[發明專利]一種適用于變速條件的旋轉變壓器信號轉換器

有效

• 申請號: 201610765909.5
• 申請日: 2016-08-31
• 公開（公告）號: CN107782344B
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發明（設計）人: 張健;員玉良
• 申請（專利權）人: 青島農業大學
• 主分類號: G01D5/244
• 分類號: G01D5/244
• 代理公司: 青島中天匯智知識產權代理有限公司 37241
• 代理人: 劉曉

本發明公開了一種適用于變速條件的旋轉變壓器信號轉換器，其包括有勵磁信號發生器、乘積檢波器、反正切解調器、相敏檢測器和三階角度跟蹤器。勵磁信號發生器產生勵磁信號；乘積檢波器完成對旋轉變壓器輸出信號的檢波；反正切解調器產生角速度前饋量；相敏檢波器根據角位置估計值和檢波后信號，產生角位置誤差信號；三階角度跟蹤器根據角位置誤差信號和角速度前饋量，計算得到角位置估計值和角速度估計值。本發明可有效拓展三階角度跟蹤器的帶寬，改善其動態性能，更適用于變速條件。

技術領域

本發明涉及一種適用于變速條件的旋轉變壓器信號轉換器，更確切的說，是指一種適合在變速條件下對旋轉變壓器輸出信號解調，獲取轉子角位置和角速度信息的信號轉換器。

背景技術

旋轉變壓器是一種抗干擾能力強、精度高的軸角傳感器，廣泛應用于工業、農業、航天等領域，在伺服控制領域更有著不可替代的作用。

目前旋轉變壓器的解調方案包括：反正切法、角度跟蹤法和偽線性化方法。反正切法通過反正切運算和差分運算獲取角位置和角速度信息，動態性能好，但精度不高；角度跟蹤法由乘法器、壓控振蕩器、放大器組成閉環系統，使估計值逐漸逼近實際值，以獲取角位置和角速度信息，該方法干擾抑制能力強，但是帶寬低、動態性較差；偽線性化方法對旋轉變壓器輸出信號進行偽線性化處理，輸出與角位置成比例的偽線性化信號，通過差分法獲取角速度信息，該方法成本低，但是解調精度最差。

發明內容

本發明的目的是提供一種適用于變速條件的旋轉變壓器信號轉換器，該旋轉變壓器信號轉換器將反正切法獲取的角速度信息作為前饋量對三階角度跟蹤器進行補償，最終獲取角位置估計值和角速度估計值。該轉換器在勻速條件下性能與三階角度跟蹤器相近；在變速條件下，能夠拓展三階角度跟蹤器的帶寬，改善三階角度跟蹤器動態性能，輸出精度比三階角度跟蹤器提升一倍以上。

本發明的一種適用于變速條件的旋轉變壓器信號轉換器，其包括有勵磁信號發生器（3）、乘積檢波器（4）、反正切解調器（5）、相敏檢測器（6）和三階角度跟蹤器（7）；

勵磁信號發生器(3)產生勵磁信號V_ex；

乘積檢波器（4）對旋轉變壓器輸出信號進行乘積檢波，由乘法器1（41）、乘法器2（42）、濾波器（43）、濾波器2（44）、放大器1（45）和放大器2（46）組成；旋轉變壓器輸出的正弦調制信號V_sin 經乘法器1（41）與勵磁信號發生器（4）產生的勵磁信號V_ex相乘，所得乘積信號經濾波器1（43）濾波和放大器1（45）放大后，輸出檢波后正弦包絡信號V_s；旋轉變壓器輸出的余弦調制信號V_cos經乘法器2（42）與勵磁信號發生器（4）產生的勵磁信號V_ex相乘，所得乘積信號經濾波器2（44）濾波和放大器2（46）放大后，輸出檢波后余弦包絡信號V_c；