一种用于旋变软解码的激磁信号发生方法与流程

1.本发明涉及电机控制领域，具体涉及一种用于旋变软解码的激磁信号发生方法。


背景技术：

2.目前新能源汽车广泛的使用旋转变压器作为永磁同步电机的位置传感器，并且近年来越来越多通过单片机来实现旋变的软件解码，但目前只有几款特定的中高端的芯片才能够实现。如英飞凌的aurix芯片，通过其dsadc模块实现旋变的激磁发生和信号采样。也有一些专利(cn113900475a)中提到一种通用的方法通过软件中断的方法来实现旋变激磁的发生，但由于旋变激磁的高频特性，一般在200khz以上，所以软件参与极其消耗cpu的负载率。因此本文提出了一种通过dma触发更新pwm模块的比较值的方法，实现了无软件参与的旋变激磁的发生方法。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种用于旋变软解码的激磁信号发生方法，能够使用通用的单片机的外设模块实现高频的旋变激磁信号，并且能够在不占用单片机cpu资源的前提下能够实现旋变激磁信号。
4.一种用于旋变软解码的激磁信号发生方法，包括单片机和旋转变压器，所述单片机通过滤波放大电路与旋转变压器连接，所述旋转变压器还通过调理采样电路与单片机连接；
5.所述滤波放大电路包括依次连接的低通滤波电路、隔值电路、功率幅度放大电路和限流保护电路，所述低通滤波电路由一阶或者二阶的rc滤波器、电阻和电容组成；
6.所述激磁信号发生方法包括如下步骤：
7.步骤一：设置滤波器的截止频率，使其远小于单片机的激磁的pwm载波频率，且滤波器的截止频率周期大于预设的旋变激磁信号的周期；
8.步骤二：将单片机发出的相差180
°
的正弦规律变化的信号通过上述低通滤波电路进行滤波；
9.步骤三：对步骤二中滤波后的信号进行差分，消除共模噪声；
10.步骤四：对步骤三中处理后的信号通过运算放大电路进行放大即可得到幅值-15v～15v的旋变激磁信号。
11.优选的，对于pwm外设模块支持互补模式的单片机进行如下配置：
12.第一步：按照预设的旋变激磁信号周期计算一个完整周期的正弦表并保存于单片机的flash中；
13.第二步：按照预设的旋变激磁信号周期配置单片机pwm发生模块通道a的周期；
14.第三步：设置pwm通道a的互补模式，输出引脚x高电平有效，输出引脚y低电平有效；
15.第四步：配置单片机pwm发生模块通道a的触发信号，在每个pwm周期内或者结束时
触发dma通道a搬运动作；
16.第五步：配置dma模块的通道a，收到3中的触发信号后，能够将1中的表格按次序搬运到pwm发生模块的通道a；
17.第六步：启动pwm模块和dma模块，随后单片机的pwm通道a的x和y引脚会分别发出相位相差180
°
的占空比正弦规律的数字信号。
18.优选的，对于pwm外设模块不支持互补模式的单片机进行如下配置：
19.第一步：按照预设的旋变激磁信号周期计算一个完整周期的正弦表并保存于单片机的flash中；
20.第二步：按照预设的旋变激磁信号周期配置单片机pwm发生模块通道a和b的周期；
21.第三步：配置单片机pwm发生模块通道a和b的触发信号，在每个spwm周期内或者结束时触发dma通道a和b搬运动作；
22.第四步：配置dma模块的通道a收到3中的触发信号后，将1中的表格从第一个值开始按次序搬运到pwm发生模块的通道a。配置dma模块的通道b收到3中的触发信号后，将1中的表格从半周期处开始按序号搬运到pwm发生模块的通道b；
23.第五步：启动pwm模块和dma模块，随后单片机的pwm通道a和通道b会分别发出相位相差180
°
的占空比正弦规律的数字信号。
24.优选的，所述步骤一中激磁信号能够为10khz，载波为300khz。
25.本发明的优点在于：能够使用通用的单片机的外设模块实现高频的旋变激磁信号，并且能够在不占用单片机cpu资源的前提下能够实现旋变激磁信号。
附图说明
26.图1为本发明的硬件结构原理示意图；
27.图2为本发明中的滤波放大电路示意图；
28.图3为本发明的方法流程示意图；
29.图4为本发明的仿真结果示意图；
具体实施方式
30.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
31.如图1至图4所示，本发明包括单片机和旋转变压器，所述单片机通过滤波放大电路与旋转变压器连接，所述旋转变压器还通过调理采样电路与单片机连接；
32.所述滤波放大电路包括依次连接的低通滤波电路、隔值电路、功率幅度放大电路和限流保护电路，所述低通滤波电路由一阶或者二阶的rc滤波器、电阻和电容组成；
33.所述激磁信号发生方法包括如下步骤：
34.步骤一：设置滤波器的截止频率，使其远小于单片机的激磁的pwm载波频率，且滤波器的截止频率周期大于预设的旋变激磁信号的周期；
35.步骤二：将单片机发出的相差180
°
的正弦规律变化的信号通过上述低通滤波电路进行滤波；
36.步骤三：对步骤二中滤波后的信号进行差分，消除共模噪声；
37.步骤四：对步骤三中处理后的信号通过运算放大电路进行放大即可得到幅值-15v～15v的旋变激磁信号。
38.对于pwm外设模块支持互补模式的单片机进行如下配置：
39.第一步：按照预设的旋变激磁信号周期计算一个完整周期的正弦表并保存于单片机的flash中；
40.第二步：按照预设的旋变激磁信号周期配置单片机pwm发生模块通道a的周期；
41.第三步：设置pwm通道a的互补模式，输出引脚x高电平有效，输出引脚y低电平有效；
42.第四步：配置单片机pwm发生模块通道a的触发信号，在每个pwm周期内或者结束时触发dma通道a搬运动作；
43.第五步：配置dma模块的通道a，收到3中的触发信号后，能够将1中的表格按次序搬运到pwm发生模块的通道a；
44.第六步：启动pwm模块和dma模块，随后单片机的pwm通道a的x和y引脚会分别发出相位相差180
°
的占空比正弦规律的数字信号。
45.对于pwm外设模块不支持互补模式的单片机进行如下配置：
46.第一步：按照预设的旋变激磁信号周期计算一个完整周期的正弦表并保存于单片机的flash中；
47.第二步：按照预设的旋变激磁信号周期配置单片机pwm发生模块通道a和b的周期；
48.第三步：配置单片机pwm发生模块通道a和b的触发信号，在每个spwm周期内或者结束时触发dma通道a和b搬运动作；
49.第四步：配置dma模块的通道a收到3中的触发信号后，将1中的表格从第一个值开始按次序搬运到pwm发生模块的通道a。配置dma模块的通道b收到3中的触发信号后，将1中的表格从半周期处开始按序号搬运到pwm发生模块的通道b；
50.第五步：启动pwm模块和dma模块，随后单片机的pwm通道a和通道b会分别发出相位相差180
°
的占空比正弦规律的数字信号。
51.所述步骤一中激磁信号能够为10khz，载波为300khz。
52.具体实施方式及原理：
53.具体的单片机配置步骤如下：
54.对于pwm外设模块支持互补模式的单片机：
55.1、按照预设的旋变激磁信号周期计算一个完整周期的正弦表并保存于单片机的flash中。
56.2、按照预设的旋变激磁信号周期配置单片机pwm发生模块通道a的周期。
57.3、设置pwm通道a的互补模式，输出引脚x高电平有效，输出引脚y低电平有效。
58.4、配置单片机pwm发生模块通道a的触发信号，在每个pwm周期内或者结束时触发dma通道a搬运动作。
59.5、配置dma模块的通道a，收到3中的触发信号后，能够将1中的表格按次序搬运到pwm发生模块的通道a。
60.6、启动pwm模块和dma模块，随后单片机的pwm通道a的x和y引脚会分别发出相位相差180
°
的占空比正弦规律的数字信号
61.对于pwm外设模块不支持互补模式的单片机
62.1、按照预设的旋变激磁信号周期计算一个完整周期的正弦表并保存于单片机的flash中。
63.2、按照预设的旋变激磁信号周期配置单片机pwm发生模块通道a和b的周期。
64.3、配置单片机pwm发生模块通道a和b的触发信号，在每个spwm周期内或者结束时触发dma通道a和b搬运动作。
65.4、配置dma模块的通道a收到3中的触发信号后，将1中的表格从第一个值开始按次序搬运到pwm发生模块的通道a。配置dma模块的通道b收到3中的触发信号后，将1中的表格从半周期处开始按序号搬运到pwm发生模块的通道b。
66.5、启动pwm模块和dma模块，随后单片机的pwm通道a和通道b会分别发出相位相差180
°
的占空比正弦规律的数字信号
67.外围硬件通过低通滤波电路对单片机引脚的正弦规律变化的数字信号进行滤波、差分即可得到旋变激磁信号。步骤如下：
68.1、低通滤波器可以一阶或者二阶的rc滤波器，由电阻和电容组成。
69.2、滤波器的截止频率需要远小于单片机的激磁的pwm载波频率并且略大于预设的旋变激磁信号的周期。一般激磁信号在10khz，载波为300khz，可以取在15khz左右。
70.3、将单片机发出的相差180
°
的正弦规律变化的信号用上述滤波器进行滤波。
71.4、对3中滤波后的信号进行差分，消除共模噪声。
72.5、将4中处理后的信号通过运算放大电路进行放大即可得到幅值-15v～15v的旋变激磁信号。
73.基于上述，本发明能够使用通用的单片机的外设模块实现高频的旋变激磁信号，并且能够在不占用单片机cpu资源的前提下能够实现旋变激磁信号。
74.由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。