CN115561630A - 一种旋变模拟器及方法、电机模拟系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种旋变模拟器及方法、电机模拟系统，包括：差分转单端电路、信号输入电路、乘法电路、单端转差分电路，所述差分转单端电路用于基于激励差分信号输出两个激励单端信号，所述信号输入电路用于基于转子角度正余弦的PWM数字信号输出转子角度的正余弦模拟信号，所述乘法电路用于生成含有激励信号的正余弦模拟信号，所述单端转差分电路用于生成含有激励信号的正余弦差分信号。本发明提供的旋变模拟器模拟方法可以避免相位延迟、波形畸变等问题，并且具有良好的运行性能，系统精度高，可有效地满足电机驱动器测试过程中对电机模拟系统及旋变模拟器的性能要求。

Description

一种旋变模拟器及方法、电机模拟系统

技术领域

本发明属于电机模拟系统技术领域，具体涉及一种旋变模拟器及方法、电机模拟系统。

背景技术

目前，如果针对电机驱动器进行测试或者考核的过程中，如果对实物进行测试，则需要开发者投入大量的人力、物力、财力，造成成本的增加及生产周期的延长。并且现有技术对于实物测试采用的方案具有系统复杂、参数调节不灵活等缺点。为了克服传统的电机驱动器测试的缺点，国内外学者利用功率硬件在环仿真技术，通过电力电子器件对电机的电气特性进行模拟，即电机模拟系统。

电机模拟系统在对实际电机的控制过程中，需要通过与电机同轴连接的旋变模拟器实时获取电机转子角度信息，从而实现对电机各相电流的准确控制。在电机模拟系统中，由于没有实际转动的轴结构，解算出的转子角度信息需通过旋变模拟器的方式实现对真实旋变模拟器输出信号的模拟。目前，旋变模拟器的模拟常采用数字信号处理(DigitalSignal Processing，DSP)将接收到的激励信号与解算出的转子角度正余弦值相乘后通过脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)等方式输出，再通过滤波电路的方式送回电机驱动器，此种方式要求电机模拟系统解算步长很小，而滤波电路存在相位延迟和波形畸变问题，导致电机模拟系统的解算步长比较大，严重增加了系统成本和设计难度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种旋变模拟器及方法、电机模拟系统，以避免滤波电路造成的相位延迟、波形畸变等问题，从而提高旋变模拟器的运行性能和模拟精度，减小旋变模拟器的解算步长。

为了实现上述目的，本发明提供了一种旋变模拟器。包括：差分转单端电路、信号输入电路、乘法电路、单端转差分电路，所述差分转单端电路用于基于激励差分信号输出两个激励单端信号，所述信号输入电路用于基于转子角度正余弦的PWM数字信号输出转子角度的正余弦模拟信号，所述乘法电路用于生成含有激励信号的正余弦模拟信号，所述单端转差分电路用于生成含有激励信号的正余弦差分信号；

所述差分转单端电路和所述信号输入电路均具有两个信号输出端，所述差分转单端电路的信号输入端与外部电机驱动器的旋变模拟器激励信号输出端电连接，所述差分转单端电路的每个信号输出端和所述信号输入电路的相应信号输出端分别与相应所述乘法电路的信号输入端电连接，每个所述乘法电路的信号输出端与相应所述单端转差分电路的信号输入端电连接。

与现有技术相比，本发明提供的旋变模拟器中，差分转单端电路的信号输入端与外部电机驱动器的旋变模拟器激励信号输出端电连接，差分转单端电路具有两个信号输出端，因此，差分转单端电路可以基于激励差分信号输出两个激励单端信号，可以将两个激励单端信号分为第一激励单端信号和第二激励单端信号。信号输入电路可以基于转子角度正余弦的PWM数字信号输出正余弦模拟信号。而由于信号输入电路也具有两个信号输出端，差分转单端电路的每个信号输出端和信号输入电路的相应信号输出端分别与相应乘法电路的信号输入端电连接，每个乘法电路的信号输出端与相应所述单端转差分电路的信号输入端电连接。基于此，其中一个乘法电路可以基于正弦模拟信号和第一激励单端信号，输出含有激励信号的正弦信号，另一乘法电路基于余弦模拟信号和第二激励单端信号，输出含有激励信号的余弦信号。并利用所述单端转差分电路基于所述含有激励信号的正弦信号和所述含有激励信号的余弦信号，产生含有激励信号的正余弦差分信号。可见，本发明提供的旋变模拟器可以模拟旋变模拟器的工作过程。

在旋变模拟器的工作过程中，由于的信号输入电路在转子角度正余弦的PWM数字信号的上升沿输出转子角度的正弦模拟信号和转子角度的余弦模拟信号，因此，信号输出电路所输出的正弦模拟信号和余弦模拟信号的相位延迟、波形畸变比较小。此时，将正弦模拟信号和余弦模拟信号与两个激励单端信号输入两个乘法电路中进行相乘，输出含有激励信号的正弦信号以及输出含有激励信号的余弦信号，接着通过两个单端转差分电路基于所述含有激励信号的正弦信号和所述含有激励信号的余弦信号，产生含有激励信号的正余弦差分信号。通过该过程可以减小旋变模拟器解算步长，并且提高旋变模拟器的运行性能和模拟精度，以及可以避免滤波电路造成的相位延迟、波形畸变等问题。

本发明还提供了一种旋变模拟器模拟方法，应用差分转单端电路、信号输入电路、乘法电路、单端转差分电路的旋变模拟器模拟方法，所述方法包括：

利用所述差分转单端电路基于激励差分信号输出第一激励单端信号和第二激励单端信号；

利用所述信号输入电路基于转子角度正余弦的PWM数字信号，在转子角度正余弦的PWM数字信号的上升沿输出转子角度的正弦模拟信号和转子角度的余弦模拟信号；

利用第一乘法电路基于所述正弦模拟信号和第一激励单端信号，输出含有激励信号的正弦信号，利用第二乘法电路基于所述余弦模拟信号和第二激励单端信号，输出含有激励信号的余弦信号；

利用第一单端转差分电路基于所述含有激励信号的正弦信号输出含有激励信号的正弦差分信号，利用第二单端转差分电路基于所述含有激励信号的正弦信号输出含有激励信号的正弦差分信号。

与现有技术相比，本发明提供的一种旋变模拟器模拟方法具有的有益效果与上述提供的一种旋变模拟器的有益效果相同，在此不做赘述。

本发明还提供了一种电机模拟系统，包括：

数字信号处理器以及旋变模拟器，所述旋变模拟器为上述技术方案所述旋变模拟器；

外部电机驱动器的信号输出端与所述旋变模拟器的信号输入端电连接，所述旋变模拟器的信号输出端与外部电机驱动器的信号输入端电连接，所述数字信号处理器的信号输出端与所述旋变模拟器的信号输入端电连接，

所述数字信号处理器用于向所述旋变模拟器提供转子角度正余弦的PWM数字信号；

所述外部电机驱动器用于向所述旋变模拟器提供激励差分信号；

所述旋变模拟器用于基于所述转子角度正余弦的PWM数字信号和激励差分信号，向所述外部电机驱动器提供含有激励信号的正余弦差分信号。

与现有技术相比，本发明提供的电机模拟系统具有的有益效果与上述技术方案所述旋变模拟器的有益效果相同，在此不做赘述。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明示例性实施例的电机模拟系统的电路结构示意图；

图2示出了本发明示例性实施例的一种旋变模拟器的电路结构示意图；

图3示出了本发明示例性实施例的了一种旋变模拟器模拟方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

目前，在传统方式中，对于电机驱动器的测试和考核过程中，需要接入电机及其机械负载来对其控制性能进行评估。若采用实物测试的方法，则需要开发者投入大量的人力、物力、财力，造成成本的增加及生产周期的延长。并且这种方案具有系统复杂、参数调节不灵活等缺点，因此在电机驱动器的设计、开发过程中应用各种仿真测试手段来辅助实物测试成为开发人员的共识。为了克服传统的电机驱动器测试的缺点，国内外学者利用功率硬件在环仿真技术，通过电力电子器件对电机的电气特性进行模拟，即电机模拟系统。

但在电机模拟系统对实际电机的控制过程中，需要通过与电机同轴连接的旋变模拟器实时获取电机转子角度信息，从而实现对电机各相电流的准确控制。在电机模拟系统中，由于没有实际转动的轴结构，解算出的转子角度信息需通过旋变模拟器的方式实现对真实旋变模拟器输出信号的模拟。目前，旋变模拟器的模拟常采用DSP将接收到的激励信号与解算出的转子角度正余弦值相乘后通过PWM等方式输出，再通过滤波电路的方式送回电机驱动器，此种方式要求电机模拟系统解算步长很小，严重增加了系统成本和设计难度。

为了解决上述问题，本发明实施例提出一种电机模拟系统，其可以在PWM数模转换子电路中通过芯片测量PWM输入信号的周期和脉冲宽度，并在每个对应的PWM输入上升沿之后更新电压输出PWM数模转换子电路，从而提高电机模拟系统的运行性能和模拟精度，减小电机模拟系统解算步长，并且可以避免滤波电路造成的相位延迟、波形畸变等问题。

图1示出了本发明示例性实施例的电机模拟系统的电路结构示意图。如图1所示，本发明示例性实施例的电路结构100包括电机驱动器101、数字信号处理器102以及旋变模拟器模拟电路103，数字信号处理器102以及旋变模拟器模拟电路103属于电机模拟系统104。电机驱动器101的信号输出端与旋变模拟器模拟电路103的信号输入端电连接，数字信号处理器102的信号输出端与旋变模拟器模拟电路103的信号输入端电连接，旋变模拟器模拟电路103的信号输出端与电机驱动器101的信号输入端电连接，电机驱动器101用于向所述旋变模拟器模拟电路103提供激励差分信号；所述数字信号处理器102用于向所述旋变模拟器模拟电路103提供转子角度正余弦的PWM数字信号；旋变模拟器模拟电路103用于基于转子角度正余弦的PWM数字信号和激励差分信号，向电机驱动器101提供含有激励信号的正余弦差分信号。

图2示出了本发明示例性实施例的一种旋变模拟器的电路结构示意图。如图2所示，本发明示例性实施例的一种旋变模拟器的电路结构200包括：差分转单端电路202、信号输入电路201、乘法电路203、单端转差分电路204，差分转单端电路202用于基于激励差分信号输出两个激励单端信号，信号输入电路201用于基于转子角度正余弦的PWM数字信号输出转子角度的正余弦模拟信号，乘法电路203用于生成含有激励信号的正余弦模拟信号，单端转差分电路204用于生成含有激励信号的正余弦差分信号；

本发明示例性实施例的差分转单端电路和信号输入电路均具有两个信号输出端，差分转单端电路的信号输入端与外部电机驱动器的旋变模拟器激励信号输出端电连接，差分转单端电路的每个信号输出端和信号输入电路的相应信号输出端分别与相应乘法电路的信号输入端电连接，每个乘法电路的信号输出端与相应单端转差分电路的信号输入端电连接。为了方便说明，将乘法电路定义为第一乘法电路和第二乘法电路，单端转差分电路定义为第一单端转差分电路和第二单端转差分电路。应理解，本发明示例性实施例的旋变模拟器可以为旋转变压模拟器。

具体实施时，利用差分转单端电路基于激励差分信号输出第一激励单端信号和第二激励单端信号；利用信号输入电路基于转子角度正余弦的PWM信号输出转子角度的正弦模拟信号和转子角度的余弦模拟信号；利用第一乘法电路基于正弦模拟信号和第一激励单端信号，输出含有激励信号的正弦信号，利用第二乘法电路基于余弦模拟信号和第二激励单端信号，输出含有激励信号的余弦信号；利用第一单端转差分电路基于含有激励信号的正弦信号，输出含有激励信号的正弦差分信号；利用第二单端转差分电路基于含有激励信号的余弦信号，输出含有激励信号的余弦差分信号。

由上可知，在旋变模拟器的工作过程中，由于的信号输入电路在转子角度正余弦的PWM数字信号的上升沿输出转子角度的正弦模拟信号和转子角度的余弦模拟信号，因此，信号输出电路所输出的正弦模拟信号和余弦模拟信号的相位延迟、波形畸变比较小。此时，将正弦模拟信号和余弦模拟信号与两个激励单端信号输入两个乘法电路中进行相乘，输出含有激励信号的正弦信号以及输出含有激励信号的余弦信号，接着通过两个单端转差分电路基于含有激励信号的正弦信号和含有激励信号的余弦信号，产生含有激励信号的正余弦差分信号，从而提高旋变模拟器的运行性能和模拟精度，减小旋变模拟器解算步长，并且可以避免滤波电路造成的相位延迟、波形畸变等问题。并且通过对旋变模拟器的电路结构的设计创新，使所设计的旋变模拟器具有良好的运行性能，使得旋变模拟器模拟精度高，可有效地满足电机驱动器测试过程中对旋变模拟器的性能要求。

在一种可选的方式中，上述差分转单端电路包括两个差分转单端子电路，每个差分转单端子电路的信号输出端与相应乘法电路的信号输入端电连接；每个差分转单端子电路的信号输入端与外部电机驱动器的旋变模拟器激励信号输出端电连接。

当电机驱动器输出激励差分信号，可以将激励差分信号输入至两个差分转单端子电路中，两个差分转单端子电路分别输出激励单端信号，进而将激励单端信号输入至相应乘法电路中，使得信号精度更高，信号干扰更小。

在一种可选的方式中，信号输入电路包括信号采集子电路和两个PWM数模转换子电路；信号采集子电路的信号输出端与相应PWM数模转换子电路的信号输入端电连接，每个数模转换子电路的信号输出端与相应乘法电路的信号输入端电连接。为了方便说明，将两个PWM数模转换子电路定义为第一PWM数模转换子电路以及第二PWM数模转换子电路。

本发明实施例利用信号输入电路基于转子角度正余弦的PWM数字信号输出转子角度的正弦模拟信号和转子角度的余弦模拟信号，进而利用信号采集子电路采集向第一PWM数模转换子电路和第二PWM数模转换子电路提供转子角度正余弦的PWM数字信号；在PWM数字信号的上升沿利用第一PWM数模转换子电路采集正弦模拟信号；在PWM数字信号的上升沿利用第二PWM数模转换子电路采集余弦模拟信号。

在一种示例中，利用信号采集子电路采集转子角度正弦值PWM信号以及转子角度余弦值PWM信号，并将转子角度正弦值PWM信号以及转子角度余弦值PWM信号输入至信号输入电路中。信号输入电路中的第一PWM数模转换子电路接收转子角度正弦值PWM信号，输出带有偏置的转子角度正弦值模拟信号；信号输入电路中的第二PWM数模转换子电路接收转子角度余弦值PWM信号，输出带有偏置的转子角度余弦值模拟信号。

在实际应用中，第一PWM数模转换子电路和第二PWM数模转换子电路可以通过滤波器的方式来实现，但该种方式会引入电容造成相位延迟、波形畸变等问题，进而导致解码电路解算出来的角度信息有所偏差。而本发明实施例中第一PWM数模转换子电路和第二PWM数模转换子电路是通过芯片测量PWM输入信号的周期和脉冲宽度，并在每个对应的PWM输入上升沿之后更新电压输出数模转换器，这样操作可以大大降低延迟，并且基于第一PWM数模转换子电路以及第二PWM数模转换子电路可以使得旋变模拟器具有良好的运行性能，提升模拟的精确度，可以保证模拟误差小于0.5％。

上述信号采集子电路可以为PWM转模拟电压芯片，PWM数模转换子电路可以为PWM转模拟电路。PWM转模拟电压芯片采集的信号为数字信号，两个PWM数模转换子电路用于将数字信号转换为模拟信号。

在一种可选的方式中，信号输入电路还可以包括两个去偏置子电路，每个去偏置子电路的信号输入端与相应PWM数模转换子电路的信号输出端电连接，每个去偏置子电路的信号输出端与相应乘法电路的信号输入端电连接，去偏置子电路可以为减法电路，用以去除信号中的偏置。为了方便定义，将两个去偏置子电路定义为第一去偏置子电路以及第二去偏置子电路，将两个乘法电路定义为第一乘法电路以及第二乘法电路。

具体来说，信号输入电路还包括第一去偏置子电路和第二去偏置子电路；第一去偏置子电路的信号输入端与第一PWM数模转换子电路的信号输出端电连接，第一去偏置子电路的信号输出端与第一乘法电路的信号输入端电连接；第二去偏置子电路的信号输入端与第二PWM数模转换子电路的信号输出端电连接，第二去偏置子电路的信号输出端与第二乘法电路的信号输入端电连接。利用第一去偏置子电路向第一乘法电路提供不带有偏置转子角度正弦值模拟信号；利用第二去偏置子电路向第二乘法电路提供不带有偏置转子角度余弦值模拟信号。

在一种可选的方式中，本发明实施例提供的旋变模拟器还包括两个乘法电路。利用第一乘法电路基于正弦模拟信号和第一激励单端信号，输出含有激励信号的正弦信号，利用第二乘法电路基于余弦模拟信号和第二激励单端信号，输出含有激励信号的余弦信号。

在一种示例中，第一乘法电路的信号输入端与第一去偏置子电路的信号输出端以及差分转单端电路的信号输出端电连接，第二乘法电路的信号输入端与第二去偏置子电路的信号输出端以及差分转单端电路的信号输出端电连接；第一乘法电路的信号输出端与第一单端转差分电路的信号输入端电连接；第二乘法电路的信号输出端与第二单端转差分电路的信号输入端电连接。

在一种可选的方式中，本发明实施例提供的电机模拟器还包括两个信号增强子电路；每个信号增强子电路的信号输入端与相应乘法电路的信号输出端电连接，每个信号增强子电路的信号输出端与相应单端转差分电路的信号输入端电连接。为了方便说明，将两个信号增强子电路定义为第一信号增强子电路以及第二信号增强子电路。

在一种示例中，第一信号增强子电路的信号输入端与第一乘法电路的信号输出端电连接，第一信号增强子电路的信号输出端与第一单端转差分电路的信号输入端电连接；第二信号增强子电路的信号输入端与第二乘法电路的信号输出端电连接，第二信号增强子电路的信号输出端与第二单端转差分电路的信号输入端电连接，第一信号增强子电路以及第二信号增强子电路的信号输出端还与电机驱动器的信号输入端电连接。应理解，第一信号增强子电路以及第二信号增强子电路可以为比例放大电路。

在一种可选的方式中，本发明实施例提供的旋变模拟器还包括第一单端转差分电路和第二单端转差分电路。第一单端转差分电路的信号输出端与电机驱动器的信号输入端电连接，第二单端转差分电路的信号输出端与电机驱动器的信号输入端电连接，电机驱动器基于第一单端转差分电路输出的含有激励信号的正弦差分信号以及第二单端转差分电路输出的含有激励信号的余弦差分信号解算转子位置信息。应理解，差分转单端电路的信号输入端输入差分信号，信号输出端输出单端信号，主要实现方式是减法运算电路；单端转差分电路的信号输入端输入单端信号，信号输出端输出差分信号，主要实现方式是反相电路。

图3示出了本发明示例性实施例的了一种旋变模拟器模拟方法的流程示意图。如图3所示，本发明示例性实施例的旋变模拟器模拟方法可以应用差分转单端电路、信号输入电路、第一乘法电路、第二乘法电路、第一单端转差分电路和第二单端转差分电路的旋变模拟器模拟方法，方法包括：

步骤301：利用差分转单端电路基于激励差分信号输出第一激励单端信号和第二激励单端信号；

步骤302：利用信号输入电路基于转子角度正余弦的PWM数字信号，在转子角度正余弦的PWM数字信号的上升沿输出转子角度的正弦模拟信号和转子角度的余弦模拟信号；应理解，在实际应用中步骤301与步骤302可以同时进行；

步骤303：利用第一乘法电路基于正弦模拟信号和第一激励单端信号，输出含有激励信号的正弦信号，利用第二乘法电路基于余弦模拟信号和第二激励单端信号，输出含有激励信号的余弦信号；

步骤304：利用第一单端转差分电路基于含有激励信号的正弦信号输出含有激励信号的正弦差分信号，利用第二单端转差分电路基于含有激励信号的正弦信号输出含有激励信号的正弦差分信号。

在一种可选方式中，当差分转单端电路包括两个差分转单端子电路时，利用差分转单端电路基于激励差分信号输出第一激励单端信号和第二激励单端信号。

在一种可选方式中，当信号输入电路包括信号采集子电路、第一PWM数模转换子电路和第二PWM数模转换子电路，利用信号输入电路基于转子角度正余弦的PWM数字信号输出转子角度的正弦模拟信号和转子角度的余弦模拟信号，包括：

步骤3021：利用信号采集子电路采集向第一PWM数模转换子电路和第二PWM数模转换子电路提供转子角度正余弦的PWM数字信号；

步骤3022：在PWM数字信号的上升沿利用第一PWM数模转换子电路采集正弦模拟信号；

步骤3023：在PWM数字信号的上升沿利用第二PWM数模转换子电路采集余弦模拟信号；

步骤3024：利用第一去偏置子电路向第一乘法电路提供转子角度正弦值模拟信号；

步骤3025：利用第二去偏置子电路向第二乘法电路提供转子角度余弦值模拟信号。

在一种可选方式中，利用第一乘法电路基于正弦模拟信号和第一激励单端信号，输出含有激励信号的正弦信号，利用第二乘法电路基于余弦模拟信号和第二激励单端信号，输出含有激励信号的余弦信号。应理解，在实际应用中步骤3022与步骤3023可以同时进行，步骤3024与步骤3025可以同时进行。

在一种可选方式中，旋变模拟器模拟方法还包括第一信号增强子电路和第二信号增强子电路。利用第一信号增强子电路放大含有激励信号的正弦信号；利用第二信号增强子电路放大含有激励信号的余弦信号。

在一种可选方式中，利用电机驱动器基于含有激励信号的正弦差分信号和含有激励信号的余弦差分信号解算转子位置信息。

在一种可选的方式中，可以将转子角度正弦值模拟信号设置为sinθ、转子角度余弦值模拟信号为cosθ，θ为旋变模拟器转子电角度；激励单端信号为sinωt，ω为激励信号频率。

在一种示例中，正弦差分正端信号、余弦差分正端信号可以为：

其中，S₃为正弦差分正端信号，S₂为余弦差分正端信号，E₀为激励差分信号峰-峰值。

在一种示例中，正弦差分负端信号、余弦差分负端信号可以为：

其中，S₁为正弦差分负端信号，S₄为余弦差分负端信号。

在一种示例中，基于旋变模拟器模拟方法所设计的旋变模拟器满足旋变模拟器原理方程：

本发明实施例提供的一种旋变模拟器的模拟方法，其优点及功效在于通过对旋变模拟器模拟方法的设计创新，使所设计的旋变模拟器具有良好的运行性能，系统精度高，可有效地满足电机驱动器测试过程中对电机模拟系统及旋变模拟器的性能要求。

尽管在此结合各实施例对本发明进行了描述，然而，在实施所要求保护的本发明过程中，本领域技术人员通过查看附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现公开实施例的其他变化。在权利要求中，“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中列举的若干项功能。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。

尽管结合具体特征及其实施例对本发明进行了描述，显而易见的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对其进行各种修改和组合。相应地，本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本发明的示例性说明，且视为已覆盖本发明范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种旋变模拟器，包括：差分转单端电路、信号输入电路、乘法电路、单端转差分电路，所述差分转单端电路用于基于激励差分信号输出两个激励单端信号，所述信号输入电路用于基于转子角度正余弦的PWM数字信号输出转子角度的正余弦模拟信号，所述乘法电路用于生成含有激励信号的正余弦模拟信号，所述单端转差分电路用于生成含有激励信号的正余弦差分信号；

所述差分转单端电路和所述信号输入电路均具有两个信号输出端，所述差分转单端电路的信号输入端与外部电机驱动器的旋变模拟器激励信号输出端电连接，所述差分转单端电路的每个信号输出端和所述信号输入电路的相应信号输出端分别与相应所述乘法电路的信号输入端电连接，每个所述乘法电路的信号输出端与相应所述单端转差分电路的信号输入端电连接。

2.根据权利要求1所述的旋变模拟器，其特征在于，所述差分转单端电路包括两个差分转单端子电路，每个所述差分转单端子电路的信号输出端与相应所述乘法电路的信号输入端电连接；每个所述差分转单端子电路的信号输入端与外部电机驱动器的旋变模拟器激励信号输出端电连接。

3.根据权利要求1所述的旋变模拟器，其特征在于，所述信号输入电路包括信号采集子电路和两个PWM数模转换子电路；

所述信号采集子电路的信号输出端与相应所述PWM数模转换子电路的信号输入端电连接。

4.根据权利要求3所述的旋变模拟器，其特征在于，所述信号输入电路还包括两个去偏置子电路，每个所述去偏置子电路的信号输入端与相应所述PWM数模转换子电路的信号输出端电连接，每个所述去偏置子电路的信号输出端与相应所述乘法电路的信号输入端电连接。

5.根据权利要求1所述的旋变模拟器，其特征在于，所述旋变模拟器还包括两个信号增强子电路；

每个所述信号增强子电路的信号输入端与相应所述乘法电路的信号输出端电连接，每个所述信号增强子电路的信号输出端与相应所述单端转差分电路的信号输入端电连接。

6.一种旋变模拟器模拟方法，其特征在于，包括：应用差分转单端电路、信号输入电路、第一乘法电路、第二乘法电路、第一单端转差分电路和第二单端转差分电路的旋变模拟器，所述方法包括：

利用所述差分转单端电路基于激励差分信号输出第一激励单端信号和第二激励单端信号；

利用所述信号输入电路基于转子角度正余弦的PWM数字信号，在转子角度正余弦的PWM数字信号的上升沿输出转子角度的正弦模拟信号和转子角度的余弦模拟信号；

利用所述第一乘法电路基于所述正弦模拟信号和第一激励单端信号，输出含有激励信号的正弦信号，利用所述第二乘法电路基于所述余弦模拟信号和第二激励单端信号，输出含有激励信号的余弦信号；

利用所述第一单端转差分电路基于所述含有激励信号的正弦信号输出含有激励信号的正弦差分信号，利用所述第二单端转差分电路基于所述含有激励信号的正弦信号输出含有激励信号的正弦差分信号。

7.根据权利要求6所述的旋变模拟器模拟方法，其特征在于，所述信号输入电路包括信号采集子电路、第一PWM数模转换子电路和第二PWM数模转换子电路，所述利用所述信号输入电路基于转子角度正余弦的PWM数字信号输出转子角度的正弦模拟信号和所述转子角度的余弦模拟信号，包括：

利用所述信号采集子电路采集向所述第一PWM数模转换子电路和所述第二PWM数模转换子电路提供转子角度正余弦的PWM数字信号；

在所述PWM数字信号的上升沿利用所述第一PWM数模转换子电路采集所述正弦模拟信号；

在所述PWM数字信号的上升沿利用所述第二PWM数模转换子电路采集所述余弦模拟信号。

8.根据权利要求7所述的旋变模拟器模拟方法，其特征在于，所述信号输入电路还包括第一去偏置子电路和第二去偏置子电路；所述利用所述信号输入电路基于转子角度正余弦的PWM数字信号输出转子角度的正弦模拟信号和所述转子角度的余弦模拟信号还包括：

利用所述第一去偏置子电路向所述第一乘法电路提供转子角度正弦值模拟信号；

利用所述第二去偏置子电路向所述第二乘法电路提供转子角度余弦值模拟信号。

9.根据权利要求6所述的旋变模拟器模拟方法，其特征在于，所述旋变模拟器模拟还包括第一信号增强子电路和第二信号增强子电路；

所述第一信号增强子电路的信号输入端与所述第一乘法电路的信号输出端电连接，所述第一信号增强子电路的信号输出端与所述第一单端转差分电路的信号输入端电连接；

所述第二信号增强子电路的信号输入端与所述第二乘法电路的信号输出端电连接，所述第二信号增强子电路的信号输出端与所述第二单端转差分电路的信号输入端电连接。

10.一种电机模拟系统，其特征在于，包括：数字信号处理器以及旋变模拟器，所述旋变模拟器为权利要求1～9中任意一项所述旋变模拟器；

外部电机驱动器的信号输出端与所述旋变模拟器的信号输入端电连接，所述旋变模拟器的信号输出端与外部电机驱动器的信号输入端电连接，所述数字信号处理器的信号输出端与所述旋变模拟器的信号输入端电连接，

所述数字信号处理器用于向所述旋变模拟器提供转子角度正余弦的PWM数字信号；

所述外部电机驱动器用于向所述旋变模拟器提供激励差分信号；

所述旋变模拟器用于基于所述转子角度正余弦的PWM数字信号和激励差分信号，向所述外部电机驱动器提供含有激励信号的正余弦差分信号。

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