基于FPGA的旋转变压器线性变换方法及变换器

摘要

本发明涉及旋转变压器的解码算法，为克服噪声敏感、输出滞后、资源占用多等传统方法的一系列问题，实现旋转变压器高精度的角位置输出，且具有良好的性能。为此，本发明采取的技术方案是，基于FPGA的旋转变压器线性变换方法及变换器，包括下列步骤：步骤1：获取四路不同相位正余弦信号步骤2：根据四路信号的符号和幅值大小把整个周期平均分成8个部分；步骤3：对步骤1中得到的四路信号取绝对值；步骤4：得到角度θ的初步估计值。本发明主要应用于旋转变压器的设计制造。

主权项

一种基于FPGA的旋转变压器线性变换方法，其特征是，包括下列步骤：步骤1：获取四路不同相位正余弦信号：旋转变压器输出信号解调之后会得到一路正弦信号αU_msin(θ)和一路余弦信号αU_mcos(θ)，对其进行归一化处理，移除幅值得到：S₁＝sin(θ)S₂＝cos(θ)根据正余弦信号的固有性质，两路信号相加并进行一定的幅值调整之后得到：$S_3=\frac{\sqrt{2}}{2}(\sin \theta +\cos \theta )=\sin (\theta +\frac{\pi }{4})$同样的方式，两路信号相减并进行相应的幅值调整之后得到：$S_4=\frac{\sqrt{2}}{2}(\sin \theta -\cos \theta )=\sin (\theta -\frac{\pi }{4})$步骤2：根据四路信号的符号和幅值大小把整个周期[0,2π]平均分成8个部分，并进行相应的编码；步骤3：对步骤1中得到的四路信号取绝对值，然后再对取绝对值后的信号进行取小运算，得到一个伪线性信号：min(|S₁|,|S₂|,|S₃|,|S₄|)，由于正弦信号在零点附近有sinθ≈θ，则每一个伪线性线段具有近似1或‑1的斜率；步骤4：得到角度θ的初步估计值根据得到的伪线性信号处于上升段还是下降段，将步骤2中得到的每个区间再平均分成两段，对于经过细分后[0,2π]上16段区间的伪线性信号，进行以下操作：第2n‑1段区间上的伪线性信号向上平移(n‑1)π/4，第2n段区间上的伪线性信号以y＝nπ/8为轴作轴对称的映射，其中n＝1,2,…8，具体表述为：在(n‑1)π/4<θ≤(2n‑1)π/8区间，取$\hat{\theta }=\frac{(n-1)\pi }{4}+\min \left(\right|S_1|,|S_2|,|S_3|,|S_4\left|\right),$在(2n‑1)π/8≤θ≤nπ/4区间，取$\hat{\theta }=\frac{\mathrm{n\pi }}{4}-\min \left(\right|S_1|,|S_2|,|S_3|,|S_4\left|\right),$这样由伪线性信号得到角度θ的初步估计值