[發(fā)明專利]一種高頻方波驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)變壓器解碼裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210362442.5
• 申請(qǐng)日: 2022-04-07
• 公開（公告）號(hào): CN114759852A
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳春;支恩;鄭露華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02P21/18
• 分類號(hào): H02P21/18;H02P25/022;H02P27/08;H03M1/12;H03K7/08
• 代理公司: 浙江千克知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33246
• 代理人: 趙芳

一種高頻方波驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)變壓器解碼裝置，包括主控芯片：至少可產(chǎn)生一路方波信號(hào)，且包括兩個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC通道；單相半橋及其驅(qū)動(dòng)芯片：通過單相半橋?qū)⒏哳l方波信號(hào)放大，施加到初級(jí)激磁繞組；信號(hào)調(diào)理電路：對(duì)旋轉(zhuǎn)變壓器輸出的包含旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子磁極位置信息的正交信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，得到可供ADC直接采樣的正、余弦信號(hào)。以及提供一種高頻方波驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)變壓器解碼方法。本發(fā)明無需使用旋轉(zhuǎn)變壓器專用解碼芯片，旋轉(zhuǎn)變壓器的激勵(lì)信號(hào)為高頻方波電壓信號(hào)，采用單相半橋放大產(chǎn)生，易于實(shí)現(xiàn)，硬件電路成本低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高頻方波驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)變壓器解碼裝置及方法。

背景技術(shù)

永磁同步電機(jī)具有轉(zhuǎn)矩大、效率高、精度高等優(yōu)點(diǎn)成為高性能交流電機(jī)系統(tǒng)的首選。為了實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)矢量控制，需要實(shí)時(shí)準(zhǔn)確獲取轉(zhuǎn)子磁極位置。目前，通常采用位置傳感器來檢測(cè)轉(zhuǎn)子磁極位置，包括光電編碼器、磁編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器等。其中，旋轉(zhuǎn)變壓器因其抗振動(dòng)能力強(qiáng)、位置檢測(cè)精度高等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用在高可靠性電機(jī)系統(tǒng)中。

通常，通過向旋轉(zhuǎn)變壓器初級(jí)激磁繞組施加一組高頻正弦電壓激勵(lì)信號(hào)，旋轉(zhuǎn)變壓器受轉(zhuǎn)子磁阻變化的影響，次級(jí)感應(yīng)繞組正交分布，并感生出一對(duì)包含轉(zhuǎn)子磁極位置信息的高頻正、余弦電壓信號(hào)。然后，對(duì)這兩個(gè)高頻正、余弦信號(hào)進(jìn)行調(diào)理、采樣、鎖相等措施，得到轉(zhuǎn)子磁極位置和轉(zhuǎn)速。目前，常用的旋轉(zhuǎn)變壓器解碼方式是使用專用解碼芯片，專利《針對(duì)采用AD2S1210旋變解碼芯片的航空起動(dòng)電機(jī)旋變回路故障檢測(cè)方法》(發(fā)明人：趙鵬，管毅，趙勇，杜東泉，李真貴，申請(qǐng)?zhí)枺篊N201911082852.9)和《基于AD2S1210旋變解碼芯片的旋變反饋信號(hào)分頻方法和系統(tǒng)》(發(fā)明人：馬佳倚，熊志偉，張寧，申請(qǐng)?zhí)枺篊N202011313287.5)采用AD2S1210芯片產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)，并解調(diào)出轉(zhuǎn)子磁極位置，然后將檢測(cè)位置信息通過串/并行通訊總線發(fā)送給主控芯片。

然而，使用旋轉(zhuǎn)變壓器專用解碼芯片帶來了一些問題。首先，目前的專用解碼芯片價(jià)格一般較高，會(huì)增加系統(tǒng)成本；其次，需要設(shè)計(jì)解碼芯片和主控芯片的通訊接口、放大調(diào)理電路、信號(hào)調(diào)理電路等。論文《基于AD2S1210的旋變解碼電路設(shè)計(jì)》(作者：劉蕓邑，鄭婕，李燕，田桂平，魏偉，陳潔，發(fā)表在《紅外技術(shù)》，2016，38(12)：1042-1046)和《基于AU6803的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)電路設(shè)計(jì)》(作者：陳杰，吳瑞，發(fā)表在《微電機(jī)》，2016，49(12)：76-79)介紹了基于AD2S1210的旋轉(zhuǎn)變壓器解碼電路設(shè)計(jì)，但是存在硬件設(shè)計(jì)復(fù)雜、連線多、故障源多等問題，降低了系統(tǒng)整體的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述使用旋轉(zhuǎn)變壓器專用解碼芯片存在的問題，本發(fā)明提出了一種高頻方波驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)變壓器解碼裝置及方法，無需使用旋轉(zhuǎn)變壓器專用解碼芯片，旋轉(zhuǎn)變壓器的激勵(lì)信號(hào)為高頻方波電壓信號(hào)，采用單相半橋放大產(chǎn)生，易于實(shí)現(xiàn)，硬件電路成本低。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種高頻方波驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)變壓器解碼裝置，所述旋轉(zhuǎn)變壓器解碼裝置包括：

主控芯片：至少可產(chǎn)生一路高頻方波信號(hào)，且包含兩個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換通道ADC；

單相半橋及其驅(qū)動(dòng)芯片：通過單相半橋?qū)⒏哳l方波信號(hào)放大，施加到初級(jí)激磁繞組；

信號(hào)調(diào)理電路：對(duì)旋轉(zhuǎn)變壓器輸出的正、余弦差分信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，得到可供ADC直接采樣的正、余弦單端電壓信號(hào)。

進(jìn)一步，所述高頻方波激勵(lì)信號(hào)由主控芯片的某一時(shí)鐘通道產(chǎn)生PWM輸出，而后經(jīng)單相半橋放大至旋轉(zhuǎn)變壓器所需要幅值的高頻方波激勵(lì)信號(hào)。

再進(jìn)一步，所述信號(hào)調(diào)理電路包括共模電感、RC濾波電路、差分運(yùn)放電路、電壓抬升電路和電阻分壓電路。

更進(jìn)一步，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊中ADC采樣觸發(fā)信號(hào)與PWM輸出信號(hào)具有聯(lián)動(dòng)機(jī)制，ADC采樣觸發(fā)信號(hào)由同一時(shí)鐘的另一通道產(chǎn)生，保證ADC采樣時(shí)刻相對(duì)于方波激勵(lì)信號(hào)的相位不發(fā)生偏移。