[发明专利]自整角机/旋转变压器的数字角转换方法

权利要求书

1.一种自整角机/旋转变压器的数字角转换方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，采集自整角机或旋转变压器两路电压信号和一路激磁信号；

步骤2，利用两路电压信号与轴角的三角函数关系，通过激磁信号简化公式，得到只有轴角为未知变量的三角函数关系；

步骤3，通过求反三角函数，得到最终的数字化轴角；

对于自整角机，数字角转换方法具体为：

自整角机的线电压瞬时值为e₁＝E₀sin(wt)sinθ

e₂＝E₀sin(wt)sin(θ+120°)

e₃＝E₀sin(wt)sin(θ+240°)

其中，E₀为激磁信号幅值，w为激磁信号角频率，θ为轴角；

模数转换器选择采集两路线电压信号及一路激磁信号，任取两路线电压信号，线电压信号取e_i，e_j，i＝1，2，3，j＝1，2，3，且i≠j；

设激磁信号E_s＝E₀sin(ωt)，采集后送至FPGA，分别进行两路加、减运算：

U_b＝e_j-e_i＝-3E₀sin(ωt)cosθ

根据使用场合切换模式1和模式2，采用模式1时只有一路线电压信号及一路激磁信号参与运算，采用模式2时有两路线电压信号及一路激磁信号参与运算，两种模式的运算过程为：

模式1：计算-U_b/(3E_s)＝cosθ，由数学软件生成arccos的值，将值例化到FPGA的单口ROM中，通过查表1，再结合U_a、E_s的符号，确定整周期轴角θ；

表1

其中，θ₀为反三角函数得出值；

模式2：计算得到tanθ后，通过量化误差计算，再通过极限逼近判决，由查找表2求结合U_b、E_s的符号，确定整周期轴角θ；

表2

对于旋转变压器，数字角转换方法具体为：

旋转变压器的两绕组电压的瞬时值为：

e_a＝E₀sin(wt)sinθ

e_b＝E₀sin(wt)cosθ

模数转换器采集两路瞬时电压信号及激磁信号，U_a＝e_a，U_b＝e_b，设激磁信号E_s＝E₀sin(ωt)，根据使用场合切换模式1和模式2，模式1为只有绕组电压信号及一路激磁信号参与运算，模式2有两路绕组电压信号及一路激磁信号参与运算；

模式1：计算U_b/E_r＝cosθ，得到cosθ，由数学软件生成arccos的值，将值例化到FPGA的单口ROM中，通过查表1，再结合U_a，E_r的符号，确定整周期轴角θ。

模式2：计算U_a/U_b＝tanθ，得到tanθ后，通过量化误差计算，再通过极限逼近判决，由查找表2求arctan(U_a/U_b)，再结合U_b、E_r的符号，确定整周期轴角θ。

2.根据权利要求1所述的自整角机/旋转变压器的数字角转换方法，其特征在于，自整角机或旋转变压器的两路电压信号和一路激磁信号通过衰减网络衰减后经隔离放大器进行隔离，然后进行数字角转换。