旋转变压器转子位置的检测系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于信号检测和电动汽车电机驱动技术领域，设及永磁无刷直流电机转子 位置检测方向，特别设及一种旋转变压器转子位置的检测系统及方法。
【背景技术】
[0002] 永磁同步电机具有结构简单、体积小、重量轻、损耗小、效率高等优点，已广泛应用 机械设备、航空航天、电梯、家用电器、航海和电动汽车等领域。永磁同步电机作为伺服和驱 动执行机构，控制器需要根据给定的位置信号与系统反馈的实际位置信号之差来对系统参 数进行调节并实现系统的精确控制。因此，满足一定精度及速度要求的伺服位置检测系统 必不可少的。位置检测依赖于位置传感器，而旋转变压器具有抗震性好、工作可靠、寿命长、 对机械和电气噪声不敏感，耐腐蚀、耐高温和易实现高速位置检测等优点，非常适合需要快 速响应和抗冲要求高的调速。
[0003] 但是，旋转变压器的输出为两路包含绝对位置信息的高频调制模拟信号，无法被 数字信号处理器直接使用，故必须对其进行解码W得到电机转子绝对位置数字信号，才可 输入到单片机或DSP等控制器中。目前，在实际应用中大多采用专用的解码巧片对旋转变 压器的输出信号进行角度的解析，专用的解码巧片虽然技术成熟，也可到达较高的精度和 较好的性能，但其价格昂贵，接口电路也复杂，在对成本有严格要求的场合难W广泛应用。
【发明内容】
[0004] 为了克服现有技术中旋转变压器解码巧片型号单一、价格高昂、接口电路复杂和 使用灵活性不高，影响转子位置的角度检测的不足，本发明提供一种旋转变压器转子位置 的检测系统及方法，具有成本低、稳定性好、简单易行等优点。
[0005] 本发明的技术方案是：一种旋转变压器转子位置的检测系统，所述检测系统包括 DSP信号处理模块、正弦激励调理单元、旋转变压器和转子位置信号调理单元，DSP信号处 理模块产生正弦激励信号输入到正弦激励调理单元，经过正弦激励调理单元处理后输出激 励信号到旋转变压器，旋转变压器输出的正、余弦信号输入到转子位置信号调理单元，转子 位置信号调理单元处理后输出的转子位置角度信号输入至DSP信号处理模块。
[0006] 所述DSP信号处理模块包括生成正弦信号的正弦信号发生单元、AD采集单元和 DSP处理单元，正弦信号发生单元生成的正弦信号连接输入到正弦激励调理单元，AD采集 单元的输入端连接转子位置信号调理单元，AD采集单元转换后的数字信号输入至DSP处理 单元。所述正弦激励调理单元包括放大电路、滤波电路和推挽电路，放大电路连接滤波电 路，滤波电路连接推挽电路。所述旋转变压器是采集转子位置信号的电位置传感器。
[0007] 一种旋转变压器转子位置的检测方法，所述步骤包括；步骤一、正弦信号发生单元 生成正弦信号Ug，正弦信号Ug的幅值为l/2Um，正弦信号输入到正弦激励调理单元；步骤 二、正弦激励调理单元将输入的正弦信号进行放大、滤波和推挽处理，信号Ug调理为幅值 Um的信号化，正弦激励调理单元输出激励信号化至旋转变压器的R1和R2输入端；步骤 =、旋转变压器接收激励信号化后，输出关于转子位置信号的正、余弦差分信号，差分信号 的最大幅值为Um，正余弦信号输出至转子位置信号调理单元；步骤四、转子位置信号调理 单元将输入的正余弦信号调理成转子位置角度信号，转子位置角度信号输出至AD采集单 元；步骤五、AD采集单元接收到转子位置角度信号后，模拟信号转换为数字信号输出至DSP 处理单元；步骤六、DSP处理单元对输入的数字信号进行滤波和位置角度反正切运算，解析 出位置角度0。
[000引所述步骤；中的正、余弦差分信号表达式为；&1。1=Umsinwt*sin0及U。。日1=UmSinwt*cos0，其中山。1和U。。^表示正余弦信号，Um为输出信号的最大幅值，《为激 励信号的角频率，0为转子位置角度。所述步骤四中的转子位置角度信号得表达式为：
【主权项】
1. 一种旋转变压器转子位置的检测系统，其特征在于，所述检测系统包括DSP信号处 理模块、正弦激励调理单元、旋转变压器和转子位置信号调理单元，DSP信号处理模块产生 正弦激励信号输入到正弦激励调理单元，经过正弦激励调理单元处理后输出激励信号到旋 转变压器，旋转变压器输出的正、余弦信号输入到转子位置信号调理单元，转子位置信号调 理单元处理后输出的转子位置角度信号输入至DSP信号处理模块。
2.根据权利要求1所述的旋转变压器转子位置的检测系统，其特征在于，所述DSP信号 处理模块包括生成正弦信号的正弦信号发生单元、AD采集单元和DSP处理单元，正弦信号 发生单元生成的正弦信号连接输入到正弦激励调理单元，AD采集单元的输入端连接转子位 置信号调理单元，AD采集单元转换后的数字信号输入至DSP处理单元。
3.根据权利要求1所述的旋转变压器转子位置的检测系统，其特征在于，所述正弦激 励调理单元包括放大电路、滤波电路和推挽电路，放大电路连接滤波电路，滤波电路连接推 挽电路。
4.根据权利要求1所述的旋转变压器转子位置的检测系统，其特征在于，所述旋转变 压器是采集转子位置信号的电位置传感器。
5. -种旋转变压器转子位置的检测方法，其特征在于，所述步骤包括： 步骤一、正弦信号发生单元生成正弦信号Ug，正弦信号Ug的幅值为l/2Um，正弦信号输 入到正弦激励调理单元； 步骤二、正弦激励调理单元将输入的正弦信号进行放大、滤波和推挽处理，信号Ug调 理为幅值Um的信号Us，正弦激励调理单元输出激励信号Us至旋转变压器的R1和R2输入 端； 步骤三、旋转变压器接收激励信号Us后，输出关于转子位置信号的正、余弦差分信号， 差分信号的最大幅值为Um，正余弦信号输出至转子位置信号调理单元； 步骤四、转子位置信号调理单元将输入的正余弦信号调理成转子位置角度信号，转子 位置角度信号输出至AD采集单元； 步骤五、AD采集单元接收到转子位置角度信号后，模拟信号转换为数字信号输出至DSP处理单元； 步骤六、DSP处理单元对输入的数字信号进行滤波和位置角度反正切运算，解析出位置 角度Q。
6.根据权利要求4所述的旋转变压器转子位置的检测方法，其特征在于，所述步骤三 中的正、余弦差分信号表达式为：Usinl=Umsin?t*sin9及Urasl=Umsin?t*cos9，其中 UsindPUMSl表示iH余弦信号，L为输出信号的最大幅值，w为激励信号的角频率，0为转 子位置角度。
7.根据权利要求4所述的旋转变压器转子位置的检测方法，其特征在于， 所述步骤四中的转子位置角度信号得表达式为
及
_和U_2表示转子位置角度信号，Un为AD采集单元工作 电压，《为信号的角频率，0为转子位置角度。
8.根据权利要求4所述的旋转变压器转子位置的检测方法，其特征在于，所述步骤五 和步骤六的AD采集单元和DSP处理单元属于DSP信号处理模块中的一部分，步骤五和步骤 六在DSP信号处理模块中进行。
【专利摘要】本发明涉及一种旋转变压器转子位置的检测系统及方法，属于信号检测和电动汽车电机驱动技术领域，所述检测系统包括DSP信号处理模块、正弦激励调理单元、旋转变压器和转子位置信号调理单元，DSP信号处理模块产生正弦激励信号输入到正弦激励调理单元，经过正弦激励调理单元处理后输出激励信号到旋转变压器，旋转变压器输出的正、余弦信号输入到转子位置信号调理单元，转子位置信号调理单元处理后输出的转子位置角度信号输入至DSP信号处理模块。本发明中主要由常用的电阻、电容和运放等电子元件构成，与专用解码芯片相比，大大降低了成本，解决了现有技术中旋转变压器解码芯片型号单一、价格高昂、接口电路复杂和使用灵活性不高的问题。
【IPC分类】H02P6-16
【公开号】CN104702173
【申请号】CN201510155797
【发明人】凌欢, 陈茜兵, 杭孟荀, 邵平, 袁文爽
【申请人】奇瑞汽车股份有限公司
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年4月2日