一种旋转变压器的软解码方法与流程

本发明涉及旋转变压器的软解码，具体涉及一种旋转变压器的软解码方法。

背景技术：

1、在旋转变压器的应用中，需要通过解码其输出信号，以获取角度信息和速度信息，现有的解码方式一般采用的是软解码，如中国专利公开的一种永磁同步电机及其旋转变压器的软解码方法、系统(公开号：cn112583307b)，该专利技术中，控制器以第一周期获取永磁同步电机旋转变压器的正交差分正余弦信号的离散的包络线，操作简便，计算量小，但抗干扰能力较差，高速时将会产生较大误差；并对正交差分正余弦信号的离散的包络线进行反正切运算，获取与正交差分正余弦信号的离散的包络线对应的第一转子角度采用，直接通过求反切的方式的得到输出角度，计算量小，同样的抗干扰能力较差；三阶角度观测器根据第一转子角度以及三阶角度观测算法计算出第二转子角度，其中第一个第一转子角度作为三阶角度观测器最后一个积分器的初始值，能够获得较为精确的转子位置信息，提高电机启动时的平顺性，具有较好好的动态响应特性，但在具体实施时，不做误差校正将会导致获取的外包络数据幅值不对等，相位非正交，以及存在直流分量等问题，导致输出的转速和角度准确度较差，影响电机运行的稳定性。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题：现有的旋转变压器的软解码方法抗干扰能力较差，输出转速和输出角度的准确性较差，影响电机运行的稳定性。提出了一种旋转变压器的软解码方法，能够实现对外包络数据的软解码，输出转速和输出角度的准确性高，抗干扰能力强，同时通过fir滤波的方式对外包络数据进行滤波，滤除了引入的噪声，可以精确控制信号的幅值与相位，保证了相位的准确性，对外包络数据的幅值、直流分量和相位非正交进行校正，极大地提高了校正的效率和准确率，以及采用锁相环保证输入频率与输出频率的跟随，可以提高输出转速和输出角度的准确性。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种旋转变压器的软解码方法，包括以下步骤：

3、s1：通过spwm产生激励信号激励旋转变压器以获取具有位置信息的外包络数据，并对外包络数据进行fir滤波；

4、s2：对外包络数据进行校正，在电机工作时，得到电机角θ0的sinθ0与cosθ0的最大值与最小值，根据sinθ0与cosθ0的最大值与最小值确定sinθ0与cosθ0归一化的比率，使sinθ0与cosθ0等幅，并根据sinθ0与cosθ0的最值，确定直流分量，通过上下位移对其进行校正，以及通过重构法校正相位非正交误差；

5、s3：采用tanθ0作为锁相环的输入，并将电机角θ0与上一周期的估算角度θ1做差后输入到pi控制器中，通过pi控制器得到电角频率ω1，然后对电角频率ω1进行积分得到该周期的估算角度θ1，以及对电角频率ω1进行滤波得到最终的电角频率ω2，通过转化作为转速输出，然后将ω2补偿给该周期的估算角度θ1得到该周期最终的输出角度θ2。

6、工作时，能够实现对外包络数据的软解码，输出转速和输出角度的准确性高，抗干扰能力强，同时通过fir滤波的方式对外包络数据进行滤波，滤除了引入的噪声，可以精确控制信号的幅值与相位，保证了相位的准确性，对外包络数据的幅值、直流分量和相位非正交进行校正，极大地提高了校正的效率和准确率，以及采用锁相环保证输入频率与输出频率的跟随，可以提高输出转速和输出角度的准确性。

7、作为优选，步骤s2中，根据sinθ0与cosθ0的最大值与最小值确定sinθ0与cosθ0归一化的比率，使sinθ0与cosθ0等幅，包括以下步骤：

8、a1：采用以下公式得到x，

9、x＝(maxcosθ0-mincosθ0)/(maxsinθ0-minsinθ0)；

10、a2：采用以下公式使得(sinθ0)1与cosθ0等幅，

11、(sinθ0)1＝sinθ0＊x。

12、作为优选，步骤s2中，校正直流分量包括以下步骤：

13、b1：采用以下公式得到y，

14、y＝{max(sinθ0)1+min(sinθ0)1}；

15、b2：采用以下公式得到(sinθ0)2和(cosθ0)1，从而校准直流分量，

16、(sinθ0)2＝(sinθ0)1-y，

17、(cosθ0)1＝cosθ0-y。

18、作为优选，步骤s2中，校正相位非正交误差包括以下步骤：

19、c1：通过下列公式进行重构，

20、cosφ＝(cosθ0)1-(sinθ0)2，

21、sinφ＝(cosθ0)1+(sinθ0)2，

22、使得sinφ与cosφ正交，得到φ；

23、c2：标定出φ与电机角θ0的固定偏置δ，并采用下列公式以校正相位非正交误差，

24、θ0＝φ-δ。

25、采用重构法的方式校正相位非正交，能够提高校正的效率，方便快捷，同时也能够提高准确率。

26、作为优选，步骤s1中，对外包络数据进行滤波采用三阶fir的方式进行滤波，使用当前角度计算，计算数据选用该周期的数据与前三个周期的数据。能够进一步地滤除引入的噪声，从而精确控制信号的幅值与相位。

27、作为优选，步骤s3中，通过pi控制器得到电角频率ω1包括以下步骤：

28、d1：将pi控制器输出的电角速度乘以压控振荡器的kvco从而得到电角频率ω1。

29、作为优选，步骤s3中，通过pi控制器得到电角频率ω1，然后将电角频率ω1输入补偿滤波器的到电角频率ω1＇，以获得相位裕量并减小高频噪音，再对电角频率ω1＇进行积分得到该周期的估算角度θ1。

30、作为优选，步骤s3中，对电角频率ω1进行滤波采用二阶低通滤波的方式进行滤波，二阶低通滤波的截止频率设置为70hz。使得电角频率可在二次滤波后直接转化为转速输出，方便快捷，计算量小。

31、作为优选，步骤s1中，获取外包络数据包括以下步骤：

32、d1：配置两路epwm，使两者中间对齐计数，以用作产生激励；

33、d2：当间隔预设周期且计数翻转后，触发ad采样对电机角θ0进行采样，将采样得到的数据存入dma；

34、d3：当dma内存入预设数量的数据后，触发dma中断，然后对数据进行处理以获取具有位置信息的外包络数据。

35、作为优选，步骤s11中，两路epwm的频率均设置为所产生的激励频率的32倍；

36、步骤s12中，ad采样的频率设置为两路epwm所产生的激励频率的16倍；

37、步骤s13中，dma存入预设数量的数据设置为8个，dma中断的频率设置为两路epwm所产生的激励频率的2倍。

38、本发明的有益技术效果包括：

39、1、本发明能够实现对外包络数据的软解码，输出转速和输出角度的准确性高，抗干扰能力强，同时通过fir滤波的方式对外包络数据进行滤波，滤除了引入的噪声，可以精确控制信号的幅值与相位，保证了相位的准确性，对外包络数据的幅值、直流分量和相位非正交进行校正，极大地提高了校正的效率和准确率，以及采用锁相环保证输入频率与输出频率的跟随，可以提高输出转速和输出角度的准确性。

40、2、本发明采用重构法的方式校正相位非正交，能够提高校正的效率，方便快捷，同时也能够提高准确率。

41、3、本发明通过在锁相环中增设补偿滤波器，用于提供相位裕量并减少了高频噪音，提高输出转速和输出角度的准确性。

42、本发明的其他特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。