用于旋转变压器信号处理的有源滤波器

专利摘要:
本实用新型涉及采用电或磁装置将传感构件的输出变换成不同变量的装置领域，具体为一种用于旋转变压器信号处理的有源滤波器。一种用于旋转变压器信号处理的有源滤波器，包括旋转变压器(1)，其特征是：还包括第一滤波模块(21)、第二滤波模块(22)、第三滤波模块(23)和微控制器(3)，旋转变压器(1)的激励信号输入端(11)连接第一滤波模块(21)，旋转变压器(1)的余弦反馈端(12)连接第二滤波模块(22)，旋转变压器(1)的正弦反馈端(13)连接第三滤波模块(23)，第一滤波模块(21)、第二滤波模块(22)和第三滤波模块(23)都连接微控制器(3)。本实用新型噪音干扰小，采样精度高。
公开号:CN214337883U
申请号:CN202120230222.8U
申请日:2021-01-27
公开日:2021-10-01
发明作者:许诺；林茂峰
申请人:Global Intelligent Power Technology Shanghai Co ltd；
IPC主号:H03H11-04

专利说明:
[n0001] 本实用新型涉及采用电或磁装置将传感构件的输出变换成不同变量的装置领域，具体为一种用于旋转变压器信号处理的有源滤波器。
[n0002] 目前旋转变压器已经广泛应用于新能源主驱电机的角度和转速检测，随着新能源车对于性能的要求越来越高，控制算法对于旋变转速和角度的采样精度也要求越来越高。目前，大部分的旋转变压器激励和反馈信号的采样电路大多采用二阶以内的低通滤波模块，这样做虽然能够保证激励的输出相位偏差较小，但无法完全滤除加载在激励信号上的高频载波以及背景噪声，该噪声会最终影响到旋变的采样精度。
[n0003] 为了克服现有技术的缺陷，提供一种噪音干扰小、采样精度高的检测装置，本实用新型公开了一种用于旋转变压器信号处理的有源滤波器。
[n0004] 本实用新型通过如下技术方案达到发明目的：
[n0005] 一种用于旋转变压器信号处理的有源滤波器，包括旋转变压器，旋转变压器内设有激励信号输入端、余弦反馈端和正弦反馈端，旋转变压器固定在电机的输出轴上，其特征是：还包括第一滤波模块、第二滤波模块、第三滤波模块和微控制器，
[n0006] 旋转变压器的激励信号输入端通过信号线连接第一滤波模块，
[n0007] 旋转变压器的余弦反馈端通过信号线连接第二滤波模块，
[n0008] 旋转变压器的正弦反馈端通过信号线连接第三滤波模块，
[n0009] 第一滤波模块通过信号线连接微控制器的激励信号输出端，第二滤波模块和第三滤波模块都通过信号线连接微控制器的模拟信号接收端。
[n0010] 所述的用于旋转变压器信号处理的有源滤波器，其特征是：第一滤波模块选用四阶低通有源滤波器，四阶低通有源滤波器可最大限度地减少旋转变压器激励驱动信号的幅值，并最大限度地衰减激励驱动信号载波所带来的基频噪音和高阶次倍频噪音，同时四阶低通有源滤波器集成了高输出功率的旋转变压器激励驱动缓冲器；
[n0011] 第二滤波模块和第三滤波模块都选用二阶低通有源滤波模块，二阶低通有源滤波器可最大限度地减少旋转变压器激励驱动信号的幅值，并最大限度地衰减激励驱动信号载波所带来的基频噪音和高阶次倍频噪音，同时，选用两个二阶低通有源滤波器能有效控制旋转变压器正弦反馈信号与余弦反馈信号之间的相位差偏差，进而，通过调整第二滤波模块和第三滤波模块的参数可提高相位差精度；
[n0012] 微控制器选用单片机或数字信号处理器。
[n0013] 所述的用于旋转变压器信号处理的有源滤波器，其特征是：第一滤波模块的结构为：以前置RC二阶无源滤波器为输入端，以输出侧带有过压保护的无源共模二阶滤波器为输出端，所述输入端和所述输出端之间通过带直流增益的RC二阶有源滤波模块连接；
[n0014] 第二滤波模块和第三滤波模块这两者都为如下结构：以输入侧带过压保护的无源共模二阶滤波器为输入端，以RC一阶无源滤波模块为输出端，所述输入端和所述输出端之间通过带直流增益的RC二阶有源滤波模块连接。
[n0015] 本实用新型使用时，旋转变压器装设于电机的输出轴上，用于向第二滤波模块发送余弦反馈信号并向第三滤波模块发送正弦反馈信号。
[n0016] 微控制器发送驱动旋转变压器的激励信号至第一滤波模块，第一滤波模块滤除旋转变压器激励信号中的基频噪音及高次谐波噪音后输出至旋转变压器，用以驱动旋转变压器工作；
[n0017] 旋转变压器的余弦反馈端将余弦反馈信号发送至第二滤波模块，第二滤波模块滤除旋转变压器余弦反馈信号中的基频噪音及高次谐波噪音后输出至微控制器的模拟信号接收端；
[n0018] 旋转变压器的正弦反馈端将正弦反馈信号发送至第三滤波模块，第三滤波模块滤除旋转变压器正弦反馈信号中的基频噪音及高次谐波噪音后输出至微控制器的模拟信号接收端；
[n0019] 微控制器接收滤波后的正弦反馈信号和余弦反馈信号，从而计算出电机的机械角度。
[n0020] 本实用新型具有如下有益效果：采用高阶次的有源滤波模块组合，在有效抑制高频噪音的同时，又能保证激励输出的相位维持在合理范围之内。在激励侧，对于载波频率的抑制超过80dB，正弦波的相移很小；在反馈侧，对于载波频率的抑制超过80dB。从而既降低了旋转变压器信号上的噪音，又提高了采样精度。
[n0021] 图1是本实用新型的电路原理图。
[n0022] 图2是本实用新型中第一滤波模块的拓扑结构图，
[n0023] 图3是本实用新型中第二滤波模块和第三滤波模块的拓扑结构图。
[n0024] 以下通过具体实施例进一步说明本实用新型。
[n0025] 实施例1
[n0026] 一种用于旋转变压器信号处理的有源滤波器，包括旋转变压器1、第一滤波模块21、第二滤波模块22、第三滤波模块23和微控制器3，如图1所示，具体结构是：
[n0027] 旋转变压器1内设有激励信号输入端11、余弦反馈端12和正弦反馈端13，旋转变压器1固定在电机的输出轴上，
[n0028] 旋转变压器1的激励信号输入端11通过信号线连接第一滤波模块21，
[n0029] 旋转变压器1的余弦反馈端12通过信号线连接第二滤波模块22，
[n0030] 旋转变压器1的正弦反馈端13通过信号线连接第三滤波模块23，
[n0031] 第一滤波模块21通过信号线连接微控制器3的激励信号输出端，第二滤波模块22和第三滤波模块23都通过信号线连接微控制器3的模拟信号接收端。
[n0032] 本实施例中：第一滤波模块21选用四阶低通有源滤波器，四阶低通有源滤波器可最大限度地减少旋转变压器激励驱动信号的幅值，并最大限度地衰减激励驱动信号载波所带来的基频噪音和高阶次倍频噪音，同时四阶低通有源滤波器集成了高输出功率的旋转变压器激励驱动缓冲器；
[n0033] 第二滤波模块22和第三滤波模块23都选用二阶低通有源滤波模块，二阶低通有源滤波器可最大限度地减少旋转变压器激励驱动信号的幅值，并最大限度地衰减激励驱动信号载波所带来的基频噪音和高阶次倍频噪音，同时，选用两个二阶低通有源滤波器能有效控制旋转变压器正弦反馈信号与余弦反馈信号之间的相位差偏差，进而，通过调整第二滤波模块和第三滤波模块的参数可提高相位差精度；
[n0034] 微控制器3选用单片机或数字信号处理器。
[n0035] 本实施例中：第一滤波模块21的拓扑结构如图2所示：以前置RC二阶无源滤波器为输入端，以输出侧带有过压保护的无源共模二阶滤波器为输出端，所述输入端和所述输出端之间通过带直流增益的RC二阶有源滤波模块连接；
[n0036] 第二滤波模块22和第三滤波模块23这两者的拓扑结构如图3所示：以输入侧带过压保护的无源共模二阶滤波器为输入端，以RC一阶无源滤波模块为输出端，所述输入端和所述输出端之间通过带直流增益的RC二阶有源滤波模块连接。
[n0037] 本实施例使用时，旋转变压器1装设于电机的输出轴上，用于向第二滤波模块22发送余弦反馈信号并向第三滤波模块23发送正弦反馈信号。
[n0038] 微控制器3发送驱动旋转变压器1的激励信号至第一滤波模块21，第一滤波模块21滤除旋转变压器1激励信号中的基频噪音及高次谐波噪音后输出至旋转变压器1，用以驱动旋转变压器1工作；
[n0039] 旋转变压器1的余弦反馈端12将余弦反馈信号发送至第二滤波模块22，第二滤波模块22滤除旋转变压器1余弦反馈信号中的基频噪音及高次谐波噪音后输出至微控制器3的模拟信号接收端；
[n0040] 旋转变压器1的正弦反馈端13将正弦反馈信号发送至第三滤波模块23，第三滤波模块23滤除旋转变压器1正弦反馈信号中的基频噪音及高次谐波噪音后输出至微控制器3的模拟信号接收端；
[n0041] 微控制器3接收滤波后的正弦反馈信号和余弦反馈信号，从而计算出电机的机械角度。
[n0042] 本实施例使用时，在激励侧，对于载波频率的抑制超过80dB，正弦波的相移很小；在反馈侧，对于载波频率的抑制超过80dB。

权利要求:
Claims (3)
[0001] 1.一种用于旋转变压器信号处理的有源滤波器，包括旋转变压器(1)，旋转变压器(1)内设有激励信号输入端(11)、余弦反馈端(12)和正弦反馈端(13)，旋转变压器(1)固定在电机的输出轴上，其特征是：还包括第一滤波模块(21)、第二滤波模块(22)、第三滤波模块(23)和微控制器(3)，
旋转变压器(1)的激励信号输入端(11)通过信号线连接第一滤波模块(21)，
旋转变压器(1)的余弦反馈端(12)通过信号线连接第二滤波模块(22)，
旋转变压器(1)的正弦反馈端(13)通过信号线连接第三滤波模块(23)，
第一滤波模块(21)通过信号线连接微控制器(3)的激励信号输出端，第二滤波模块(22)和第三滤波模块(23)都通过信号线连接微控制器(3)的模拟信号接收端。
[0002] 2.如权利要求1所述的用于旋转变压器信号处理的有源滤波器，其特征是：第一滤波模块(21)选用四阶低通有源滤波器，第二滤波模块(22)和第三滤波模块(23)都选用二阶低通有源滤波模块，微控制器(3)选用单片机或数字信号处理器。
[0003] 3.如权利要求1或2所述的用于旋转变压器信号处理的有源滤波器，其特征是：第一滤波模块(21)的结构为：以前置RC二阶无源滤波器为输入端，以输出侧带有过压保护的无源共模二阶滤波器为输出端，所述输入端和所述输出端之间通过带直流增益的RC二阶有源滤波模块连接；
第二滤波模块(22)和第三滤波模块(23)这两者都为如下结构：以输入侧带过压保护的无源共模二阶滤波器为输入端，以RC一阶无源滤波模块为输出端，所述输入端和所述输出端之间通过带直流增益的RC二阶有源滤波模块连接。

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同族专利:

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公开号 | 公开日

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引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2021-10-01| GR01| Patent grant|

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2021-10-01| GR01| Patent grant|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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CN202120230222.8U|CN214337883U|2021-01-27|2021-01-27|用于旋转变压器信号处理的有源滤波器|CN202120230222.8U| CN214337883U|2021-01-27|2021-01-27|用于旋转变压器信号处理的有源滤波器|