CN116264465A - 一种基于vadc的旋变软解码方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于VADC的旋变软解码方法及系统，方法包括定时器计数模块产生SPWM，并通过励磁模块产生正弦励磁激励信号；正弦励磁激励信号经旋转变压器产生差分信号，经过差分转单端模块处理输出偏移量为Voffset的sin信号和cos信号；定时器计数模块触发VADC采样模块进行采样，软件通过FIFO获取sin信号和cos信号的两次采样值；计算出旋变解码器的角度θ。本发明的一种基于VADC的旋变软解码方法及系统，通过VADC单端采样，无需整型、积分，输出旋变解码器旋变角度，不需要专门的硬件解码芯片，也不需要主芯片带DSADC、积分、整型功能，对主芯片要求低，可以节约硬件开发成本，避免了资源的浪费，从而实现旋转变压器的低成本高性能的角度变换。
Description
技术领域
本发明涉及电机技术领域，尤其是涉及一种基于VADC的旋变软解码方法及系统。
背景技术
新能源汽车中电机控制器，广泛应用于电动车等领域。电机控制器主要通过矢量控制方式，通过转子角度，将定子电流变换到旋转坐标系下换成id/iq两个分量分别控制。为了满足电机控制器的矢量控制，需要通过旋变编码器测量转子的角度。目前的旋变编码器解码角度的方法有：方案一、通过专门的硬件解码芯片输出测量角度；方案二、通过DSADC采集，经过积分、整型，角度观测器实现对角度的解析。方案一需要专门的硬件解码芯片，增加硬件成本，方案二需要主芯片支持DSADC差分采样、积分和整型功能，对主芯片要求高。
例如，一种在中国专利文献上公开的“一种旋变解码系统”，其公告号CN112542966A，该系统包括旋变专用解码芯片，所述旋变专用解码芯片用于获取旋变位置信号并计算出旋变的位置；再例如一种在中国专利文献上公开的“基于DSADC的旋变软件解码系统及其方法”，其公告号CN107332565A，利用主MCU中的DSADC模块进行软件解码，基于过采样原理的DSADC模块单元实现对模拟信号的高频精确采样。上述发明虽然能够实现旋转变压器输出信号的软解码，但要么需要专门的硬件解码芯片，要么需要主芯片支持DSADC差分采样，对芯片要求较高，增加了硬件成本。
发明内容
本发明是为了克服现有技术的实现旋转变压器输出信号的软解码，要么需要专门的硬件解码芯片，要么需要主芯片支持DSADC差分采样，对芯片要求较高，增加了硬件成本的问题，提供一种基于VADC的旋变软解码方法及系统。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于VADC的旋变软解码方法，包括以下步骤：S1：定时器计数模块产生SPWM，并通过励磁模块产生周期为T的正弦励磁激励信号；S2：正弦励磁激励信号经旋转变压器产生差分信号，差分信号经过差分转单端模块处理输出偏移量为Voffset的sin信号和cos信号；S3：定时器计数模块触发VADC采样模块进行采样，软件通过FIFO根据旋变采样点获取sin信号和cos信号的两次采样值；S4：计算出旋变解码器的角度θ。本发明的一种基于VADC的旋变软解码方法，通过VADC单端采样，无需整型、积分，输出旋变解码器旋变角度，不需要专门的硬件解码芯片，也不需要主芯片带DSADC、积分、整型功能，对主芯片要求低，可以节约硬件开发成本，避免了资源的浪费，从而实现旋转变压器的低成本高性能的角度变换。
作为本发明的优选方案，所述旋变采样点包括采样点t1和采样点t2，所述采样点t1的设置过程为：定义定时器计数模块触发VADC采样模块进行采样的时刻为t，软件通过调整采样点t，记录sin信号和cos信号的最大值所对应的时刻t1，设置sin信号和cos信号的采样点t1。
作为本发明的优选方案，所述采样点t2的设置过程为：t2＝t1+AD转换时间，设置sin信号和cos信号的采样点t2。
作为本发明的优选方案，所述S3具体为：定时器计数模块触发VADC采样模块进行采样，待VADC采样完成，软件通过FIFO根据采样点t1和采样点t2获取两组sin信号和cos信号的采样点值sin1、cos1和sin2、cos2。
作为本发明的优选方案，所述S4具体为：根据采样点值sin1和cos1计算出θ1，根据采样点值sin2和cos2计算出θ2，最后求θ1与θ2的均值即旋变解码器的角度θ。
作为本发明的优选方案，所述θ1和θ2的计算公式如下：
θ1＝arctan((sin1-Voffset)/(cos1-Voffset))
θ2＝arctan((sin2-Voffset)/(cos2-Voffset))
。本发明的算法方面没有积分环节，减少运算量，降低了对主芯片的要求。
一种基于VADC的旋变软解码系统，包括定时器计数模块和旋转变压器，所述定时器计数模块连接有励磁模块，所述励磁模块与旋转变压器相连，所述定时器计数模块连接有VADC采样模块，所述VADC采样模块连接有差分转单端模块，所述差分转单端模块与旋转变压器相连。本发明的一种基于VADC的旋变软解码系统，适用于本发明的一种基于VADC的旋变软解码方法，通过VADC单端采样，无需整型、积分，输出旋变解码器旋变角度，不需要专门的硬件解码芯片，也不需要主芯片带DSADC、积分、整型功能，对主芯片要求低，可以节约硬件开发成本，避免了资源的浪费，从而实现旋转变压器的低成本高性能的角度变换。
作为本发明的优选方案，所述还包括FIFO模块，所述FIFO模块通过DMA与VADC采样模块相连，所述FIFO模块还连接有角度处理模块。
因此，本发明具有以下有益效果：本发明的一种基于VADC的旋变软解码方法及系统，通过VADC单端采样，无需整型、积分，输出旋变解码器旋变角度，不需要专门的硬件解码芯片，也不需要主芯片带DSADC、积分、整型功能，对主芯片要求低，可以节约硬件开发成本，避免资源浪费，从而实现旋转变压器的低成本高性能的角度变换。
附图说明
图1是本发明的方法流程图；
图2是本发明的系统结构和软解码解析流程图；
图3是本发明实施例的软解码旋变采样点的逻辑示意图；
图4是本发明实施例的软解码实施逻辑图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。
如图1所示，一种基于VADC的旋变软解码方法，包括以下步骤：S1：定时器计数模块产生SPWM，并通过励磁模块产生周期为T的正弦励磁激励信号；S2：正弦励磁激励信号经旋转变压器产生差分信号，差分信号经过差分转单端模块处理输出偏移量为Voffset的sin信号和cos信号；S3：定时器计数模块触发VADC采样模块进行采样，软件通过FIFO根据旋变采样点获取sin信号和cos信号的两次采样值；S4：计算出旋变解码器的角度θ。本发明的一种基于VADC的旋变软解码方法，通过VADC单端采样，无需整型、积分，输出旋变解码器旋变角度，不需要专门的硬件解码芯片，也不需要主芯片带DSADC，积分、整型功能，对主芯片要求低，可以节约硬件开发成本，避免了资源的浪费，从而实现旋转变压器的低成本高性能的角度变换。
旋变采样点包括采样点t1和采样点t2，所述采样点t1的设置过程为：定义定时器计数模块触发VADC采样模块进行采样的时刻为t，软件通过调整采样点t，记录sin信号和cos信号的最大值所对应的时刻t1，设置sin信号和cos信号的采样点t1。
采样点t2的设置过程为：t2＝t1+AD转换时间，设置sin信号和cos信号的采样点t2。
S3具体为：定时器计数模块触发VADC采样模块进行采样，待VADC采样完成，软件通过FIFO根据采样点t1和采样点t2获取两组sin信号和cos信号的采样点值sin1、cos1和sin2、cos2。
S4具体为：根据采样点值sin1和cos1计算出θ1，根据采样点值sin2和cos2计算出θ2，最后求θ1与θ2的均值即旋变解码器的角度θ。
θ1和θ2的计算公式如下：
θ1＝arctan((sin1-Voffset)/(cos1-Voffset))
θ2＝arctan((sin2-Voffset)/(cos2-Voffset))
。本发明的算法方面没有积分环节，减少运算量，降低了对主芯片的要求。
如图2所示，一种基于VADC的旋变软解码系统，包括定时器计数模块和旋转变压器，定时器计数模块连接有励磁模块，励磁模块与旋转变压器相连，定时器计数模块连接有VADC采样模块，VADC采样模块连接有差分转单端模块，差分转单端模块与旋转变压器相连。还包括FIFO模块，所述FIFO模块通过DMA与VADC采样模块相连，所述FIFO模块还连接有角度处理模块。本发明的一种基于VADC的旋变软解码系统，适用于本发明的一种基于VADC的旋变软解码方法，通过VADC单端采样，无需整型、积分，输出旋变解码器旋变角度，不需要专门的硬件解码芯片，也不需要主芯片带DSADC，积分、整型功能，对主芯片要求低，可以节约硬件开发成本，避免了资源的浪费，从而实现旋转变压器的低成本高性能的角度变换。
实施例：该实施例对本发明的一种基于VADC的旋变软解码方法做进一步描述。
步骤1：通过TIM模块，发送SPWM信号，通过励磁模块产生激励信号。
步骤2：旋变变压器产生的激励信号，通过差分转单端模块，输出偏移量Voffset为2.5V的sin和cos信号。
步骤3：软件通过调整采样点t，记录sin和cos值最大对应的t1，设置sin和cos采样点t1。
步骤4：计算采样点t2，t2＝t1+AD采样转换时间，设置sin/cos采样点t2。如图3和图4所示，基于图4中的旋变采样点计算方法流程找到图3中的采样点t1，找到sin和cos值最大对应的采样点t1，t2为t1与芯片VADC采样的时间的和。
步骤5：等到VADC采样完成，通过FIFO中获取两组sin/cos采样点值sin1/cos1和sin2/cos2。
步骤6：根据如下公式，计算出θ，其中公式中Voffset为硬件固定的信号偏移量，具体为2.5V。
θ1＝arctan((sin1-Voffset)/(cos1-Voffset))
θ2＝arctan((sin2-Voffset)/(cos2-Voffset))
θ＝(θ1+θ2)/2
术语解释：
VADC(Versatile Analog-to-Digital Converter)：通用的模拟量转换为数字量；
DSADC(Delta-Sigma Analog-to-Digital Converter)：Δ-Σ模数转换器；
TIM(Timer Input Module)：定时器计数模块；
SPWM(Sinusoidal PWM)：用脉冲宽度按照正弦规律变化的PWM；
FIFO(First In First Out)：先进先出的缓冲区。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于VADC的旋变软解码方法，其特征是，包括以下步骤：
S1：定时器计数模块产生SPWM，并通过励磁模块产生周期为T的正弦励磁激励信号；
S2：正弦励磁激励信号经旋转变压器产生差分信号，差分信号经过差分转单端模块处理输出偏移量为Voffset的sin信号和cos信号；
S3：定时器计数模块触发VADC采样模块进行采样，软件通过FIFO根据旋变采样点获取sin信号和cos信号的两次采样值；
S4：计算出旋变解码器的角度θ。
2.根据权利要求1所述的一种基于VADC的旋变软解码方法，其特征是，所述旋变采样点包括采样点t1和采样点t2，所述采样点t1的设置过程为：定义定时器计数模块触发VADC采样模块进行采样的时刻为t，软件通过调整采样点t，记录sin信号和cos信号的最大值所对应的时刻t1，设置sin信号和cos信号的采样点t1。
3.根据权利要求2所述的一种基于VADC的旋变软解码方法，其特征是，所述采样点t2的设置过程为：t2＝t1+VADC采样时间，设置sin信号和cos信号的采样点t2。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种基于VADC的旋变软解码方法，其特征是，所述S3具体为：定时器计数模块触发VADC采样模块进行采样，待VADC采样完成，软件通过FIFO根据采样点t1和采样点t2获取两组sin信号和cos信号的采样点值sin1、cos1和sin2、cos2。
5.根据权利要求4所述的一种基于VADC的旋变软解码方法，其特征是，所述S4具体为：根据采样点值sin1和cos1计算出θ1，根据采样点值sin2和cos2计算出θ2，最后求θ1与θ2的均值即旋变解码器的角度θ。
6.根据权利要求5所述的一种基于VADC的旋变软解码方法，其特征是，所述θ1和θ2的计算公式如下：
θ1＝arctan((sin1-Voffset)/(cos1-Voffset))
θ2＝arctan((sin2-Voffset)/(cos2-Voffset))。
7.一种基于VADC的旋变软解码系统，适用于权利要求1-6任一项所述的一种基于VADC的旋变软解码方法，其特征是，包括定时器计数模块和旋转变压器，所述定时器计数模块连接有励磁模块，所述励磁模块与旋转变压器相连，所述定时器计数模块连接有VADC采样模块，所述VADC采样模块连接有差分转单端模块，所述差分转单端模块与旋转变压器相连。
8.根据权利要求7所述的一种基于VADC的旋变软解码系统，其特征是，还包括FIFO模块，所述FIFO模块通过DMA与VADC采样模块相连，所述FIFO模块还连接有角度处理模块。
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| CN202211688308.0A CN116264465A (zh) | 2022-12-27 | 2022-12-27 | 一种基于vadc的旋变软解码方法及系统 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117171024A (zh) * | 2023-08-29 | 2023-12-05 | 江苏威进智控科技有限公司 | 基于etpu的汽车驱动电机旋变信号的快速诊断系统 |
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2022
- 2022-12-27 CN CN202211688308.0A patent/CN116264465A/zh active Pending
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| CN117171024A (zh) * | 2023-08-29 | 2023-12-05 | 江苏威进智控科技有限公司 | 基于etpu的汽车驱动电机旋变信号的快速诊断系统 |
| CN117171024B (zh) * | 2023-08-29 | 2024-04-05 | 江苏威进智控科技有限公司 | 基于etpu的汽车驱动电机旋变信号的快速诊断系统 |
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