CN111552204A - 一种基于fpga的旋转变压器模拟器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于FPGA的旋转变压器模拟器，包括正弦波整形电路、FPGA电路、转换电路和收发电路；正弦波整形电路，用于将电机控制器旋变激励信号整形成方波信号；收发电路，用于接收上位机发送的旋转变压器转速信息；FPGA电路，用于接收正弦波整形电路的方波信号，得到方波信号频率；用于接收收发电路给出的旋转变压器转速信息，并得到包络信号频率和幅值；将方波信号、包络信号频率及幅值进行数字调制，得到输出信号信息；转换电路，用于接收FPGA电路的输出信号信息，转换成正弦和余弦模拟信号并输出。本发明的基于FPGA的旋转变压器模拟器具有结构简单、测速范围大等优点。
Description
技术领域
本发明主要涉及新能源汽车技术领域，特指一种基于FPGA的旋转变压器模拟器。
背景技术
随着能源和环境问题的日益严峻，新能源汽车已逐步成为汽车行业的主要方向，加之法国、荷兰、德国等欧洲国家提出停售燃油车计划后，全球汽车产业更进一步加速向电动化的方向转变。
动力电机控制器是电动车整车系统的核心部件，其根据系统的指令，搭配电机为汽车提供行驶动力。因此，电机控制器的测试尤为重要，传统测试方法搭建一个驱动测试台架，包括电机控制器、电机以及旋转变压器（下称“旋变器”），其中旋转变压器安装于电机内部，电机转动带动旋变器，旋变器将实时信号传送给电机控制器，分析出位置和速度信息。传统方案的测试台架固定，占用空间大，设备损耗较大，测试范围较窄，测试操作不方便。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、测速范围大的基于FPGA的旋转变压器模拟器。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种基于FPGA的旋转变压器模拟器，包括正弦波整形电路、FPGA电路、转换电路和收发电路，所述正弦波整形电路、转换电路和收发电路均与所述FPGA电路相连；
所述正弦波整形电路，用于将电机控制器旋变激励信号整形成方波信号；
所述收发电路，用于接收上位机发送的旋转变压器转速信息；
所述FPGA电路，用于接收正弦波整形电路的方波信号，得到方波信号频率；用于接收收发电路给出的旋转变压器转速信息，并得到包络信号频率和幅值；再将方波信号、包络信号频率及幅值进行数字调制，得到输出信号信息；
所述转换电路，用于接收FPGA电路的输出信号信息，转换成正弦和余弦模拟信号并输出。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述FPGA电路包括依次相连的通信模块、信号发生模块、信号调制模块和信号转换模块；所述正弦波整形电路与所述信号调制模块相连，所述收发电路与所述通信模块相连，所述转换电路与所述信号转换模块相连。
所述信号发生模块，用于接收通信模块给出的旋转变压器转速信息，并转换成旋转变压器包络信号频率，通过预设旋变初始位置，得到旋转变压器包络信号幅值；
所述信号调制模块，用于接收正弦波整形电路的方波信号，得到方波信号频率，即旋转变压器激励频率；接收信号发生模块给出的转速、包络信号频率和幅值，再将方波信号、包络信号频率及幅值进行数字调制，得到输出信号信息；
所述信号转换模块，用于接收信号调制模块给出的输出信号信息，得出正弦反馈和余弦反馈的数字信号，并传送到转换电路。
所述信号调制模块接收方波信号并通过脉冲计数法得到方波信号频率。
所述信号转换模块，用于将接收信号与给出信号做延迟处理、幅值数字量的增大或减小处理。
所述转换电路连接有低通滤波电路，用于接收转换电路的模拟信号，滤除高频噪声，平滑波形。
所述正弦波整形电路、FPGA电路、转换电路和收发电路均集成在同一印制板上。
所述转换电路为D/A转换电路。
所述收发电路为CAN收发电路。
所述通信模块为CAN通信模块。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的基于FPGA的旋转变压器模拟器，可自由设定旋变输出信号的幅值和频率，可测速度范围大，有效解决电机控制器测试台架测试范围限制的问题；可设置输入输出信号变比和相位延迟等旋转变压器参数，有效解决电机控制器与电机旋变器匹配的问题。
本发明的基于FPGA的旋转变压器模拟器，将正弦波整形电路、FPGA电路、D/A转换电路和CAN收发电路均集成在同一印制板上，无设备损耗，便携性好，有效解决电机控制器测试台架占用空间大，运行成本高，不便携带的问题。
附图说明
图1为本发明的方框结构图。
图2为本发明中FPGA电路的方框结构图。
图中标号表示：1、正弦波整形电路；2、转换电路；3、收发电路；4、FPGA电路；401、通信模块；402、信号发生模块；403、信号调制模块；404、信号转换模块；5、低通滤波电路。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
如图1所示，本实施例的基于FPGA的旋转变压器模拟器，包括正弦波整形电路1、FPGA电路4、转换电路2（如D/A转换电路）和收发电路3（CAN收发电路），正弦波整形电路1、D/A转换电路2和CAN收发电路3均与FPGA电路4相连；正弦波整形电路1，用于将电机控制器旋变激励信号整形成方波信号；CAN收发电路3，用于接收上位机发送的旋转变压器转速信息；FPGA电路4，用于接收正弦波整形电路1的方波信号，得到方波信号频率；用于接收CAN收发电路3给出的旋转变压器转速信息，并得到包络信号频率和幅值；将方波信号、包络信号频率及幅值进行数字调制，得到输出信号信息；D/A转换电路2，用于接收FPGA电路4的输出信号信息，转换成正弦和余弦模拟信号并输出。
如图2所示，具体地，FPGA电路4包括依次相连的通信模块401（如CAN通信模块）、信号发生模块402、信号调制模块403和信号转换模块404；正弦波整形电路1与信号调制模块403相连，CAN收发电路3与CAN通信模块401相连，D/A转换电路2与信号转换模块404相连；信号发生模块402，用于接收CAN通信模块401给出的旋转变压器转速信息，并转换成旋转变压器包络信号频率，通过预设旋变初始位置，得到旋转变压器包络信号幅值；信号调制模块403，用于接收正弦波整形电路1的方波信号，通过脉冲计数法得到方波信号频率，即旋转变压器激励频率；接收信号发生模块402给出的转速、包络信号频率和幅值，再将方波信号、包络信号频率及幅值进行数字调制，得到输出信号信息；信号转换模块404，用于接收信号调制模块403给出的输出信号信息，通过DDS算法（直接数字式频率合成技术，属于常规技术，在此不展开）得出正弦反馈和余弦反馈的数字信号，并将信号传送到D/A转换电路2；另外信号转换模块404还可以将接收信号与给出信号做延迟处理、幅值数字量的增大或减小处理。D/A转换电路2连接有低通滤波电路5，用于接收D/A转换电路2的模拟信号，滤除高频噪声，平滑波形。
本发明的基于FPGA的旋转变压器模拟器，可自由设定旋变输出信号的幅值和频率，可测速度范围大，有效解决电机控制器测试台架测试范围限制的问题；可设置输入输出信号变比和相位延迟等旋转变压器参数，有效解决电机控制器与电机旋变器匹配的问题。
本实施例中，正弦波整形电路1、FPGA电路4、D/A转换电路2和CAN收发电路3均集成在同一印制板上，无设备损耗，便携性好，有效解决电机控制器测试台架占用空间大，运行成本高，不便携带等问题。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。
Claims (10)
1.一种基于FPGA的旋转变压器模拟器，其特征在于，包括正弦波整形电路（1）、FPGA电路（4）、转换电路（2）和收发电路（3），所述正弦波整形电路（1）、转换电路（2）和收发电路（3）均与所述FPGA电路（4）相连；
所述正弦波整形电路（1），用于将电机控制器旋变激励信号整形成方波信号；
所述收发电路（3），用于接收上位机发送的旋转变压器转速信息；
所述FPGA电路（4），用于接收正弦波整形电路（1）的方波信号，得到方波信号频率；用于接收收发电路（3）给出的旋转变压器转速信息，并得到包络信号频率和幅值；再将方波信号、包络信号频率及幅值进行数字调制，得到输出信号信息；
所述转换电路（2），用于接收FPGA电路（4）的输出信号信息，转换成正弦和余弦模拟信号并输出。
2.根据权利要求1所述的基于FPGA的旋转变压器模拟器，其特征在于，所述FPGA电路（4）包括依次相连的通信模块（401）、信号发生模块（402）、信号调制模块（403）和信号转换模块（404）；所述正弦波整形电路（1）与所述信号调制模块（403）相连，所述收发电路（3）与所述通信模块（401）相连，所述转换电路（2）与所述信号转换模块（404）相连。
3.根据权利要求2所述的基于FPGA的旋转变压器模拟器，其特征在于，所述信号发生模块（402），用于接收通信模块（401）给出的旋转变压器转速信息，并转换成旋转变压器包络信号频率，通过预设旋变初始位置，得到旋转变压器包络信号幅值；
所述信号调制模块（403），用于接收正弦波整形电路（1）的方波信号，得到方波信号频率，即旋转变压器激励频率；接收信号发生模块（402）给出的转速、包络信号频率和幅值，再将方波信号、包络信号频率及幅值进行数字调制，得到输出信号信息；
所述信号转换模块（404），用于接收信号调制模块（403）给出的输出信号信息，得出正弦反馈和余弦反馈的数字信号，并传送到转换电路（2）。
4.根据权利要求3所述的基于FPGA的旋转变压器模拟器，其特征在于，所述信号调制模块（403）接收方波信号并通过脉冲计数法得到方波信号频率。
5.根据权利要求3所述的基于FPGA的旋转变压器模拟器，其特征在于，所述信号转换模块（404），用于将接收信号与给出信号做延迟处理、幅值数字量的增大或减小处理。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的基于FPGA的旋转变压器模拟器，其特征在于，所述转换电路（2）连接有低通滤波电路（5），用于接收转换电路（2）的模拟信号，滤除高频噪声，平滑波形。
7.根据权利要求1至5中任意一项所述的基于FPGA的旋转变压器模拟器，其特征在于，所述正弦波整形电路（1）、FPGA电路（4）、转换电路（2）和收发电路（3）均集成在同一印制板上。
8.根据权利要求1至5中任意一项所述的基于FPGA的旋转变压器模拟器，其特征在于，所述转换电路（2）为D/A转换电路。
9.根据权利要求1至5中任意一项所述的基于FPGA的旋转变压器模拟器，其特征在于，所述收发电路（3）为CAN收发电路。
10.根据权利要求2至5中任意一项所述的基于FPGA的旋转变压器模拟器，其特征在于，所述通信模块（401）为CAN通信模块。
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