一种旋转变压器的数据采集装置以及解码方法制造方法及图纸

本申请提出一种旋转变压器的数据采集装置以及解码方法，属于变流电机控制领域，所述装置包括：电机速度转换电路、双激励正余弦差分输出电路、双正余弦差分信号输入电路。所述方法包括：生成正余弦激励信号；将所述正余弦激励信号转换为正余弦差分信号，所述正余弦差分信号作为旋转变压器的输入；接收旋转变压器产生的正余弦差分信号；将旋转变压器产生的正余弦差分信号转换为电机速度转换电路能够识别的转换为正余弦响应信号；根据所述正余弦激励信号以及正余弦响应信号，得到电机角度；根据所述电机角度得到电机速度。本申请的装置代替了专用旋变解码芯片，硬件装置通用性强，降低了硬件开发周期和成本，并且提高了采样精度和计算精度。和计算精度。和计算精度。

【技术实现步骤摘要】
一种旋转变压器的数据采集装置以及解码方法


[0001]本申请属于变流电机控制领域，具体涉及一种旋转变压器的数据采集装置以及解码方法。

技术介绍

[0002]旋转变压器简称旋变，是一种采集电机位置速度的传感器，也被称为编码器。旋转变压器相比光电技术的编码器而言，具有耐热、耐震动、耐冲击、耐油污耐腐蚀等恶劣环境的适应能力，在很多大型工厂变频器电机控制领域中都有广泛应用。目前针对旋转变压器信号采集都是采用国外厂家专用集成芯片或带有专用旋变解码集成的MCU接口，通过软件对专用旋变集成芯片进行寄存器配置，从而读取寄存器内速度和位置数据。这种专用的集成芯片经常断供并且价格普遍较高；目前市场上旋转变压器类型多种多样，有一对单激励差分信号输入，两对正余弦差分信号输出；也有两对双激励正余弦差分输入，两对正余弦差分信号输出；还有两对双激励正余弦差分输入，一对差分信号输出。而采用不同专用旋变解码集成芯片，会导致其硬件采集装置差异性较大，从而增加硬件的开发周期和成本，不利于硬件的通用性要求。

技术实现思路

[0003]基于以上技术问题，本申请提出一种旋转变压器的数据采集装置以及解码方法。
[0004]第一方面，本申请提出一种旋转变压器的数据采集装置，包括：电机速度转换电路、双激励正余弦差分输出电路、双正余弦差分信号输入电路；
[0005]所述电机速度转换电路的输出端与所述双激励正余弦差分输出电路的输入端相连接，所述双激励正余弦差分输出电路的输出端与旋转变压器的输入端相连接，所述旋转变压器的输出端与双正余弦差分信号输入电路的输入端相连接，所述双正余弦差分信号输入电路的输出端与电机速度转换电路的输入端相连接；
[0006]所述电机速度转换电路用于产生正余弦激励信号，同时接收所述双正余弦差分信号输入电路输出的正余弦响应信号，并根据所述正余弦激励信号以及正余弦响应信号，得到电机角度，根据所述电机角度得到电机速度；
[0007]所述双激励正余弦差分输出电路用于将所述正余弦激励信号转换为正余弦差分信号，所述正余弦差分信号作为所述旋转变压器的输入；
[0008]所述双正余弦差分信号输入电路用于将旋转变压器输出的正余弦差分信号转换为所述电机速度转换电路能够识别的正余弦响应信号。
[0009]所述旋转变压器的数据采集装置，还包括通讯电路，用于主控制器与所述电机速度转换电路之间的通讯。
[0010]所述旋转变压器的数据采集装置，还包括信号隔离电路，用于在所述双激励正余弦差分输出电路与旋转变压器之间、以及所述双正余弦差分信号输入电路与旋转变压器之间进行信号隔离。
[0011]所述双激励正余弦差分输出电路包括：数模转换电路、推挽驱动电路、单端转差分电路；
[0012]所述数模转换电路第一输出端与所述推挽驱动电路第一输入端相连接，所述推挽驱动电路的第一输出端与所述单端转差分电路第一输入端相连接，所述数模转换电路第二输出端与所述推挽驱动电路第二输入端相连接，所述推挽驱动电路的第二输出端与所述单端转差分电路第二输入端相连接，所述单端转差分电路第一输出端、第二输出端、第三输出端以及第四输出端分别与所述信号隔离电路的第一输入端、第二输入端、第三输入端以及第四输入端相连接；
[0013]所述数模转换电路用于将所述正余弦激励信号转换为模拟信号；
[0014]所述推挽驱动电路用于根据旋转变压器要求将所述模拟信号放大到预定倍数，得到模拟放大信号；
[0015]所述单端转差分电路用于将所述模拟放大信号转换为正余弦差分信号。
[0016]所述双正余弦差分信号输入电路包括：差分转单端电路、运放调理电路以及模数转换电路；
[0017]所述差分转单端电路的第一输入端、第二输入端、第三输入端及第四输入端分别与所述信号隔离电路的第一输出端、第二输出端、第三输出端及第四输出端相连接，所述差分转单端电路第一输出端与所述运放调理电路的第一输入端相连接，所述运放调理电路的第一输出端与所述模数转换电路的第一输入端相连接，所述差分转单端电路第二输出端与所述运放调理电路的第二输入端相连接，所述运放调理电路的第二输出端与所述模数转换电路的第二输入端相连接；
[0018]所述差分转单端电路用于将所述旋转变压器输出的正余弦差分信号转换为正余弦单端信号；
[0019]所述运放调理电路用于根据模数转换电路的要求，将所述正余弦单端信号缩小到预定倍数，得到缩小后的正余弦单端信号；
[0020]所述模数转换电路用于将所述缩小后的正余弦单端信号转换为所述正余弦响应信号。
[0021]所述电机速度转换电路采用可编程逻辑阵列实现或可编程芯片实现。
[0022]所述电机角度根据如下公式计算：
[0023][0024][0025]其中，E
E_F
为旋转变压器输出的正弦差分信号，根据双正余弦差分信号输入电路原理由正弦响应信号反推出正弦差分信号，E
G_H
为旋转变压器输出的余弦差分信号，根据双正余弦差分信号输入电路原理由余弦响应信号反推出余弦差分信号，E
A_B
为旋转变压器输入的正弦差分信号，根据双激励正余弦差分输出电路原理由正弦激励信号反推出正弦差分信号，E
C_D
为旋转变压器输入的余弦差分信号，根据双激励正余弦差分输出电路原理由余弦激励信号反推出余弦差分信号，θ为电机角度。
[0026]所述电机速度根据如下公式计算：
[0027][0028]其中，θ2为T2时刻电机角度，θ1为T1时刻电机角度。
[0029]第二方面，本申请提出一种旋转变压器的数据解码方法，采用所述的旋转变压器的数据采集装置实现，包括如下步骤：
[0030]生成正余弦激励信号；
[0031]将所述正余弦激励信号转换为正余弦差分信号，所述正余弦差分信号作为旋转变压器的输入；
[0032]接收旋转变压器产生的正余弦差分信号；
[0033]将旋转变压器产生的正余弦差分信号转换为电机速度转换电路能够识别的转换为正余弦响应信号；
[0034]根据所述正余弦激励信号以及正余弦响应信号，得到电机角度；
[0035]根据所述电机角度得到电机速度。
[0036]所述旋转变压器的数据解码方法，还包括：在所述正余弦差分信号输入旋转变压器之前需要进行信号隔离处理。
[0037]所述将所述正余弦激励信号转换为正余弦差分信号，包括如下步骤：
[0038]将所述正余弦激励信号转换为模拟信号；
[0039]根据所述旋转变压器要求，将所述模拟信号放大到预定倍数，得到模拟放大信号；
[0040]将所述模拟放大信号转换为正余弦差分信号。
[0041]所述将所述正余弦差分信号转换为正余弦响应信号，包括如下步骤：
[0042]将所述旋转变压器输出的正余弦差分信号转换为正余弦单端信号；
[0043]将所述正余弦单端信号缩小到预定倍数，得到缩小后的正余弦单端信号；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种旋转变压器的数据采集装置，其特征在于，包括：电机速度转换电路、双激励正余弦差分输出电路、双正余弦差分信号输入电路；所述电机速度转换电路的输出端与所述双激励正余弦差分输出电路的输入端相连接，所述双激励正余弦差分输出电路的输出端与旋转变压器的输入端相连接，所述旋转变压器的输出端与双正余弦差分信号输入电路的输入端相连接，所述双正余弦差分信号输入电路的输出端与电机速度转换电路的输入端相连接；所述电机速度转换电路用于产生正余弦激励信号，同时接收所述双正余弦差分信号输入电路输出的正余弦响应信号，并根据所述正余弦激励信号以及正余弦响应信号，得到电机角度，根据所述电机角度得到电机速度；所述双激励正余弦差分输出电路用于将所述正余弦激励信号转换为正余弦差分信号，所述正余弦差分信号作为所述旋转变压器的输入；所述双正余弦差分信号输入电路用于将旋转变压器输出的正余弦差分信号转换为所述电机速度转换电路能够识别的正余弦响应信号。2.如权利要求1所述的旋转变压器的数据采集装置，其特征在于，所述旋转变压器的数据采集装置，还包括通讯电路，用于主控制器与所述电机速度转换电路之间的通讯。3.如权利要求2所述的旋转变压器的数据采集装置，其特征在于，所述旋转变压器的数据采集装置，还包括信号隔离电路，用于在所述双激励正余弦差分输出电路与旋转变压器之间、以及所述双正余弦差分信号输入电路与旋转变压器之间进行信号隔离。4.如权利要求3所述的旋转变压器的数据采集装置，其特征在于，所述双激励正余弦差分输出电路包括：数模转换电路、推挽驱动电路、单端转差分电路；所述数模转换电路第一输出端与所述推挽驱动电路第一输入端相连接，所述推挽驱动电路的第一输出端与所述单端转差分电路第一输入端相连接，所述数模转换电路第二输出端与所述推挽驱动电路第二输入端相连接，所述推挽驱动电路的第二输出端与所述单端转差分电路第二输入端相连接，所述单端转差分电路第一输出端、第二输出端、第三输出端以及第四输出端分别与所述信号隔离电路的第一输入端、第二输入端、第三输入端以及第四输入端相连接；所述数模转换电路用于将所述正余弦激励信号转换为模拟信号；所述推挽驱动电路用于根据旋转变压器要求将所述模拟信号放大到预定倍数，得到模拟放大信号；所述单端转差分电路用于将所述模拟放大信号转换为正余弦差分信号。5.如权利要求4所述的旋转变压器的数据采集装置，其特征在于，所述双正余弦差分信号输入电路包括：差分转单端电路、运放调理电路以及模数转换电路；所述差分转单端电路的第一输入端、第二输入端、第三输入端及第四输入端...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭赞，周志宇，何成昭，王超，陈孟君，周勇，彭韬，胡惇，周倞，梁文超，
申请(专利权)人：株洲变流技术国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：