CN112986609B - 旋转变压器信号处理装置以及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种旋转变压器信号处理装置以及方法，本发明提供旋转变压器信号处理装置以及利用其的旋转变压器信号处理方法，本发明的旋转变压器信号处理装置为施加在激励信号生成部生成的激励信号来处理从旋转变压器输出的旋转变压器信号，其中，所述旋转变压器信号处理装置包括旋转变压器信号处理部，所述旋转变压器信号处理部，包括：旋转变压器信号获取部，输入得到所述旋转变压器信号并提取所述旋转变压器信号的极点信息；旋转变压器相位补偿部，用于补偿提取所述旋转变压器信号获取部的所述极点信息的极点获取时间点；以及旋转变压器数字转换器，利用从所述旋转变压器信号获取部提取的所述极点信息来输出数字信号。

Description

旋转变压器信号处理装置以及方法
技术领域
本发明涉及一种旋转变压器信号处理装置以及方法。更详细而言，本发明涉及一种在处理旋转变压器信号时容易补偿相位差，能准确地处理信号的旋转变压器信号处理装置以及方法。
背景技术
汽车或混合动力车辆通常具备提供驱动力的电动机。这些电动机配备有速度传感器，可在控制过程中精密地测量速度。使用最广泛的速度传感器是光学或磁性增量编码器和旋转变压器(Resolver)。
旋转变压器包括定子、转子及旋转变压器，将旋转变压器用作速度传感器时，在定子和转子之间存在用于产生正弦波的线圈。此时，对旋转变压器的一级侧线圈施加激励电压，并从施加到旋转变压器的次级侧的电压信息测量转子的位置。即，为了检测电动机的速度，可以通过在电动机感应转子的旋转角速度和旋转角来测量转子的绝对位置。
对旋转变压器施加正弦波作为激励信号，并将由施加的激励信号输出的旋转变压器的输出信号转换为数字信号。然而，在输入正弦波信号的旋转变压器中，由于构成旋转变压器的内部元件即电阻和电感器等的影响，在输入至旋转变压器的信号与输出至旋转变压器的信号之间产生相位差。为了解决这种相位差，韩国授权专利第10-1012741号公开了将作为激励信号施加的正弦波信号的相位补偿为与从旋转变压器输出的信号的相位相同。
但是，该相位补偿过程，由于需要另外收集正弦波产生信号并通过收集对旋转变压器的输出信号的信息来判断延迟的相位等的过程，因此，存在信号处理过程复杂的问题。
在先技术文件
专利文件
专利文件1韩国授权专利公报第10-1012741号
发明内容
要解决的技术问题
本发明的目的在于，提供一种旋转变压器信号处理装置以及方法，无需复杂的信号处理过程可从旋转变压器的输出信号获取极点信息而能将旋转变压器信号转换为数字信号。
解决技术问题的手段
本发明提供一种旋转变压器信号处理装置，其为施加在激励信号生成部生成的激励信号来处理从旋转变压器输出的旋转变压器信号的旋转变压器信号处理装置，其中，所述旋转变压器信号处理装置包括旋转变压器信号处理部，所述旋转变压器信号处理部，包括：旋转变压器信号获取部，输入得到所述旋转变压器信号并提取所述旋转变压器信号的极点信息；旋转变压器相位补偿部，用于补偿提取所述旋转变压器信号获取部的所述极点信息的极点获取时间点；以及旋转变压器数字转换器，根据由所述旋转变压器相位补偿部补偿的所述极点获取时间点，使用从所述旋转变压器信号获取部提取的所述极点信息来输出数字信号。
一实施例中，所述旋转变压器数字转换器可以利用由所提取的所述极点信息而形成的所述旋转变压器信号的包络线输出所述数字信号。
所述旋转变压器信号获取部可以利用预设的相位延迟初始值从所述旋转变压器信号提取多个采样信号，所述旋转变压器相位补偿部判断所述多个采样信号中是否存在极点信息，并补偿所述相位延迟初始值计算极点获取时间点。
一实施例中，所述旋转变压器相位补偿部可以补偿所述极点获取时间点，使得当所述多个采样信号中存在极点信息时，多个采样信号中具有最大值或最小值的采样信号成为极点。
当在所述多个采样信号中不存在极点信息时，所述旋转变压器相位补偿部可根据所述采样信号的大小的增加或减少加减所述相位延迟初始值来计算所述极点获取时间点。
另外，本发明提供一种旋转变压器信号处理方法，其中，包括：步骤(a)，向旋转变压器施加正弦波激励信号；步骤(b)，从所述旋转变压器输入得到旋转变压器信号并补偿所述旋转变压器信号的极点信息获取时间点；步骤(c)，根据补偿后的所述极点信息获取时间点提取旋转变压器信号的极点信息；以及步骤(d)，利用所述极点信息将所述旋转变压器信号转换为数字信号。
一实施例中，所述步骤(b)，可包括：步骤(b1)，使用预设的相位延迟初始值从所述旋转变压器信号获取多个采样信号；步骤(b2)，确认在所述多个采样信号中是否存在极点信息；步骤(b3)，根据是否存在所述极点信息，通过补偿所述相位延迟初始值来计算所述极点获取时间点。
而且，所述步骤(b3)中，当在所述多个采样信号中存在极点信息时，可以补偿所述极点获取时间点使得多个采样信号中具有最大值或最小值的采样信号成为极点。
而且，所述步骤(b3)中，当在所述多个采样信号中不存在极点信息时，可根据所述采样信号的大小的增加或减少加减相位延迟初始值来计算所述极点获取时间点。
发明效果
根据本发明，具有在将旋转变压器信号转换为数字信号的过程中，可以省略复杂的信号处理，并且可以容易提取旋转变压器信号的极点而能有效的信号处理的优点。
具体而言，根据本发明，具有无需对施加到旋转变压器的激励信号进行归一化等信号处理或激励信号的再生成可以校正延迟的相位的效果。
另外，根据本发明，具有无需使从旋转变压器输出的正弦信号和余弦信号之间同步化，也可以处理旋转变压器感应信号，因此，可以减少数据处理量的效果。即，在利用作为激励信号施加到旋转变压器的正弦波时，可以解决现有技术的为了将正弦信号和余弦信号与正弦波进行比较，需要对整个区间进行扫描的问题。
附图说明
图1是示出根据本发明的优选实施例的旋转变压器信号处理装置的结构图。
图2是在根据本发明的优选实施例的旋转变压器信号处理装置中提取对电动机输出信号的极点信息的示例图。
图3至图5是用于说明根据本发明的优选实施例的旋转变压器信号处理装置中补偿极点信息获取时间点的方法的图。
图6是概略示出根据本发明的优选实施例的旋转变压器信号处理方法的顺序图。
图7是示出在根据本发明的优选实施例的旋转变压器信号处理方法中补偿旋转变压器信号的极点获取时间点的过程的具体顺序图。
10：旋转变压器信号处理装置，20：旋转变压器，30：激励信号发生部，100：旋转变压器信号处理部，110：旋转变压器信号获取部，120：旋转变压器相位补偿部，130：旋转变压器数字转换器
具体实施方式
下面，参照附图详细说明本发明的优选实施例。首先，应注意在对各图中的构成要素标注附图标记时，对相同的构成要素即便是表示在不同的图上也标注相同的附图标记。在说明本发明时，若判断对相关的公知构成或功能的具体说明会使本发明的要旨不明确，则省略对其的详细说明。下面，说明本发明的优选实施例，但是，本发明的技术思想并不局限于此，可由本领域的普通技术人员变形实施为各种形态。
图1是示出根据本发明的优选实施例的旋转变压器信号处理装置的结构图，图2是在根据本发明的优选实施例的旋转变压器信号处理装置中提取对电动机输出信号的极点信息的示例图。
根据本发明的优选实施例的旋转变压器信号处理装置10，包括：激励信号生成部30，其产生供应给旋转变压器20的激励信号；以及旋转变压器信号处理部100，输入得到从所述旋转变压器20输出的正弦信号及/或余弦信号，并处理该信号转换为数字信号输出。
激励信号生成部30通常接收方波并将方波转换成正弦波以生成正弦波激励信号。
正弦波激励信号被施加到安装在电动机上的旋转变压器20，并且旋转变压器20根据旋转角度输出正弦信号及余弦信号。从旋转变压器20输出的正弦信号和余弦信号输入到旋转变压器信号处理部100。
在一实施例中，旋转变压器信号处理部100，包括：旋转变压器信号获取部110，用于执行输入得到从旋转变压器20输出的正弦信号或余弦信号，提取正弦信号及/或余弦信号的极点信息的功能；旋转变压器相位补偿部120，用于生成补偿旋转变压器信号获取部110的正弦信号及/或余弦信号的极点获取时间点的补偿信息；旋转变压器数字转换器(Resolver-to-Digital Converter：RDC)130，利用从旋转变压器信号获取部110提取的极点信息将旋转变压器的输出信号转换成数字信号。
旋转变压器信号补偿部120，包括：余弦相位补偿部122，用于补偿对来自旋转变压器20的余弦信号的获取时间点；以及正弦相位补偿部124，用于补偿对正弦信号的获取时间点。余弦相位补偿部122和正弦相位补偿部124可以以相同的方式实现，只是每个要处理的目标信号不同。
参照图2，例示将正弦波激励信号施加到旋转变压器20以从旋转变压器20输出正弦信号及/或余弦信号，并且一起示出了正弦信号的局部放大图。
旋转变压器数字转换器130利用正弦信号和余弦信号的包络线(envelope)将旋转变压器信号转换为数字信号，并且在旋转变压器信号获取部110计算正弦信号和余弦信号极点信息(各信号的峰值)。参照图2的正弦信号的放大图，需要提取正弦信号的极点信息(①)，当提取极点之前信息(②)或极点以后信息(③)时会导出不正确的结果。
在本发明中，一特征在于，输入到旋转变压器信号获取部110的来自旋转变压器20的正弦信号及/或余弦信号被传送到旋转变压器相位补偿部120，在旋转变压器相位补偿部120计算对极点获取时间点的信息并将该信息传送到旋转变压器信号获取部110，从而在旋转变压器信号获取部110提取准确的极点信息。
对于在旋转变压器信号获取部110获得的旋转变压器信号(从旋转变压器20输出的正弦信号/余弦信号)，说明在旋转变压器相位补偿部120补偿极点信息获取时间点的方法。
图3至图5是用于说明在根据本发明的优选实施例的旋转变压器信号处理装置中补偿极点信息获取时间点的方法的图。图3是在从旋转变压器信号提取的信息中包括极点信息的状态的示例图，图4是从旋转变压器信号提取的信息的值持续变大的状态的示例图，图5是从旋转变压器信号提取的信息的值持续变小的状态的示例图。
在图3至图5中出现输入到激励信号生成部30的方波、在激励信号生成部30生成的正弦波激励信号、及正弦波激励信号被施加到旋转变压器20而从旋转变压器20输出的旋转变压器信号。方波和正弦波激励信号在理论上是同步的，在实际状态下，方波和正弦波激励信号的峰值会有微小误差。然而，在本发明中，即使在方波和正弦波激励信号的峰值中发生误差的情况下，也可以从旋转变压器信号中提取准确的极点信息，因此，可以更加准确地处理旋转变压器信号。
一方面，可以预先确定从输入到激励信号生成部30的方波的初始时间到从旋转变压器20输出的旋转变压器信号的极点信息为止的时间，即相位延迟初始值T1。
参照图3，对于方波的第M个信号(M次信号)的旋转变压器信号以相位延迟初始值的T1时间为中心提取(采样)多个旋转变压器信号a1、a2、a3、a4、a5。此处，可以以小于T1的微小的时间间隔(ΔT)提取旋转变压器信号a1、a2、a3、a4、a5，并且所提取的旋转变压器信号a1、a2、a3、a4、a5的数量可以为2个以上，也可以是奇数。
在图3中，在对M次信号的旋转变压器信号a1、a2、a3、a4、a5中存在具有最大值的旋转变压器信号a4，并且旋转变压器信号a4出现在T1之后，因此，对于M+1次信号(第M+1个方波信号)，可以通过调整“T1_rev＝T1+ΔT”以T1_rev为中心采样多个旋转变压器信号。另外，根据情况，在T1_rev时间点还可以仅采样一个旋转变压器信号。
参照图4，对方波的第M个信号(M次信号)的旋转变压器信号以初始值的T1时间为中心提取(采样)多个旋转变压器信号a1、a2、a3、a4、a5。然而，所提取的旋转变压器信号a1、a2、a3、a4、a5的大小越来越大，最后的旋转变压器信号a5显示最大值。即在所提取的旋转变压器信号a1、a2、a3、a4、a5不存在极点信息，而增加的状态。在这种情况下，对于M+1次信号(第M+1个方波信号)，调整为“T1_rev＝T1+αΔT(α是自然数或正的实数)”，并以T1_rev为中心采样多个旋转变压器信号后，可以重新评价采样的适当性。
参照图5，对方波的第M个信号(M次信号)的旋转变压器信号以初始值的T1时间为中心提取(采样)多个旋转变压器信号a1、a2、a3、a4、a5。然而，所提取的旋转变压器信号a1、a2、a3、a4、a5的大小越来越小，最快的旋转变压器信号a5显示最大值。即在所提取的旋转变压器信号a1、a2、a3、a4、a5不存在极点信息，而减小的状态。在这种情况下，对于M+1次信号(第M+1个方波信号)，调整为“T1_rev＝T1-αΔT(α是负的整数或负的实数)”，并以T1_rev为中心采样多个旋转变压器信号后，可以重新评价采样的适当性。
另一方面，在图3至图5中例示提取具有极大值的极点信息，但是还可以以相同的方式提取具有极小值的极点信息。
图6是概略示出根据本发明的优选实施例的旋转变压器信号处理方法的顺序图，图7是示出在根据本发明的优选实施例的旋转变压器信号处理方法中补偿旋转变压器信号的极点获取时间点的过程的具体顺序图。
参照图6，根据本发明的旋转变压器信号处理方法，包括：将正弦波激励信号施加到旋转变压器20的步骤(S100)；从旋转变压器20输入得到旋转变压器信号，并补偿旋转变压器信号的极点信息获取时间点的步骤(S200)；根据经补偿的极点信息获取时间点提取旋转变压器信号的极点信息的步骤(S300)；以及利用所提取的极点信息将旋转变压器信号转换成数字信号的步骤(S400)。
参照图7更详细说明步骤(S200)。
作为补偿旋转变压器信号的极点信息获取时间点的过程，首先，旋转变压器信号获取部110基于相位延迟初始值T1获取多个旋转变压器信号(S210)。
旋转变压器相位补偿部120确认在从旋转变压器信号获取部110提取的多个旋转变压器信号中是否存在极点(S220)。当存在极点时，保持相位延迟初始值T1，或者如图3所述，可以对相位延迟初始值T1相加预定时间来补偿极点信息获取时间点。
若判断在步骤(S220)中不存在极点，则判断所提取的多个旋转变压器信号是增加还是减小(S240)。
当旋转变压器信号增加时，如图4所叙述，将极点信息获取时间点修改为对初始值T1相加预定值的值(T1_rev＝T1+αΔT)(S250)。
当旋转变压器信号减小时，如图5所叙述，将极点信息获取时间点修改为从初始值T1减去预定值的值(T1_rev＝T1-αΔT)(S260)。
还可以在步骤(S250)和步骤(S260)之后不执行步骤(S300)而返回步骤(S210)，对经校正的极点信息获取时间点进一步进行验证。
以上说明是例示说明本发明的技术思想而已，本发明所属技术领域的普通技术人员在不改变本发明的本质特性的范围内可以进行各种修改、变更及取代。因此，本发明中公开的实施例及附图是用于说明本发明的技术思想，而不限制本发明的技术思想，本发明的技术思想范围并不局限于这些实施例及附图。本发明的保护范围应由权利要求范围而解释，应解释为与其同等范围内的所有技术思想包含于本发明的权利范围中。

Claims (7)

1.一种旋转变压器信号处理装置，其为施加在激励信号生成部生成的激励信号来处理从旋转变压器输出的旋转变压器信号的旋转变压器信号处理装置，其特征在于，
所述旋转变压器信号处理装置包括旋转变压器信号处理部，
所述旋转变压器信号处理部包括：
旋转变压器信号获取部，接收所述旋转变压器信号并提取所述旋转变压器信号的极点信息；
旋转变压器相位补偿部，用于补偿提取所述旋转变压器信号获取部的所述极点信息的极点获取时间点；以及
旋转变压器数字转换器，根据由所述旋转变压器相位补偿部补偿的所述极点获取时间点，使用从所述旋转变压器信号获取部提取的所述极点信息来输出数字信号；
其中，所述旋转变压器信号获取部利用相位延迟初始值从所述旋转变压器信号提取多个采样信号，所述旋转变压器相位补偿部判断所述多个采样信号中是否存在极点信息，并根据是否存在所述极点信息，通过补偿所述相位延迟初始值来计算极点获取时间点，
所述相位延迟初始值是初始被设置为从输入到所述激励信号生成部的方波的初始时间到所述旋转变压器信号的所述极点信息为止的时间的值。
2.根据权利要求1所述的旋转变压器信号处理装置，其特征在于，所述旋转变压器数字转换器利用由所提取的所述极点信息而形成的所述旋转变压器信号的包络线输出所述数字信号。
3.根据权利要求1所述的旋转变压器信号处理装置，其特征在于，所述旋转变压器相位补偿部补偿所述极点获取时间点，使得当所述多个采样信号中存在极点信息时，多个采样信号中具有最大值或最小值的采样信号成为极点。
4.根据权利要求1所述的旋转变压器信号处理装置，其特征在于，当在所述多个采样信号中不存在极点信息时，所述旋转变压器相位补偿部根据所述采样信号的大小的增加或减少加减所述相位延迟初始值来计算所述极点获取时间点。
5.一种旋转变压器信号处理方法，其特征在于，包括：
步骤（a），向旋转变压器施加正弦波激励信号；
步骤（b），从所述旋转变压器接收旋转变压器信号并补偿所述旋转变压器信号的极点信息获取时间点；
步骤（c），根据补偿后的所述极点信息获取时间点提取旋转变压器信号的极点信息；以及
步骤（d），利用所述极点信息将所述旋转变压器信号转换为数字信号；
其中，所述步骤（b）包括：
步骤（b1），使用相位延迟初始值从所述旋转变压器信号获取多个采样信号；
步骤（b2），确认在所述多个采样信号中是否存在极点信息；以及
步骤（b3），根据是否存在所述极点信息，通过补偿所述相位延迟初始值来计算极点获取时间点，
所述相位延迟初始值是初始被设置为从输入到激励信号生成部的方波的初始时间到所述旋转变压器信号的所述极点信息为止的时间的值。
6.根据权利要求5所述的旋转变压器信号处理方法，其特征在于，所述步骤（b3）中，当在所述多个采样信号中存在极点信息时，补偿所述极点获取时间点使得多个采样信号中具有最大值或最小值的采样信号成为极点。
7.根据权利要求5所述的旋转变压器信号处理方法，其特征在于，所述步骤（b3）中，当在所述多个采样信号中不存在极点信息时，根据所述采样信号的大小的增加或减少加减所述相位延迟初始值来计算所述极点获取时间点。
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