(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211145972.0 (22)申请日 2022.09.20 (71)申请人 哈尔滨工业大 学 地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西 大直街92号 (72)发明人 徐永向　朱鹏程　邹继斌　邹继明　 (74)专利代理 机构 哈尔滨龙 科专利代理有限公 司 23206 专利代理师 吕洪娟 (51)Int.Cl. H02P 23/12(2006.01) H02P 23/14(2006.01) H02P 27/08(2006.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 旋转变压器全数字轴角 转换系统高精度转 子位置获取方法 (57)摘要 本发明公开了一种旋转变压器全数字轴角 转换系统高精度转子位置获取方法， 所述方法包 括如下步骤： 步骤一、 旋转变压器激磁信号的产 生： 由数字信号处理器生 成正弦脉冲宽度调制波 形， 经过调理电路输入到旋变激磁绕组当中， 得 到旋变输出的正余弦信号； 步骤二、 旋变输出信 号的解调： 旋变输出的正余弦信号经过相敏解 调， 得到包含转子位置信息的低频正余弦信号； 步骤三、 转子位置的获取： 使用稳态扩展卡尔曼 滤波器作为旋变转子位置信息的观测器， 提取相 敏解调后的正余弦信号中包含的转子位置信息。 该方法能够有效提高旋变轴角转换系统的位置 检测精度、 计算效率和响应速度， 对以旋变为转 子位置传感器的工业领域具有较高的应用价 值。 权利要求书3页 说明书7页 附图1页 CN 115514282 A 2022.12.23 CN 115514282 A 1.一种旋转变压器全数字轴角转换系统高精度转子位置获取方法， 其特征在于所述方 法包括如下步骤： 步骤一、 旋转变压器激磁信号的产生： 由数字信号处理器生成正弦脉冲宽度调制波形， 经过调理电路输入到 旋变激磁绕组当中， 得到 旋变输出的正 余弦信号； 步骤二、 旋变输出信号的解调： 旋变输出的正余弦信号经过相敏解调， 得到包含转子位 置信息的低频正 余弦信号； 步骤三、 转子位置的获取： 使用稳态扩展卡尔曼滤波器作为旋变转子位置信息的观测 器， 提取相敏解调后的正 余弦信号中包 含的转子位置信息 。 2.根据权利要求1所述的旋转变压器全数字轴角转换系统高精度转子位置获取方法， 其特征在于所述 步骤三的具体步骤如下： 步骤三一、 SSEKF转子位置获取系统的建模： 选取旋变转子位置θ、 转速ωr和加速度a为状态变量， 则旋变转子位置获取系统的离散 过程方程 为： 式中， x(k+1)为SSEKF转子位置获取系统第k+1时刻的状态变量； θ(k)为旋变第k时刻的 转子位置； ωr(k)为旋变第k时刻的角速度； a(k)为旋变第k时刻的角加速度； T为采样周期； ω(k)为第k时刻的过程噪声； 记旋变转子位置获取系统矩阵F为： 旋变转子位置获取系统的测量方程由解调后的旋变正 余弦绕组输出信号给 出： 式中， y(k)为SSEKF转子位置获取系统第k时刻的输出变量； y1(k)和y2(k)分别是解调后 的旋变正 余弦输出信号； v(k)为系统第k时刻的测量噪声； 记旋变转子位置获取系统的测量方程输出矩阵h(x(k) )为： 旋变转子位置获取系统的状态空间表达式为： 步骤三二、 SSEKF转子位置获取系统的简化： 引入Park变换矩阵T( θ )：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115514282 A 2该旋变转子位置获取系统的测量方程输出矩阵h(x(k) )线性化表达式为： 式中， 为SSEKF转子位置获取系统第k时刻的预估状态变量， 为第k时刻的旋变 转子位置预估值； 参考卡尔曼滤波器更新误差协方差矩阵Pk的步骤， 该旋变转子位置获取系统的误差协 方差矩阵的更新表达式为： Pk+1＝FPkFT+Q‑KkHkPkFT； 进一步简化： 令先验误差协方差矩阵 能通过下述步骤简化Kk： 式中， Tk表示 令 则卡尔曼增益Kk分成了两部分： 时不变部分 和时变部分 Tk； 由于矩阵H的第一行全为0， 设 为： 式中， k1,k2和k3均是预先设定的常数， 给 出下面的表达式： 定义偏差 则：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115514282 A 3