基于方波激励信号的旋转变压器轴角转换的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于实现旋转变压器轴角转换的装置，主要包括DSP芯片，DSP芯片与旋转变压器变压器之间连接有外围电路，外围电路包括放大电路、两路解调电路和两路调理电路；其中，解调电路主要由模拟乘法器芯片构成。利用本发明专利技术实现旋转变压器轴角转换方法的步骤包括：方波激励信号的产生，方波激励信号作用于旋转变压器后输出电压信号的波形，采用激励信号与调制波相乘的方法对旋转变压器输出电压信号进行解调，从而获得连续、平滑的解调波波形，避免了固定频率采样问题；然后，利用调理电路将解调波的幅值调整至与采样要求一致；采样后利用反正切函数准确的计算得出转子位置，提高了电机的控制性能。

【技术实现步骤摘要】
基于方波激励信号的旋转变压器轴角转换的装置及方法
本专利技术属于电机控制领域，更具体的说，是涉及一种利用旋转变压器实现转子位置测量的轴角转换方法。
技术介绍
永磁同步电动机具有结构简单、运行可靠、调速性能好等优点，被广泛应用于航空航天、数控机床等领域。在电机的驱动系统中，获得精确的转子位置信息尤为重要。转子位置的准确度关系到电机驱动系统的控制性能。旋转变压器因其抗干扰能力强、安装方便可靠等优点，在位置检测领域得到了广泛的应用。旋转变压器的输出信号虽然包含转子位置信息，但该旋转变压器的模拟输出信号必须经过轴角转换，才能转换成表示转子位置的信号。该轴角转换过程主要包括激励的产生、输出信号的解调以及转子位置的计算。当激励信号作用于旋转变压器时，旋转变压器的输出绕组会产生随转子转动角度变化的输出信号。通过对输出信号进行解调处理，得到与转子位置正、余弦值的正比例的解调波，最终通过解调波计算转子位置。目前旋转变压器的激励信号大多采用正、余弦信号，该信号主要由振荡电路或DSP产生。DSP产生方法常用的是通过对PWM波形滤波来产生正、余弦激励信号，该产生方法与振荡电路相比，实现简单，但滤波电路的使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于实现旋转变压器轴角转换的装置，包括DSP芯片，所述DSP芯片与变压器之间连接有外围电路，所述外围电路包括放大电路、两路解调电路和两路调理电路；其特征在于，所述放大电路包括第一运放芯片和光耦芯片，所述第一运放芯片的输出端与输入负极之间连接有第一电阻，所述DSP芯片上的其中一个GPIO口与所述第一运放芯片的输入正极之间连接有第二电阻；所述光耦芯片的阳极与第三电阻和第四电阻的一端并联，所述第三电阻的另一端与所述运放芯片的输出端相连，所述第四电阻的另一端接地；所述光耦电路的输出连接至旋转变压器的励磁绕组；所述旋转变压器的正弦输出绕组和余弦输出绕组分别与结构相同的两路解调电路相连，两路解调电路的...

【技术特征摘要】
1.一种用于实现旋转变压器轴角转换的装置，包括DSP芯片，所述DSP芯片与变压器之间连接有外围电路，所述外围电路包括放大电路、两路解调电路和两路调理电路；其特征在于，所述放大电路包括第一运放芯片和光耦芯片，所述第一运放芯片的输出端与输入负极之间连接有第一电阻，所述DSP芯片上的其中一个GPIO口与所述第一运放芯片的输入正极之间连接有第二电阻；所述光耦芯片的阳极与第三电阻和第四电阻的一端并联，所述第三电阻的另一端与所述运放芯片的输出端相连，所述第四电阻的另一端接地；所述光耦电路的输出连接至旋转变压器的励磁绕组；所述旋转变压器的正弦输出绕组和余弦输出绕组分别与结构相同的两路解调电路相连，两路解调电路的输出分别与两路调理电路的输入相连；所述解调电路包括模拟乘法器芯片和二阶RC滤波电路；所述调理电路包括第一电压跟随电路、第二电压跟随电路和反并联二极管，所述第一电压跟随电路由第二运放芯片、第五电阻和第六电阻构成，所述第五电阻连接在所述第二运放芯片的输出端与输入负极之间，所述第六电阻连接在解调电路的输出与所述第二运放芯片的输入正极之间；所述第二电压跟随电路与第一电压跟随电路的结构相同，所述第一电压跟随电路和第二电压跟随电路之间连接有分压电路；所述第二电压跟随电路的输出端与所述反并联二极管之间设有RC滤波电路；两路调理电路的输出分别与所述DSP芯片的两个ADC接口相连。2.根据权利要求1所述用于实现旋转变压器轴角转换的装置，其特征在于，所述运放芯片的正电源与负电源均连接有滤波电容。3.根据权利要求1所述用于实现旋转变压器轴角转换的装置，其特征在于，所述光耦芯片的正电源与负电源均连接有滤波电容。4.一种基于方波激励信号的旋转变压器轴角转换方法，其特征在于，利用如权利要求1-3中任意所述用于实现旋转变压器轴角转换的装置，并包括以下步骤：步骤一、方波激励信号ui的产生：所述DSP芯片产生占空比为50％的矩形波，该矩形波信号经过所述外围电路中的放大电路实现功率和幅值的放大，得到方波激励信号ui；步骤二、方波激励信号ui作用于所述旋转变压器后输出电压信号的波形：当方波激励信号ui作用于所述旋转变压器时，该方波激励信号ui表示为式(1)中，Um为方波激励信号的幅值，T为方波信号的周期，n为非负整数；旋转变压器的等效模型为：式(2)中，usin，ucos分别为正弦输出绕组的输出电压和余弦输出绕组的输出电压；L1为励磁绕组电感；ii为励磁电流；Mm为励磁绕组与输出绕组之间的互感幅值，θ为旋转变压器转子位置；将式(1)代入式(2)中的第1式，得到式(3)所示的方波激励下励磁电流ii的公式

【专利技术属性】
技术研发人员：史婷娜，郝亚静，姜国凯，王志强，夏长亮，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12