CN113702695A - 一种σδ型adc电流采样控制方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及伺服电机控制技术领域,本发明提供了一种ΣΔ型ADC电流采样控制方法和装置,包括:基于PWM开关生成PWM同步信号;利用所述PWM同步信号的PWM周期、不同阶数的滤波器对应的结构参数,计算所述不同阶数的滤波器对应的滤波使能信号的延迟时间,以生成对应的滤波使能信号;通过所述滤波使能信号控制对应的滤波器进行启停,以控制ΣΔ型ADC进行电流采样。通过PWM产生的同步信号,利用同步信号产生Σ‑ΔADC后级数据滤波器(SINC滤波器)的使能控制信号,将连续运行模式切换为间断运行模型,通过调整相位,进而避开PWM开通后时刻,降低系统PWM开关噪声对电流采样的影响。
Description
技术领域
本发明涉及伺服电机控制技术领域,尤指一种ΣΔ型ADC电流采样控制方法和装置。
背景技术
在伺服控制系统中,通常采用FOC磁场定向控制方式,因此控制系统需要采集电机相电流。为了提高控制系统的可靠性,需要将控制系统和电机高压驱动系统进行隔离。传统电机控制电流隔离采样方案中,隔离运放的方案和霍尔采样方案均存在精度低、调离电路复杂的问题,而隔离Σ-Δ电流采样方案恰好弥补了传统方案的缺点。
在Σ-Δ电流采样方案中,Σ-Δ调制器输出的数据流需要在DSP/FPGA中进行滤波处理,与传统的SAR型ADC采样相比,整个采样系统处理连续运行状态,电流采样结果容易引入PWM开关噪声的干扰。
发明内容
本发明的目的是提供一种ΣΔ型ADC电流采样控制方法和装置,通过本方案可以解决上述问题。
本发明提供的技术方案如下:
一种ΣΔ型ADC电流采样控制方法,包括:
基于PWM开关生成PWM同步信号;
利用所述PWM同步信号的PWM周期、不同阶数的滤波器对应的结构参数,计算所述不同阶数的滤波器对应的滤波使能信号的延迟时间,以生成对应的滤波使能信号;
通过所述滤波使能信号控制对应的滤波器进行启停,以控制ΣΔ型ADC进行电流采样。
进一步优选的,所述利用所述PWM同步信号的PWM周期、不同阶数的滤波器对应的结构参数,计算所述不同阶数的滤波器对应的滤波使能信号的延迟时间,以生成对应的滤波使能信号,包括:
提取所述PWM同步信号的上升沿信号和下降沿信号,产生第一脉冲信号和第二脉冲信号;
利用所述第一脉冲信号生成第一计数器和利用所述第二脉冲信号生成第二计数器,并在所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号有效时对所述第一计数器和所述第二计数器进行清零;
利用所述第一计数器、所述第二计数器、所述PWM周期和所述不同阶数的滤波器的结构参数,得到对应的滤波器使能信号。
进一步优选的,所述利用所述第一计数器、所述第二计数器、所述PWM周期和所述不同阶数的滤波器的结构参数,得到对应的滤波器使能信号,包括:
利用所述不同阶数的滤波器的结构参数中的过采样频率Fs、阶数M和抽取倍数OSR、所述PWM周期计算所述滤波器的延迟时间、所述第一计数器的延迟时间和所述第二计数器的延迟时间:
其中,tsn为所述滤波器的延迟时间;tsd为所述第一计数器的延迟时间;T1为PWM周期。
进一步优选的,所述利用所述第一计数器、所述第二计数器、所述PWM周期和所述不同阶数的滤波器的结构参数,得到对应的滤波器使能信号,还包括:
基于所述第一计数器的延迟时间和所述滤波器的延迟时间,利用所述第一计数器生成第一滤波使能信号;
基于所述第二计数器的延迟时间和所述滤波器的延迟时间,利用所述第二计数器生成第二滤波使能信号;
将所述第一滤波使能信号和所述第二滤波使能信号相或,得到所述滤波使能信号。
进一步优选的,还包括:
不同阶数的滤波器跟对应的滤波使能信号进行数组滤波处理。
一种ΣΔ型ADC电流采样控制装置,包括:
PWM同步信号生成模块,用于基于PWM开关生成PWM同步信号;
滤波器使能信号模块,用于利用所述PWM同步信号的PWM周期、不同阶数的滤波器对应的结构参数,计算所述不同阶数的滤波器对应的滤波使能信号的延迟时间,以生成对应的滤波使能信号;
采样模块,用于通过所述滤波使能信号控制对应的滤波器进行启停,以控制ΣΔ型ADC进行电流采样。
进一步优选的,所述滤波使能信号模块,还用于:
提取所述PWM同步信号的上升沿信号和下降沿信号,产生第一脉冲信号和第二脉冲信号;
利用所述第一脉冲信号生成第一计数器和利用所述第二脉冲信号生成第二计数器,并在所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号有效时对所述第一计数器和所述第二计数器进行清零;
利用所述第一计数器、所述第二计数器、所述PWM周期和所述不同阶数的滤波器的结构参数,得到对应的滤波器使能信号。
进一步优选的,所述滤波使能信号模块,还用于:
利用所述不同阶数的滤波器的结构参数中的过采样频率Fs、阶数M和抽取倍数OSR、所述PWM周期计算所述滤波器的延迟时间、所述第一计数器的延迟时间和所述第二计数器的延迟时间:
其中,tsn为所述滤波器的延迟时间;tsd为所述第一计数器的延迟时间;T1为PWM周期。
进一步优选的,所述滤波使能信号模块,还用于:
基于所述第一计数器的延迟时间和所述滤波器的延迟时间,利用所述第一计数器生成第一滤波使能信号;
基于所述第二计数器的延迟时间和所述滤波器的延迟时间,利用所述第二计数器生成第二滤波使能信号;
将所述第一滤波使能信号和所述第二滤波使能信号相或,得到所述滤波使能信号。
进一步优选的,还包括:滤波器,用于:
不同阶数的滤波器跟对应的滤波使能信号进行数组滤波处理。
通过本发明提供的一种ΣΔ型ADC电流采样控制方法和装置至少可以实现以下技术效果:
通过PWM产生的同步信号,利用同步信号产生Σ-ΔADC后级数据滤波器(SINC滤波器)的使能控制信号,将连续运行模式切换为间断运行模型,通过调整相位,进而避开PWM开通后时刻,降低系统PWM开关噪声对电流采样的影响。
附图说明
下面将以明确易懂的方式,结合附图说明优选实施方式,对一种ΣΔ型ADC电流采样控制方法和装置的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1是本发明中一种ΣΔ型ADC电流采样控制方法的一个实施例的原理图;
图2是本发明中一种ΣΔ型ADC电流采样控制方法的应用原理图;
图3是本发明中PWM同步信号产生的原理图;
图4是本发明中滤波器使能信号产生的原理图;
图5是本发明中一种ΣΔ型ADC电流采样控制装置的一个实施例的示意图。
具体实施方式
以下描述中,为了说明而不是为了限定,提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节,以便透彻理解本申请实施例。然而,本领域的技术人员应当清楚,在没有这些具体细节的其他实施例中也可以实现本申请。在其他情况中,省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明,以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
应当理解,当在本说明书和所附权利要求书中使用时,术语“包括”指示所述描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在,但并不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或集合的存在或添加。
为使图面简洁,各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分,它们并不代表其作为产品的实际结构。另外,以使图面简洁便于理解,在有些图中具有相同结构或功能的部件,仅示意性地绘示了其中的一个,或仅标出了其中的一个。在本文中,“一个”不仅表示“仅此一个”,也可以表示“多于一个”的情形。
还应当进一步理解,在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合,并且包括这些组合。
另外,在本申请的描述中,术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图,并获得其他的实施方式。
实施例一
本发明一个实施例,一种ΣΔ型ADC电流采样控制方法,如图1所示,包括:
S100基于PWM开关生成PWM同步信号。
具体的,通过PWM产生的同步信号,此PWM同步信号用于产生Σ-ΔADC后级数据滤波器(SINC滤波器)的使能控制信号。
S200利用所述PWM同步信号的PWM周期、不同阶数的滤波器对应的结构参数,计算所述不同阶数的滤波器对应的滤波使能信号的延迟时间,以生成对应的滤波使能信号。
在本实施例中,利用滤波使能信号将连续运行模式切换为间断运行模型,通过调整相位,进而避开PWM开通后时刻,降低系统PWM开关噪声对电流采样的影响
S300通过所述滤波使能信号控制对应的滤波器进行启停,以控制ΣΔ型ADC进行电流采样。
具体的,通过不同阶数的滤波器对应的滤波使能信号分别对各自的滤波器进行控制,通过使能信号来控制滤波器的工作启停。
其中,不同阶数的滤波器依据自己依据对应的enSinc使能信号(滤波使能信号)进行相关的数组滤波处理。当enSinc为高时,使能内部SINC滤波器时钟,当enSinc为低时,关闭SINC滤波器内部时钟。同时保持外部S04外部Σ-Δ电流采样调制模块的时钟输入移植有效。
在本实施例中,通过PWM产生的同步信号,利用同步信号产生Σ-ΔADC后级数据滤波器(SINC滤波器)的使能控制信号,将连续运行模式切换为间断运行模型,通过调整相位,进而避开PWM开通后时刻,降低系统PWM开关噪声对电流采样的影响。
实施例二
基于上述实施例,在本实施例中与上述实施例相同的部分就不一一赘述了,本实施例提供一种ΣΔ型ADC电流采样控制方法,具体包括:
S100基于PWM开关生成PWM同步信号。
具体的,通过PWM产生的同步信号,此PWM同步信号用于产生Σ-ΔADC后级数据滤波器(SINC滤波器)的使能控制信号。
步骤S200所述利用所述PWM同步信号的PWM周期、不同阶数的滤波器对应的结构参数,计算所述不同阶数的滤波器对应的滤波使能信号的延迟时间,以生成对应的滤波使能信号,包括:
提取所述PWM同步信号的上升沿信号和下降沿信号,产生第一脉冲信号和第二脉冲信号。
利用所述第一脉冲信号生成第一计数器和利用所述第二脉冲信号生成第二计数器,并在所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号有效时对所述第一计数器和所述第二计数器进行清零。
利用所述第一计数器、所述第二计数器、所述PWM周期和所述不同阶数的滤波器的结构参数,得到对应的滤波器使能信号。
其中,所述利用所述第一计数器、所述第二计数器、所述PWM周期和所述不同阶数的滤波器的结构参数,得到对应的滤波器使能信号,包括:
利用所述不同阶数的滤波器的结构参数中的过采样频率Fs、阶数M和抽取倍数OSR、所述PWM周期计算所述滤波器的延迟时间、所述第一计数器的延迟时间和所述第二计数器的延迟时间:
其中,tsn为所述滤波器的延迟时间;tsd为所述第一计数器的延迟时间;T1为PWM周期。
具体的,所述利用所述第一计数器、所述第二计数器、所述PWM周期和所述不同阶数的滤波器的结构参数,得到对应的滤波器使能信号,还包括:
基于所述第一计数器的延迟时间和所述滤波器的延迟时间,利用所述第一计数器生成第一滤波使能信号。
基于所述第二计数器的延迟时间和所述滤波器的延迟时间,利用所述第二计数器生成第二滤波使能信号。
将所述第一滤波使能信号和所述第二滤波使能信号相或,得到所述滤波使能信号。
示例性的,如图2、3、4所示,本实施例的方法主要应用于具体的装置中,主要S01和S02模块组成。S01产生PWM同步信号,并传递给S02,S02依据同步信号、PWM周期以及后级S03中SINC滤波的结构参数,产生S03中滤波的使能信号,通过使能信号来控制滤波器的工作启停。S03为SINC滤波器模块,S04为电流采样Σ-Δ调制器模块,S05为电机控制电流闭环控制模块。
示例性的,如图3所示PWM同步信号产生的原理示意图,在电机控制PWM模块生成过程中,除了产生三相PWM波形(UH、VH、WH以及互补输出的下桥PWM信号),同时利用三角载波产生周期为T1,时间延迟或超前为Tadj的两路互补信号pwmSyn1和pwmSyn2,作为PWM同步输出信号,系统通过设置Tadj来调整输出同步信号的相位,一般状态下Tadj=0,同步信号输出相位和三角载波信号顶点或底点对齐。
示例性的,如图4所示的滤波器使能信号产生原理图,信号生成原理流程如下:
S02模块输入信号为PWM同步信号产生S01模块的输出信号pwmSyn1、pwmSyn2中的其中一个;(图3以pwmSyn2为例)
提取同步输入信号pwmSyn2的上升沿和下降沿信号,产生脉冲信号,具体包括:第一脉冲信号synPwmNeg和第二脉冲信号synPwmPos。
利用synPwmNeg和synPwmPos信号分别生成第一计数器timer1和第二计数器timer2,并且在synPwmNeg和synPwmPos信号有效时对计数器进行清零。
利用timer1计数器生成enSinc_s1信号,在距离timer1起始0时刻延迟tdn时间后,enSinc_s1信号拉高,持续时间tsn后拉低。
同时,使用同样的方法利用timer2产生enSinc_s2信号。
将enSinc_s1和enSinc_s2相或,得到最终的指定SINC滤波器的使能信号enSinc。
依据不同的SINC滤波器参数输出不同的enSinc使能信号即可。
其中,tsn为后级SINC滤波器的延迟时间,依据SINC滤波配置的过采样频率Fs、阶数M和抽取倍数OSR决定,参考公式如下:
tdn的延迟时间为PWM(T1)周期减去tsn滤波器延时时间的一半,即:
优选的,还包括:不同阶数的滤波器跟对应的滤波使能信号进行数组滤波处理。
具体的,不同阶数SINC滤波器(S03),在S03模块中,不同阶数的滤波依据自己依据对应的enSinc使能信号进行相关的数组滤波处理。当enSinc为高时,使能内部SINC滤波器时钟,当enSinc为低时,关闭SINC滤波器内部时钟。同时保持外部S04外部Σ-Δ电流采样调制模块的时钟输入移植有效。
在本实施例中,通过PWM产生的同步信号,利用同步信号产生Σ-ΔADC后级数据滤波器(SINC滤波器)的使能控制信号,将连续运行模式切换为间断运行模型,通过调整相位,进而避开PWM开通后时刻,降低系统PWM开关噪声对电流采样的影响。
实施例三
基于上述实施例,在本实施例中与上述实施例相同的部分就不一一赘述了,本实施例提供一种ΣΔ型ADC电流采样控制装置,如图2、5所示,包括:
PWM同步信号生成模块100,用于基于PWM开关生成PWM同步信号;
滤波器使能信号模块200,用于利用所述PWM同步信号的PWM周期、不同阶数的滤波器对应的结构参数,计算所述不同阶数的滤波器对应的滤波使能信号的延迟时间,以生成对应的滤波使能信号;
采样模块300,用于通过所述滤波使能信号控制对应的滤波器进行启停,以控制ΣΔ型ADC进行电流采样。
优选的,所述滤波使能信号模块,还用于:
提取所述PWM同步信号的上升沿信号和下降沿信号,产生第一脉冲信号和第二脉冲信号;
利用所述第一脉冲信号生成第一计数器和利用所述第二脉冲信号生成第二计数器,并在所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号有效时对所述第一计数器和所述第二计数器进行清零;
利用所述第一计数器、所述第二计数器、所述PWM周期和所述不同阶数的滤波器的结构参数,得到对应的滤波器使能信号。
优选的,所述滤波使能信号模块,还用于:
利用所述不同阶数的滤波器的结构参数中的过采样频率Fs、阶数M和抽取倍数OSR、所述PWM周期计算所述滤波器的延迟时间、所述第一计数器的延迟时间和所述第二计数器的延迟时间:
其中,tsn为所述滤波器的延迟时间;tsd为所述第一计数器的延迟时间;T1为PWM周期。
优选的,所述滤波使能信号模块,还用于:
基于所述第一计数器的延迟时间和所述滤波器的延迟时间,利用所述第一计数器生成第一滤波使能信号;
基于所述第二计数器的延迟时间和所述滤波器的延迟时间,利用所述第二计数器生成第二滤波使能信号;
将所述第一滤波使能信号和所述第二滤波使能信号相或,得到所述滤波使能信号。
优选的,还包括:滤波器,用于:
不同阶数的滤波器跟对应的滤波使能信号进行数组滤波处理。
在本实施例中,通过PWM产生的同步信号,利用同步信号产生Σ-ΔADC后级数据滤波器(SINC滤波器)的使能控制信号,将连续运行模式切换为间断运行模型,通过调整相位,进而避开PWM开通后时刻,降低系统PWM开关噪声对电流采样的影响。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为了描述的方便和简洁,仅以上述各程序模块的划分进行举例说明,实际应用中,可以根据需要而将上述功能分配由不同的程序模块完成,即将所述装置的内部结构划分成不同的程序单元或模块,以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各程序模块可以集成在一个处理单元中,也可是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个处理单元中,上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件程序单元的形式实现。另外,各程序模块的具体名称也只是为了便于相互区分,并不用于限制本申请的保护范围。
在上述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有详细描述或记载的部分,可以参见其他实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元,能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的实施例中,应该理解到,所揭露的系统,可以通过其他的方式实现。示例性的,以上所描述的实施例仅仅是示意性的,示例性的,所述模块或单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,示例性的,多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通讯连接,可以是电性、机械或其他的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本申请各个实施例中的各功能单元可能集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。
应当说明的是,上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种ΣΔ型ADC电流采样控制方法,其特征在于,包括:
基于PWM开关生成PWM同步信号;
利用所述PWM同步信号的PWM周期、不同阶数的滤波器对应的结构参数,计算所述不同阶数的滤波器对应的滤波使能信号的延迟时间,以生成对应的滤波使能信号;
通过所述滤波使能信号控制对应的滤波器进行启停,以控制ΣΔ型ADC进行电流采样。
2.根据权利要求1所述的ΣΔ型ADC电流采样控制方法,其特征在于,所述利用所述PWM同步信号的PWM周期、不同阶数的滤波器对应的结构参数,计算所述不同阶数的滤波器对应的滤波使能信号的延迟时间,以生成对应的滤波使能信号,包括:
提取所述PWM同步信号的上升沿信号和下降沿信号,产生第一脉冲信号和第二脉冲信号;
利用所述第一脉冲信号生成第一计数器和利用所述第二脉冲信号生成第二计数器,并在所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号有效时对所述第一计数器和所述第二计数器进行清零;
利用所述第一计数器、所述第二计数器、所述PWM周期和所述不同阶数的滤波器的结构参数,得到对应的滤波器使能信号。
4.根据权利要求3所述的ΣΔ型ADC电流采样控制方法,其特征在于,所述利用所述第一计数器、所述第二计数器、所述PWM周期和所述不同阶数的滤波器的结构参数,得到对应的滤波器使能信号,还包括:
基于所述第一计数器的延迟时间和所述滤波器的延迟时间,利用所述第一计数器生成第一滤波使能信号;
基于所述第二计数器的延迟时间和所述滤波器的延迟时间,利用所述第二计数器生成第二滤波使能信号;
将所述第一滤波使能信号和所述第二滤波使能信号相或,得到所述滤波使能信号。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的ΣΔ型ADC电流采样控制方法,其特征在于,还包括:
不同阶数的滤波器跟对应的滤波使能信号进行数组滤波处理。
6.一种ΣΔ型ADC电流采样控制装置,其特征在于,包括:
PWM同步信号生成模块,用于基于PWM开关生成PWM同步信号;
滤波器使能信号模块,用于利用所述PWM同步信号的PWM周期、不同阶数的滤波器对应的结构参数,计算所述不同阶数的滤波器对应的滤波使能信号的延迟时间,以生成对应的滤波使能信号;
采样模块,用于通过所述滤波使能信号控制对应的滤波器进行启停,以控制ΣΔ型ADC进行电流采样。
7.根据权利要求6所述的ΣΔ型ADC电流采样控制装置,其特征在于,所述滤波使能信号模块,还用于:
提取所述PWM同步信号的上升沿信号和下降沿信号,产生第一脉冲信号和第二脉冲信号;
利用所述第一脉冲信号生成第一计数器和利用所述第二脉冲信号生成第二计数器,并在所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号有效时对所述第一计数器和所述第二计数器进行清零;
利用所述第一计数器、所述第二计数器、所述PWM周期和所述不同阶数的滤波器的结构参数,得到对应的滤波器使能信号。
9.根据权利要求8所述的ΣΔ型ADC电流采样控制装置,其特征在于,所述滤波使能信号模块,还用于:
基于所述第一计数器的延迟时间和所述滤波器的延迟时间,利用所述第一计数器生成第一滤波使能信号;
基于所述第二计数器的延迟时间和所述滤波器的延迟时间,利用所述第二计数器生成第二滤波使能信号;
将所述第一滤波使能信号和所述第二滤波使能信号相或,得到所述滤波使能信号。
10.根据权利要求6~9中任一项所述的ΣΔ型ADC电流采样控制装置,其特征在于,还包括:滤波器,用于:
不同阶数的滤波器跟对应的滤波使能信号进行数组滤波处理。
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