旋转变压器的数字解码方法、芯片、系统、车机及介质与流程

本技术涉及电机控制，特别是涉及旋转变压器的数字解码方法、芯片、系统、车机及介质。

背景技术：

1、旋转变压器（旋变，resolver）是测量角位置和角速度的一种特殊电机装置，具有耐污染、抗振动、易组装、高可靠、高精度的特点，广泛应用于工业生产、机器人、汽车等领域。在旋转电机控制系统中，采用旋变检测电机的转角或转速，构成负反馈闭环，从而实现对电机的精确控制。

2、在电动汽车的驱动电机电控系统中，通常采用旋变作为电机的角位置传感器，以实现对力矩、转速和位置的控制。旋变接收高频激励输入信号，输入信号经过旋转角位置的幅值调制后输出，输出信号是角位置的正余弦函数，需要对该正余弦信号进行数字解码，才能得到转角和转速信息。

3、相关技术中，通常是对理想的正余弦信号进行旋变数字解码，但实际上由于工艺、组装等方面因素，旋变输出位置信号往往并不是理想的正余弦信号，从而导致旋变的测试精度低。另外，采用芯片进行旋变数字解码时，通常存在计算量大、占用过多mcu（microcontroller unit，微控制器）资源的问题，导致严重影响电控系统的控制性能。这进一步加大了对非理想的正余弦信号进行旋变数字解码的难度。因此，如何兼顾提高旋变的测试精度和控制mcu计算量，成为亟待解决的问题。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的至少一个问题，本技术的目的在于提供旋转变压器的数字解码方法、芯片、系统、车机及介质，在有效避免旋变测试结果受非理想因素影响的同时，其旋变数字解码还能够防止占用过多的mcu资源，从而能够兼顾旋转变压器的高测试精度和对mcu计算量的控制。

2、为实现上述目的，本技术提供的旋转变压器的数字解码方法，应用于旋转变压器的数字解码芯片，所述方法包括：

3、获取所述旋转变压器输出的待解码信号，对所述待解码信号进行幅值采样，确定幅值采样信号；其中，所述待解码信号包括所述旋转变压器产生的交流输出信号的正交相位偏差信息、所述交流输出信号的偏置信息和所述交流输出信号的幅值信息；

4、对所述幅值采样信号进行包络处理，确定第一正余弦包络信号；

5、获取所述第一正余弦包络信号的幅值参数、偏置参数和正交相位偏差参数，基于所述第一正余弦包络信号确定标准正余弦信号；其中，所述幅值参数、所述偏置参数和所述正交相位偏差参数通过离线辨识确定；

6、基于所述标准正余弦信号，确定所述旋转变压器的转角位置参数和角速度参数中的至少一个。

7、进一步地，所述幅值参数、所述偏置参数和所述正交相位偏差参数通过离线辨识确定的步骤，包括：

8、对所述第一正余弦包络信号进行低通滤波，确定第二正余弦包络信号；

9、获取所述第二正余弦包络信号相对于所述第一正余弦包络信号的第一相移，并根据所述第一相移对所述第一正余弦包络信号进行相移，确定第三正余弦包络信号；

10、查找所述第二正余弦包络信号的峰峰值，触发对所述第三正余弦包络信号进行峰峰值采样，以确定待辨识峰峰值；

11、根据所述待辨识峰峰值，确定所述第一正余弦包络信号的所述幅值参数、所述偏置参数和所述正交相位偏差参数。

12、更进一步地，在所述对所述第三正余弦包络信号进行峰峰值采样的步骤后，所述方法还包括：

13、对采集到的所述第三正余弦包络信号的峰峰值进行所述低通滤波，确定所述待辨识峰峰值。

14、进一步地，在所述确定所述第一正余弦包络信号的所述幅值参数、所述偏置参数和所述正交相位偏差参数的步骤后，所述方法还包括：

15、存储所述幅值参数、所述偏置参数和所述正交相位偏差参数，以便在解算所述标准正余弦信号时进行加载。

16、进一步地，所述待解码信号还包括激励信号频率信息、所述待解码信号的增益信息和偏置信息。

17、更进一步地，所述待解码信号对应的激励信号为正余弦激励信号；

18、所述待解码信号包括实际正弦信号和实际余弦信号；其中，

19、所述实际余弦信号基于所述实际余弦信号的增益和偏置，以及所述旋转变压器产生的余弦信号的频率、幅值、偏置和时间参数确定；

20、所述实际正弦信号基于所述待解码信号的激励信号的频率，所述实际正弦信号的增益和偏置，所述旋转变压器产生的正弦信号的频率、幅值、偏置和时间参数，以及所述旋转变压器产生的交流输出信号的正交相位偏差确定。

21、更进一步地，所述对所述幅值采样信号进行包络处理，确定第一正余弦包络信号的步骤，包括：

22、根据所述待解码信号的载波信号的符号，对所述幅值采样信号进行翻折处理，并对所述翻折处理后的幅值采样信号提取包络，确定所述第一正余弦包络信号。

23、更进一步地，在所述对所述幅值采样信号进行翻折处理的步骤前，所述方法还包括：

24、采用有限冲激响应滤波器，对所述幅值采样信号进行高通滤波，以消去所述待解码信号的直流偏置。

25、进一步地，所述待解码信号对应的激励信号为方波激励信号，所述方波激励信号的占空比为50%；

26、所述对所述待解码信号进行幅值采样，确定幅值采样信号的步骤，包括：

27、在所述待解码信号的高电平信号和低电平信号的中心位置进行幅值采样，得到所述幅值采样信号。

28、进一步地，所述第一正余弦包络信号，包括第一余弦包络信号和第一正弦包络信号；

29、所述第一余弦包络信号基于所述第一余弦包络信号的相位参数、所述幅值参数和所述偏置参数确定；

30、所述第一正弦包络信号基于所述旋转变压器产生的交流输出信号的所述正交相位偏差参数、所述第一正弦包络信号的相位参数、所述幅值参数和所述偏置参数确定。

31、更进一步地，所述标准正余弦信号基于第一正余弦包络输入信号和变换矩阵确定；其中，

32、所述第一正余弦包络输入信号基于所述第一正余弦包络信号的相位参数和所述正交相位偏差参数确定；

33、所述变换矩阵基于所述正交相位偏差参数确定。

34、为实现上述目的，本技术还提供的旋转变压器的数字解码芯片，包括：

35、峰值采样模块，被配置为获取所述旋转变压器输出的待解码信号，对所述待解码信号进行幅值采样，确定幅值采样信号；其中，所述待解码信号包括所述旋转变压器产生的交流输出信号的正交相位偏差信息、所述交流输出信号的偏置信息和所述交流输出信号的幅值信息；

36、包络处理模块，被配置为对所述幅值采样信号进行包络处理，确定第一正余弦包络信号；

37、标准化模块，被配置为获取所述第一正余弦包络信号的幅值参数、偏置参数和正交相位偏差参数，基于所述第一正余弦包络信号确定标准正余弦信号；其中，所述幅值参数、所述偏置参数和所述正交相位偏差参数通过离线辨识确定；

38、解算模块，被配置为基于所述标准正余弦信号，确定所述旋转变压器的转角位置参数和角速度参数中的至少一个。

39、为实现上述目的，本技术还提供的旋转变压器的数字解码系统，包括：

40、如上所述的旋转变压器的数字解码芯片，被配置为生成激励信号；

41、信号处理电路，包括激励信号处理模块，所述激励信号处理模块被配置为对输入的所述激励信号进行放大处理；

42、旋转变压器，被配置为基于输入的所述放大处理后的激励信号，生成交流输出信号；

43、所述信号处理电路，还包括交流输出信号处理模块，所述交流输出信号处理模块被配置为对输入的所述交流输出信号进行信号处理，生成待解码信号；

44、所述数字解码芯片，还被配置为基于输入的所述待解码信号，解算出所述旋转变压器的转角位置参数和角速度参数中的至少一个。

45、更进一步地，所述系统被配置为采用方波激励信号；所述方波激励信号包括第一方波激励信号和与所述第一方波激励信号互补或近互补的第二方波激励信号；

46、所述信号处理电路的所述激励信号处理模块，包括左桥臂和右桥臂；所述旋转变压器的激励绕组跨接在所述左桥臂与所述右桥臂之间，与所述左桥臂和所述右桥臂耦接成h桥结构；

47、所述左桥臂被配置为输入所述第一方波激励信号，并进行放大处理；所述右桥臂被配置为输入所述第二方波激励信号，并进行放大处理。

48、更进一步地，所述左桥臂，包括：

49、第一运算放大器，所述第一运算放大器的同相端用于输入所述第一方波激励信号，所述第一运算放大器的反相端通过第一电阻接地，所述第一运算放大器的输出端连接所述激励绕组的一端；

50、第一电阻和第二电阻，所述第二电阻的一端连接所述第一运算放大器的反相端，所述第二电阻的另一端连接电源；

51、第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的正极接地，所述第一二极管的负极连接所述第一运算放大器的输出端，所述第二二极管的正极连接所述第一运算放大器的输出端，所述第二二极管的负极连接所述电源。

52、更进一步地，所述右桥臂，包括：

53、第二运算放大器，所述第二运算放大器的同相端用于输入所述第二方波激励信号，所述第二运算放大器的反相端通过第三电阻接地，所述第二运算放大器的输出端连接所述激励绕组的另一端；

54、第三电阻和第四电阻，所述第四电阻的一端连接所述第二运算放大器的反相端，所述第四电阻的另一端连接电源；

55、第三二极管和第四二极管，所述第三二极管的正极接地，所述第三二极管的负极连接所述第二运算放大器的输出端，所述第四二极管的正极连接所述第二运算放大器的输出端，所述第四二极管的负极连接所述电源。

56、为实现上述目的，本技术还提供的车机，包括：如上所述的旋转变压器的数字解码系统。

57、为实现上述目的，本技术还提供的计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，当计算机指令运行时执行如上所述的旋转变压器的数字解码方法的步骤。

58、本技术的旋转变压器的数字解码方法、芯片、系统、车机及介质，通过获取旋转变压器输出的待解码信号，对待解码信号进行幅值采样，确定幅值采样信号，其中待解码信号包括旋转变压器产生的交流输出信号的正交相位偏差信息、交流输出信号的偏置信息和交流输出信号的幅值信息，并通过对幅值采样信号进行包络处理，确定第一正余弦包络信号，以及通过获取第一正余弦包络信号的幅值参数、偏置参数和正交相位偏差参数，基于第一正余弦包络信号确定标准正余弦信号，其中幅值参数、偏置参数和正交相位偏差参数通过离线辨识确定，并基于标准正余弦信号，确定旋转变压器的转角位置参数和角速度参数中的至少一个。由此，在有效避免旋变测试结果受非理想因素影响的同时，其旋变数字解码还能够防止占用过多的mcu资源，从而能够兼顾旋转变压器的高测试精度和对mcu计算量的控制。此外，相应的电路结构简单，不仅有助于减小硅片面积占用量，而且具有成本优势。

59、本技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解。