一种旋变模拟器及旋变模拟检测方法与流程

本发明涉及旋变信号模拟检测，具体涉及一种旋变模拟器及旋变模拟检测方法。

背景技术：

1、新能源汽车是未来汽车行业的重要发展方向之一，其中，电机及其控制是至关重要的一环，旋转变压器是输出电压与转子转角保持一定函数关系的感应式微电机，在汽车领域，电机的转速，位置等控制信息的获取一般采用旋转变压器来获取，而同时控制器的研发，生产和测试过程中，都需要依靠旋变信号，来给电机控制器输入电机转速和角度信号，以测试电机控制器的旋变信号解码功能。

2、由于旋变信号是需要和激励信号进行运算后并输出的一种信号，目前一般的信号发生器是无法实现这个功能的，在没有专用的旋转变压器的模拟设备之前，工程师们一般只能使用伺服电机带动旋转变压器来实现旋变信号的模拟测试，或者使用fpga板卡来定制模拟器实现相关的模拟测试，会导致电机控制器在进行解码的时候，需要对输入的旋变信号和其输出的激励信号进行比较，才能进行正确解码，而众所周知，数据采集时的a/d转换，一定是需要消耗一些时间的，要么时间短，精度低，要么精度高，时间长，这都必然给设备造成精度或者时间的损失，从而使得旋变信号和激励信号之间形成一个较大的相位差，不能准确解码旋变信号，造成较大的波动和误差，以及老化的电机在运行时转速太快内部温度升高造成运算效率低、寿命低的问题。

3、因此，需要提供一种新型的旋变模拟器能够更加全面地、高效地和低成本地完成旋变信号收发和解码功能，并且实现故障注入功能和模拟温度测试，以提升新能源汽车的开发效率、降低研发成本。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供了一种旋变模拟器及旋变模拟检测方法，用于解决现有方案中不能准确解码旋变信号、不能实现故障注入功能，以及旋变信号输入输出处理步骤繁琐消耗时间长的测试效率低的技术问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种旋变模拟器，包括dsp板卡、dac芯片、硬件运算器、ttl接口、液晶面板显示器、信号发生模块、通讯模块、pwm模块、信号调制电路模块及电源电路模块；

4、dsp板卡，用于处理和控制旋变模拟器内dac芯片、硬件运算器和各模块的运行逻辑，通过采集到电机控制器输入激励信号，生成模拟的电机信号，以模拟电机运转的角位移和角速度；

5、dac芯片，建立准确的温度-电信号转换模型，将通过dsp板卡处理生成的数字信号转换为模拟信号，并在dac芯片上集成温度模拟输出电路，来模拟高速旋转的旋转变压器相应的温度变化情况；

6、硬件运算器，采用乘法运算器对dsp板卡处理激励信号后输出的pwm波形信号进行乘法运算；

7、pwm模块，外设在dsp板卡中并用电源电路相连，通过调整信号的脉冲宽度进行模拟输出pwm信号；

8、信号调制电路模块，将信号调制电路接收的基频信号进行调制或解调，用于以模拟三角函数信号对电机控制器接入的基频信号进行调制，或者利用反三角函数信号对调制信号进行解调的恢复和解析。

9、优选地，所述温度-电信号转换模型，用于实时模拟电机的温度变化，提供温度传感器的模拟信号给电机控制器，以获取电机运行的温度状态，鉴于输出电压与绝对温度成正比，则温度-电信号转换模型的计算公式如下：，式中，为温度与电压的换算系数，为模拟检测温度值，为激励信号，为感应信号，为温度补偿常数。

10、优选地，根据所述温度-电信号转换模型中，输入电机温度值，由dac线路输出模拟温度传感器的温度信号，具体通过输入不同的电压值，以模拟电机在运行过程中的不同温度状态，输出给电机控制器，由电机控制器来结合电机转速的条件，处理不同的工况，在所述dac芯片内预设一个安全运行的温度阈值\left [ {{t}_{min},{t}_{max}} \right ]，再将模拟检测出的温度值与预设的温度阈值\left [ {{t}_{min},{t}_{max}} \right ]进行相互比较，超出温度阈值范围则触发温度报警功能。

11、优选地，所述pwm模块、所述信号调制电路模块和所述通讯模块利用三角函数进行调节计算，得出测量旋转物体的转速和角度，其中，转速算法公式为：，，式中，为y轴方向的速度值，为控制振动的幅度，为用于计算正弦函数和余弦函数中的角度的输入角度值参数，为修正常数，为z轴方向的速度值；角度算法公式为：，，式中，为y轴方向的角度值，为用于计算y角度和z角度时的角度的输入角度标定参数，为y轴方向的角度值，为控制振动的幅度，为修正常数，用于实现模拟检测基本功能和故障注入功能。

12、优选地，所述通讯模块包括串联通信协议、ttl接口和硬件电路，用于与电机控制器进行通信和让旋变模拟器内部的各模块进行信号输入输出；所述串联通信协议又包括can信号控制接口和rs485信号控制接口，其中，电机控制器和旋变模拟器之间支持can信号控制接口，提供控制dbc，并且支持modbus通信协议中的rs485信号控制接口。

13、优选地，所述ttl接口是连接液晶面板显示器，将dsp板卡处理的激励信号为数字信号后转换成ttl信号并传输至液晶面板显示器；

14、所述液晶面板显示器是接收ttl信号并显示出旋变模拟器的角位移和角速度的运行状态、温度参数和调试信息；

15、所述信号发生模块是基于预设的信号幅度和转速，生成六个独立的输出信号通道，每个通道都模拟一个三角函数信号，则模拟三角函数公式为，，式中，、均为特定时间的值，为振幅，为频率，为时间变量，为相位；

16、所述电源电路模块是对旋变模拟器内部的dsp板卡、dac芯片、硬件运算器和系统模块供电。

17、为了解决问题，本发明还公开了一种旋变模拟器及旋变模拟检测方法，包括步骤如下：

18、101、采用串行通信协议连接电机控制器和旋变模拟器，旋变模拟器获取电机控制器内旋变电路输出的激励信号，并转换成对应的正弦信号和余弦信号；

19、102、dsp板卡接收激励信号，通过该板卡上布设的集成电路直接运算合成并输出为pwm波形，经过乘法运算器对转速和角度进行计算处理并传输至信号发生模块；

20、103、经过信号发生模块上预设的信号幅度和转速生成六路模拟三角函数信号，并通过dsp板卡上ttl接口连接的液晶面板显示器进行旋变信号的波形显示；

21、104、与此同时，旋变模拟器内设dac芯片探测电机运行温度，从电压的输出方式输出模拟温度信号，以根据用户输入，来调制模拟出不同工况下的电机温度值；

22、105、通过在dsp板卡上外设pwm模块，并采用信号调制电路模块和通讯模块来配置转速，角度，加速度，故障注入幅值，故障注入相位偏差的配置信息参数，以实现模拟检测基本功能和故障注入功能。

23、优选地，步骤102中，所述dsp板卡上布设的集成电路包括电源电路，电源电路由电源电路模块控制；电源电路又包括斩波电路和转换电路，且斩波电路和转换电路串联连接，斩波电路和转换电路之间布设有若干个串联电容的接地线，用于稳定电压以保证整个旋转变压模拟器的内部结构模块能够正常工作。

24、优选地，步骤104中，dac芯片上布设的集成电路包括温度模拟电路，在旋变模拟器中预设集成6路相同的温度模拟输出，将dac芯片接收的电压电信号转换成温度信号。

25、优选地，步骤105中，信号调制电路模块上布设的集成电路包括信号调制电路，在旋变模拟器中预设集成3组6路相同的旋变信号发生器，通过乘法运算器处理dsp产生的pwm信号和励磁电压，结合模拟三角函数信号对电机控制器接入的基频信号进行调制，以形成两路对地的旋变信号并输出。

26、相比于现有方案，本发明实现的有益效果：

27、1、本发明通过在旋变模拟器内设置dsp板卡、dac芯片、乘法运算器和在dsp板卡外设pwm模块的结构，不仅模拟测试电机角速度、角位移的运行状态，还模拟电机运行状态下的实时温度变化，达到了旋变模拟器模拟测试速度快、延时低、精度高的效果。

28、2、本发明通过设置pwm模块、信号调制电路模块，实现了故障注入的功能，进一步通过在旋变模拟器内注入调制信号的参数，将接收电机控制器传输的激励信号进行旋变信号的负反馈控制，达到了检测电机控制器在不同工作工况和异常工况下工作的鲁棒性的目的。