[发明专利]永磁电机转子位置-转速检测装置

摘要

本发明公开了一种永磁电机转子位置‑转速检测装置，括时序控制器、通信接口、数字转换器、模拟调理电路和旋转变压器。时序控制器通过配置数字转换器产生励磁信号，并经励磁信号调理电路放大，为旋转变压器提供额定幅值和功率的励磁电流；旋转变压器在励磁电流作用下，反馈包含位置信息的信号，并经反馈信号调理电路进行滤波、调幅；数字转换器根据反馈信号，解算出当前转子的位置、转速、装置故障信息；时序控制器将解算得到的位置、转速、故障信息通过曼彻斯特编码发送给上层控制器，从而实现位置、转速的检测。本发明针检测精度高、适用性好、配置灵活、可靠性高、适用于数字化控制系统等优点，尤其适用于同步电机控制系统。

主权项

1.一种永磁电机转子位置‑转速检测装置，其特征在于：它包括时序控制器、外围通信接口、数字转换器、励磁信号调理电路、旋转变压器、反馈信号调理电路：其中，旋转变压器作为位置传感器，包含定子和转子；其中，定子包含1套励磁绕组和2套反馈绕组；当励磁绕组通入交流励磁电流后，反馈绕组将输出包含转子位置信息的模拟信号至反馈信号调理电路；反馈信号调理电路包括高频滤波电路和电压幅值调理电路组成；高频滤波电路滤除旋转变压器输出的模拟信号中的高频干扰；电压幅值调理电路将模拟信号中的反馈电压幅值调整到数字转换器合理的输入范围内并将调整后的模拟信号输出至数字转换器；数字转换器提供旋转变压器所需的励磁信号，并按照Type II跟踪闭环原理，将反馈的模拟信号转换成位置、转速、检测装置故障的数字信号并输出至励磁信号调整电路和时序控制器；同时接收来自时序控制器的数据命令；励磁信号调理电路利用内部运放电路实现数字转换器输出数字信号的电压幅值和功率的放大，以满足旋转变压器的驱动功率需求；并将调整后的数字信号输出至旋转变压器；时序控制器实现数字转换器的初始化配置和位置、转速、转换故障信号的读取，以及通过外围通信接口接收来自上层控制器的数据命令通信；并将接收到的数据命令输出至数字转换器；外围通信接口主要由光纤发送驱动器和光纤收发器组成；驱动器将时序控制器发送的电信号功率放大，并驱动光纤发送器实现电‑光信号转换；光纤接收器将转换后的光信号输出至上层控制器，同时将接收到的来自上层控制器的光信号转换成电信号，传递给时序控制器；所述反馈信号调理电路，其两个输入端分别连接旋转变压器的2个反馈绕组，其两个输出端分别连接AD2S1210的反馈信号两个输入接口；反馈信号调理电路的第一输入端经电阻R7和电阻R9与第一输出端连接；反馈信号调理电路的第二入输出端经电阻R8和电阻R10与第二输出端连接；接地端经稳压管D1连接于电阻R7和R9之间，接地端经稳压管D2连接于电阻R8和R10之间；接地端经电容C2连接于电阻R9和第一输出端之间；接地端经电容C3连接于电阻R10和第二输出端之间；第一输入端经电阻R5、R6连接于第二输入端，2.5V直流电源连接于电阻R5、R6之间；第一输出端经电阻R11连接于第二输出端；反馈信号首先经电阻R5、R6上拉至2.5V参考电压，用于反馈信号丢失检测；电阻R7、R8、R9、R10用以调整输入AD2S1210的电压信号幅值；电阻R9、电容C2和电阻R10、电容C3分别组成低通滤波器，滤除反馈信号中的高频干扰；稳压管D1、D2用以反馈信号过压保护；时序控制器在检测装置上电或复位后，进行数字转换器的配置，包括励磁频率、工作模式、分辨率、LOS阈值、DOS超量程阈值、DOS失配阈值、DOS复位最大和最小阈值、LOT上限、LOT下限、控制字的寄存器配置；根据数据读取时序，分时读取转换得到的位置、转速、故障数据；查看故障数据是否显示错误，若存在错误，则清理故障，并重新读取错误数据；将读取得到的数据保存在FPGA内部的寄存器中；在收到发送数据命令后，按照曼彻斯特编码规则，将并行数据编码成串行数据，并通过光纤发送器将编码数据发送至上层控制器。