一种旋变电路及其故障检测方法与流程

本发明涉及旋转变压器领域，具体涉及一种旋变电路及其故障检测方法。

背景技术：

旋转变压器（以下简称旋变）由励磁侧绕组和出力侧绕组组成，励磁侧绕组输入一定幅值的正弦信号，出力侧绕组则会根据激励信号和旋变定子位置输出两组对应的正弦信号，这两组输出信号再经过信号调理、解码转变为数字信号输入给主控芯片，主芯片可由此确认电机转子位置，对电机进行相应的控制。专利cn107834515a提供了一种旋变激励系统及其短路保护电路和方法，该发明提供了一种旋变激励系统及其短路保护电路和方法，当旋变激励电路发生短路故障时，控制旋变激励停止输出，并输出故障反馈信号至主控芯片，旋变激励放大电路使用多个三极管和阻容件，器件过多，占用较多pcb布板面积，旋变激励放大电路设计方案比较复杂，会有更多的设计盲点，旋变故障多种多样，此专利可以检测的故障信号比较单一。

技术实现要素：

本发明目的是：提供一种旋变电路及其故障检测方法，通过使用功率运放代替推挽管进行功率放大，实现减少器件使用，节省pcb布板空间，便于小型化，提高电驱动系统的安全可靠性的目的。

本发明的技术方案是：一种旋变电路，包括旋变解码芯片、旋变激励放大电路、信号调理电路、旋变励磁侧和旋变出力侧，所述旋变激励放大电路采用功率运放作为信号放大元件，所述旋变解码芯片输出旋变激励信号至旋变激励放大电路并经放大后作为旋变励磁侧的输入，旋变励磁侧输入一定信号后，再根据旋变转子的位置即可由旋变出力侧输出信号，输出信号再通过信号调理电路反馈到旋变解码芯片，旋变解码芯片再进行解码，将旋变位置信号转变为数字信号传输给外部主控芯片。

在一个实施例中，所述旋变激励放大电路包括：

一个转换电阻，两端分别连接旋变解码芯片的两个激励信号输出端，将旋变解码芯片输出的正弦差分电流信号变为正弦差分电压信号；

两个隔直电容，两个隔直电容的一端各自连接旋变解码芯片的一个激励信号输出端，另一端分别通过信号放大电阻连接对应功率运放的反相输入端，所述隔直电容滤除输入信号中的直流成分；

两个功率运放及其信号放大电阻，所述两个功率运放各自的反相输入端和输出端之间分别连接有另一个信号放大电阻，所述功率运放的负电源端均接地，正电源端接直流电源；

第一分压电阻和第二分压电阻，所述第一分压电阻的一端接直流电源，另一端接第二分压电阻，第二分压电阻的另一端接地，所述两个功率运放的同相输入端连接后接于第一、第二分压电阻之间；

两个滤波电容，所述滤波电容的一端分别接两个功率运放的正电源端，另一端接地，对供电电源进行滤波。

在一个实施例中，所述功率运放为轨到轨功率运放。

在一个实施例中，所述直流电源为13v直流电源。

在一个实施例中，所述旋变出力侧有两组出力信号。

本发明实施例还提供上述旋变电路的故障检测方法，包括：

旋变解码芯片将接收的调理过后的信号进行计算，判断旋变系统是否发生故障，如果判断发生故障，则将接收的信号与内部设定的基准值进行比较，判断出故障类型，如果判断无故障，则不作反应；

根据故障类型确定故障优先级；

输出优先级高的故障码至主控芯片；

主控芯片做出对应反馈。

在一个实施例中，所述故障类型包括旋变激励信号短路、旋变激励信号电压过低、旋变出力侧信号断路、旋变r/d信号转换异常。

在一个实施例中，所述旋变解码芯片内置有温度传感器，通过所述温度传感器检测旋变芯片温度，温度高于阈值则判断旋变解码芯片异常高温故障。

本发明的优点是：本申请使用功率运放代替推挽管进行功率放大，减少器件使用，节省pcb布板空间，便于小型化的实现。设计方案更加简单可靠，减少设计盲点。具有多种旋变故障检测功能，提高电驱动系统的安全可靠性。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明实施例旋变电路及外部主控芯片的整体连接示意框图；

图2为本发明实施例旋变电路中的旋变激励放大电路图；

图3为本发明实施例旋变输入输出信号连接示意图；

图4为本发明实施例旋变解码芯片的连接电路图；

图5为本发明实施例一组信号的信号调理电路图；

图6为本发明实施例另一组信号的信号调理电路图；

图7为传统旋变电路中采用的推挽放大电路图；

图8为本发明实施例旋变电路的故障检测方法流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1，如图1所示旋变电路及外部主控芯片的整体连接示意框图，所述旋变电路，包括旋变解码芯片、旋变激励放大电路、信号调理电路、旋变励磁侧和旋变出力侧，所述旋变解码芯片与外部主控芯片连接，所述旋变激励放大电路采用功率运放作为信号放大元件，优选的，所述功率运放为轨到轨功率运放，所述主控芯片控制所述旋变解码芯片输出旋变激励信号至旋变激励放大电路，但该激励信号功率较小，不足以驱动旋变，通常需要将旋变激励信号进行放大，放大后的信号作为旋变的输入。旋变励磁侧输入一定信号后，再根据旋变转子的位置即可确定旋变的输出信号，输出信号再通过信号调理电路反馈到旋变解码芯片。旋变解码芯片再进行解码（r/d转换，即角度/数字信号转换），即可将旋变位置信号转变为数字信号传输给主控芯片。

在实施例1的一个具体实施方式中，如图3所示，所述旋变出力侧有两组出力信号，旋转变压器由定子和转子组成，定子位置固定不动，转子与电机轴紧固，相对位置不动。电机转动时，旋变转子随之一起转动，通过测试旋变转子的速度，即可确定电机的转速。旋变信号有3组，分为一组励磁信号（r1-r2）、两组出力信号（s1-s3、s2-s4），对于旋变，励磁信号为输入信号，出力信号为输出信号。

在实施例1的一个具体实施方式中，图2所示为本发明实施例旋变电路中的旋变激励放大电路图，r1和r2为旋变解码芯片输出的激励信号，是一对正弦差分电流信号，电流信号通过r6，变为正弦差分电压信号。c3和c6为隔直电容，滤除输入信号中的直流成分，两个隔直电容的一端各自连接旋变解码芯片的一个激励信号输出端，另一端分别通过信号放大电阻r5、r21连接对应功率运放的反相输入端，所述隔直电容滤除输入信号中的直流成分。r15为第一分压电阻、r18为第二分压电阻，为交流信号增加直流分量，所述第一分压电阻的一端接直流电源，另一端接第二分压电阻，第二分压电阻的另一端接地，所述两个功率运放的同相输入端连接后接于第一、第二分压电阻之间。所述直流电源优选为13v直流电源，直流分量的u1大小为13*r15/（r15+r18）v。c4、c5为滤波电容，所述滤波电容的一端分别接两个功率运放的正电源端，另一端接地，主要对13v供电电源进行滤波。r3、r22为信号放大电阻，放大比例为r=r3/r5=r22/r21，r3、r22连接在所述两个功率运放各自的反相输入端和输出端之间。u1、u2为功率运放，为驱动旋变提供足够的功率。所述功率运放的负电源端均接地，正电源端接直流电源。

图5、图6为两个相同的调理电路，将旋变输出的模拟信号调理成旋变解码芯片可读的信号。输入口分别为s1in、s3in和s2in、s4in。

如图2~6所示，旋变解码芯片的r1、r2引脚接旋变放大电路的r1、r2输入接口，r1-r2经过激励放大后的信号r1_out-r2_out作为励磁信号输出到旋变r1、r2输入接口，旋变的s1、s3、s2、s4输出口分别接调理电路s1in、s3in和s2in、s4in，调理电路的s1、s2、s3、s4接旋变解码芯片上相应的s1、s2、s3、s4引脚。

图7所示为合肥工业大学的专利《一种应用在eps系统中旋转变压器信号硬件解码电路》中的推挽放大电路，可以实现旋变激励信号的放大。图示只是单个激励信号（exc，等效于图2中的r1）的放大，实际应用中，还需要进行另一个激励信号（nexc，等效于图2中的r2）的放大。即，两个图7所示的电路等效于一个图2所示电路，所以，本专利大大降低了设计的复杂程度和器件的使用量。

实施例2，提供上述旋变电路的故障检测方法，如图8所示包括：旋变解码芯片将接收的调理过后的信号s1、s2、s3、s4进行计算，判断旋变系统是否发生故障，如果判断发生故障，则将接收的信号s1、s2、s3、s4与内部设定的基准值进行比较，判断出故障类型，如果判断无故障，则不作反应；根据故障类型确定故障优先级；输出优先级高的故障码至主控芯片；主控芯片做出对应反馈。

在实施例2的一个具体实施方式中，所述故障类型包括旋变激励信号短路、旋变激励信号电压过低、旋变出力侧信号断路、旋变r/d信号转换异常，优选的额，所述旋变解码芯片内置有温度传感器，通过所述温度传感器检测旋变芯片温度，温度高于阈值则判断旋变解码芯片异常高温故障。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。