CN210109634U - 一种非隔离式旋变仿真装置及旋变解析电路的测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种非隔离式旋变仿真装置及旋变解析电路的测试系统，用于模拟非隔离式旋转变压器的输出信号，包括：信号源，产生频率和幅值相同，相位相差90°的sin信号和cos信号各一；信号调制板，与所述信号源连接，接收所述sin信号和cos信号，并将所述sin信号和cos信号与本地的载波信号进行调制，产生2路用以模拟旋转变压器输出的调制信号，所述调制信号包括sin调制信号和cos调制信号。本实用新型简化了测试系统，大大降低了人力和时间成本。

Description

一种非隔离式旋变仿真装置及旋变解析电路的测试系统

技术领域

本实用新型涉及汽车工程领域，尤其涉及一种非隔离式旋变仿真装置及旋变解析电路的测试系统。

背景技术

电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的交通工具。由于对环境影响相对传统汽车较小，电动汽车是目前比较推荐的车型。

电力电子控制器(PEU：Power Electric Unit)则是电动汽车中控制电机的主要部件。企业在PEU的研发和生产中需要对PEU的各个部分分别进行功能测试，以保证PEU在恶劣工作环境中保持稳定的性能。

其中，解析电路的测试内容主要包括测试解析电路对电机转速、角度和方向的解析能力。现有的生产线应用性能测试(Run In)设备中，使用旋转变压器测试转动台来生成信号，作为PEU中的解析电路的输入信号。但是这种方法需要专门制作相应的转台，成本高昂，而且占用空间比较大。

实用新型内容

为了解决上述问题，降低旋变解析电路的测试成本，减少测试设备所占用的空间，本实用新型首先提供一种非隔离式旋变仿真装置，用于模拟非隔离式旋转变压器的输出信号，以替代旋转变压器转动台来产生调制信号，作为PEU的输入。且该调制信号的频率、幅度可灵活调整，不需要通过更换旋转变压器和电机就能实现大范围的调制信号输出。所述非隔离式旋变仿真装置根据电力电子控制器输出的载波信号进行信号调制，并将该调制信号输入至所述电力电子控制器的旋变解析电路，由所述旋变解析电路解析电机此时应达到的转速。

所述非隔离式旋变仿真装置包括：

信号源，产生两个频率和幅值相同，相位相差90°的sin信号和cos信号；

信号调制板，与所述信号源连接，接收所述sin信号和cos信号，并将所述sin信号和cos信号与本地的载波信号进行调制，产生2路用以模拟旋转变压器输出的调制信号。所述调制信号包括sin调制信号和cos调制信号。

上述的非隔离式旋变仿真装置，其中，所述信号调制板包括调制模块和隔离模块，所述调制模块将所述sin信号和cos信号与本地的载波信号进行调制，从而产生所述调制信号，所述隔离模块与所述调制模块连接，接收所述调制信号并对所述调制信号进行隔离。

上述的非隔离式旋变仿真装置，其中，所述调制模块包括用于调制的乘法器芯片AD734或AD534或AD835或MPY634。

上述的非隔离式旋变仿真装置，其中，所述隔离模块包括隔离变压器或隔离电容或隔离电感或专用隔离芯片。

上述的非隔离式旋变仿真装置，其中，所述隔离变压器的比例为1:1。

上述的非隔离式旋变仿真装置，其中，所述信号调制板还包括一隔直电容，所述载波信号先经所述隔直电容隔离直流分量后再与所述sin信号和cos信号进行调制。

本实用新型还提供了一种旋变解析电路的测试系统，其中，包括前述的非隔离式旋变仿真装置和电力电子控制器，所述电力电子控制器输出的正弦信号作为所述非隔离式旋变仿真装置本地的载波信号，所述非隔离式旋变仿真装置输出的2路调制信号与所述电力电子控制器的旋变解析电路连接。

上述的旋变解析电路的测试系统，其中，还包括一控制模块，所述控制模块用于自动调整所述非隔离式旋变仿真装置中的信号源的输出信号的频率和幅值。

与现有技术相比，本实用新型提出的非隔离式旋变仿真装置体积小巧、结构简单，能够代替现有的旋变转台进行旋变解析电路的测试。本实用新型所提出的测试系统通过调整信号源改变频率，不需要拆装旋转变压器，因此测试效率大大提高，节约了材料、人力和时间成本。

且应用自动控制模块后调整更精确，更快速，进一步提高了效率。

使用所述非隔离式旋变仿真装置而构建的旋变解析电路的测试系统的结构简单，测试过程便捷。结合控制模块后还能实现多种旋变的仿真。

附图说明

图1是PEU和非隔离式旋转变压器的连接关系图；

图2是非隔离式旋转变压器的内部结构图；

图3是非隔离式旋转变压器的一个应用电路的简化等效图；

图4是图3中各端口的信号关系图；

图5是本实用新型一实施例的原理示意图；

图6是本实用新型一实施例的系统示意图；

图7是本实用新型一实施例的仿真信号图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的说明，然而，本实用新型可以用不同的形式实现，不应只是局限在所述的实施例。

图1所示为PEU和非隔离式旋转变压器的连接关系图，其中，左半部是旋转变压器的实物示意，右半部虚框内解析电路的内部连接示意图。PEU(Power Electrical Unit，电力电子控制器)产线中使用的非隔离式旋转变压器的两个输入端R11和R12短接后与PEU输出的激励信号正端Exc+相连，非隔离式旋转变压器内部的2组变压器已预先设置为相位相差90°的结构，因此，输出端S2和S4输出sin调制信号，输出端S1和S3输出cos调制信号，所述sin调制信号和cos调制信号的相位(更具体的说，是包络的相位)相差90°，PEU输出的激励信号Exc-通过电阻RA4、RA3、RA2和RA1分别与sin+、sin-、cos+和cos-连接。

图2所示为非隔离式旋转变压器的内部结构示意图，输入的激励信号经过特别设置的2组旋转变压器(即图中所示的4个电感线圈，L2与L4为一组，L1与L3为一组)得到包络相位相差90°的输出sin调制信号和cos调制信号。所述调制信号包括sin调制信号和cos调制信号。

图3结合了图1和图2的示意，给出了非隔离式旋转变压器一个连接实例的等效电路图。图中，虚框内部分为非隔离式旋转变压器内部示意图，电阻RA1-RA4与图1中的相对应。

图4示出的是输入激励信号和输出sin调制信号和cos调制信号的实测图。

通过对图4所示的输入输出波形的分析可知，该非隔离式旋转变压器的输入波形和输出波形之间的关系可以通过信号调制的方法得到。因此，完全可以采用信号调制的方法生成前述的sin调制信号和cos调制信号。只要能够建立所述sin调制信号和cos调制信号的包络频率和电机转速之间的换算关系就能替代现有的旋变转台，用更简单的方法模拟旋转变压器的输出。

本实用新型首先提出了一种非隔离式旋变仿真装置，用于模拟非隔离式旋转变压器的输出信号，包括信号源和信号调制板。

所述信号源产生两个频率和幅值相同，相位相差90°的sin信号和cos信号。所述信号调制板与所述信号源连接，以接收所述sin信号和cos信号，并将所述sin信号和cos信号与本地的载波信号进行调制，产生2路用以模拟旋转变压器输出的调制信号。

具体地，所述信号源可以是双通道信号发生器，比如是德科技的Keysight33512。由所述双通道信号发生器输出2路幅值和频率相同，但相位相差90°的低频正弦信号(即一组sin信号和cos信号)，用于提供给所述信号调制板进行调制。

由于解析电路本身就是PEU的一部分，因此，所述信号调制板提供的本地载波信号一般由需同时测试的PEU直接提供。本实施例中的PEU包括一路输出为10kHz的正弦信号，可以此作为所述非隔离式旋变仿真装置的载波信号。

进一步地，所述信号调制板包括调制模块和隔离模块，所述调制模块将所述sin信号和cos信号与本地的载波信号进行调制，从而产生所述调制信号，所述隔离模块与所述调制模块连接，接收所述调制信号并对所述调制信号进行隔离，所述非隔离式旋变仿真装置最终输出经1:1隔离后的调制信号。

具体地，所述调制模块的核心功能器件为乘法器芯片AD734，乘法器芯片AD734是一款高速、低噪、低失真的乘法器，可用于信号调制。同样地，乘法器芯片，例如AD534或AD835或MPY634，只要满足带宽要求，也可以完成调制功能。

具体地，所述隔离模块为了达到保护被测产品或信号调制板的效果，可以选择隔离变压器、隔离电容、隔离电感或专用隔离芯片等元器件或部件。

图5为信号调制板的一个实施例的原理图，其中标识出了输入输出信号之间的关系和变换过程。图中，输入信号sin信号和cos信号由双通道信号源产生，10kHz的载波信号由PEU提供。为了简化图示，图中将2个AD734进行了简化，示意在同一个虚框中。所述sin信号和cos信号分别输入2个AD734的一组输入端，所述载波信号也与2个AD734的另一组输入端连接，则2个AD734的输出端分别得到sin调制信号和cos调制信号。

在图5所示的基础上，一个更优选的实施例是在2个AD734的输出端分别增加一个隔离模块，用以保护被测产品。本实施例选用了一个1：1的隔离变压器实现。

进一步地，所述信号调制板还包括一隔直电容，所述载波信号先经所述隔直电容隔离直流分量后再与所述sin信号和cos信号进行调制。由于PEU输出的载波信号通常存在直流偏置，如本实施例中所使用的PEU带有15V直流偏置，因此在载波信号输入乘法器芯片前，需要对所述的载波信号进行隔直处理。具体的隔直电容的耐压耐流等特性需结合实际使用的PEU决定。

具体地，如图6所示，PEU输出的频率为10kHz的载波信号Exc输入信号调制板后，首先与一隔直电容连接，然后才输入到AD734的输入端。

本实用新型在前述的非隔离式旋变仿真装置的基础上，进一步提出了一种旋变解析电路的测试系统。所述一种旋变解析电路的测试系统除了包括前述的非隔离式旋变仿真装置，还包括电力电子控制器。所述电力电子控制器输出的正弦信号作为所述非隔离式旋变仿真装置本地的载波信号，所述非隔离式旋变仿真装置根据电力电子控制器输出的载波信号进行信号调制，并将该调制信号输入至所述电力电子控制器的旋变解析电路，由所述旋变解析电路解析得到电机转速的解析值。另外，根据转速-频率的换算函数，可得到一个与所述信号源输出信号的频率相关的电机转速的计算值。比较所述解析值和所述计算值，可判断所述旋变解析电路工作是否正常。

图6是所述测试系统的一个实施例，是德科技的双通道信号发生器Keysight33512作为信号源，提供sin信号和cos信号；PEU输出10kHz的载波信号；信号调制板中包括了电容隔直、信号调制和输出隔离三个功能。图中，所述载波信号首先经过隔直电容隔离所述载波信号中的直流分量，然后才输入乘法器芯片AD734中；乘法器芯片AD734输出调制的信号经1:1的隔离后才输出到PEU中；最终输出的sin调制信号和cos调制信号输入到所述PEU的旋变解析电路的输入端。

进一步地，所述的测试系统还包括一控制模块，所述控制模块用于自动调整所述非隔离式旋变仿真装置中的信号源的输出信号的频率和幅值。

按图6所示的系统以及图7所示的输入信号进行仿真试验，当所述双通道信号发生器的输出频率为214Hz、仿真极对数为6时，电机转速的计算值为：

N＝60f/P＝60*214/6＝2140rpm

式中，N为电机转速，f为sin/cos信号的频率，P为旋转变压器的极对数。由上式可知，所述旋变解析电路解析出的电机转速的计算值为2140rpm。此时，通过CAN通讯查询PEU可得到旋变解析电路输出的电机转速的解析值为2140rpm。由此可知，两个数据完全相同，本实用新型所述的非隔离式旋变仿真装置和旋变解析电路的测试系统可以代替实际的旋转变压器，用于对旋变解析电路进行测试。

本实用新型以结构轻巧、控制简单的非隔离式旋变仿真装置代替占地较多、更换不易的旋转变压器，同样实现了对PEU中的旋变解析电路的测试工作，降低了测试成本，提高了测试效率，并有助于提高车辆生产效率。

显然，本领域的技术人员可以对实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种非隔离式旋变仿真装置，其特征在于，用于模拟非隔离式旋转变压器的输出信号，包括：

信号源，产生频率和幅值相同，相位相差90°的sin信号和cos信号各一；

信号调制板，与所述信号源连接，接收所述sin信号和cos信号，并将所述sin信号和cos信号与本地的载波信号进行调制，产生2路用以模拟旋转变压器输出的调制信号，所述调制信号包括sin调制信号和cos调制信号。

2.如权利要求1所述的非隔离式旋变仿真装置，其特征在于，所述信号调制板包括调制模块和隔离模块，所述调制模块将所述sin信号和cos信号与本地的载波信号进行调制，从而产生所述调制信号，所述隔离模块与所述调制模块连接，接收所述调制信号并对所述调制信号进行隔离。

3.如权利要求2所述的非隔离式旋变仿真装置，其特征在于，所述调制模块包括用于调制的乘法器芯片AD734或AD534或AD835或MPY634。

4.如权利要求2所述的非隔离式旋变仿真装置，其特征在于，所述隔离模块包括隔离变压器或隔离电容或隔离电感或专用隔离芯片。

5.如权利要求4所述的非隔离式旋变仿真装置，其特征在于，所述隔离变压器的比例为1:1。

6.如权利要求3所述的非隔离式旋变仿真装置，其特征在于，所述信号调制板还包括一隔直电容，所述载波信号先经所述隔直电容隔离直流分量后再与所述sin信号和cos信号进行调制。

7.一种旋变解析电路的测试系统，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的非隔离式旋变仿真装置和电力电子控制器，所述电力电子控制器输出的正弦信号作为所述非隔离式旋变仿真装置本地的载波信号，所述非隔离式旋变仿真装置输出的2路调制信号与所述电力电子控制器的旋变解析电路连接。

8.如权利要求7所述的旋变解析电路的测试系统，其特征在于，还包括一控制模块，所述控制模块用于自动调整所述非隔离式旋变仿真装置中的信号源的输出信号的频率和幅值。

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