào)模塊相連，包絡(luò)線解調(diào)模塊用于解調(diào)包絡(luò)線；

包絡(luò)線解調(diào)模塊的與鎖相環(huán)模塊相連，鎖相環(huán)模塊用于輸出包絡(luò)線中的角度和轉(zhuǎn)速；

鎖相環(huán)模塊與系統(tǒng)誤差補償模塊相連，系統(tǒng)誤差補償模塊將包絡(luò)線的轉(zhuǎn)速與系統(tǒng)的時間延遲相乘后與包絡(luò)線的角度相加，得到旋轉(zhuǎn)變壓器的電角度，鎖相環(huán)輸出的轉(zhuǎn)速為旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)速。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)變壓器數(shù)字解調(diào)裝置，其特征在于設(shè)有非正交擾動補償模塊，包絡(luò)線解調(diào)模塊的與非正交擾動補償模塊相連，非正交擾動補償模塊用于觀測非正交誤差，使用非正交誤差對包絡(luò)線中的誤差進行補償。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的旋轉(zhuǎn)變壓器數(shù)字解調(diào)裝置，其特征在于所述的外圍電路模塊包括濾波器電路和功率放器大電路。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的旋轉(zhuǎn)變壓器數(shù)字解調(diào)裝置，其特征在于所述的包絡(luò)線解調(diào)模塊為數(shù)值同步積分器，使用同步數(shù)值積分法解調(diào)包絡(luò)線。

5.一種旋轉(zhuǎn)變壓器數(shù)字解調(diào)方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟a.生成正弦激勵信號：

控制PWM波生成模塊的占空比，調(diào)制出攜帶正弦激勵信號的PWM波；將PWM波經(jīng)濾波、放大得正弦激勵信號：V_{exc_real}＝k_gainsin(ω_exct)，k_gain為放大增益，ω_exc為正弦激勵信號的頻率；

步驟b.獲取旋轉(zhuǎn)變壓器輸出信號的包絡(luò)線：

將正弦激勵信號輸入旋轉(zhuǎn)變壓器，同步過采樣正弦激勵信號和旋轉(zhuǎn)變壓器的輸出信號，將這兩個信號同步相乘，得相乘后的旋轉(zhuǎn)變壓器輸出為：將相乘后的旋轉(zhuǎn)變壓器輸出信號進行包絡(luò)線解調(diào)，得旋轉(zhuǎn)變壓器的正弦輸出和余弦輸出的包絡(luò)線信號(即：正弦包絡(luò)線和余弦包絡(luò)線)：

步驟c.通過鎖相環(huán)獲取角度與轉(zhuǎn)速

將正弦包絡(luò)線和余弦包絡(luò)線傳遞給鎖相環(huán)，通過鎖相環(huán)的park變換以及比例積分控制器得到角度的微分，通過鎖相環(huán)的濾波器后得到轉(zhuǎn)速；比例積分控制器輸出的微分值經(jīng)過積分后得到角度；

步驟d.補償系統(tǒng)延遲：

將系統(tǒng)延遲時間與鎖相環(huán)輸出的轉(zhuǎn)速相乘得到(角度)補償量，(角度)補償量與鎖相環(huán)輸出的角度相加得到旋轉(zhuǎn)變壓器的電角度。

本發(fā)明中所述的系統(tǒng)延遲包括數(shù)值積分延遲、鎖相環(huán)延遲以及控制器延遲；所述的系統(tǒng)延遲時間：其中，數(shù)值積分延遲，T_PLL為鎖相環(huán)延遲，T_MCU為控制器延遲。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的旋轉(zhuǎn)變壓器數(shù)字解調(diào)方法，其特征在于：步驟c前進行補償包絡(luò)線中的誤差操作：

將得到的正弦包絡(luò)線與余弦包絡(luò)線相乘，根據(jù)公式

再經(jīng)低通濾波器濾波以及反正弦函數(shù)，得到非正交延遲分量β_orth；使用sigmoid函數(shù)計算非正交延遲分量的符號，后將該延遲分量與余弦包絡(luò)線反余弦值相加進行補償，再取余弦值、得補償后的余弦包絡(luò)線。