旋转变压器转换器、旋转变压器信号采集系统及采集方法技术方案

本发明专利技术提供一种旋转变压器转换器、旋转变压器信号采集系统及采集方法，属于电机控制器领域。本发明专利技术旋转变压器转换器包括两路相同结构的旋变信号采集处理电路，所述旋变信号采集处理电路包括结构相同的正弦信号处理模块和余弦信号处理模块，所述正弦信号处理模块包括依照信号处理方向设置的差分放大器、乘法器、低通滤波器，所述乘法器的输入端与差分放大器的输出端和激励输出信号相连，所述差分放大器的输入端分别与旋转变压器转换器的差分对正弦或余弦正负模拟输入管脚相连，所述低通滤波器通过正弦或余弦输出管脚输出正弦或余弦信号。本发明专利技术有二套解码方法，具有冗余，能够满足功能安全；减少使用购置的专用解码芯片，有效减少硬件成本。

【技术实现步骤摘要】
旋转变压器转换器、旋转变压器信号采集系统及采集方法
本专利技术涉及电机控制器领域，尤其涉及一种旋转变压器转换器，还涉及一种包含所述旋转变压器转换器的旋转变压器信号采集系统及采集方法。
技术介绍
在新能源车辆中，电机控制器主要就是实现对电机的控制，和电机组成一个动力系统，准确的输出扭矩。旋转变压器运用于运动伺服控制系统中，主要作电机转子角度位置的测量，同时也可以检测电机的转速和转子转角位置。旋转变压器的信号，需要一个转换器去驱动并且将其输出的电信号转换为数字的角度和位置信号。目前市面上，现在有的转换器有两种方案：(1)ADI的AD2S1210或多摩川的AU6802等系列；ADI公司的AD2S1210或多摩川公司的AU6802等系列为采用闭环跟踪原理将角度位置信号直接数字输出。此种方案在采样电机转子角度位置信号时需占用微控制器硬件资源太多，至少占用10个I/O和一个SPI模块。此外此类芯片过于复杂相当于一个微控制器，需要晶振、模拟和数字供电。而且此类芯没有冗余设计，如果用在新能源电动汽车上做牵引电机转子角度位置检测安全可靠性不足。另外此类芯片价格较贵，量产价格在15美元左右，对于追求高经济效益的工业产品和汽车电子产品存在巨大的成本压力。(2)直接用微控制器的AD模块，采集旋转变压器输出高频信号进行处理方案。直接用微控制器的AD模块采集旋转变压器输出高频信号进行处理方案，占用太多的微控制器软件资源，对于需要快速响应的电机控制系统不适用，此外这种方案需要很多独立器件，对于用在电动汽车上牵引电机控制系统等关键部件上是不安全的。
技术实现思路
为解决现有技术中的问题，本专利技术提供一种旋转变压器转换器，还提供一种包含所述旋转变压器转换器的旋转变压器信号采集系统，还提供一种基于所述信号采集系统的信号采集方法。本专利技术旋转变压器转换器包括两路相同结构的旋变信号采集处理电路，所述旋变信号采集处理电路包括正弦信号处理模块和余弦信号处理模块，所述正弦信号处理模块和余弦信号处理模块结构相同，所述正弦信号处理模块包括差分放大器、乘法器、低通滤波器，所述乘法器的输入端与差分放大器的输出端和激励输出信号相连，所述乘法器的输出端与低通滤波器的输入端相连，所述差分放大器的输入端分别与旋转变压器转换器的差分对正弦或余弦正负模拟输入管脚相连，所述低通滤波器通过正弦或余弦输出管脚输出正弦或余弦信号。本专利技术作进一步改进，所述旋转变压器转换器还包括产生激励旋转变压器输出信号的振荡电路。本专利技术作进一步改进，所述振荡电路包括外围调整模块和激励模块，所述外围调整模块包括串联在所述旋转变压器转换器的RT管脚和CT管脚之间的电阻R1、电容C1，和/或并联的电阻R2及电容C2，电阻R2及电容C2另一端接地，所述激励模块包括二极管D1、二极管D2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、放大器A1，激励模块的输出端分别通过放大器A2接旋转变压器转换器的EXC管脚和/EXC管脚，所述放大器A2输入端分别与RT管脚、电阻R3一端、二极管D1正极、二极管D2负极、放大器A1输出端相连，所述电阻R3另一端、二极管D1负极、二极管D2正极分别通过电阻R4接放大器A1反相输入端和电阻R5一端，所述电阻R5另一地接地，所述放大器A1同向输入端接CT管脚。本专利技术作进一步改进，所述差分放大器包括放大器A3、电阻Ri1、电阻Ri2、电阻Rf、电阻Rref，所述放大器A3的正向输入端分别接电阻Ri2和电阻Rref一端，所述放大器A3的反相输入端接电阻Ri1和电阻Rf一端，所述电阻Ri2和电阻Ri1另一端分别接一对正弦或者余弦输入信号，所述电阻Rf另一端接放大器A3的输出端，所述电阻Rref另一端接参考电压。本专利技术作进一步改进，所述低通滤波器包括电阻Ra、电阻Rb、电阻Rc、电阻Rd、电容Ca、电容Cb、放大器A4，所述电阻Ra一端接乘法器输出端，所述电阻Ra另一地分别接电阻Rb和电阻Cb一端，所述放大器A4正向输入端分别接电阻Rb另一端和电容Ca一端，电容Ca另一端接地，所述放大器A4反相输入端分别接电阻Rd和电阻Rc一端，所述电阻Rc另一端接地，所述放大器A4输出端分别接电阻Rd和电容Cb另一端和正弦或余弦输出管脚相连。本专利技术还提供一种包含所述旋转变压器转换器的旋转变压器信号采集系统，还包括MCU处理器，所述旋转变压器转换器的旋变信号采集处理电路的输入端与旋转变压器输出端相连，所述旋变信号采集处理电路的输出端和MCU处理器相连。本专利技术作进一步改进，所述旋转变压器转换器集成振荡电路，所述振荡电路输出端分别与旋转变压器输入端和旋变信号采集处理电路的乘法器输入端相连。本专利技术还提供一种基于所述信号采集系统的信号采集方法，包括如下步骤：S1：振荡电路产生激励信号激励旋转变压器；S2：差分放大器将旋转变压器输出信号进行差分变换，使其转变为对地变化的正信号；S3：乘法器将差分放大器变换后的信号与激励信号做乘法，得到随电机转子变化的正、余弦低频信号和含激励信号的高频信号叠加的信号；S4：低通滤波器对步骤S3得到的信号做低通滤波处理；S5：MCU处理器处理得到电机转子角度位置。本专利技术作进一步改进，步骤S5中，所述MCU处理器的处理方法包括如下步骤：S51：分别对两路旋变信号采集处理电路输出的信号进行AD转化；S52：两路数据进行角度值的计算；S53：对两个角度值进行数据处理；S54：得到电机转子角度位置值。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：二套解码方法，具有冗余，能够满足功能安全；减少使用购置的专用解码芯片，有效减少硬件成本，整体电路价格低，只需要20元人民币。采用软件解码，进一步节约成本。附图说明图1为电机及控制系统整体框图；图2为本专利技术旋转变压器转换器电路原理图；图3为图1局部放大图，具体为电机及旋变原理拓扑框图；图4为MCU处理器处理流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步详细说明。如图1所示，本专利技术的旋转变压器信号采集系统，包括旋转变压器转换器(简称转换器)和MCU处理器，所述旋转变压器转换器的旋变信号采集处理电路的输入端与旋转变压器输出端相连，所述旋变信号采集处理电路的输出端和MCU处理器相连，所述MCU处理器输出电机转子角度位置值到后续的输出处理及其控制电路。本例的旋转变压器转换器集成振荡电路，所述振荡电路输出端分别与旋转变压器输入端相连，用于激励电机的旋转变压器。如图2所示，本例的旋转变压器转换器包括两路相同结构的旋变信号采集处理电路，所述旋变信号采集处理电路包括正弦信号处理模块和余弦信号处理模块，所述正弦信号处理模块和余弦信号处理模块结构相同，所述正弦信号处理模块包括差分放大器2、乘法器3、低通滤波器4，所述乘法器3的输入端与差分放大器2的输出端和激励输出信号相连，所述乘法器3的输出端与低通滤波器4的输入端相连，所述差分放大器2的输入端分别与旋转变压器转换器的差分对正弦或余弦正负模拟输入管脚相连，所述低通滤波器4通过正弦或余弦输出管脚输出正弦或余弦信号。本例的旋转变压器转换器还包括产生激励旋转变压器输出信号的振荡电路1。本例的工作原理为：使用带稳幅环节的振荡电路1产生旋转变压器激励信号，旋转变压器输出信号经过差分放大器2差分放大后与激励信号做乘法，从乘法器3输出信号变为高本文档来自技高网...

【技术保护点】
旋转变压器转换器，其特征在于：包括两路相同结构的旋变信号采集处理电路，所述旋变信号采集处理电路包括正弦信号处理模块和余弦信号处理模块，所述正弦信号处理模块和余弦信号处理模块结构相同，所述正弦信号处理模块包括差分放大器、乘法器、低通滤波器，所述乘法器的输入端与差分放大器的输出端和激励输出信号相连，所述乘法器的输出端与低通滤波器的输入端相连，所述差分放大器的输入端分别与旋转变压器转换器的差分对正弦或余弦正负模拟输入管脚相连，所述低通滤波器通过正弦或余弦输出管脚输出正弦或余弦信号。

【技术特征摘要】
1.旋转变压器转换器，其特征在于：包括两路相同结构的旋变信号采集处理电路，所述旋变信号采集处理电路包括正弦信号处理模块和余弦信号处理模块，所述正弦信号处理模块和余弦信号处理模块结构相同，所述正弦信号处理模块包括差分放大器、乘法器、低通滤波器，所述乘法器的输入端与差分放大器的输出端和激励输出信号相连，所述乘法器的输出端与低通滤波器的输入端相连，所述差分放大器的输入端分别与旋转变压器转换器的差分对正弦或余弦正负模拟输入管脚相连，所述低通滤波器通过正弦或余弦输出管脚输出正弦或余弦信号。2.根据权利要求1所述的旋转变压器转换器，其特征在于：所述旋转变压器转换器还包括产生激励旋转变压器输出信号的振荡电路。3.根据权利要求2所述的旋转变压器转换器，其特征在于：所述振荡电路包括外围调整模块和激励模块，所述外围调整模块包括串联在所述旋转变压器转换器的RT管脚和CT管脚之间的电阻R1、电容C1，和/或并联的电阻R2及电容C2，电阻R2及电容C2另一端接地，所述激励模块包括二极管D1、二极管D2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、放大器A1，激励模块的输出端分别通过放大器A2接旋转变压器转换器的EXC管脚和/EXC管脚，所述放大器A2输入端分别与RT管脚、电阻R3一端、二极管D1正极、二极管D2负极、放大器A1输出端相连，所述电阻R3另一端、二极管D1负极、二极管D2正极分别通过电阻R4接放大器A1反相输入端和电阻R5一端，所述电阻R5另一地接地，所述放大器A1同向输入端接CT管脚。4.根据权利要求2或3所述的旋转变压器转换器，其特征在于：所述差分放大器包括放大器A3、电阻Ri1、电阻Ri2、电阻Rf、电阻Rref，所述放大器A3的正向输入端分别接电阻Ri2和电阻Rref一端，所述放大器A3的反相输入端接电阻Ri1和电阻Rf一端，所述电阻Ri2和电阻Ri1另一端分别接一对正弦或者余弦输入信号，所述电...

【专利技术属性】
技术研发人员：马先红，王波，
申请(专利权)人：深圳市大地和电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44