JP5173962B2 - Resolver / digital conversion apparatus and resolver / digital conversion method - Google Patents

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Description

この発明は、回転電機や内燃機関など回転機器の回転角度を検出するレゾルバの出力信号から、該レゾルバのデジタル回転角度信号に変換するレゾルバ/デジタル変換装置およびレゾルバ/デジタル変換方法に関するものである。   The present invention relates to a resolver / digital conversion device and a resolver / digital conversion method for converting an output signal of a resolver that detects a rotation angle of a rotating device such as a rotating electrical machine or an internal combustion engine into a digital rotation angle signal of the resolver.

従来より自動車のパワーステアリングや工作機器のサーボモータ等に各種の回転機が使用されているが、回転機における回転子の回転角度を検出するために回転角度センサが用いられる。回転角度を検出するセンサとしては、交流励磁を利用する2相のレゾルバ、または正弦波状に着磁した回転子と2個の半導体磁気センサからなる回転角度センサ等が使用される。レゾルバは、回転子と固定子の間のリアクタンスが回転子の位置により変化し、その変化に応じた交流信号を出力するものである。具体的には、固定子に互いに直交する2相巻線を有し、回転子に単相巻線あるいは直交する2相巻線を有する制御変圧器を構成しており、1相励磁/2相出力形や2相励磁/1相出力形などの形式がある。レゾルバから得られる角度検出信号は、位相が90°異なる余弦波と正弦波の2相のアナログ信号となり、その検出信号は、レゾルバ/デジタル変換器(RDC:Resolver Digital Converter、以下RDCと略記)を用いることにより処理される。   Conventionally, various rotary machines have been used for power steering of automobiles, servo motors for machine tools, and the like, but a rotation angle sensor is used to detect the rotation angle of the rotor in the rotary machine. As a sensor for detecting the rotation angle, a two-phase resolver using AC excitation, or a rotation angle sensor composed of a sine wave magnetized rotor and two semiconductor magnetic sensors is used. In the resolver, the reactance between the rotor and the stator changes depending on the position of the rotor, and an AC signal corresponding to the change is output. Specifically, a control transformer having two-phase windings orthogonal to the stator and a single-phase winding or two-phase windings orthogonal to the rotor is configured, and one-phase excitation / 2-phase There are output types and 2-phase excitation / 1-phase output types. The angle detection signal obtained from the resolver is a two-phase analog signal of a cosine wave and a sine wave whose phases are different by 90 °. The detection signal is a resolver / digital converter (RDC: Resolver Digital Converter, hereinafter abbreviated as RDC). It is processed by using.

RDCは、レゾルバからの角度検出信号に基づいて回転子の回転角度位置をデジタルデータである角度情報データに変換して出力するものである。RDCとしては、アナログ電気回路により角度情報データを得るものと、角度検出信号をA/D(Analog/Digital)コンバータで変換して得られたデジタルデータに基づいて、演算回路により角度情報データを算出するものがある。レゾルバとRDCの組み合わせによる回転子角度の検出時には様々な誤差が発生する。例えば、レゾルバの感度差やRDC内の増幅度の差により振幅に差が発生し、また、増幅回路やA/Dコンバータによるオフセット誤差、あるいは経時変化による周期変動やインピーダンスの変動によるサンプリングのタイミング誤差等が加わる。   The RDC converts the rotation angle position of the rotor into angle information data, which is digital data, based on the angle detection signal from the resolver and outputs it. As RDC, the angle information data is calculated by the arithmetic circuit based on the one that obtains the angle information data by an analog electric circuit and the digital data obtained by converting the angle detection signal by an A / D (Analog / Digital) converter. There is something to do. Various errors occur when the rotor angle is detected by the combination of the resolver and the RDC. For example, a difference in amplitude occurs due to a difference in sensitivity of the resolver or an amplification degree in the RDC, an offset error due to an amplifier circuit or an A / D converter, or a sampling timing error due to a period variation or impedance variation due to change over time. Etc. are added.

このような検出誤差を補正して検出精度を高めたりするために、種々の工夫がなされている。例えば、オフセット誤差に対する対策として、特許文献1に開示されているように、A/Dコンバータで変換して得られたデジタルデータのうち連続する2サンプルのデータを引き算することによって、直流成分を取り除くようにしているものがある。また、特許文献2に開示されているように、基準となる励磁信号のゼロクロス位置に基づいて、その1周期前のゼロクロス位置との時間差を計算し、レゾルバ信号をA/D変換するサンプリングタイミングを補正しているものもある。   In order to correct such a detection error and improve detection accuracy, various ideas have been made. For example, as a countermeasure against offset error, as disclosed in Patent Document 1, a DC component is removed by subtracting data of two consecutive samples from digital data obtained by conversion by an A / D converter. There is something like that. Further, as disclosed in Patent Document 2, based on the zero-cross position of the reference excitation signal, the time difference from the zero-cross position of the previous cycle is calculated, and the sampling timing for A / D conversion of the resolver signal is calculated. Some have been corrected.

特開2002−162255号公報JP 2002-162255 A 特開2007−315856号公報JP 2007-315856 A

しかしながら、上記の特許文献1に記載の構成では、A/D変換器によるサンプリングを行った連続2回のデータを引き算することにより、データに含まれるオフセット成分を除去していて、この例では、レゾルバの出力信号をA/D変換器にて取込んでおり、A/D変換時に生じる直流成分誤差や増幅器のオフセット成分含んでA/D変換された誤差を含むデジタル値の誤差に対しては有効である。しかし、回転機にて動作しているレゾルバの温度上昇や経時変化によって信号線のインピーダンスなどが変化し、その結果発生するレゾルバ信号の伝達遅延時間の変動には対応することができない。つまり、サンプリングのタイミングそのものの誤差には対応することができないという問題点がある。   However, in the configuration described in Patent Document 1 described above, the offset component included in the data is removed by subtracting the data twice consecutively sampled by the A / D converter. In this example, The output signal of the resolver is captured by an A / D converter. For errors in digital values, including DC component errors that occur during A / D conversion and errors that are A / D converted, including amplifier offset components, It is valid. However, the impedance of the signal line changes due to the temperature rise or aging of the resolver operating in the rotating machine, and it is not possible to cope with fluctuations in the transmission delay time of the resolver signal generated as a result. In other words, there is a problem that it is not possible to deal with errors in the sampling timing itself.

また、上記の特許文献2に記載の構成においても、励磁するための基準交流信号のゼロクロスに基づいてA/D変換のサンプリングのタイミングを決めているが、発振回路の基準交流信号を正しいタイミングとして利用しているので、回転機にて動作しているレゾルバの温度上昇や経時変化によって信号線のインピーダンスなどが変化し、その結果発生するレゾルバ信号の伝達遅延時間の変動に対応することができない。つまり、レゾルバ入力用の基準交流信号の変動に対応しているが、それ以降に発生すると思われるレゾルバに誘起された電圧信号に含まれる時間的誤差成分を除去することはできないという問題点がある。   In the configuration described in Patent Document 2, the A / D conversion sampling timing is determined based on the zero crossing of the reference AC signal for excitation, but the reference AC signal of the oscillation circuit is set as the correct timing. Since it is used, the impedance of the signal line and the like change due to the temperature rise and change over time of the resolver operating in the rotating machine, and it is impossible to cope with fluctuations in the transmission delay time of the resolver signal generated as a result. That is, although it corresponds to the fluctuation of the reference AC signal for resolver input, there is a problem that it is not possible to remove the temporal error component included in the voltage signal induced in the resolver that is expected to occur thereafter. .

この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであって、レゾルバの温度上昇や信号線のインピーダンス変化に対して、レゾルバ信号の伝達遅延時間の変動に対応可能なレゾルバ/デジタル変換装置およびレゾルバ/デジタル変換方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and is a resolver / digital conversion that can cope with a change in a resolver signal transmission delay time with respect to a temperature rise of a resolver and a change in impedance of a signal line. An object is to provide an apparatus and a resolver / digital conversion method.

第1の発明に係るレゾルバ/デジタル変換装置は、回転機器に取り付けられたレゾルバを所定の周波数で励磁する励磁信号を発生する励磁信号発生回路と、レゾルバが出力する電圧信号を所定の周波数でのサンプリングタイミングでサンプリングするとともに、デジタル信号に変換するアナログ/デジタル変換器と、デジタル信号に基づいて前記サンプリングタイミングの補正を行う位相補正回路とが設けられており、
位相補正回路は、前記サンプリングタイミングで得られたアナログ/デジタル変換器が出力するデジタル信号に対して、前記励磁信号の周波数の1周期のうち4回サンプリングを行い、そのうちゼロとなるタイミングでのデータの振幅レベルに基づいて前記サンプリングタイミングの位相のずれを判別して前記位相の補正を行い、前記位相の補正によって前記サンプリングタイミングを補正し、アナログ/デジタル変換器は該補正後のサンプリングタイミングを入力してレゾルバの電圧信号をサンプリングするものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a resolver / digital conversion device including an excitation signal generation circuit for generating an excitation signal for exciting a resolver attached to a rotating device at a predetermined frequency, and a voltage signal output from the resolver at a predetermined frequency. An analog / digital converter that performs sampling at the sampling timing and converts it into a digital signal, and a phase correction circuit that corrects the sampling timing based on the digital signal are provided,
The phase correction circuit samples the digital signal output by the analog / digital converter obtained at the sampling timing four times in one cycle of the frequency of the excitation signal, and data at the timing when it becomes zero The phase of the sampling timing is discriminated based on the amplitude level of the signal to correct the phase, and the sampling timing is corrected by correcting the phase. The analog / digital converter inputs the corrected sampling timing. Thus, the resolver voltage signal is sampled.

第2の発明に係るレゾルバ/デジタル変換方法は、回転機器に取り付けられたレゾルバを所定の周波数で励磁し、前記レゾルバが出力する電圧信号を所定の周波数でのサンプリングタイミングでサンプリングするとともにデジタル信号に変換し、前記サンプリングタイミングで得られた前記デジタル信号に対して、励磁信号の周波数の1周期のうち4回サンプリングを行い、そのうちゼロとなるタイミングでのデータの振幅レベルに基づいてサンプリングタイミングの位相のずれを判別して位相の補正を行い、この補正後のサンプリングタイミングでもってレゾルバの電圧信号をサンプリングするものである。 A resolver / digital conversion method according to a second invention excites a resolver attached to a rotating device at a predetermined frequency, samples a voltage signal output from the resolver at a sampling timing at a predetermined frequency, and converts it into a digital signal. The digital signal obtained by the conversion at the sampling timing is sampled four times in one period of the excitation signal frequency, and the phase of the sampling timing is based on the amplitude level of the data at the timing when it becomes zero. The phase is corrected by discriminating the deviation, and the voltage signal of the resolver is sampled at the sampling timing after the correction.

第1の発明に係るレゾルバ/デジタル変換装置は、前記のような構成を備えているので、レゾルバの温度上昇や信号線のインピーダンス変化や経時変化等に伴って、サンプリングのタイミングがずれたとしても、常に正確な位相でのサンプリングを行うことができ、正確な角度情報を得ることができるという効果がある。
また第2の発明に係るレゾルバ/デジタル変換方法においても、上記第1の発明と同様の効果を得ることができる。
Since the resolver / digital conversion apparatus according to the first aspect of the present invention has the above-described configuration, even if the sampling timing is shifted due to a rise in the temperature of the resolver, a change in impedance of the signal line, a change with time, or the like. Therefore, it is possible to always perform sampling with an accurate phase and to obtain accurate angle information.
Also in the resolver / digital conversion method according to the second invention, the same effect as the first invention can be obtained.

実施の形態1のレゾルバ/デジタル変換装置の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a configuration of a resolver / digital conversion device according to a first embodiment. 実施の形態1によるサンプリングのタイミングを示すタイムチャートである。3 is a time chart showing sampling timing according to the first embodiment. 実施の形態1によるサンプリングのタイミングを示すタイムチャートである。3 is a time chart showing sampling timing according to the first embodiment. 実施の形態1によるサンプリングのタイミングを示すタイムチャートである。3 is a time chart showing sampling timing according to the first embodiment. 図1における位相補正回路5の構成を示す詳細ブロック図である。FIG. 2 is a detailed block diagram illustrating a configuration of a phase correction circuit 5 in FIG. 1. 図1における角度演算回路4の構成を示す詳細ブロック図である。It is a detailed block diagram which shows the structure of the angle calculation circuit 4 in FIG. 実施の形態2のレゾルバ/デジタル変換装置の構成を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of a resolver / digital conversion device according to a second embodiment. 実施の形態3のレゾルバ/デジタル変換装置の構成を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration of a resolver / digital conversion device according to a third embodiment. 実施の形態4のレゾルバ/デジタル変換方法を示すフローチャートである。10 is a flowchart illustrating a resolver / digital conversion method according to a fourth embodiment.

実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1を図に基づいて説明する。
回転機器に取り付けられたレゾルバにはその巻線の方式によって各種の方式があり、回転子巻線にスリップリングとブラシが接続されているものや、回転変圧器が接続されているもの等がある。本発明の対象とするレゾルバは1相励磁/2相以上の出力方式のレゾルバであれば、いずれの構成であっても適用可能である。
図1は、実施の形態1によるレゾルバ/デジタル変換装置100の構成を示すブロック図である。図1において、図示省略した回転機に取り付けられたレゾルバ1は、回転子の回転位置に従って誘起された2相の電圧信号をレゾルバ信号として出力する。このレゾルバ1に誘起された2相の電圧信号は、それぞれアナログ/デジタル変換器(以下、AD変換器と称す)2,3でデジタルデータに変換され、その際、励磁周波数(後述する基準正弦波の周波数)の4の整数倍の周波数で離散化処理が行われる。角度演算回路4はAD変換器2,3でサンプリングされたデータを演算することにより、回転子の角度情報を求める。位相補正回路5はAD変換器2,3でサンプリングされたデータを演算することによって、AD変換器2,3のサンプリングのタイミングを計算し、AD変換器2,3へサンプリングパルスを出力する。
基準カウンタ6はシステム全体の基準となる基準クロックで動作する。励磁信号発生回路7は基準カウンタ6から出力された基準クロックに基づいてレゾルバ1を励磁するための基準正弦波を励磁信号として出力する。増幅回路8はレゾルバ1を励磁する基準正弦波を増幅する。出力端子9は角度演算回路4で求められた回転子の角度情報のデジタル値を出力する。
Embodiment 1 FIG.
Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to the drawings.
There are various types of resolvers attached to rotating equipment, depending on the winding method, such as those in which a slip ring and brush are connected to the rotor winding, and those in which a rotating transformer is connected. . The resolver which is the subject of the present invention can be applied to any configuration as long as it is a one-phase excitation / two-phase or more output type resolver.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a resolver / digital conversion apparatus 100 according to the first embodiment. In FIG. 1, a resolver 1 attached to a rotating machine (not shown) outputs a two-phase voltage signal induced according to the rotational position of the rotor as a resolver signal. The two-phase voltage signals induced in the resolver 1 are converted into digital data by analog / digital converters (hereinafter referred to as AD converters) 2 and 3, respectively. At that time, excitation frequency (reference sine wave described later) The discretization process is performed at a frequency that is an integer multiple of 4. The angle calculation circuit 4 calculates the angle information of the rotor by calculating the data sampled by the AD converters 2 and 3. The phase correction circuit 5 calculates the sampling timing of the AD converters 2 and 3 by calculating the data sampled by the AD converters 2 and 3, and outputs a sampling pulse to the AD converters 2 and 3.
The reference counter 6 operates with a reference clock serving as a reference for the entire system. The excitation signal generation circuit 7 outputs a reference sine wave for exciting the resolver 1 as an excitation signal based on the reference clock output from the reference counter 6. The amplifier circuit 8 amplifies a reference sine wave that excites the resolver 1. The output terminal 9 outputs a digital value of rotor angle information obtained by the angle calculation circuit 4.

次に動作について説明する。
レゾルバ1では、回転子に励磁用の一定周波数の基準正弦波(励磁信号)が印加され励磁される。その結果、固定子に設けられて互いに直交した2つの巻線に電圧が誘起され、その電圧の値は回転子の角度によって変化しながら出力される。すなわち、励磁信号の角速度をω[rad/s]、励磁信号の角度をωT[rad]、回転子の角度をNθ[rad]とし、印加された交流電圧から得られる誘起電圧の振幅比をKとすると、レゾルバ1に誘起される2相の電圧信号はそれぞれVsin、Vcosとすると、

Figure 0005173962
となる。レゾルバ/デジタル変換装置100は、この回転子の角度Nθをデジタル値として求める機能を有するものであり、式(1)、式(2)を変形して、

Figure 0005173962
として求めることができる。なお、正確に角度Nθを計算して求めるためには、sinωT=1、あるいはsinωT=−1となる位相でサンプリングする必要がある。レゾルバ1の出力するこの電圧信号Vsin、およびVcosが、AD変換器2、3に入力されている。
角度演算回路4は、AD変換器2、3の出力に対して、上記(3)式のような演算を行うことによりNθを求める。なお、レゾルバ1からの電圧信号は、回転子の角度に基づく正弦波を励磁信号で振幅変調された波形と見ることができるので、例えば同期検波による復調を行うことによってsinωTによる変調成分を除去することも可能である。sinωTを除けば、(3)式によりNθを求めることができる。 Next, the operation will be described.
In the resolver 1, a reference sine wave (excitation signal) having a constant frequency for excitation is applied to the rotor and excited. As a result, a voltage is induced in two windings provided in the stator and orthogonal to each other, and the value of the voltage is output while changing depending on the angle of the rotor. That is, the angular velocity of the excitation signal is ω [rad / s], the angle of the excitation signal is ωT [rad], the angle of the rotor is Nθ [rad], and the amplitude ratio of the induced voltage obtained from the applied AC voltage is K. Then, if the two-phase voltage signals induced in the resolver 1 are Vsin and Vcos, respectively,

Figure 0005173962
It becomes. The resolver / digital conversion device 100 has a function of obtaining the angle Nθ of the rotor as a digital value. The equation (1) and the equation (2) are modified,

Figure 0005173962
Can be obtained as In order to accurately calculate and obtain the angle Nθ, it is necessary to sample at a phase where sin ωT = 1 or sin ωT = −1. The voltage signals Vsin and Vcos output from the resolver 1 are input to the AD converters 2 and 3.
The angle calculation circuit 4 calculates Nθ by performing a calculation such as the above equation (3) on the outputs of the AD converters 2 and 3. Since the voltage signal from the resolver 1 can be regarded as a waveform in which a sine wave based on the rotor angle is amplitude-modulated by the excitation signal, the modulation component due to sin ωT is removed by performing demodulation by synchronous detection, for example. It is also possible. If sin ωT is excluded, Nθ can be obtained by equation (3).

位相補正回路5は、AD変換器2,3のサンプリングのタイミングをsinωT=1、かつsinωT=−1となるタイミングになるように位相補正する。励磁周波数の4倍の周波数でサンプリングを行う場合、ωT=0、π/2、π、3π/2の4点でサンプリングを行うことが必要である。その場合、図2(a)に示すように、a1、b1、a2、b2の位相のデータを得ることができ、サンプリング位相にずれがなければ、a1=0、a2=0となるデータが得られる。b1、b2の値は角度を計算するために用いられる。ここで、図2(b)に示すようにサンプリング位相が遅れる方向にずれた場合、a1はゼロでなく正の値をとり、a2は負の値をとる。一方、b1、b2においてもπ/2、3π/2の正しい位相からずれたタイミングでサンプリングされる。したがって、a1、a2の符号を調べることによりサンプリング位相の前後のずれが判別でき、また、その振幅値から計算すればずれた位相量を知ることができる。図3(a)に正常な動作のケース、図3(b)にサンプリング位相が遅れているケース、図3(c)にサンプリング位相が進んでいるケースの3つの例を示す。ここで図3(b)のサンプリング位相が遅れているときは、図2(b)に示したケースと同じであり、a1が正のデータ、a2が負のデータとなる。逆にサンプリング位相が進んでいるときは、図3(c)に示すようにa1が負のデータ、a2が正のデータとなる。   The phase correction circuit 5 corrects the phase so that the sampling timing of the AD converters 2 and 3 becomes a timing at which sin ωT = 1 and sin ωT = −1. When sampling is performed at a frequency four times the excitation frequency, it is necessary to perform sampling at four points ωT = 0, π / 2, π, and 3π / 2. In that case, as shown in FIG. 2A, phase data of a1, b1, a2, and b2 can be obtained. If there is no deviation in the sampling phase, data with a1 = 0 and a2 = 0 is obtained. It is done. The values of b1 and b2 are used for calculating the angle. Here, as shown in FIG. 2B, when the sampling phase is shifted in the direction of delay, a1 takes a positive value instead of zero, and a2 takes a negative value. On the other hand, b1 and b2 are also sampled at timings shifted from the correct phases of π / 2 and 3π / 2. Therefore, the deviation before and after the sampling phase can be determined by examining the signs of a1 and a2, and the amount of phase deviation can be known by calculating from the amplitude value. FIG. 3A shows three examples of a normal operation case, FIG. 3B shows a case where the sampling phase is delayed, and FIG. 3C shows a case where the sampling phase is advanced. Here, when the sampling phase of FIG. 3B is delayed, it is the same as the case shown in FIG. 2B, and a1 is positive data and a2 is negative data. Conversely, when the sampling phase is advanced, as shown in FIG. 3C, a1 is negative data and a2 is positive data.

本発明においては、ωT=0、πの位相の信号がサンプリング位相の調整に必要であるため、4倍、8倍、12倍など励磁周波数の4の整数倍の周波数でサンプリングを行うことにより、前述したようなサンプリング位相の調整を行うことが可能となる機能を備えている。   In the present invention, since a signal having a phase of ωT = 0 and π is necessary for adjusting the sampling phase, sampling is performed at a frequency that is an integral multiple of 4 of the excitation frequency, such as 4 times, 8 times, or 12 times. It has a function that makes it possible to adjust the sampling phase as described above.

ここで、サンプリング位相をできる限り正確に補正するには、励磁周波数よりもはるかに高い周波数のクロックを基準クロックとして用いる必要がある。一方、レゾルバ/デジタル変換処理では、励磁周波数の1周期を基本単位として角度を計算する場合が多い。したがって、回路構成においては、内部の信号処理用には高い周波数のシステムクロックを用いて行い、角度演算結果のみ励磁信号の周波数で出力するような構成をとる。AD変換のサンプリング位相の補正は、このシステムクロックに基づいて行う。
図1における基準カウンタ6は上記したシステムクロック単位で動作する基準カウンタである。システムクロックは、一般的には、数MHz〜数十MHzの周波数となる。とくに周波数が高い場合は、百MHzを超える場合もある。
励磁信号発生回路7は、レゾルバ1を励磁するための正弦波を発生する回路である。一般的には、ROM(Read Only Memory)を用いてデジタル的に正弦波を生成する場合が多く、出力したデジタルデータはデジタル/アナログ変換器(DA変換器)でアナログ波形に変換される。なお、マイコン等から矩形波を出力し、外部のフィルタを使って正弦波に波形整形する方法も可能である。
増幅回路8は、レゾルバ1を励磁するための正弦波の駆動回路となる。出力端子9は角度演算回路4で計算した角度情報のデジタル値が出力され、少なくとも励磁周波数の1周期に1回出力される。
Here, in order to correct the sampling phase as accurately as possible, it is necessary to use a clock having a frequency much higher than the excitation frequency as a reference clock. On the other hand, in the resolver / digital conversion process, the angle is often calculated using one period of the excitation frequency as a basic unit. Therefore, in the circuit configuration, a high frequency system clock is used for internal signal processing, and only the angle calculation result is output at the frequency of the excitation signal. The AD conversion sampling phase is corrected based on this system clock.
The reference counter 6 in FIG. 1 is a reference counter that operates in units of the system clock described above. The system clock generally has a frequency of several MHz to several tens of MHz. Especially when the frequency is high, it may exceed 100 MHz.
The excitation signal generation circuit 7 is a circuit that generates a sine wave for exciting the resolver 1. In general, a sine wave is often generated digitally using a ROM (Read Only Memory), and the output digital data is converted into an analog waveform by a digital / analog converter (DA converter). It is also possible to output a rectangular wave from a microcomputer or the like and shape the waveform into a sine wave using an external filter.
The amplifier circuit 8 serves as a sine wave drive circuit for exciting the resolver 1. The output terminal 9 outputs a digital value of angle information calculated by the angle calculation circuit 4 and outputs it at least once in one cycle of the excitation frequency.

図4はAD変換器2,3のサンプリング位相の補正を行うタイミングの例を示した図である。この図では、システムクロックの3クロック分の補正を行っている一例である。補正前では、基準カウンタ6がn+8の値を出力したときに、AD変換用のサンプリングパルスを出力しているが、3クロック分の補正を行った結果、基準カウンタ6の値がn+3の値を出力したときにサンプリングパルスを出力するように制御される。なお、クロックの補正量はAD変換のダイナミックレンジとも関連する。次に、具体的に得られた振幅値から位相のずれ量に換算する一例を説明する。   FIG. 4 is a diagram showing an example of timing for correcting the sampling phase of the AD converters 2 and 3. This figure shows an example in which correction for three system clocks is performed. Before the correction, when the reference counter 6 outputs an n + 8 value, an AD conversion sampling pulse is output. As a result of correcting for three clocks, the reference counter 6 value becomes an n + 3 value. It is controlled to output a sampling pulse when it is output. The amount of clock correction is also related to the AD conversion dynamic range. Next, an example of converting the amplitude value obtained specifically into the amount of phase shift will be described.

例えば、励磁周波数を10KHz、システムクロックを20MHzとし、AD変換のbit数を12bit(4096:−2048〜+2047)、電圧の最大値がAD変換のフルスケールと一致しているとする。このとき、励磁周波数の1周期は、
20MHz/10KHz=2000
となり、システムクロック2000カウントが1周期となる。サンプリングしたデータにおいて、本来出力がゼロの値となるωT=π/2のタイミングで、出力の値が+20の値となったとすると、角度がゼロに近いところでは、

Figure 0005173962
の近似が成り立つので、位相のずれ量は、約20/2048[rad]となる。この位相のずれ量は、以下のように3クロック分に相当する。

Figure 0005173962
従って、振幅レベルで±20の誤差があったケースでは、基準カウンタ6において3クロック分の補正を前後に行うことによりタイミングを調整することが可能となる。なお、このような近似を用いた計算方法はあくまで一例であり、他の計算方法を用いて位相のずれ量を求めても良い。
また、レゾルバ1の励磁周波数に対して4倍の周波数でサンプリングを行う場合、励磁周波数の1周期のうちに4回のパルスを出力することになるので、各パルス出力のタイミングがそれぞれ3クロック分補正される。例えば、上記の例では、1周期2000のカウンタとなるので、補正なしの状態では0、500、1000、1500の位置で立ち上がりが得られるように制御されたとすると、3クロック分の補正の結果、497、997、1497、1997の位置で立ち上がりが得られるように制御される。なお、タイミングの補正処理は、励磁信号の一周期と同期するので、サンプリングの4回目のパルスが出力された後に補正値を出力してタイミングの更新を行い、次の励磁の周期でその値が反映されたサンプリングパルスが出力されるよう制御される。
励磁信号の周波数と基準カウンタ6のクロック周波数の関係で位相の誤差を完全にゼロとすることは出来ないが、最終的には0度と180度の位相におけるレゾルバ信号の振幅がある一定の値χ以下となる基準として、
Sin(0+α)<χ
Sin(π+α)<χ
となるように位相量α[rad]による補正を行う。 For example, it is assumed that the excitation frequency is 10 kHz, the system clock is 20 MHz, the number of AD conversion bits is 12 bits (4096: -2048 to +2047), and the maximum voltage value matches the full scale of AD conversion. At this time, one cycle of the excitation frequency is
20MHz / 10KHz = 2000
Thus, the system clock 2000 count is one cycle. In the sampled data, if the output value is a value of +20 at the timing of ωT = π / 2 where the output is originally zero, the angle is close to zero.

Figure 0005173962
Therefore, the phase shift amount is approximately 20/2048 [rad]. This phase shift amount corresponds to three clocks as follows.

Figure 0005173962
Therefore, in the case where there is an error of ± 20 in the amplitude level, the timing can be adjusted by performing correction for three clocks before and after in the reference counter 6. Note that the calculation method using such approximation is merely an example, and the phase shift amount may be obtained using another calculation method.
In addition, when sampling is performed at a frequency four times the excitation frequency of the resolver 1, four pulses are output in one cycle of the excitation frequency, so each pulse output timing is equivalent to 3 clocks. It is corrected. For example, in the above example, since it is a counter of 2000 in one cycle, if it is controlled so that a rise is obtained at positions 0, 500, 1000, 1500 in the state without correction, the result of correction for 3 clocks is as follows: Control is performed so that rising edges are obtained at positions 497, 997, 1497, and 1997. Since the timing correction process is synchronized with one cycle of the excitation signal, the correction value is output after the fourth pulse of sampling is output, the timing is updated, and the value is updated at the next excitation cycle. The reflected sampling pulse is controlled to be output.
Although the phase error cannot be made completely zero due to the relationship between the excitation signal frequency and the reference counter 6 clock frequency, the resolver signal amplitude at a phase of 0 degrees and 180 degrees eventually has a certain value. As a standard of χ or less,
Sin (0 + α) <χ
Sin (π + α) <χ
Correction by the phase amount α [rad] is performed so that

次に、位相補正回路5の動作について説明する。
図5は、図1における位相補正回路5の詳細なブロック図である。入力端子10は基準カウンタ6によるカウンタ出力値が入力される。入力端子11、12はそれぞれレゾルバ1の2相の電圧信号のデジタル値が入力される。出力端子13はAD変換器2、3のためのサンプリングパルスを出力する。遅延回路14、15はAD変換器2,3のサンプリングパルスを基準としたサンプリングパルスの2パルス分の遅延を行う遅延回路であり、補正量計算回路16は、入力端子10からの入力、および入力端子11、12の入力、および遅延回路14、15の出力からサンプリング用パルスの正しい出力タイミングを計算して補正量を出力する。比較回路17は基準カウンタ6のカウンタ値と補正量計算回路16の出力を比較する。
Next, the operation of the phase correction circuit 5 will be described.
FIG. 5 is a detailed block diagram of the phase correction circuit 5 in FIG. A counter output value from the reference counter 6 is input to the input terminal 10. The digital values of the two-phase voltage signals of the resolver 1 are input to the input terminals 11 and 12, respectively. The output terminal 13 outputs a sampling pulse for the AD converters 2 and 3. The delay circuits 14 and 15 are delay circuits for delaying two sampling pulses based on the sampling pulses of the AD converters 2 and 3, and the correction amount calculation circuit 16 receives an input from the input terminal 10 and an input The correct output timing of the sampling pulse is calculated from the inputs of the terminals 11 and 12 and the outputs of the delay circuits 14 and 15, and the correction amount is output. The comparison circuit 17 compares the counter value of the reference counter 6 with the output of the correction amount calculation circuit 16.

次に、補正量計算回路16の動作について説明する。補正量計算回路16は、前述したような計算に基づいてサンプリングされた振幅値から位相の補正量を計算する。入力端子10から入力される基準カウンタ6の値は、ωT=π/2、3π/2のタイミングを区別するために用いられ、遅延回路14、15はωT=π/2、3π/2における正負の値を同時に処理するために用いられる。つまり、遅延回路14、15の出力は、ちょうど位相がπだけ遅れたデータであり、これによりb1、b2の値を同時に処理することが可能となる。この例では、正負の値やレゾルバ1の電圧信号が2相分入力されているが、これは正確な結果を求めるために2相分のデータから補正量の計算を行うように構成しているためである。回路を簡素化する目的で、1相分のみの結果から補正量を計算してもよい。また、ノイズなどによる誤差成分を除去する目的で、データ信号に低域通過フィルタなどを挿入することも可能である。   Next, the operation of the correction amount calculation circuit 16 will be described. The correction amount calculation circuit 16 calculates a phase correction amount from the sampled amplitude value based on the calculation as described above. The value of the reference counter 6 input from the input terminal 10 is used to distinguish the timing of ωT = π / 2, 3π / 2, and the delay circuits 14 and 15 are positive and negative at ωT = π / 2, 3π / 2. Is used to process the values of In other words, the outputs of the delay circuits 14 and 15 are data whose phases are exactly delayed by π, which makes it possible to simultaneously process the values of b1 and b2. In this example, positive and negative values and the voltage signal of the resolver 1 are input for two phases, but this is configured to calculate a correction amount from data for two phases in order to obtain an accurate result. Because. For the purpose of simplifying the circuit, the correction amount may be calculated from the result of only one phase. In addition, a low-pass filter or the like can be inserted into the data signal for the purpose of removing error components due to noise or the like.

なお、本実施の形態1では、基準カウンタ6に対するサンプリングタイミングの補正量は定常的に一定として次の励磁周期で補正するように構成しているが、補正量が周期的に変化する場合への対応も考えられる。例えば、回転子の機械角の位置によって周期的にサンプリングタイミングがずれたり、ばらつくような場合では、あらかじめその機械角の位置や周期を記憶しておき、その機械角の位置に応じて補正量を調整することもできる。すなわち、レゾルバ信号の振幅から補正量を計算すると同時に、その機械角の位置や周期に応じた補正量を記憶して出力するような構成によって実現することができる。
また、回転周波数や回転周波数の変化の割合に応じてサンプリングタイミングの補正量を切り替えることも可能である。サンプリング位相の補正量が回転周波数に依存するような場合は、その値と組み合わせて補正することも可能である。また、加減速など回転周波数が急激に変化する場合は、その変化量に応じて補正量を調整するような構成も考えられる。変化量に応じてどの程度補正が必要かを積分・記憶しておき、その加減速の変化量に応じたサンプリングタイミングの補正を実施する。
In the first embodiment, the correction amount of the sampling timing with respect to the reference counter 6 is configured to be constantly constant and corrected in the next excitation cycle. However, the correction amount is periodically changed. Correspondence is also possible. For example, if the sampling timing is periodically shifted or varies depending on the mechanical angle position of the rotor, the mechanical angle position or cycle is stored in advance, and the correction amount is set according to the mechanical angle position. It can also be adjusted. In other words, the correction amount can be calculated from the amplitude of the resolver signal, and at the same time, the correction amount corresponding to the mechanical angle position and cycle can be stored and output.
It is also possible to switch the correction amount of the sampling timing according to the rotation frequency and the rate of change of the rotation frequency. When the correction amount of the sampling phase depends on the rotation frequency, it can be corrected in combination with the value. In addition, when the rotation frequency changes rapidly, such as acceleration / deceleration, a configuration in which the correction amount is adjusted according to the change amount is also conceivable. The degree of correction required according to the amount of change is integrated and stored, and the sampling timing is corrected according to the amount of change in acceleration / deceleration.

図6は、図1における角度演算回路4の詳細なブロック図の一例である。ここでは、同期検波を用いたAM復調処理を行って角度を求める例を示している。入力端子18、19は2相のレゾルバ信号のデジタル値が入力される。入力端子20は基準カウンタ6のカウンタ値が入力される。出力端子21は計算された角度情報のデジタル値が出力される。変調波生成回路22はAM復調するために、変調波と同じ周波数でかつ同じ位相となる正弦波を発生する。乗算回路23、24は変調波生成回路22から出力された正弦波とレゾルバ信号との乗算を行う。乗算回路23,24の出力は低域通過フィルタ25,26を介し、逆正接(arcTan)の演算を行う関数回路27に入力される。同期検波によるAM復調では、変調波と同じ正弦波を乗算し、その結果から高調波成分を除去することにより元の信号を得るものである。低域通過フィルタ25,26の出力が、sinNθ、cosNθの値となるので、この結果の比(sinNθ/cosNθ)に対して逆正接(arcTan)演算を行うことによりNθを求める。なお、角度演算回路4の出力となる角度情報は励磁周波数の1周期ごとに出力される。なお、角度演算の計算方法は、この方法に限定するのではなく他の演算方法を適用してもよい。   FIG. 6 is an example of a detailed block diagram of the angle calculation circuit 4 in FIG. Here, an example is shown in which the angle is obtained by performing AM demodulation processing using synchronous detection. Input terminals 18 and 19 receive a digital value of a two-phase resolver signal. The counter value of the reference counter 6 is input to the input terminal 20. The output terminal 21 outputs a digital value of the calculated angle information. The modulation wave generation circuit 22 generates a sine wave having the same frequency and the same phase as the modulation wave for AM demodulation. The multiplier circuits 23 and 24 multiply the sine wave output from the modulated wave generation circuit 22 and the resolver signal. The outputs of the multiplication circuits 23 and 24 are input to a function circuit 27 that performs an arc tangent (arcTan) operation via low-pass filters 25 and 26. In AM demodulation by synchronous detection, the original signal is obtained by multiplying the same sine wave as the modulation wave and removing the harmonic component from the result. Since the outputs of the low-pass filters 25 and 26 have values of sin Nθ and cos Nθ, Nθ is obtained by performing an arctangent (arcTan) operation on the resultant ratio (sinNθ / cosNθ). The angle information that is output from the angle calculation circuit 4 is output for each period of the excitation frequency. Note that the calculation method of the angle calculation is not limited to this method, and other calculation methods may be applied.

以上説明したように、この実施の形態1によれば、レゾルバ信号に対して励磁信号の周波数の1周期のうち4回サンプリングを行い、そのうちゼロとなるべきタイミングでのデータの振幅レベルを利用して位相のずれを補正するように構成したので、温度や経時変化によってサンプリングのタイミングがずれたとしても、常に正確な位相でのサンプリングを行うことができ、長期の使用が可能となり、かつ正確な角度情報を得ることが可能である。
また、機械角の位置によるバラツキや回転周波数の変化によってサンプリングタイミングがずれたとしても、常に正確な位相でのサンプリングを行うことができ、その結果正確な角度情報を計算することが可能である。
As described above, according to the first embodiment, the resolver signal is sampled four times in one period of the frequency of the excitation signal, and the amplitude level of the data at the timing when it becomes zero is used. Therefore, even if the sampling timing is shifted due to temperature or changes over time, it is possible to always perform sampling with an accurate phase, enabling long-term use and accurate. Angle information can be obtained.
Further, even when the sampling timing is shifted due to variations in the mechanical angle position or rotation frequency, it is possible to always perform sampling with an accurate phase, and as a result, it is possible to calculate accurate angle information.

実施の形態2.
次に実施の形態2を図に基づいて説明する。
図7は実施の形態2によるレゾルバ/デジタル変換装置100を示すブロック図である。この実施の形態2と前述した実施の形態1との相違は、AD変換のサンプリング位相を2相とも共通に制御するのでなく、各々個別に制御可能とする点である。図7において、図1と同じ動作を行うものについては同じ番号を付しており、それらの説明は省略してそれ以外の部分について説明する。サンプリングパルスを2相出力する位相補正回路28は、基準カウンタ6の出力とAD変換器2の出力とによって2相のうちの一方の相のサンプリングパルスの位相の補正量を計算し、基準カウンタ6の出力とAD変換器3の出力とによって2相のうちの他方の相のサンプリングパルスの位相の補正量を計算する。この実施の形態2では、AD変換器2とAD変換器3のサンプリングのタイミング補正量が異なる場合でも対応できるように構成しており、前述した計算方法に基づいて補正量を決定し独立にタイミングを補正している。
このようにこの実施の形態2では、2相のレゾルバにおいて、温度や経時変化によってアナログ/デジタル変換器2,3のサンプリングのタイミングがずれた場合においても、レゾルバ1に出力する励磁信号の出力タイミングを調整することによって相対的にサンプリング位相の調整を行い、常に正確な位相でのサンプリングを可能として、その結果正確な角度情報を計算することが可能である。
Embodiment 2. FIG.
Next, the second embodiment will be described with reference to the drawings.
FIG. 7 is a block diagram showing a resolver / digital conversion apparatus 100 according to the second embodiment. The difference between the second embodiment and the first embodiment described above is that the sampling phase of AD conversion is not controlled in common for both phases but can be controlled individually. 7, components that perform the same operations as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted, and the other portions will be described. The phase correction circuit 28 that outputs two phases of sampling pulses calculates the correction amount of the phase of the sampling pulse of one of the two phases based on the output of the reference counter 6 and the output of the AD converter 2, and the reference counter 6 And the output of the AD converter 3 calculate the phase correction amount of the sampling pulse of the other of the two phases. In the second embodiment, the AD converter 2 and the AD converter 3 are configured so as to be able to cope with the case where the sampling timing correction amount is different. The correction amount is determined based on the calculation method described above, and the timing is independently determined. Is corrected.
As described above, in the second embodiment, even in the case where the sampling timing of the analog / digital converters 2 and 3 is shifted due to temperature and changes over time in the two-phase resolver, the output timing of the excitation signal output to the resolver 1 It is possible to adjust the sampling phase relatively by adjusting and to always perform sampling with an accurate phase and to calculate accurate angle information as a result.

実施の形態3.
次に実施の形態3を図に基づいて説明する。
図8は実施の形態3によるレゾルバ/デジタル変換装置100を示すブロック図である。この実施の形態3と前述した実施の形態1との相違は、AD変換器2、3のサンプリングの位相を制御するのでなく、励磁信号の出力タイミングを制御する点である。図8において、図1と同じ動作を行うものについては同じ番号を付しており、それらの説明は省略してそれ以外の部分について説明する。サンプリングパルスを出力するとともに励磁信号の位相制御信号を出力する位相補正回路29の出力は、励磁信号発生回路30に入力される。位相補正回路29は、基準カウンタ6からの出力とAD変換器2、3の出力からタイミングの補正量を計算する。実施の形態1においては、サンプリングのタイミングを補正するよう制御していたが、この実施の形態3ではサンプリングのタイミングに合うように励磁信号の出力タイミングを調整している。位相のずれ量の計算方法は実施の形態1と同様である。励磁信号発生回路30は、位相補正回路29からの入力に基づいて励磁信号を出力するタイミングを調整して出力する。
このようにこの実施の形態3では、また2相のレゾルバにおいて、2つの相の信号の伝播遅延時間がそれぞれ異なるように変動したとしても、常に正確な位相でのサンプリングを行うことができ、その結果正確な角度情報を計算することが可能である。
Embodiment 3 FIG.
Next, Embodiment 3 will be described with reference to the drawings.
FIG. 8 is a block diagram showing a resolver / digital conversion apparatus 100 according to the third embodiment. The difference between the third embodiment and the first embodiment is that the output timing of the excitation signal is controlled instead of controlling the sampling phase of the AD converters 2 and 3. 8, components that perform the same operations as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted, and the other portions will be described. The output of the phase correction circuit 29 that outputs the sampling pulse and the phase control signal of the excitation signal is input to the excitation signal generation circuit 30. The phase correction circuit 29 calculates a timing correction amount from the output from the reference counter 6 and the outputs from the AD converters 2 and 3. In the first embodiment, control is performed so as to correct the sampling timing. However, in the third embodiment, the output timing of the excitation signal is adjusted so as to match the sampling timing. The method for calculating the amount of phase shift is the same as in the first embodiment. The excitation signal generation circuit 30 adjusts and outputs the timing for outputting the excitation signal based on the input from the phase correction circuit 29.
As described above, in the third embodiment, even if the propagation delay times of the signals of the two phases vary in the two-phase resolver, the sampling can always be performed with an accurate phase. As a result, accurate angle information can be calculated.

実施の形態4.
次に実施の形態4について説明する。
図9は、本発明の実施の形態4によるレゾルバ/デジタル変換方法を示すフローチャートである。この実施の形態4と第1の実施の形態1との相違は、ソフトウェアで処理する点である。レゾルバ/デジタル変換処理を行う場合、マイクロコンピュータやDSP(Digital Signal Processor)などを用いることが可能であるが、その場合の制御フローチャートを図9に示す。図9において、S1はAD変換された2相のレゾルバ信号のデジタル値を入力する入力ステップ、S2はシステムクロックで動作する基準カウンタの出力をゼロに設定するリセット動作のステップ、S3はシステムクロックで動作する基準カウンタに+1の加算を行うインクリメントのステップ、S4はサンプリングのタイミングの補正量を計算するステップ、S5、S6は同期検波処理等によって2相のレゾルバ信号から角度に基づく正弦波と余弦波を抽出するAM復調のステップ、S7はサンプリングの出力タイミングを決定するためにカウンタ値との比較を行うステップ、S8は逆正接(arcTan)の関数演算を行うステップ、S9はレゾルバへの励磁信号を出力するステップ、S10はAD変換器2,3へのサンプリングパルスを出力するステップ、S11はデジタル角度情報を出力するステップである。
Embodiment 4 FIG.
Next, a fourth embodiment will be described.
FIG. 9 is a flowchart showing a resolver / digital conversion method according to Embodiment 4 of the present invention. The difference between the fourth embodiment and the first embodiment is that processing is performed by software. When performing the resolver / digital conversion process, a microcomputer, a DSP (Digital Signal Processor), or the like can be used. FIG. 9 shows a control flowchart in that case. In FIG. 9, S1 is an input step for inputting the digital value of the AD-converted two-phase resolver signal, S2 is a reset operation step for setting the output of the reference counter operating at the system clock to zero, and S3 is the system clock. An incrementing step of adding +1 to the operating reference counter, S4 is a step of calculating a sampling timing correction amount, S5 and S6 are sinusoidal waves and cosine waves based on angles from a two-phase resolver signal by synchronous detection processing or the like. A step of AM demodulation for extracting S, a step of comparing with a counter value in order to determine a sampling output timing, a step of performing a function calculation of arc tangent (arcTan), and a step S9 of exciting signal to the resolver Output step, S10 is a sampling pulse to AD converters 2 and Output steps, S11 is a step of outputting the digital angle information.

次に動作について説明する。
マイクロコンピュータ等によるソフトウェアで処理を行う場合、計算処理の基本単位はシステムクロックのような高速のクロックに基づいて行われる。図9は、レゾルバの信号を角度情報に変換して出力するフローチャートであるが、励磁正弦波出力のステップS9、およびサンプリングパルス出力のステップS10、および角度情報出力のステップS11の実行周期は異なっている。角度情報出力のステップS11は、励磁周波数の1周期毎に実行されて角度情報が出力され、また、サンプリングパルス出力のステップS10は、励磁周波数の1周期のうちに4回実行されサンプリングパルスが出力される。励磁正弦波出力のステップS9は、システムクロックを基準としたある周期毎に実行される。
Next, the operation will be described.
When processing is performed by software such as a microcomputer, the basic unit of calculation processing is performed based on a high-speed clock such as a system clock. FIG. 9 is a flowchart for converting the resolver signal into angle information and outputting it, but the execution periods of step S9 for exciting sine wave output, step S10 for sampling pulse output, and step S11 for angle information output are different. Yes. The angle information output step S11 is executed for each excitation frequency cycle to output angle information, and the sampling pulse output step S10 is executed four times within one excitation frequency cycle to output a sampling pulse. Is done. Step S9 of the excitation sine wave output is executed every certain period with the system clock as a reference.

ステップS1では、AD変換してデジタル化された2相のレゾルバ信号が励磁信号の1周期のうちに4回取り込まれる。このフローチャートの処理の基本となる周期は励磁信号の1周期を想定しているので、最初に基準カウンタのリセットとしてステップS2を行い、基準カウンタが励磁信号の1周期の値に進むまでに各処理を実行する。なお、ハードウェア的に自動的にリセットがかかるような構成では、ステップS2は不要である。ステップS3は基準カウンタのインクリメントを行うステップであり自動的にカウンタが進む場合は、このステップも不要である。ステップS4では入力されたレゾルバのデータからサンプリングタイミングの補正量の計算を行う。計算方法は前述した方法と同じである。ステップS4で補正すべきタイミングが求められれば、ステップS7に補正値を渡す。ステップS7は、ステップS4から渡された値を保持し、次の周期の実行からその値を反映してサンプリングパルスの出力タイミングの制御を行う。ステップS7は、基準カウンタ6が所望の値になったときに、ステップS10にサンプリングパルスを出力するように動作し、励磁周波数の4倍の周波数でAD変換を行う場合では、ステップS10では、励磁1周期に4回パルスを出力する。
ステップS5、S6は同期検波によるAM復調のステップである。ステップS8は、ステップS5、S6で求めた結果を用い、逆正接(arcTan)の関数計算に基づいてNθを求めるステップである。ステップS9は、励磁信号を出力するステップであり、一般的にはROMを用いて正弦波波形に変換することが多い。出力するタイミングは処理可能な速度に依存する。とくに処理速度が早い場合では、システムクロックと同期して出力できるが、システムクロックの2分の1や4分の1等の低速度でも励磁信号の出力として動作可能である。ステップS10はサンプリングパルスを出力するステップでありAD変換用のパルスを出力し、ステップS11は計算したデジタル角度情報を出力する。
In step S1, a two-phase resolver signal digitized by AD conversion is captured four times in one cycle of the excitation signal. Since the basic cycle of the process of this flowchart assumes one cycle of the excitation signal, step S2 is first performed as a reset of the reference counter, and each process is performed until the reference counter advances to the value of one cycle of the excitation signal. Execute. Note that step S2 is not necessary in a configuration in which reset is automatically performed in hardware. Step S3 is a step of incrementing the reference counter. If the counter is automatically advanced, this step is also unnecessary. In step S4, a sampling timing correction amount is calculated from the input resolver data. The calculation method is the same as the method described above. If the timing to be corrected is obtained in step S4, the correction value is passed to step S7. In step S7, the value passed from step S4 is held, and the output timing of the sampling pulse is controlled by reflecting the value from the execution of the next cycle. Step S7 operates so as to output a sampling pulse to Step S10 when the reference counter 6 reaches a desired value, and when AD conversion is performed at a frequency four times the excitation frequency, A pulse is output four times in one cycle.
Steps S5 and S6 are AM demodulation steps by synchronous detection. Step S8 is a step of obtaining Nθ based on the function calculation of arc tangent (arcTan) using the results obtained in steps S5 and S6. Step S9 is a step of outputting an excitation signal, and generally it is often converted into a sine wave waveform using a ROM. The output timing depends on the processable speed. In particular, when the processing speed is fast, it can be output in synchronization with the system clock, but it can operate as an excitation signal output even at a low speed such as one-half or one-fourth of the system clock. Step S10 is a step of outputting a sampling pulse, outputting a pulse for AD conversion, and step S11 outputting the calculated digital angle information.

このようにこの実施の形態4によるレゾルバ/デジタル変換方法は、前記した実施の形態1と同様の効果を奏する。   As described above, the resolver / digital conversion method according to the fourth embodiment has the same effects as those of the first embodiment.

なお、前記実施の形態1〜4では、レゾルバは2相のレゾルバ信号を出力する例を示したが、これに限らず2相以上を出力する場合であってもよい。   In the first to fourth embodiments, the resolver outputs an example of a two-phase resolver signal. However, the present invention is not limited to this and may be a case of outputting two or more phases.

1 レゾルバ、2,3 AD変換器、4 角度演算回路、5 位相補正回路、
6 基準カウンタ、7 励磁信号発生回路、100 レゾルバ/デジタル変換装置。
1 resolver, 2, 3 AD converter, 4 angle calculation circuit, 5 phase correction circuit,
6 reference counter, 7 excitation signal generation circuit, 100 resolver / digital converter.

Claims (7)

回転機器に取り付けられたレゾルバを所定の周波数で励磁する励磁信号を発生する励磁信号発生回路と、前記レゾルバが出力する電圧信号を所定の周波数でのサンプリングタイミングでサンプリングするとともに、デジタル信号に変換するアナログ/デジタル変換器と、前記デジタル信号に基づいて前記サンプリングタイミングの補正を行う位相補正回路とが設けられたレゾルバ/デジタル変換装置において、
前記位相補正回路は、前記サンプリングタイミングで得られた前記アナログ/デジタル変換器が出力するデジタル信号に対して、前記励磁信号の周波数の1周期のうち4回サンプリングを行い、そのうちゼロとなるタイミングでのデータの振幅レベルに基づいて前記サンプリングタイミングの位相のずれを判別して前記位相の補正を行い、前記位相の補正によって前記サンプリングタイミングを補正し、前記アナログ/デジタル変換器は該補正後のサンプリングタイミングを入力して前記レゾルバの電圧信号をサンプリングすることを特徴とするレゾルバ/デジタル変換装置。
An excitation signal generation circuit for generating an excitation signal for exciting a resolver attached to a rotating device at a predetermined frequency, and a voltage signal output from the resolver are sampled at a sampling timing at a predetermined frequency and converted into a digital signal. In a resolver / digital conversion apparatus provided with an analog / digital converter and a phase correction circuit for correcting the sampling timing based on the digital signal,
The phase correction circuit samples the digital signal output from the analog / digital converter obtained at the sampling timing four times in one cycle of the frequency of the excitation signal, and at a timing when it becomes zero. The phase of the sampling timing is discriminated based on the amplitude level of the data to correct the phase, the sampling timing is corrected by correcting the phase, and the analog / digital converter performs the sampling after the correction. A resolver / digital conversion apparatus characterized by sampling timing and a voltage signal of the resolver.
回転機器に取り付けられたレゾルバを所定の周波数で励磁する励磁信号を発生する励磁信号発生回路と、前記レゾルバが出力する電圧信号を所定の周波数でのサンプリングタイミングでサンプリングするとともに、デジタル信号に変換するアナログ/デジタル変換器と、基準となるクロックで動作する基準カウンタと、前記デジタル信号および前記基準カウンタの出力に基づいて前記サンプリングタイミングの補正を行う位相補正回路とが設けられたレゾルバ/デジタル変換装置において、
前記位相補正回路は、前記サンプリングタイミングで得られた前記アナログ/デジタル変換器が出力するデジタル信号に対して、前記励磁信号の周波数の1周期のうち4回サンプリングを行い、そのうちゼロとなるタイミングでのデータの振幅レベルおよび前記基準カウンタの出力に基づいて前記サンプリングタイミングの位相の補正を行い、前記位相の補正によって前記サンプリングタイミングを補正し、前記励磁信号発生回路は、該補正後のサンプリングタイミングに合致するように前記励磁信号の出力タイミングを制御することを特徴とするレゾルバ/デジタル変換装置。
An excitation signal generation circuit for generating an excitation signal for exciting a resolver attached to a rotating device at a predetermined frequency, and a voltage signal output from the resolver are sampled at a sampling timing at a predetermined frequency and converted into a digital signal. A resolver / digital conversion apparatus provided with an analog / digital converter, a reference counter that operates with a reference clock, and a phase correction circuit that corrects the sampling timing based on the digital signal and the output of the reference counter In
The phase correction circuit samples the digital signal output from the analog / digital converter obtained at the sampling timing four times in one cycle of the frequency of the excitation signal, and at a timing when it becomes zero. The phase of the sampling timing is corrected based on the amplitude level of the data and the output of the reference counter, the sampling timing is corrected by correcting the phase, and the excitation signal generation circuit sets the sampling timing after the correction. A resolver / digital conversion device, wherein the output timing of the excitation signal is controlled so as to match.
前記位相補正回路は、前記アナログ/デジタル変換器の出力する各相毎のデジタル信号に対して、前記励磁信号の周波数の1周期のうち4回サンプリングを行い、そのうちゼロとなるタイミングでのデータのそれぞれの振幅レベルに基づいて前記サンプリングタイミングの位相のずれを判別して、それぞれのサンプリングタイミングの位相の補正を行うことを特徴とする請求項1に記載のレゾルバ/デジタル変換装置。 The phase correction circuit samples the digital signal for each phase output from the analog / digital converter four times in one cycle of the frequency of the excitation signal, and the data at the timing when it becomes zero The resolver / digital conversion device according to claim 1, wherein a phase shift of the sampling timing is determined based on each amplitude level, and the phase of each sampling timing is corrected. 前記レゾルバが出力する電圧信号は、2相以上の信号であることを特徴とする請求項1、請求項2のいずれか1項に記載のレゾルバ/デジタル変換装置。 3. The resolver / digital conversion device according to claim 1, wherein the voltage signal output from the resolver is a signal having two or more phases. 4. 前記サンプリングタイミングの所定の周波数は、前記レゾルバを励磁する周波数の4の整数倍であることを特徴とする請求項1,請求項2のいずれか1項に記載のレゾルバ/デジタル変換装置。 3. The resolver / digital conversion device according to claim 1, wherein the predetermined frequency of the sampling timing is an integer multiple of 4 of a frequency for exciting the resolver. 4. 回転機器に取り付けられたレゾルバを所定の周波数で励磁し、前記レゾルバが出力する電圧信号を所定の周波数でのサンプリングタイミングでサンプリングするとともにデジタル信号に変換し、前記サンプリングタイミングで得られた前記デジタル信号に対して、励磁信号の周波数の1周期のうち4回サンプリングを行い、そのうちゼロとなるタイミングでのデータの振幅レベルに基づいて前記サンプリングタイミングの位相のずれを判別して前記位相の補正を行い、この補正後のサンプリングタイミングでもって前記レゾルバの電圧信号をサンプリングすることを特徴とするレゾルバ/デジタル変換方法。 The digital signal obtained by exciting the resolver attached to the rotating device at a predetermined frequency, sampling the voltage signal output from the resolver at a sampling timing at a predetermined frequency, and converting it to a digital signal. On the other hand, sampling is performed four times in one cycle of the frequency of the excitation signal, and the phase is corrected by determining the phase shift of the sampling timing based on the amplitude level of the data at the timing when it becomes zero. The resolver / digital conversion method characterized in that the voltage signal of the resolver is sampled at the corrected sampling timing. 前記レゾルバが出力するレゾルバの電圧信号は、2相以上の信号であることを特徴とする請求項6に記載のレゾルバ/デジタル変換方法。 The resolver / digital conversion method according to claim 6, wherein the resolver voltage signal output from the resolver is a signal of two or more phases.
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