專利名稱：一種自動(dòng)檢測(cè)及補(bǔ)償旋轉(zhuǎn)變壓器零位偏差的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢測(cè)及補(bǔ)償旋轉(zhuǎn)變壓器零位偏差的裝置。
背景技術(shù)：
旋轉(zhuǎn)變壓器具有結(jié)構(gòu)可靠、實(shí)時(shí)性好、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，被廣泛用于電機(jī)伺服系統(tǒng)中精確檢測(cè)伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置。旋轉(zhuǎn)變壓器在安裝時(shí)的裝配誤差會(huì)導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)變壓器的零位產(chǎn)生偏差，從而導(dǎo)致電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)子位置與通過(guò)旋轉(zhuǎn)變壓器檢測(cè)到的轉(zhuǎn)子位置存在零位偏差。這種零位偏差的存在會(huì)引起不期望和不可控制的直軸電流，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成伺服電機(jī)無(wú)法起動(dòng)或反轉(zhuǎn)。目前檢測(cè)伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子零位偏差常用的方法為預(yù)定位法和高頻注入法預(yù)定位法是在伺服電機(jī)定子中通以直流電或施加方向固定的電壓矢量將轉(zhuǎn)子拖到預(yù)定位置，根據(jù)伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子位置傳感器檢測(cè)到的轉(zhuǎn)子位置信息即可確定轉(zhuǎn)子位置傳感器的零 位偏差，該方法的缺點(diǎn)是電機(jī)帶負(fù)載或摩擦轉(zhuǎn)矩較大時(shí)檢測(cè)誤差較大。高頻注入法是利用電機(jī)的凸極或飽和效應(yīng)來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子的初始位置，從而確定轉(zhuǎn)子位置傳感器的零位偏差。該方法的缺點(diǎn)是對(duì)硬件要求較高，工程實(shí)現(xiàn)難度較大。
發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)變壓器零位偏差檢測(cè)方法測(cè)量誤差大、對(duì)硬件要求高、工程實(shí)現(xiàn)困難等不足，本發(fā)明提出一種自動(dòng)檢測(cè)及補(bǔ)償旋轉(zhuǎn)變壓器零位偏差的方法，可顯著簡(jiǎn)化檢測(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器零位偏差實(shí)施步驟，降低檢測(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器零位偏差的難度，并實(shí)現(xiàn)對(duì)旋轉(zhuǎn)變壓器零位偏差的自動(dòng)補(bǔ)償，操作方便，適應(yīng)性強(qiáng)，且成本較低。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案包括微控制器、功率驅(qū)動(dòng)電路、旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)解算電路、電流檢測(cè)及調(diào)理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)解算電路用于給旋轉(zhuǎn)變壓器提供激勵(lì)信號(hào)，并將旋轉(zhuǎn)變壓器的輸出模擬信號(hào)解算調(diào)理成符合微控制器輸入要求的數(shù)字信號(hào)送入微控制器，電流檢測(cè)及調(diào)理電路包括霍爾電流傳感器及信號(hào)調(diào)理電路，霍爾電流傳感器檢測(cè)電機(jī)相繞組中的電流，并送入信號(hào)調(diào)理電路將信號(hào)調(diào)理到模數(shù)轉(zhuǎn)換電路額定輸入范圍內(nèi)的電壓信號(hào)送入模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路以IkHz以上的采樣頻率采樣送入的電壓信號(hào)并將該電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為符合微控制器信號(hào)輸入標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號(hào)后送入微控制器。微控制器對(duì)送入的電壓信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波后求出時(shí)間T內(nèi)的平均值，并根據(jù)當(dāng)前相電流平均值及上次旋轉(zhuǎn)變壓器的零位偏差補(bǔ)償值調(diào)整方向求解最佳旋轉(zhuǎn)變壓器的零位偏差補(bǔ)償值；同時(shí)，微控制器將電機(jī)控制信號(hào)送入功率驅(qū)動(dòng)器，由功率驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行功率放大后驅(qū)動(dòng)被測(cè)電機(jī)正常運(yùn)行。本發(fā)明的有益效果是可簡(jiǎn)化現(xiàn)有檢測(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器零位偏差技術(shù)的實(shí)施步驟，降低檢測(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器零位偏差的難度，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)變壓器零位偏差最佳補(bǔ)償值的計(jì)算。本發(fā)明利用相電流與轉(zhuǎn)子位置的關(guān)系，通過(guò)固化在微控制器中的程序，即可實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)變壓器零位偏差的檢測(cè)，并計(jì)算零位偏差的最佳補(bǔ)償值，操作方便，適應(yīng)性強(qiáng)；可在通用電機(jī)控制平臺(tái)稍加改進(jìn)即可實(shí)現(xiàn)，成本低。
圖I是本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖圖中，I-微控制器；2_模數(shù)轉(zhuǎn)換電路；3_功率驅(qū)動(dòng)電路；4_電流檢測(cè)及調(diào)理電路；5-電源電路；6_旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)解算電路；7_裝有旋轉(zhuǎn)變壓器的被測(cè)電機(jī)。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明包括以下步驟I)設(shè)定旋轉(zhuǎn)變壓器的初始零位偏差補(bǔ)償值為零。轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)，采樣電機(jī)任意一相繞組Px的當(dāng)前電流信號(hào)I，并將這個(gè)電流轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后得到時(shí)間T內(nèi)的平均值X ;2)設(shè)定旋轉(zhuǎn)變壓器的零位偏差補(bǔ)償值調(diào)整方向F為+1，以旋轉(zhuǎn)變壓器輸出信號(hào)的 最小分辨值為步進(jìn)單位△，將旋轉(zhuǎn)變壓器的零位偏差補(bǔ)償值增大一個(gè)△后，采樣電機(jī)繞組Px的當(dāng)前電流信號(hào)I，并將這個(gè)電流轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后得到時(shí)間T內(nèi)的平均值Y，；3)根據(jù)X、Y、F的值確定旋轉(zhuǎn)變壓器的零位偏差補(bǔ)償值的調(diào)整方向。當(dāng)F為+1時(shí)若X < Y，將X的值更新為Y的值，將旋轉(zhuǎn)變壓器的零位偏差補(bǔ)償值減小一個(gè)Δ，更新F值為-1，采樣電機(jī)繞組Px的當(dāng)前電流信號(hào)I，將這個(gè)電流轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后得到時(shí)間T內(nèi)的平均值作為當(dāng)前的Y值。若X>Y，將X的值更新為Y的值，將旋轉(zhuǎn)變壓器的零位偏差補(bǔ)償值增大一個(gè)Λ，更新F值為+1，采樣電機(jī)繞組Px的當(dāng)前電流信號(hào)I，并將這個(gè)電流轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后得到時(shí)間T內(nèi)的平均值，將此平均值作為當(dāng)前的Y值。當(dāng)F 為-I 時(shí)若X彡Y，將X的值更新為Y的值，將旋轉(zhuǎn)變壓器的零位偏差補(bǔ)償值增大一個(gè)Δ，更新F值為+1，采樣電機(jī)繞組Px的當(dāng)前電流信號(hào)I，將這個(gè)電流轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后得到時(shí)間T內(nèi)的平均值作為當(dāng)前的Y值。若Χ>Υ，將X的值更新為Y的值，將旋轉(zhuǎn)變壓器的零位偏差補(bǔ)償值減小一個(gè)Λ,更新F值為-1，采樣電機(jī)繞組Px的當(dāng)前電流信號(hào)I，并將這個(gè)電流轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后得到時(shí)間T內(nèi)的平均值，將此平均值作為當(dāng)前的Y值。4)重復(fù)步驟3)，直到旋轉(zhuǎn)變壓器的零位偏差補(bǔ)償值連續(xù)出現(xiàn)一定次數(shù)(如200次)的擺動(dòng)狀態(tài)，即零位偏差補(bǔ)償值連續(xù)交替出現(xiàn)(DT+Λ )和(DT-Λ )達(dá)到一定次數(shù)，此時(shí)DT即為最終的旋轉(zhuǎn)變壓器零位偏差補(bǔ)償值。本發(fā)明所述的實(shí)現(xiàn)上述方法的裝置，包括電源電路、微控制器、功率驅(qū)動(dòng)電路、旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)解算電路、電流檢測(cè)及調(diào)理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(或模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊)。旋轉(zhuǎn)變壓器解算電路用于給旋轉(zhuǎn)變壓器提供激勵(lì)信號(hào)，并將旋轉(zhuǎn)變壓器的輸出模擬信號(hào)解算調(diào)理成符合微控制器輸入要求的數(shù)字信號(hào)送入微控制器，旋轉(zhuǎn)變壓器解算電路采用現(xiàn)有的技術(shù)手段即可。電流檢測(cè)及調(diào)理電路包括霍爾電流傳感器及信號(hào)調(diào)理電路，霍爾電流傳感器檢測(cè)電機(jī)相繞組中的電流，并送入信號(hào)調(diào)理電路將信號(hào)調(diào)理到模數(shù)轉(zhuǎn)換電路額定輸入范圍內(nèi)的電壓信號(hào)送入模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路以一定的采樣頻率采樣送入的電壓信號(hào)并將該電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為符合微控制器信號(hào)輸入標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號(hào)后送入微控制器。微控制器對(duì)送入的相電流采樣信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波后求出時(shí)間T內(nèi)的平均值，并根據(jù)當(dāng)前相電流平均值及上次旋轉(zhuǎn)變壓器的零位偏差補(bǔ)償值調(diào)整方向自動(dòng)求解最佳旋轉(zhuǎn)變壓器的零位偏差補(bǔ)償值；同時(shí)，微控制器將電機(jī)控制信號(hào)送入功率驅(qū)動(dòng)器以驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行。功率驅(qū)動(dòng)電路將微控制器送入的控制信號(hào)進(jìn)行功率放大后驅(qū)動(dòng)被測(cè)電機(jī)正常運(yùn)行。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。為了體現(xiàn)本發(fā)明的可實(shí)施性，這里以裝有旋轉(zhuǎn)變壓器的電機(jī)GK6105-8SC61為被測(cè)對(duì)象，微控制器采用內(nèi)部集成有模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的數(shù) 字信號(hào)控制器dsPIC30F6010A，以集成功率模塊PM150LA120為功率驅(qū)動(dòng)器，以霍爾電流傳感器CSM300B及運(yùn)放TL082構(gòu)成電流檢測(cè)及調(diào)理電路，旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)解算電路由AD2S80構(gòu)成。實(shí)例具體實(shí)施步驟如下I)旋轉(zhuǎn)變壓器解算電路6采用通用的12位AD2S80解算電路產(chǎn)生5KHz、有效值為
2.25V的正弦激勵(lì)信號(hào)送入旋轉(zhuǎn)變壓器，并接收旋轉(zhuǎn)變壓器的輸出信號(hào)進(jìn)行解算，將解算后的12路數(shù)字信號(hào)送入微控制器I。2)微控制器I設(shè)定旋轉(zhuǎn)變壓器的初始零位偏差補(bǔ)償值為零。讀取旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)解算電路送入的信號(hào)，得到與電機(jī)轉(zhuǎn)子位置對(duì)應(yīng)的變量RS，范圍在(Γ4095。微控制器依據(jù)RS的值通過(guò)查表法，通過(guò)內(nèi)置的PWM模塊產(chǎn)生6路調(diào)幅比為O. 2的SPWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，送入三相功率驅(qū)動(dòng)器3。3)功率驅(qū)動(dòng)電路3根據(jù)送入的6路驅(qū)動(dòng)信號(hào)將繞組接入電源正極或電源地，驅(qū)動(dòng)電機(jī)7旋轉(zhuǎn)。4)利用電流檢測(cè)及調(diào)理電路4中的霍爾電流傳感器檢測(cè)電機(jī)7的A相繞組相電流Ia，并利用現(xiàn)有技術(shù)通過(guò)電流檢測(cè)及調(diào)理電路4中TL082將CSM300B輸出的信號(hào)調(diào)理成(T5V范圍內(nèi)的電壓信號(hào)送入模數(shù)轉(zhuǎn)換電路2。5)配置模數(shù)轉(zhuǎn)換電路2以IOKHz的采樣頻率采樣送入的信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，送入微控制器I中。6)微控制器I對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路2送入的數(shù)字信號(hào)求取20mS內(nèi)的平均值。并通過(guò)固化在微控制器中的程序進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變壓器的零位偏差檢測(cè)及其最佳補(bǔ)償值計(jì)算，具體過(guò)程如下(I)令旋轉(zhuǎn)變壓器的零位偏差補(bǔ)償值DT的初始值為零，采樣此時(shí)電機(jī)A相繞組電流Ia在20mS內(nèi)的平均值，并將該值送入變量X ；(2)令旋轉(zhuǎn)變壓器的零位偏差補(bǔ)償值調(diào)整方向F為+1，以旋轉(zhuǎn)變壓器輸出信號(hào)的最小分辨值(1/1024)為步進(jìn)單位Λ，將旋轉(zhuǎn)變壓器的零位偏差補(bǔ)償值DT增大一個(gè)Λ后，采樣Ia在20mS內(nèi)的平均值，并將該值送入變量Y ；(3)根據(jù)X、Y、F的值確定旋轉(zhuǎn)變壓器的零位偏差補(bǔ)償值的調(diào)整方向。當(dāng)F 為 +1 時(shí)若X彡Y，將變量Y的值送入變量X，將DT減小一個(gè)Λ，更新F值為-I，采樣Ia在20mS內(nèi)的平均值，并將該值送入變量Y。若X>Y，將變量Y的值送入變量X，將DT增大一個(gè)Λ，更新F值為+1，采樣Ia在20mS內(nèi)的平均值，并將該值送入變量Y。當(dāng)F 為-I 時(shí)[0037]若X彡Y，將X的值送入變量Y，將DT增大一個(gè)Λ，更新F值為+1，采樣Ia在20mS內(nèi)的平均值，并將該值送入變量Y。若X>Y，將X的值送入變量Y，將DT減小一個(gè)Λ，更新F值為-I，采樣Ia在20mS內(nèi)的平均值，并將該值送入變量Y。(4)重復(fù)上述(3)的檢測(cè)及計(jì)算過(guò)程，直到DT的值在DT+Λ和DT-Λ間連續(xù)出現(xiàn)200次的擺動(dòng)狀態(tài)，此時(shí)的DT即認(rèn)定為最終的旋轉(zhuǎn)變壓器零位偏差補(bǔ)償值，至此就完成了對(duì)旋轉(zhuǎn)變壓器零位偏差的自動(dòng)檢測(cè)和補(bǔ)償。通過(guò)上述的方法及裝置可在電機(jī)正常運(yùn)行前通過(guò)固化在微控制器中的程序自動(dòng) 檢測(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器的零位偏差并計(jì)算出最佳補(bǔ)償值，降低了旋轉(zhuǎn)變壓器的零位偏差檢測(cè)及補(bǔ)償值計(jì)算的復(fù)雜度。
權(quán)利要求1.一種自動(dòng)檢測(cè)及補(bǔ)償旋轉(zhuǎn)變壓器零位偏差的裝置，包括微控制器、功率驅(qū)動(dòng)電路、旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)解算電路、電流檢測(cè)及調(diào)理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，其特征在于所述的旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)解算電路用于給旋轉(zhuǎn)變壓器提供激勵(lì)信號(hào)，并將旋轉(zhuǎn)變壓器的輸出模擬信號(hào)解算調(diào)理成符合微控制器輸入要求的數(shù)字信號(hào)送入微控制器，電流檢測(cè)及調(diào)理電路包括霍爾電流傳感器及信號(hào)調(diào)理電路，霍爾電流傳感器檢測(cè)電機(jī)相繞組中的電流，并送入信號(hào)調(diào)理電路將信號(hào)調(diào)理到模數(shù)轉(zhuǎn)換電路額定輸入范圍內(nèi)的電壓信號(hào)送入模數(shù)轉(zhuǎn)換電路；模數(shù)轉(zhuǎn)換電路以IkHz以上的采樣頻率采樣送入的電壓信號(hào)并將該電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為符合微控制器信號(hào)輸入標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號(hào)后送入微控制器；微控制器對(duì)送入的電壓信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波后求出時(shí)間T內(nèi)的平均值，并根據(jù)當(dāng)前相電流平均值及上次旋轉(zhuǎn)變壓器的零位偏差補(bǔ)償值調(diào)整方向求解最佳旋轉(zhuǎn)變壓器的零位偏差補(bǔ)償值；同時(shí)，微控制器將電機(jī)控制信號(hào)送入功率驅(qū)動(dòng)器，由功率驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行功率放大后驅(qū)動(dòng)被測(cè)電機(jī)正常運(yùn)行?！?br> 專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種自動(dòng)檢測(cè)及補(bǔ)償旋轉(zhuǎn)變壓器零位偏差的裝置，旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)解算電路將旋轉(zhuǎn)變壓器的輸出模擬信號(hào)解算后送入微控制器，霍爾電流傳感器檢測(cè)電機(jī)相繞組中的電流，調(diào)理后通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路送入微控制器；微控制器對(duì)送入的電壓信號(hào)求出平均值，并根據(jù)當(dāng)前相電流平均值及上次旋轉(zhuǎn)變壓器的零位偏差補(bǔ)償值調(diào)整方向求解最佳旋轉(zhuǎn)變壓器的零位偏差補(bǔ)償值；同時(shí)，微控制器的電機(jī)控制信號(hào)由功率驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行功率放大后驅(qū)動(dòng)被測(cè)電機(jī)正常運(yùn)行。本實(shí)用新型可顯著簡(jiǎn)化檢測(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器零位偏差實(shí)施步驟，降低檢測(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器零位偏差的難度，并實(shí)現(xiàn)對(duì)旋轉(zhuǎn)變壓器零位偏差的自動(dòng)補(bǔ)償，操作方便，適應(yīng)性強(qiáng)，且成本較低。
文檔編號(hào)H02P6/16GK202720287SQ20122037525
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者張玉峰, 李聲晉, 魏世克, 楊靜偉, 周勇, 張松松, 李鑫, 周廣偉, 王嚴(yán)偉, 江修立 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)