[發明專利]一種磁阻式旋轉變壓器的信號處理方法

在審

• 申請號: 201610029321.3
• 申請日: 2016-01-15
• 公開（公告）號: CN105526954A
• 公開（公告）日: 2016-04-27
• 發明（設計）人: 文長明;文可
• 申請（專利權）人: 中工科安科技有限公司;文長明;文可
• 主分類號: G01D5/12
• 分類號: G01D5/12;G01D18/00
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 方榮肖

技術領域

本發明涉及一種信號處理方法，尤其涉及一種磁阻式旋轉變壓器的信號處 理方法。

背景技術

旋轉變壓器是一種穩定而高效的傳感器，經常內置于伺服電機尾部，作為 位置與速度傳感器；電動汽車中驅動用電動機和發電機的位置傳感、電動助力 方向盤電機的位置及速度傳感、燃氣閥角度測量、真空室傳送器角度位置測量 等等，都是采用旋轉變壓器。

磁阻式旋轉變壓器的勵磁繞組和輸出繞組放在同一套定子槽內，固定不動。 但勵磁繞組和輸出繞組的形式不一樣。兩相繞組的輸出信號，隨轉角作正弦變 化、彼此相差90°電角度。與有刷旋轉變壓器、環形變壓器型的旋轉變壓器相 比，磁阻式旋轉變壓器的可靠性、工藝性、結構性、成本、長度尺寸小都是最 好的，因而得到廣泛的應用。但也會因為下列因素產生輸出信號偏差：安裝偏 差造成定子與轉子偏心；轉子鐵芯形狀或材質不均勻；磁滯或飽和；機械徑向 力影響；電磁干擾；有限的繞組數量；齒槽效應；溫度變化。因此精度比其它 兩種旋轉變壓器低。

把因為安裝偏差、制造偏差、材料不均勻、徑向力、繞組數量、齒槽效應 等固有因素而產生的旋轉變壓器信號偏差叫系統性偏差；把因為磁滯或飽和、 點菜干擾、溫度變化等引起的旋轉變壓器不確定性的信號偏差叫隨機性偏差。 對系統偏差進行糾正，對隨機性偏差進行實時補償，提高磁阻式旋轉變壓器的 輸出信號的精度是擴大使用的關鍵。

發明內容

本發明提出了一種磁阻式旋轉變壓器的信號處理方法，其用來處理磁阻式 旋轉變壓器的輸出信號，提高磁阻式旋轉變壓器的角度精度和速度精度。

本發明采用以下技術方案實現：一種磁阻式旋轉變壓器的信號處理方法， 其用于處理磁阻式旋轉變壓器的兩個輸出繞組的兩對輸出信號，以提高磁阻式 旋轉變壓器的角度th的精度和角速度ω的精度；該信號處理方法包括以下步驟：

通過對該兩對輸出信號的提取獲得軌跡信號sinalA與軌跡信號sinalB；

處理兩個軌跡信號后輸出角度th和角速度ω；

其中，兩個軌跡信號的處理包括：

接收一個中斷請求信號IRQ，生成一個恢復載波信號sign、一個帶有可調 節相位位置的方波信號；該方波信號一方面傳入磁阻式旋轉變壓器(3)的勵磁 繞組(8)，另一方面通過模數轉換為數字信號并通過過采樣影響輸出軌跡信號 sinalA與軌跡信號sinalB；該方波信號確保該兩對輸出信號都同步于規定的抖 動；

根據恢復載波信號sign從軌跡信號sinalA與軌跡信號sinalB中分別提取 低頻信號；

將兩個低頻信號通過與一個校正值相加、相乘實現偏移與增益的校正得到 校正信號cos(θ)與校正信號sin(θ)，還通過對cos(θ)的三角函數運算校正兩個校 正信號的相位偏差，最終獲得電角度周期內的電氣角瞬時值th_inc；

根據一個機械角零位置參考點信號zero_ref從電氣角瞬時值th_inc中獲取 一個特定角度，將該特定角度轉換成相應一個轉子位置機械角度th_mech，機 械角度th_mech與一個系統角度誤差補償量進行負反饋以產生角度th，角度th 經速度計算得到角速度ω。

作為上述方案的進一步改進，兩個軌跡信號的獲取：將該兩對輸出信號分 別模數轉換為兩對數字信號；過采樣兩對數字信號分別得到輸出軌跡信號sinal A與軌跡信號sinalB。

進一步地，在模數轉換之前分別對該兩對輸出信號作低通濾波。

作為上述方案的進一步改進，該方波信號通過濾波、運算放大后再供給勵 磁繞組。

作為上述方案的進一步改進，提取低頻信號時，把恢復載波sign與兩個軌 跡信號分別相乘后再分別提取低頻信號。

作為上述方案的進一步改進，移位增益相位補償時，首先將兩個低頻信號 通過與該校正值相加、相乘實現偏移與增益的校正得到校正信號cos(θ)與校正 信號sin(θ)；然后將校正信號cos(θ)與校正信號sin(θ)從直角坐標系下轉換到極 坐標系下；接著在極坐標系下計算電氣角瞬時值th_inc的補償量即該校正值； 最后根據該校正值采用對軌跡信號cos(θ)的三角函數運算，校正其對比軌跡信 號sin(θ)的相位偏差。