旋转变压器数字转换器

摘要

本发明公开了一种旋转变压器数字转换器，可实现对旋转变压器(2)输出信号的精确解调，由信号调理模块(3)、相敏检测器(4)、增益发生器(6)和状态观测器(5)组成。信号调理模块(3)将旋转变压器(2)的输出信号进行幅值调理、模数转换，同时与励磁信号发生器(7)输出的励磁信号进行过零比较，输出电压基值；相敏检测器(4)可根据旋转变压器(2)输出信号及状态观测器(5)输出的角度值，生成包含相位信息的误差信号；增益发生器(6)根据信号调理模块(3)的输出信号，计算出状态观测器(5)所需的增益系数；状态观测器(5)根据上述误差信号和增益系数，解调出电机转子的被测角度和角速度。本发明采用处理器芯片与编译软件的方式进行解调，抗干扰能力强、精度高。

主权项

1、一种旋转变压器数字转换器，所述旋转变压器数字转换器用于完成电机(1)转子位置传感器——旋转变压器(2)的输出信号处理，该旋转变压器(2)对励磁信号发生器(7)产生的模拟励磁信号V_ref(t)励磁，并输出模拟正弦V_s(t)和模拟余弦V_c(t)，其特征在于：所述旋转变压器数字转换器包括有信号调理模块(3)、相敏检测器(4)、状态观测器(5)和增益发生器(6)；所述信号调理模块(3)由调理器(31)、A/D转换器(32)和过零比较器(33)组成；其中，信号调理模块(3)中的调理器(31)和A/D转换器(32)用于将接收的模拟正弦V_s(t)进行幅值调理、模数转换，输出数字正弦V_s(j)；信号调理模块(3)中的调理器(31)和A/D转换器(32)用于将接收的模拟余弦V_c(t)进行幅值调理、模数转换，输出数字余弦V_c(j)；信号调理模块(3)中的过零比较器(33)用于将接收的模拟励磁信号V_ref(t)进行过零比较，输出电压基值S(j)；所述相敏检测器(4)由正弦发生器(41)、余弦发生器(42)、A乘法器(43)、B乘法器(44)、D加法器(45)组成；其中，相敏检测器(4)中的正弦发生器(41)用于产生角度估计值的正弦值相敏检测器(4)中的余弦发生器(42)用于产生角度估计值的余弦值相敏检测器(4)中的A乘法器(43)将接收的数字正弦V_s(j)与余弦值相乘获得第一中间量；相敏检测器(4)中的B乘法器(44)将接收的数字余弦V_c(j)与正弦值相乘获得第二中间量；相敏检测器(4)中的D加法器(45)用第一中间量减去第二中间量获得在第j个测量时刻的误差E(j)；所述增益发生器(6)从实现的功能上划分由平方和运算器(61)、开方运算器(62)、增益系数运算器(63)、C乘法器(64)、D乘法器(65)、E乘法器(66)、F乘法器(67)组成；其中，增益发生器(6)中的平方和运算器(61)将接收的数字正弦V_s(j)、数字余弦V_c(j)进行平方和运算，输出参考电压平方和M(j)；增益发生器(6)中的开方运算器(62)将接收的参考电压平方和M(j)经开方运算，输出参考电压绝对值|V_r(j)|；增益发生器(6)中的增益系数运算器(63)将接收的电压基值S(j)进行[0，1]处理，输出[±1]判断值S₁(j)；增益发生器(6)中的C乘法器(64)将接收的参考电压绝对值|V_r(j)|与[±1]判断值S₁(j)进行乘法运算，输出参考电压V_r(j)；增益发生器(6)中的E乘法器(66)将接收的参考电压V_r(j)与角速度观测器常数β₂相乘，输出第三中间量；增益发生器(6)中的F乘法器(67)将接收的参考电压V_r(j)与角度观测器常数β₁相乘，输出角度观测器增益系数K₁(j)；增益发生器(6)中的D乘法器(65)将接收的参考电压平方和M(j)与第三中间量相乘，输出角速度观测器增益系数K₂(j)；所述状态观测器(5)从实现的功能上划分由角速度预测器模块(501)和角度预测器模块(502)组成；所述角速度预测器模块(501)包括有G乘法器(51)、H乘法器(52)、A加法器(53)、状态存储器A(56)；所述角度预测器模块(502)包括有I乘法器(54)、B加法器(55)、J乘法器(57)、C加法器(58)、状态存储器B(59)；其中，状态观测器(5)中的G乘法器(51)将接收的误差E(j)与角速度观测器增益系数K₂(j)相乘，输出第四中间量；状态观测器(5)中的H乘法器(52)将接收的第四中间量与采样周期T相乘，输出第五中间量；状态观测器(5)中的A加法器(53)依据状态存储器A(56)记载的第j测量时刻的角速度估计值与第五中间量相加，输出第j+1个测量时刻的角速度输出值状态观测器(5)中的I乘法器(54)将接收的误差E(j)与角度观测器增益系数K₁(j)相乘，输出第六中间量；状态观测器(5)中的B加法器(55)依据状态存储器A(56)记载的第j个测量时刻的角速度估计值与第六中间量相加，输出第七中间量；状态观测器(5)中的J乘法器(57)将接收的第七中间量与采样周期T相乘，输出第八中间量；状态观测器(5)中的C加法器(58)依据状态存储器B(59)记载的第j个测量时刻的角度估计值与第八中间量相加，输出第j+1个测量时刻的角度输出值第j个测量时刻的角度估计值就是第j个测量时刻的角度输出值；第j个测量时刻的角速度估计值就是第j个测量时刻的角速度输出值。