[发明专利]一种旋转变压器信号转换装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种旋转变压器信号转换装置。

背景技术

旋转变压器运用于运动伺服控制系统中，作电机转子角度位置的测量。旋转变压器需要一个10KHz左右的激励信号驱动，输出信号为与激励同频幅值随电机转子做正弦变化的信号。因此旋转变压器需要一个转换器去驱动并且将其输出信号转换为角度信号。现在有的转换器有两种方案：亚德诺的AD2S1210或多摩川的AU6802等系列和直接用微控制器的AD模块采集旋转变压器输出高频信号进行处理方案。亚德诺的AD2S1210或多摩川的AU6802等系列为采用闭环跟踪原理将角度位置信号直接数字输出。此种方案在采样电机转子角度位置信号时需占用微控制器硬件资源太多，至少占用10个I/O口和一个SPI模块。此外此类芯片过于复杂，相当于一个微控制器，需要晶振、模拟和数字供电。而且此类芯没有冗余设计，如果用在新能源电动汽车上做牵引电机转子角度位置检测安全可靠性不足。另外此类芯片价格较贵，量产价格在15美元左右，对于追求高经济效益的工业产品和汽车电子产品存在成本压力。直接用微控制器的AD模块采集旋转变压器输出高频信号进行处理方案占用太多的微控制器软件资源，对于需要快速响应的电机控制系统不适用，此外这种方案需要很独立器件，对于用在电动汽车上牵引电机控制系统等关键部件上是不安全的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是减小软硬件资源的占用，减小信号转换器的成本压力，并且增加其在用于新能源电动汽车上做牵引电机转子角度位置检测安全可靠性。

对此，本发明提供一种旋转变压器信号转换装置，包括：稳幅振荡电路，和至少一路信号转换通道；所述信号转换通道包括：差分放大电路、乘法器，和低通滤波电路；所述稳幅振荡电路产生旋转变压器激励频率信号并输出给旋转变压器，旋转变压器输出信号到所述差分放大电路，所述乘法器的两输入端分别接收所述差分放大电路和稳幅振荡电路的输出信号，所述乘法器输出信号到低通滤波电路，所述低通滤波电路输出只含转子变化的正余弦低频信号。

采用上述技术方案，稳幅振荡电路产生旋转变压器激励信号，旋转变压器输出信号经过差分放大器后与旋转变压器激励信号做乘法，从乘法器输出信号变为高频和低频叠加信号。此信号再经过低通滤波电路滤掉高频信号，变成只含转子角度变化的低频正余弦信号。利用微控制器的AD模块采样此低频正余弦信号，然后算出电机转子角度位置。以上设计方案采用简单通用电路结构，整个芯片集成度不高，可做成ASIC芯片，量产的成本不高，使经济性大大提高，可靠性增加。

本发明的整体思想为采用简单实用的方式产生旋转变压器激励信号同时将旋转变压器输出的含高频的复杂信号转换为只含随转子变化的正余弦低频信号。与现有技术相比，其优点在于，大大减少了占用的硬件资源，使得成本大大降低，使经济性大大提高。除此之外，输出的信号易于处理，这就减少了其占用微控制器的软件资源，使其处理速度加快。

优选的，所述旋转变压器信号转换装置包含至少两路所述信号转换通道。

优选的，所述的旋转变压器信号转换装置，至少两路所述信号转换通道分别异构设置。

其中，异构设置是指电路在物理上的分布是不同的。例如，如果有两路信号转换通道，其差分放大电路、乘法器，和低通滤波电路在物理的依次分布的方向相互成90度。这样做的优点在于由于汽车中的环境对电子电路的干扰比较大，容易干扰信号，由于电路在物理上的分布的差异，可能只干扰一路信号，而对另一路不造成干扰或者干扰较小。除此之外，即使在一路信号坏掉的情况下，仍然可以保证系统正常工作。这样子大大的增强了其可靠性。

进一步采用上述技术特征，其优点在于，在电动汽车电机控制系统中电机角度位置信号是非常关键的，如果采用两路旋转变压器信号转换通道，可以保证信号的准确性，由于汽车中的环境对电子电路的干扰比较大，在一路信号坏掉的情况下，仍然可以保证系统正常工作，大大增强其可靠性。

优选的，所述差分放大电路包括：正模拟输入端、负模拟输入端，同相输入电阻、反相输入电阻、同相反馈电阻、反相反馈电阻、参考电压端，和差分运算放大器；所述正模拟输入端经所述同相输入电阻接入所述差分运算放大器的同相端，所述负模拟输入端经所述反相输入电阻接入所述差分运算放大器的反相端，所述差分运算放大器的同相端经同相反馈电阻接到参考电压端，所述差分运算放大器的反相端经反相反馈电阻接到所述差分运算放大器的输出端。