旋转变压器在高速永磁同步电动机中的应用 看完
旋转变压器数字转换器AD2S1205在电机转子位置检测中的应用
敖 杰， 刘永 强
５ １ ０ ６ ４ ０ ） （ 华南理工大学电力学院 ， 广 东广 州
摘要 ： 文 中介 绍 了一种 永磁 同步 电 机 转 子 位 置 检 测 方 法 ， 使用 Ｄ Ｓ Ｐ的 并 口模 拟 Ｓ Ｐ Ｉ 读取 Ａ Ｄ ２ Ｓ １ ２ ０ ５转 换 的 位 置 信 息 。
Ａ Ｄ ２ Ｓ １ ２ ０ ５是 最新 的单芯片旋变数 字转换器 ， 将 旋转 变压 器输 出的模 拟信号 转化 为数 字信 号 。文 中阐述 了旋转 变压 器、 Ａ Ｄ ２ Ｓ １ ２ ０ ５的工作原理及 其信 号引脚 ， 结合 Ｔ ＭＳ ３ ２ ０ Ｌ Ｆ ２ ４ ０ ６ Ａ， 给 出了一 种永磁 同步 电机 转子位 置检测的 通讯接 口方 法及
应用示例。
关键词 ： 旋 转变压器 ； Ｄ Ｓ Ｐ ； 数字转换 器； 永磁 同步电机 ； Ａ Ｄ ２ Ｓ １ ２ ０ ５ － － 中图分类号 ： Ｔ Ｍ３ ０ １ ． ２ ； Ｔ Ｍ ３ ５ １ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ２—１ ８ ４ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５—０ ０ ２ ５— ０ ４
０ 引 言
文 中主要论述 了使用旋转 变压器及其转换器 Ａ Ｄ ２ Ｓ １ ２ ０ ５检
永磁同步电机旋转变压器解码算法优化设计
永磁同步电机旋转变压器解码算法优化设计马利娇，贾欣&,陈少华（北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院，北京100192）摘要：针对旋转变压器解码电路误差对永磁同步电机（PMSM ）转子位置检测精度的影响，深入分析了解码电路工作 ，基 度/速度观测器， 了 高精度快响应的旋转变压器信 方法。
电路采用低电压运放MCA33202对旋变输出正弦和余弦信号进行解码，基于解码后的估算角度构建了单位反馈闭环系 ，优化了解码电路关键器，提高了 PMSM 转子位置检测精度。
通1台2.5 kW 高速PMSM 了该的有效 。
关键词：永磁同步电机；旋转变压器；观测器；解码电路；位置检测精度中图分类号：TM 341文献标志码：A文章编号：1673-6540（2021）02-0031-05doi ： 1052177/emca.2020.187Optimal Design of Resolver Decoding Algorithm for Permanent MagnetSynchronous Motor *收稿日期：2020-11-02；收到修改稿日期：2020-12-E4*基金项目：国家自然科学基金项目（62003047）；北京市委组织部骨干人才项目（2018000020124+103） 作者简介：马利娇（1995-），女,硕士研究生,研究方向为永磁电机控制’陈少华（1985-），男，博士,副教授，研究方向为高速电机控制、高效电力变换’（通信作者）MA Lijiao ， JIA Xinyu ， CHEN Shaohua(School of Instrument Scienca and Opto-Electronica Engineering ，Beijing InformationScienca & Technology University ，Beijing 100192，China)Abstrach : The erroo of resolves decoding circuit has effect on the rotoo position detection accuracy of permanent magnet synchronous motoe ( PMSM). In ordee to reducc tie inOuencc ，the principle of decoding circuit ir analyzed.A decoding circuit with the advantaaes of high precision and fast response is proposed. The low voVage operationaVamplifier MCA33202 is used t 。
旋转变压器在高速永磁同步电动机中的应用
旋转变压器在高速永磁同步电动机中的应用
黄科元;董恒;黄守道
【期刊名称】《微特电机》
【年(卷),期】2008(036)002
【摘要】介绍一种用于高速永磁同步电动机控制的转子位置检测方法,该方法采用旋转变压器/数字转换器AU6802N1,将旋转变压器输出的模拟信号转化为数字位置信号.设计了AU6802N1与旋转变压器和TMS320F2812之间的接口电路,并提出了一种具有较强容错性的位置信号数字处理方法.试验表明,该方案能够准确地实现电机位置和速度的检测.
【总页数】3页(P10-11,37)
【作者】黄科元;董恒;黄守道
【作者单位】湖南大学,湖南长沙,410082;湖南大学,湖南长沙,410082;湖南大学,湖南长沙,410082
【正文语种】中文
【中图分类】TM341;TM383.2
【相关文献】
1.浅析永磁同步电动机控制系统在高速电梯中的应用 [J], 郑凌敏
2.新型永磁同步电机控制用旋转变压器/数字转换器及其应用 [J], 崔军;温旭辉;张立伟
3.基于旋转变压器的高速无刷电动机换相控制研究 [J], 李朋;周军;高智刚;周凤岐
4.旋转变压器在永磁同步电机控制系统中的应用 [J], 陈继华
5.新型永磁同步电机控制用旋转变压器/数字转换器及其应用 [J], 崔军;温旭辉;张立伟
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电机中旋转变压器的作用
电机中旋转变压器的作用
电机中旋转变压器的作用
电机是一种将电能转换为机械能的设备，它由电源、转子、定子和控
制系统等组成。
其中，转子是电机的核心部件，它通过旋转产生机械能。
而旋转变压器则是电机中的一个重要组成部分，它的作用是将电
能转换为磁能，从而实现电机的旋转。
旋转变压器是一种特殊的变压器，它的结构与普通变压器类似，但是
它的一端固定在电机的定子上，另一端则随着转子的旋转而旋转。
旋
转变压器的主要作用是将电源提供的交流电转换为旋转磁场，从而驱
动电机的旋转。
旋转变压器的工作原理是利用电磁感应的原理，当电源提供交流电时，旋转变压器的一端会产生旋转磁场，这个旋转磁场会穿过电机的转子，从而产生电动势，驱动电机的旋转。
旋转变压器的另一端则通过电刷
和集电环与电源相连，从而实现电能的传输。
旋转变压器的优点是可以实现高效的能量转换，同时还可以实现电机
的可控性。
通过调节旋转变压器的参数，可以实现电机的转速控制，
从而满足不同的工作需求。
此外，旋转变压器还可以实现电机的反向
旋转，从而实现电机的正反转换。
总之，旋转变压器是电机中不可或缺的组成部分，它的作用是将电能转换为旋转磁场，从而驱动电机的旋转。
旋转变压器具有高效能量转换、可控性强、反向旋转等优点，是电机控制系统中不可或缺的重要组成部分。
永磁同步电机旋转变压器工作原理
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AD2S1205在永磁同步电机驱动系统中的应用
旋 转 变压 器 的输 出是 两 路正 交 的 Ｓ 信 号和 Ｃ Ｉ Ｎ ＯＳ信 号 ， 别 引 入 ＡＤ Ｓ ２ ５的 引 脚 ３ ， ８ｓ ．Ｉ Ｌ ） 引 脚 分 ２ １０ ７ ３ （Ｉ Ｓ Ｏ 与 Ｎ Ｎ ４ ，ｏｃ ． Ｏ Ｌ ） 图 ４是 接 收 旋 转 变 压 器 信 号 的 处 理 电 １ ４ （ ｏｓＣ Ｓ Ｏ 。
为 了 给 旋 转 变 压 器 的 励 磁 绕 组 提 供 满 足 要 求 的 高 品 质 正 弦 波 励 磁 信 号 ， 时 使 所 接 收 到 的 旋 转 变 压 器 正 ／ 弦 信 同 余 号 能 够 满 足 Ａ Ｓ ２ ５芯 片 对 输 入 信 号 幅 值 与 相 位 的 要 求 ， Ｄ２ １０
或 ２ Ｈｚ ０ｋ 。
统 中 ， 为 串 行 通 信 的 速 度 已 经 够 用 ， 了 节 省 ＭＣ 的 引 因 为 Ｕ
脚 资源 ， 将引脚 ６ Ｓ Ｅ 拉低接地 ， （Ｏ ） 采用 了串行通信 。在 串行 通 信 ＳＩ Ｐ 模块 中， 引脚 ２Ｒ 和 引脚 ３（ ｓ 对应 边缘触 发 的 （ Ｄ） ｃ）
‘
，
置 ｙ ｓ
ｓ．
励 磁绕组
输出绕 组
图 １ 旋 转 变压 器 原理 图
假 设 原 边 输 入 电压 为 ：
ＵＲ ＝ Ｕｍ ｉ ２￣ｆ ｌ ｓｎ ｌ
命长 、 对机 械和 电气 噪声 不敏 感 ， 腐蚀 、 高温 和 易实现 耐 耐 高速位 置检 测的优 点 ，非常适 合需要 快速响 应和抗 冲要 求 高 的调 速系统 。但是 ， 旋转变压 器需要＃ ￣ 励 磁信号作 为输 ＩＨ － 入信 号 ， 输 出为含 位置 信息 的模 拟信 号［ 因此 必须 将模 其 １ ］ ， 拟位 置信号转换 成数字 信号 ，才 可输入 到单片机或 Ｄ Ｐ等 Ｓ 控制芯 片。 系统使用 Ａ ａ ｇＤ ｖｃｓ 司的旋转变压器解 本 ｎｌ ｅｉ 公 ｏ ｅ
永磁同步电机旋转变压器的作用
永磁同步电机旋转变压器的作用
1.变压变频功能：永磁同步电机旋转变压器可以通过改变输入电压的
大小和频率，从而实现电机的变速和调速功能。
通过控制旋转变压器输出
电压的大小和频率，可以改变电机的转速和转矩，以适应不同负载的要求。
2.调节电机输出电压：永磁同步电机旋转变压器可以根据不同的工作
要求，调节电机输出电压的大小，以满足不同负载对电机的需求。
在需要
降低电机输出电压的情况下，旋转变压器可以通过降低输入电压来实现；
在需要提高电机输出电压的情况下，旋转变压器可以通过提高输入电压来
实现。
3.防止过压和欠压：永磁同步电机旋转变压器能够根据电机的负载变化，及时调节电机输出电压，以防止因过压或欠压而对电机造成损坏。
旋
转变压器通过监测电机的负载情况，自动调整输出电压的大小，以保持电
机的正常工作状态。
4.提高系统的效率：永磁同步电机旋转变压器可以根据电机负载的需求，调整电机输出电压的大小，从而提高电机的效率。
通过合理调整电机
的输出电压，可以避免电机过劳工作或者负载过小的情况，以提高系统的
整体效率。
5.提高电机的可靠性和稳定性：永磁同步电机旋转变压器能够根据电
机的工作状态，及时调整电机的输出电压，以保持电机运行的稳定性和可
靠性。
旋转变压器通过监测电机的运行情况，自动调整输出电压，以保持
电机的正常工作状态，并避免电机因输出电压的不稳定而引发故障。
综上所述，永磁同步电机旋转变压器主要作用是实现电机的变速与调速功能，并通过调节输出电压的大小来适应不同负载的要求，提高系统的效率、可靠性和稳定性。
旋转变压器在永磁同步电机控制系统中的应用
统 。但 是 ， 旋转 变压器 是模 拟信 号输 出 ， 有信 号 具
处理 较复 杂 的特 点 ， 以关 于旋 转 变 压 器 的研 究 所 多为 针对 某种 独特 功 能 的专 用 系统 ， 不利 于 这 实现 产 品的 产业 化 。本 文 综 合 各 类研 究 的成 果 ， 以低 速 Ｐ Ｍ控 制 系统 为 例 ， 计 一 种 通 用性 较 ＭＳ 设 强 的控制 系统 ， 系 统 通 过 一种 实 用 的转 换处 理 该 电路 ， 现旋转 变压 器 与通用 变频 器 的对接 ， 实 试验 证 明方案 切实 可行 ， 于实 现系统 的产 业化 。 易
压 器 的信号 频率 一致 ；
２ 用 于低 速 小容 量 Ｐ Ｍ 的通 用 变 ＭＳ 频器 特 点
本文 所 研 究 的对 象 为 低 速 小 容 量 Ｐ Ｍ， ＭＳ 因
此 用 于驱 动 的变频 器需 满足 以下 要求 ：
（ ）串行 数 据 输 出 口设 置 ：Ｃ Ｂ引 脚 设 为 ６ ＳＳ
１ 旋 转 变 压器 的工作 原理
本文使 用 的是正余 弦二对极 无刷 式旋 转 变压 器 ， 工作 原理 如 图 １ 其 所示 。
劣的工作环境 、 抗冲击 、 测量精度高等优点 ， 被广 泛 应 用 在 伺 服 系统 、 器 人 系 统 、 空航 天 等 领 机 航 域 。在 某些 低速 场合 ， 如轨 交 的开 门调速 系统 ， 也 越来 越 多地 使 用 基 于低 速 永 磁 同步 电机 （ ｅｍａ Ｐｒ —
Ｈ， 时 Ｄ Ｔ 此 Ａ Ａ引脚 为高 阻状态 ， 禁用 串 口输 出。
新型永磁同步电机控制用旋转变压器_数字转换器及其应用 (1)
新型永磁同步电机控制用旋转变压器 数字转换器及其应用崔军1,2 温旭辉1,2 张立伟1,21.中国科学院电工研究所2.中国科学院研究生院 摘要:介绍了一种用于永磁同步电机控制的转子位置检测方法。
该方法采用了新型旋转变压器 数字转换器AD2S1200,将旋转变压器输出的模拟信号转化为数字信号。
分析了AD2S1200的工作原理,给出了与TM S320L F2407A的通讯接口方法及程序示例。
关键词:旋转变压器 数字转换器 永磁同步电机 转子位置检测Appl ica tion of a Novel Resolver-d ig ita l Converteri n P M S M Con trol Syste mCu i Jun W en Xuhu i Zhang L i w eiAbstract:T h is paper introduces a m ethod of ro to r po siti on detecti on in PM S M(perm anent m agnet syn2 ch ronous mo to r)contro l system.T h is m ethod transfo rm s analog signals of reso lver to digital signals using a novel reso lver2digital converter AD2S1200.W o rk ing p rinci p le of AD2S1200is analyzed and a p ractical comm u2 nicati on interface so luti on of hardw are and softw are betw een AD2S1200and TM S320L F2407A is described in details.Keywords:reso lver2digital converter perm anent m agnet synch ronous mo to r(PM S M) ro to r po siti on de2 tecti on1 引言永磁同步电机由于其功率密度大、效率高、转矩稳定、响应速度快等特点在电动汽车驱动系统中得到了广泛应用。
旋转变压器的应用
19
上海赢双电机有限公司
5.1.2旋转变压器在EPS系统上面的应用 EPS是一个典型的电机伺服系统。在EPS中,汽车转向时,转矩传感器检测到转向盘的力 矩和转动方向，将这些信号输送到电控单元,电控单元根据转向盘的转动力矩、转动方向和 车辆速度等数据向电动机控制器发出信号指令,使电动机输出相应大小及方向的转动力矩以 产生助动力。目前,国外各大EPS研发单位正在开发助力电机为交流电机的EPS,以取代原有 的有刷直流电机EPS。 EPS必须满足很高的实时性和较高的精度要求,同时,要确保其具有高的可靠性。无刷旋 转变压器是较好的选择。
4
4ห้องสมุดไป่ตู้5
5
5.5
6
6.5
上海赢双电机有限公司
上海赢双电机有限公司
Primary Side Secondary Side
R 1(ORG)
θ
S 1(RED)
R 3(WHT) S 2(YEL)
S 3(BLK) S 4(BLU)
磁阻式旋转变压器原理图 磁阻式旋变主要应用于新能源车电机中作为位置传感器使用。 VR旋变主要参数包括： 极对数： 一般为2-12对极 Number of pole pair: 2-12 激磁电压：7V(rms) Input voltage: 7V(rms) 激磁频率：10kHz Input frequency: 10kHz 输入阻抗：180Ω±15% Impedances: 180Ω±15% 变压比：0.286±10% Transformation ratio: 0.286±10% 电气误差：≤±30′ Max.electrical error: ±30′
2.旋转变压器原理
Primary Side
Secondary Side
旋转变压器的工作原理及应用
旋转变压器的工作原理及应用
旋转变压器是一种用来改变交流电压大小的装置，其工作原理基于电磁感应定律。
在旋转变压器中，有两个或以上的线圈分别绕在磁性材料的铁芯上，当一个线圈中通有交流电流时，会产生一个交变磁场，从而诱导出另一个线圈中的感应电流，实现电压的变换。
工作原理：
一个最简单的旋转变压器包含两个线圈，分别称为原线圈和副线圈。
当原线圈
通有交流电流时，产生的交变磁场在副线圈内诱导出感应电动势，从而在副线圈中产生电流。
根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小与原线圈中的电流变化率有关，因此可以通过改变原线圈的匝数比例，实现不同电压的输出。
应用：
旋转变压器在电力系统中有着广泛的应用，主要用于电压的升降变换。
具体应
用包括：
•电力传输：通过将输电线路连接到旋转变压器，可以实现长距离电力传输中的电压升降。
•电力配电：在变电站中使用旋转变压器将高压电网中的电压降低为适合用户使用的低压电压。
•实验室和工业应用：在实验室和工业领域，旋转变压器可用于提供各种电压和电流值，满足不同设备的电力需求。
•电子设备：一些电子设备需要不同的电压供应，通过旋转变压器可以满足这种需求。
总的来说，旋转变压器在电力系统和电子设备中起着至关重要的作用，通过其
灵活的电压变换功能，为不同场景下的电力需求提供了解决方案。
旋转变压器在高速永磁同步电动机中的应用 看完
摘要:介绍一种用于高速永磁同步电动机控制的转子位置检测方法,该方法采用旋转变压器/数字转换器AU6802N1,将旋转变压器输出的模拟信号转化为数字位置信号。
设计了AU6802N1与旋转变压器和TMS320F2812之间的接口电路,并提出了一种具有较强容错性的位置信号数字处理方法，试验表明,该方案能够准确地实现电机位置和速度的检测。
关键词:旋转变压器，AU6802N1，接口电路，数字信号处理器在采用磁场定向控制的永磁同步电动机调速系统中,需要实时地检测电机转子位置及转速,以实现转矩、速度的闭环控制。
通常的检测方法是使用光电编码器,而常用的正交光电编码器起动时需要一段时间进行转轴定位,而且抗冲击震动性差,因此在需要快速响应的高速运行且对抗震要求较高的场合,往往使用旋转变压器。
旋转变压器的输出是含位置信息的模拟信号,需要将其转换为数字信号才可输入到单片机或DSP等控制芯片。
本文采用多摩川公司的旋转变压器数字转换器AU6802N1将模拟位置信号转换成12位数字位置信号, 同时采用TMS320F2812作主控CPU,可满足系统对转子位置与速度信号实时快速检测和处理的要求。
实验表明该方案确实可行,并具有较高的控制精度。
1 旋转变压器的原理本系统选用的无刷旋转变压器如图1所示。
经过无刷化设计,旋转变压器初级励磁绕组(R1-R2)和二相正交的次级感应绕组(S1-S3,S2-S4)同在定子侧,转子侧是与初级绕组和次级绕组磁通耦合的特殊结构的线圈绕组。
图1旋转变压器原理图当旋转变压器转子随电机同步旋转、初级励磁绕组外加交流励磁电压后,次级两输出绕组中便会产生感应电势,大小为励磁与转子旋转角的正、余弦值的乘积。
旋转变压器输入输出关系如下:ER1-R2=E0sinωtES1-S3=KER1-R2sinθES2-S4=KER1-R2cosθ式中:E0——励磁最大幅值；ω——励磁角频率；K——旋转变压器变比；θ——转子旋转角度。
旋转变压器应用解析
旋转变压器应⽤解析60年代起，旋转变压器逐渐⽤于伺服系统，作为⾓度信号的产⽣和检测元件。
三线的三相的⾃整⾓机，早于四线的两相旋转变压器应⽤于系统中。
随着电⼦技术和数字计算技术的发展，数字式计算机代替了模拟式计算机。
⽬前，旋转变压器主要是⽤于⾓度位置伺服控制系统中。
由于两相的旋转变压器⽐⾃整⾓机更容易提⾼精度，所以旋转变压器应⽤的更⼴泛。
旋转变压器的应⽤，发展很快。
除了传统的、要求可靠性⾼的军⽤、航空航天领域之外，在⼯业、交通以及民⽤领域也得到了⼴泛的应⽤。
特别应该提出的是，这些年来，随着⼯业⾃动化⽔平的提⾼，随着节能减排的要求越来越⾼，效率⾼、节能显著的永磁交流电动机的应⽤，越来越⼴泛。
⽽永磁交流电动机的位置传感器，原来是以光学编码器居多，但这些年来，却迅速地被旋转变压器代替。
⽬前各国都在⾮常重视的电动汽车中，电动汽车中所⽤的位置、速度传感器都是旋转变压器。
在应⽤于塑压系统、纺织系统、冶⾦系统以及其他领域⾥，所应⽤的伺服系统中关键部件伺服电动机上，也是⽤旋转变压器作为位置速度传感器。
旋转变压器传感器的⼯业应⽤⼀些绝对旋转传感技术（如光编码器）被多次选⽤于⼯业应⽤。
然⽽, 当应付恶劣环境或出于低成本考虑时，旋转变压器是理想的选择。
伺服电机常⽤于⼯业领域，与旋转变压器以及其他类型的位置传感器相连接。
通常使⽤伺服电机和伺服驱动器与旋转变压器配合来实现⾓速度与位置测量的应⽤包括：·数控（CNC）和注塑机·升降机·机械⼿臂·电动交通⼯具（电动⾃⾏车、电动滑板车、电动轮椅等）·铁路运输·农业和建筑设备·公共汽车和重型卡车·⾼尔夫球车和低速电动车主要的旋转变压器传感系统要求精确和及时的旋转变压器⾓度输出在找到利⽤旋转变压器来减轻电磁⼲扰对⼯业系统的影响的⽅法之前，重要的是要先理解为什么精确的位置控制是必不可少的。
旋转变压器提供⼀个理论上与⽆限解析度⼀样的模拟输出。
旋转变压器的工作原理及作用
旋转变压器的工作原理及作用嘿，恁问旋转变压器啥工作原理和有啥作用啊？这事儿咱得好好唠唠。
先说这工作原理哈。
旋转变压器呢，就跟个小魔法师似的。
它主要是靠电磁感应来干活儿。
里面有两个部分，一个叫定子，一个叫转子。
定子就像个老大哥，稳稳地在那儿。
转子呢，就像个调皮的小弟弟，能转来转去。
当电流通过定子的时候，就会产生磁场。
这转子在磁场里一转，就会感应出不同的电压和电流。
就跟两个人在那儿传话似的，通过磁场来传递信号。
再说说它的作用。
这旋转变压器作用可大咧。
一个作用就是能测量角度。
比如说在一些机器人啊、数控机床啊这些地方，得知道某个部件转了多少角度。
这旋转变压器就能准确地测出来，就像个小指南针似的，告诉你转到啥位置了。
还能用来控制速度。
通过测量转子的转速，就能知道机器转得快还是慢。
要是转得太快了，就可以让它慢一点；转得太慢了，就加点油让它快起来。
就跟开车似的，得控制好速度。
另外呢，旋转变压器还挺可靠。
不像有些东西，容易坏。
它能在一些恶劣的环境下工作，比如高温啊、低温啊、潮湿啊这些地方。
就像个小战士似的，不怕困难。
俺们厂有个机器，以前总是不知道转了多少角度，控制不好速度。
后来装了个旋转变压器，嘿，问题全解决了。
机器干活儿更精准了，效率也提高了不少。
大家都夸这旋转变压器好用。
咱要是碰到需要测量角度、控制速度的地方，就可以考虑用旋转变压器。
别小瞧了这个小东西，它的作用可大着呢。
反正啊，旋转变压器的工作原理不难懂，作用也不少，咱得好好利用起来。
要不，白瞎了这么好的玩意儿。
《旋转变压器 》课件
旋转变压器的应用领域
汽车工业
用于检测曲轴、凸轮轴位置，以 及车辆四轮定位。
数控机床
用于实现高精度角度控制和位置 检测。
航空航天
用于飞行器的姿态控制和导航系 统。
机器人技术
用于机器人的关节角度检测和运 动控制。
旋转变压器的优缺点
优点
结构简单、可靠性高、耐高温、 抗干扰能力强、测量精度高。
缺点
输出信号为模拟量，需要配合后 续电路进行信号处理；对安装位 置和轴系要求较高，需要专业人 员安装调试。
05
未来旋转变压器的发展趋势
新型旋转变压器的研发
研发高精度、高效率的旋转变压器
随着科技的发展，对旋转变压器的精度和效率要求越来越高，未来将会有更多新 型的旋转变压器被研发出来，以满足各种应用需求。
微型化、集成化旋转变压器
随着微电子技术的发展，微型化和集成化的旋转变压器将成为未来的重要研究方 向，这将有助于减小设备的体积和重量，提高其便携性和可靠性。
02
感应电动势的大小和方向随转子 的位置和极数而变化，从而输出 与转子位置成比例的电压信号。
旋转变压器的控制方式
旋转变压器可以采用模拟控制和数字控制两种方式。
模拟控制方式通过调整励磁电流的大小和方向来控制旋转变压器的输出电压信号。
数字控制方式则通过数字信号处理器（DSP）或微控制器（MCU）对旋转变压器进 行数字化控制，实现更高的控制精度和动态性能。
根据故障现象，结合以上方法，逐步排查 故障原因，采取相应的措施进行排除。
旋转变压器的保养建议
01
02
03
定期进行维护保养
建议每年对旋转变压器进 行一次全面的维护保养， 包括清洗、检查、紧固等 。
利用旋变软解码研究分析车用永磁同步电机定转子同心度
0引言背景介绍：近些年来，新能源汽车在我国高速发展，并逐步替代传统燃油车成为市场主流。
与之相配套的，电驱动系统也逐步替代传统燃油发动机系统，成为新能源汽车动力总成的核心系统。
新能源汽车的迅猛发展促进了电驱动系统，特别是永磁同步电机的广泛应用。
然而，电机定转子同心度的精确测量对于电机性能乃至整个电驱动系统的性能至关重要，因此成为了本研究的重点。
研究目的：永磁同步电机由于制造、安装等原因，电机定转子的同心度往往存在一定的偏差，这种偏差会导致电机内部的气隙空间分布不均匀，进而影响电机的磁场分布、电磁特性和机械运行，最终影响电机的性能和寿命。
因此，研究车用永磁同步电机定转子同心度的测量和评估方法具有重要的理论和实际意义。
本文提出的基于旋变软解码技术的同心度检测方法，不仅提高了测量的精准度，还简化了检测流程，具有更广泛的适用性和更高的效率。
1文献综述1.1国内研究现状国内目前对车用永磁同步电机定转子同心度的检测方法比较有限，主流采用的检测技术手段基本都是直接检测，即通过测量仪器或者视觉检测等手段直接检测定转子中心差。
总体而言，可以分为以下几种：1.1.1采用机器视觉检测该方法主要采用光学成像原理，对转子运动过程进行自动图像采集和处理，通过观察电机转子与定子之间的轴向位置偏差，自动判断检测结果。
该方案自动化程度高，能够满足电机下线检测例如测量精度和过程节拍等要求。
缺点是，由于高精度视觉检测系统对成像、照明、图像处理及检测等过程控制要求高，设备价格昂贵而且维护成本高，目前主要依靠进口。
1.1.2采用专业测量仪器检测该方法使用专业的测量仪器对电机转子与定子之间的轴向位置偏差进行精确测量，以确定是否符合电机同心度标准。
该方案同样可以满足高精度要求，缺点是，需要进行人工目视检测及判断，同时根据不同测量位置对电机转速也有不同要求，用于下线检测存在检测节拍、检测一致性等缺点，同时高精度检测设备同样价格昂贵而且维护成本高。
旋转变压器在永磁同步电机控制系统中的应用
旋转变压器在永磁同步电机控制系统中的应用陈继华【摘要】A very convenient interface circuit for resolver and inverter was designed. The interface was used in the control system of low speed and little power PMSM, The working theory of resolver was introduced and the request of universal converter according to the special application was put forward. Then the designing principle of the interface that is based onAU6802N1 and makeup a control system with the interface model was introduced. Experiment showed that the system has a very good low speed control performance and was easily to achieve batch production.%设计了一种方便实用的旋转变压器与通用变频器的接口电路,并将该接口电路应用到低速小容量永磁同步电机的控制中.首先介绍了旋转变压器的工作原理,针对应用场合的特殊性提出了通用变频器的要求,然后详细介绍了基于AU6802N1接口电路的设计原理,并组建了基于该接口模块的控制系统.试验表明,该系统具有非常好的低速控制性能,易于实现产品的量产化.【期刊名称】《电机与控制应用》【年(卷),期】2012(039)005【总页数】4页(P18-21)【关键词】旋转变压器;永磁同步电机;低速小容量【作者】陈继华【作者单位】上海华银电器有限公司,上海201111【正文语种】中文【中图分类】TM301.2;TM3510 引言旋转变压器因其使用可靠、寿命长、能适应恶劣的工作环境、抗冲击、测量精度高等优点，被广泛应用在伺服系统、机器人系统、航空航天等领域。
旋转变压器PPT课件
多相旋转变压器具有较 高的精度和线性度，适 用于高精度测量和控制 系统中。
根据用途分类：旋转变 压器可分为标准型和特 殊型两种类型。
标准型旋转变压器主要 用于测量和控制系统中， 而特殊型旋转变压器则 根据特定需求进行定制， 如用于高温、高压、腐 蚀等恶劣环境下的旋转 变压器。
03 旋转变压器的应用
对安装和调整要求较高
旋转变压器的安装和调整要求较 高，需要专业的技术人员进行操 作，否则可能会影响测量精度和 稳定性。
对工作环境要求较高
旋转变压器对工作环境的要求较 高，需要在干燥、无尘、无振动 的环境中工作，以确保测量精度 和稳定性。源自 05 未来旋转变压器的发展趋 势
提高精度和稳定性
优化设计
智能化控制
通过改进结构设计、优化材料和制造 工艺，提高旋转变压器的精度和稳定 性。
结合传感器技术和控制算法，实现旋 转变压器的智能化控制，提高其稳定 性和可靠性。
误差补偿技术
采用先进的误差补偿技术，如数字补 偿技术，对旋转变压器的输出进行精 确调整，提高其测量精度。
降低成本和体积
优化生产工艺
通过改进生产工艺和降低制造成 本，实现旋转变压器成本的降低。
01
旋转变压器主要由定子 和转子组成。
02
定子上有励磁绕组，而 转子上则有感应绕组。
03
04
定子和转子之间存在气 隙，以减少磁阻并提高 磁耦合效率。
旋转变压器的结构紧凑， 通常用于高精度测量和 控制系统中。
旋转变压器的工作原理
01
02
03
04
当励磁绕组中通入交流电时， 会在定子中产生一个旋转磁场
。
详细描述
在汽车领域，旋转变压器用于检测曲轴位置、气门开度等，实现发动机的精确控制；在航空领域，旋转变压器用 于检测飞行器的姿态和角位置；在能源领域，旋转变压器用于风力发电机的转速和角度监测；在工业自动化领域， 旋转变压器用于数控机床、包装机械等设备的运动控制和位置检测。
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摘要:介绍一种用于高速永磁同步电动机控制的转子位置检测方法,该方法采用旋转变压器/数字转换器AU6802N1,将旋转变压器输出的模拟信号转化为数字位置信号。
设计了AU6802N1与旋转变压器和TMS320F2812之间的接口电路,并提出了一种具有较强容错性的位置信号数字处理方法，试验表明,该方案能够准确地实现电机位置和速度的检测。
关键词:旋转变压器，AU6802N1，接口电路，数字信号处理器
在采用磁场定向控制的永磁同步电动机调速系统中,需要实时地检测电机转子位置及转速,以实现转矩、速度的闭环控制。
通常的检测方法是使用光电编码器,而常用的正交光电编码器起动时需要一段时间进行转轴定位,而且抗冲击震动性差,因此在需要快速响应的高速运行且对抗震要求较高的场合,往往使用旋转变压器。
旋转变压器的输出是含位置信息的模拟信号,需要将其转换为数字信号才可输入到单片机或DSP等控制芯片。
本文采用多摩川公司的旋转变压器数字转换器AU6802N1将模拟位置信号转换成12位数字位置信号, 同时采用TMS320F2812作主控CPU,可满足系统对转子位置与速度信号实时快速检测和处理的要求。
实验表明该方案确实可行,并具有较高的控制精度。
1 旋转变压器的原理
本系统选用的无刷旋转变压器如图1所示。
经过无刷化设计,旋转变压器初级励磁绕组(R1-R2)和二相正交的次级感应绕组(S1-S3,S2-S4)同在定子侧,转子侧是与初级绕组和次级绕组磁通耦合的特殊结构的线圈绕组。
图1旋转变压器原理图
当旋转变压器转子随电机同步旋转、初级励磁绕组外加交流励磁电压后,次级两输出绕组中便会产生感应电势,大小为励磁与转子旋转角的正、余弦值的乘积。
旋转变压器输入输出关系如下:
ER1-R2=E0sinωt
ES1-S3=KER1-R2sinθ
ES2-S4=KER1-R2cosθ
式中:
E0——励磁最大幅值；
ω——励磁角频率；
K——旋转变压器变比；
θ——转子旋转角度。
2 基于AU6802N1的接口电路
2.1 旋转变压器与AU6802N1的接口电路
AU6802N1提供给旋转变压器的交流励磁电压由RSO-COM口输出,频率由引脚FSEL1和FSEL2设置,在图2的电路中励磁电压信号的频率设置为10kHz。
励磁电压的有效值通过双电源Booster放大电路进行调节。
该励磁电压信号又反馈回R1E -R2E端口,用于实现内部相位同步检测和断相检测。
旋转变压器产生的cos和sin 信号经过调理后分别由S3-S1和S4-S2端口进入解码芯片。
参数选择:V=15V, Ri=22kΩ, Rf=100kΩ, R1=R2=313kΩ, R3 =R4=4.7Ω, Rext=12Ω, RR1=RR2=313k Ω, RI1=20kΩ, RI2=200kΩ, RBH=68kΩ, RBL=20kΩ，Ci=0.1μF, Cf=200pF, Cn=100pF, Cc=1000pF。
图2 旋转变压器与AU6802N1接口电路
2. 2 AU6802N1与TMS320F2812的接口设计
本系统采用TMS320F2812作为主控CPU,用AU6802N1将旋转变压器输出的模拟位置信号(sin,cos)转换为并行的数字信号,然后由DSP将数字位置信号读入并进行处理。
AU6802N1有三种输出信号模式:脉冲接口模式、并行I/O接口模式和并行总线接口模式,这三种信号输出模式可以通过其芯片引脚OUTMD、CSB、RDB、INTB 的电平设置来设定。
脉冲接口模式是仿增量式光电编码器工作方式,输出正交编码脉冲,同时还可以输出磁极位置信号以及转速故障信号。
并行I/O接口模式就是并行输出绝对式位置信号的数字量。
另外,可编程SPI口也为其与DSP之间传输电机转子的位置信号提供了理想的接口,在上述三种模式下均可正常工作而不需要任何设置。
该芯片所提供的多种信号输出模式为用户的信号接口电路设计提供了更多的选择,可以实现不同的用途。
本系统中使用绝对式输出模式,绝对式输出为12位位置信号,分辨率60000r/min;而且可以输出方向信号和错误信号,外围电路简单,只需少许元件就可以完成解码工作,输出信号由电平转换芯片SN74ALVC164245完成AU6802N1输出5V电平到DSP输入3.3V电平的转换后直接与DSP的I/O口相连。
其接
口电路原理图如图3所示。
图3 AU6802N1与TMS320F2812的接口原理图
3 信号处理及实验结果
实验电机参数:额定转速6000r/min,功率42kW,极对数2对极; PWM采样频率为5kHz;旋转变压器励磁信号频率10 kHz,有效值7V。
由于干扰的存在,信号经过AU6802N1解码出来的数字角位置信号与实际电机轴角不一定吻合,旋转变压器解码芯片会有丢脉冲的现象,进而影响到转子角度的精确测量,从CCS2000软件的观测窗口中可以看到,在角度测量斜坡线上会出现数值突变的情况,如图4所示。
由于角度测量的误差,会导致电流冲击。
图4 信号处理前的角度斜坡线
为了克服角度测量误差,本系统采用了中位值滤波和微分限幅补值对位置信号进行了处理。
实现中位值滤波方法为: DSP每隔5μs连续读取位置角7次, 把7
次采样值按大小排列,取中间值(第4次)为本次的有效值。
该方法能有效克服因偶然因素引起的波动干扰,但实验表明不能完全消除干扰。
因此对中位值滤波后的值进一步进行微分限幅补值处理,处理算法如下:
(1)根据实际测试和经验,确定相邻两次采样允许的最大偏差值(设为deltaM ) ;
(2)读取本次采样值A(n)和上次采样值A(n-1) ,计算两次值的偏差的绝对值deltaA =ABS(A(n)-A(n-1)) ;
(3)判断:如果deltaA≤deltaM,则A (n)有效;如果deltaA>deltaM,则本次值无效, A(n)=A(n-1)+deltaA(n-1) 。
本系统角度采样在每个PWM周期进行,采样时间间隔为200μs,相邻两次采样允许的最大偏差角度deltaM 设定为当前电机给定速度ωref在一个采样周期内角度的变化值的两倍,即:deltaM=2ωref Ts
转子数字角度的软件处理流程图如图5所示。
经中位值滤波和微分限幅补值处理后消除了因干扰产生的角度数值突变,如图6所示。
图5 软件处理流程图图6 信号处理后的角度斜坡线
实验给定转速6000r/min, IGBT上下桥臂死区时间设置为5μs,图7a为旋转变压器励磁波形；图7b为旋转变压器输出信号所示；图7c是电动机对应的电流波形；图7d是电机对应的线电压波形;经检测电动机的转速波动≤0.05%。
（a）旋转变压器励磁信号（b）旋转变压器输出正/余弦信号
4 结语
基于单片机的步进电动机控制系统运行平稳,抗干扰能力强,能够帮助激光投线仪自动搜索目标,用软件来产生脉冲分配,充分利用了单片机的引脚,节省了硬件资源。
利用外部中断来产生停机信号能够及时停机,准确对准目标。
实践证明, PIC单片机对直流电动机和步进电动机的控制能够起到很好的控制效果,为电机的广泛应用提供了平台。
步进电动机的恒流驱动虽然提高了电源效率,并且有效地抑制共振,但是电流波形为锯齿形,将会产生很大的噪声,特殊场合需要考虑其它步进电动机驱动方法。
参考文献
【1】李学海.PIC单片机实用教程(基础篇)[M].北京：北京航空航天出版社, 2002:91-93,213-219.
【2】王晓明.电动机的单片机控制[M].北京：航空航天出版社,2002:200-202.。