基于三阶角度观测器的旋变软解码系统设计
电子技术应用
宋建国,李小波,徐自可
北京工业大学 信息科学技术学院
摘要: 新能源汽车电驱系统通常使用旋转变压器获取电机转子位置,但其电路复杂且芯片昂贵,成本昂贵。传统二阶锁相环在对转子加速跟踪时存在稳态误差,实际工况中常有输入的正余弦一相丢失导致软解码发生旋变故障。对此提出一种基于三阶角度观测器的角度观测器来提高位置解码精度,同时采用锁相环算法跟踪解码故障时的剩余信号,恢复丢失信号完成故障后的解码。最后通过MATLAB仿真证明了算法的可行性和有效性。采用英飞凌TC387的DSADC模块进行实际实验验证解码效果,结果表明该系统对加速度达到稳定跟踪,同时在某相信号缺失后可保持良好的解码效果。
中图分类号:TM383.2 文献标志码:A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.256789
中文引用格式: 宋建国,李小波,徐自可. 基于三阶角度观测器的旋变软解码系统设计[J]. 电子技术应用,2025,51(11):71-75.
英文引用格式: Song Jianguo,Li Xiaobo,Xu Zike. Design of resolver software decoding system based on third-order angle observer[J]. Application of Electronic Technique,2025,51(11):71-75.
中文引用格式: 宋建国,李小波,徐自可. 基于三阶角度观测器的旋变软解码系统设计[J]. 电子技术应用,2025,51(11):71-75.
英文引用格式: Song Jianguo,Li Xiaobo,Xu Zike. Design of resolver software decoding system based on third-order angle observer[J]. Application of Electronic Technique,2025,51(11):71-75.
Design of resolver software decoding system based on third-order angle observer
Song Jianguo,Li Xiaobo,Xu Zike
School of Information Science and Technology, Beijing University of Technology
Abstract: The electric drive system of new energy vehicles usually uses a resolver to obtain the position of the motor rotor, but its circuit is complex and the chips are expensive, resulting in high costs. The traditional second-order phase-locked loop has steady-state errors when accelerating and tracking the rotor. In actual working conditions, the loss of one phase of the input sine and cosine often leads to resolver faults in the soft ware decoding. For this, an angle observer based on the third-order Angle observer is proposed to improve the position decoding accuracy. Meanwhile, the phase-locked loop algorithm was adopted to track the remaining signal during the decoding fault and recover the lost signal to complete the decoding after the fault. Finally, the feasibility and effectiveness of the algorithm were proved through MATLAB simulation. The DSADC module of Infineon TC387 was adopted for actual verification of the decoding effect. The results show that the system achieves stable tracking of acceleration and can maintain a good decoding effect after the absence of a certain signal.
Key words : resolver;software decoding;angle observer;phase-locked loop
引言
随着全球能源结构转型与“双碳”战略的深入推进,对于新能源汽车的功率密度、动态响应都提出了更高的要求。作为核心驱动单元,永磁同步电机(PMSM)的精确控制对转子位置的解码提出了更为严苛要求。因此旋转变压器的解码方案逐渐成为了研究热点。
目前主流的旋转变压器解码方法有软解码[1]和硬解码,其中硬解码通常采用AD2S1210芯片[2]进行信号处理,存在设计成本高、电路复杂度高的问题[3]。相比之下,软解码策略既保持了解码精度,又允许灵活编程[4]。软解码算法中最常见的为传统二阶广义锁相环[5],它用来滤除输入信号中的干扰,但在实际应用中有一定的局限性。杜春洋等人[6]采用椭圆假设算法消除旋转变压器输出信号的零位误差、正交误差和幅值误差。马利娇等人[7]在反正切角度计算后串联二阶锁相环来提高位置估算的效率,但是对于二阶锁相环的加速度跟踪存在的稳态误差并没有完全的改善。同时在实际工况中旋转变压器会遇到各种解码故障,其中对于输入的SIN或COS信号丢失[8]并没有完善的解决办法,当发生故障时会影响汽车的正常启动,但目前的解决方案只是人为检修,并没有应急的信号丢失处理策略。
对于以上问题,本文首先提出了一种基于三阶广义积分器[9]的角度观测器用来消除电机在加速转动时存在的稳态误差。同时对于一相信号丢失产生的解码故障采用锁相环跟踪算法,剩余信号经过锁相环跟踪器后计算出丢失信号,最后进入三阶广义积分器计算出故障后的角度。
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作者信息:
宋建国,李小波,徐自可
(北京工业大学 信息科学技术学院,北京 100124)

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