[发明专利]旋转变压器数字转换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种数字转换器，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。

背景技术

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等控制芯片的接口。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增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。

发明内容

本发明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。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明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sinω_c，并将数字正弦信号sinω_c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sinω_c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(ω_ct)；

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sinω_c与阈值Th进行比较，当sinω_c≥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V_S2-S4(t)和V_S1-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sinθ和数字余弦信号cosθ，再将所述数字正弦信号sinθ和数字余弦信号cosθ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sinθ和数字余弦信号cosθ进行比较，当小于或等于1时，对的值进行反正切查表；当大于1时，对的值进行反余切查表，并将反正切查表和反余切查表所得结果相加获取电机转子位置，基于所获得数字正弦信号sinθ和数字余弦信号cosθ，再采用锁相环获取转速。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明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、本发明通过合理选取阈值Th与正弦信号sinω_c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，增加了采样点数量，进而提高转换器解调精度；

3、本发明通过对正弦信号sinθ和余弦信号cosθ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、本发明利用锁相环获取转速，提高系统的抗干扰能力。

附图说明

图1是本发明旋转变压器数字转换器的结构原理框图；

图2是本发明所涉及的正余弦发生器结构框图；

图3是本发明所涉及的励磁电压生成模块结构框图；

图4是本发明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是本发明所涉及的位置和速度获取模块对信号处理的结构框图。

具体实施方式