一种旋转变压器的象限鉴相系统及鉴相方法技术方案

本发明专利技术提供了一种旋转变压器的象限鉴相系统及鉴相方法，象限鉴相系统包括励磁电路、旋转变压器、转换模块和FPGA电路；所述励磁电路向所述旋转变压器、所述转换模块提供励磁信号，所述转换模块将励磁信号进行转换后输入到所述FPGA电路中；所述旋转变压器的两个输出端电连接在所述转换模块上，所述转换模块将所述旋转变压器的两个输出电压信号进行转换后输入到所述FPGA电路中；所述FPGA电路根据输入信号，判断所述旋转变压器的旋转角度θ所在象限。本发明专利技术提供的旋转变压器的象限鉴相方法，无需选择解码芯片，就能够实时快速、准确地判断出旋转变压器转子的旋转角度θ所在象限，处理速度快。理速度快。理速度快。

【技术实现步骤摘要】
一种旋转变压器的象限鉴相系统及鉴相方法


[0001]本专利技术涉及旋转变压器领域，具体地，涉及一种旋转变压器的象限鉴相系统及控制鉴相方法。

技术介绍

[0002]交直流伺服系统、数控机床、机器人系统等领域都需要进行角位置测量，以便高精度控制电机的位置、转速及其转矩。常用的测量工具为光电编码器和旋转变压器，其中，旋转变压器不仅可用于检测旋转物体的绝对角位置，而且由于具备结构简单、精度高、可靠性强、环境适应能力强等特点，被广泛应用于航空航天、工业、交通以及民用等对系统精度和可靠性要求比较高的领域。
[0003]目前，在旋转变压器信号处理方面，国外主要的研究方向集中在旋转变压器信号处理算法以及算法在专用芯片中的实现，国外很多公司都推出了专用的解码芯片，但专用解码芯片一般价格比较昂贵，处理精度有限，并且对输入信号的幅值及频率有一定的限制，通用性不强。而国内对基于单片机和DSP的旋转变压器解码系统的研究已经有了相当的进展，但解码速度较慢，有待突破。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术提供了一种旋转变压器的象限鉴相系统及鉴相方法，无需选择解码芯片，就能够实时快速、准确地判断出旋转变压器转子的旋转角度θ所在象限，通用性强，处理速度快。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种旋转变压器的象限鉴相系统，包括励磁电路、旋转变压器、转换模块和FPGA电路；所述励磁电路分别与所述旋转变压器、所述转换模块电连接，并向所述旋转变压器、所述转换模块提供励磁信号，所述转换模块将所述励磁信号进行转换后输入到所述FPGA电路中；所述旋转变压器的两个输出端电连接在所述转换模块上，所述转换模块将所述旋转变压器的两个输出电压信号进行转换后输入到所述FPGA电路中；所述FPGA电路根据输入信号，判断所述旋转变压器的旋转角度θ所在象限。
[0007]在一实施例中，所述转换模块包括多个AD转换器，将所述励磁信号、所述旋转变压器的两个输出电压信号转换为数字电压信号，并将所述数字电压信号输入到FPGA电路中。
[0008]在一实施例中，所述转换模块包括多个比较器，将所述励磁信号、所述旋转变压器的两个输出信号转换为方波电压信号，并将所述方波电压信号输入到FPGA电路中。
[0009]在一实施例中，所述象限鉴相系统还包括多个运算放大器，所述励磁信号、所述旋转变压器的两个输出电压信号分别经运算放大器进行调整后，再输入到转换模块中。
[0010]在一实施例中，所述象限鉴相系统还包括多个数字隔离器，所述转换模块的各个输出电压信号分别经数字隔离器后再输入到FPGA电路中。
[0011]本专利技术还提供了一种旋转变压器的象限鉴相方法，包括以下步骤：
[0012]步骤S1：将输入到旋转变压器中的励磁信号转换成第一电压信号U1，将旋转变压器的两个输出信号分别转换成第二电压信号U2和第三电压信号U3，并将U1、U2和U3输入到FPGA电路中；
[0013]步骤S2：分别判断U1和U2的相位是同相还是反相、U1和U3的相位是同相还是反相；
[0014]步骤S3：根据以下规则对旋转变压器的旋转角度θ所在象限进行判断：
[0015]若U1和U2相位同相且U1和U3相位同相，则θ∈[0，π/2)；
[0016]若U1和U2相位同相且U1和U3相位反相，则θ∈[π/2，π)；
[0017]若U1和U2相位反相且U1和U3相位反相，则θ∈[π，3π/2)；
[0018]若U1和U2相位反相且U1和U3相位同相，则θ∈[3π/2，2π)。
[0019]在一实施例中，所述第一电压信号U1、第二电压信号U2和第三电压信号U3均为数字电压信号，所述步骤S2包括以下步骤：
[0020]步骤S21：采集U1中紧挨零点两端的一负电压信号U
11
和一正电压信号U
12
，即U
11
<0<U
12
，并记录U
11
、U
12
两电压信号对应的时刻分别为T
11
、T
12
，且T
11
<T
12
；
[0021]步骤S22：分别采集U2在T
11
、T
12
时刻对应的数字电压信号U
21
和U
22
，采集U3在T
11
、T
12
时刻对应的数字电压信号U
31
和U
32
；
[0022]步骤S23：根据以下规则判断U1分别与U2和U3的相位是同相还是反相：
[0023]若U
21
<0≤U
22
，则U1和U2相位同相；
[0024]若U
22
≤0<U
21
，则U1和U2相位反相；
[0025]若U
31
<0≤U
32
，则U1和U3相位同相；
[0026]若U
32
≤0<U
31
，则U1和U3相位反相。
[0027]在另一实施例中，所述第一电压信号U1、第二电压信号U2和第三电压信号U3均为方波信号，所述步骤S2包括以下步骤：
[0028]步骤S21：采集U1的上升沿，并记录时刻T2；
[0029]步骤S22：分别采集T2时刻U2和U3的电压变化情况，即在T2时刻，U2和U3两个电压信号是处于上升沿还是下降沿；
[0030]步骤S23：根据以下规则判断U1分别与U2和U3的相位是同相还是反相：
[0031]在T2时刻，若U2处于上升沿，则U1和U2相位同相；
[0032]在T2时刻，若U2处于下降沿，则U1和U2相位反相；
[0033]在T2时刻，若U3处于上升沿，则U1和U3相位同相；
[0034]在T2时刻，若U3处于下降沿，则U1和U3相位反相。
[0035]本专利技术提供的旋转变压器的象限鉴相系统及鉴相方法，能够实时快速、准确地判断出旋转变压器转子的旋转角度θ所在象限；相较于利用单片机和DSP进行信号处理，FPGA利用其并行执行的优势，处理速度更快，适用于航空航天、汽车和军事应用等领域。
附图说明
[0036]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0037]图1为本专利技术第一实施例控制原理图；
[0038]图2为本专利技术第二实施例控制原理图；
[0039]图3为本专利技术第三实施例控制原理图；
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种旋转变压器的象限鉴相系统，其特征在于，所述象限鉴相系统包括励磁电路、旋转变压器、转换模块和FPGA电路；所述励磁电路分别与所述旋转变压器、所述转换模块电连接，并向所述旋转变压器、所述转换模块提供励磁信号，所述转换模块将所述励磁信号进行转换后输入到所述FPGA电路中；所述旋转变压器的两个输出端电连接在所述转换模块上，所述转换模块将所述旋转变压器的两个输出电压信号进行转换后输入到所述FPGA电路中；所述FPGA电路根据输入信号，判断所述旋转变压器的旋转角度θ所在象限。2.根据权利要求1所述的旋转变压器的象限鉴相系统，其特征在于，所述转换模块包括多个AD转换器，将所述励磁信号、所述旋转变压器的两个输出电压信号转换为数字电压信号，并将所述数字电压信号输入到FPGA电路中。3.根据权利要求1所述的旋转变压器的象限鉴相系统，其特征在于，所述转换模块包括多个比较器，将所述励磁信号、所述旋转变压器的两个输出信号转换为方波电压信号，并将所述方波电压信号输入到FPGA电路中。4.根据权利要求1所述的旋转变压器的象限鉴相系统，其特征在于，所述象限鉴相系统还包括多个运算放大器，所述励磁信号、所述旋转变压器的两个输出电压信号分别经运算放大器进行调整后，再输入到转换模块中。5.根据权利要求1所述的旋转变压器的象限鉴相系统，其特征在于，所述象限鉴相系统还包括多个数字隔离器，所述转换模块的各个输出电压信号分别经数字隔离器后再输入到FPGA电路中。6.一种旋转变压器的象限鉴相方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤S1：将输入到旋转变压器中的励磁信号转换成第一电压信号U1，将旋转变压器的两个输出信号分别转换成第二电压信号U2和第三电压信号U3，并将U1、U2和U3输入到FPGA电路中；步骤S2：分别判断U1和U2的相位是同相还是反相、U1和U3的相位是同相还是反相；步骤S3：根据以下规则对旋转变压器的旋转角度θ所在象限进行判断：若U1和U2相位同相且U1和U3相位同相，则θ∈[0，π/2)；若U1和U2相位同相且U1和U3相位反相，则θ∈[π/2，π)；若U1和U2相位反相且U1和U3相位反相，则θ∈[π，3π/2)；若U1和U2相位反相且U1和U3相位同相，则θ∈[3π/2，2π)。7.如权利要求6所述的旋转变压器的象限鉴相方法，其特征在于，所述第一电压信号U1、第二电压信号U2和第三电压信号U3均为数字电压信号，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：玄天智能科技常州有限公司，
类型：发明
国别省市：