[发明专利]一种旋转变压器信号解算方法及解算器

权利要求书

1.一种旋转变压器信号解算方法，其特征在于包括下述步骤：

(a)整周转动电机，采集电机的转角信号，得出转角信号波形的波峰和波谷的数值，设立0～1/4周期的正弦表，所述正弦表的幅值为N1～N2，其中N1为波峰和波谷数值的平均值，N2为波峰的数值，对应的角度为0～90°，以备查表计算；

(b)采样当前低频正弦信号U_s(θ)和低频余弦信号U_c(θ)并将这两个角度值转换为数字量分别为X、Y，同时将当前X、Y分别保存备份为X_bak和Y_bak，与下一次采样结果比较进而判断转子旋转方向；

(c)将转子位置θ划分为四个象限，分别是0～90°、90°～180°、180°～270°、270°～360°，根据数字信号X、Y确定转子位置所属象限：

当N1＜X≤N2且0＜Y≤N1时，转子位置θ落在0～90°范围内；

当N1＜X≤N2且N1＜Y≤N2时，转子位置θ落在90°～180°范围内；

当0＜X≤N1且N1＜Y≤N2时，转子位置θ落在180°～270°范围内；

当0＜X≤N1且0＜Y≤N1时，转子位置θ落在270°～360°范围内；

(d)根据X及转子位置θ的范围查正弦表：

当0＜θ≤90°时，根据X值查到正弦表所对应的角度即为转子当前位置；

当90°＜θ≤180°时，根据X值查到正弦表所对应的角度再被180°减去后的结果即为转子当前位置；

当180°＜θ≤270°时，用X加上N1后的结果查找正弦表，查找后所对应的角度再被270°减去后的结果即为转子当前位置；

当270°＜θ≤360°时，用X加上N1后的结果查找正弦表，查找后所对应的角度再被360°减去后的结果即为转子当前位置；

(e)转子旋转方向判断：用当前的采样结果与上一次进行比较，即ΔX＝X-X_bak，ΔY＝Y-Y_bak，对ΔX，ΔY和转子位置θ进行判断：

当0＜θ≤90°时，若ΔX＞0，ΔY＞0，则电机正转，若ΔX＜0，ΔY＜0则电机反转；

当90°＜θ≤180°时，若ΔX＜0，ΔY＞0，则电机正转，若ΔX＞0，ΔY＜0则电机反转；

当180°＜θ≤270°时，若ΔX＜0，ΔY＜0，则电机正转，若ΔX＞0，ΔY＞0则电机反转；

当270°＜θ≤360°时，若ΔX＞0，ΔY＜0，则电机正转，若ΔX＜0，ΔY＞0则电机反转。

2.一种实现权利要求1所述旋转变压器信号解算方法的解算器，包括正弦激励信号发生器、差分信号转换器、精密绝对值加法器、反相器和低通滤波器以及数字信号处理器，其特征在于：正弦激励信号发生器产生高频的正弦波差分信号，一方面作为旋转变压器的输入激励，使旋转变压器产生出包含转子位置信息的反馈信号，另一方面正弦信号经过差分信号转换器后输出单端信号，作为后续调理的参考信号；旋转变压器的输出信号分别是带有转子转角位置信息的一路正弦差分信号和一路余弦差分信号，所述正弦差分信号和余弦差分信号的频率与激励信号相同，幅值随转子角度的变化而改变；旋转变压器反馈回来的正弦差分信号经过差分信号转换器后输出单端正弦信号，该信号与参考信号一起输入到精密绝对值加法器进行叠加，输出的信号经过低通滤波器后最终输入到数字信号处理器的模拟输入引脚；旋转变压器反馈回的另一路余弦差分信号同样经过另一差分信号转换器后输出单端余弦信号，它与经过反相器的正弦激励信号一同输入到精密绝对值加法器进行叠加，输出的信号经过低通滤波器后最终输入到数字信号处理器的另一模拟输入引脚；数字信号处理器对两路模拟信号进行采样，解算出转子的位置和旋转的方向，从而实现对无刷直流电机的精确控制。