[实用新型]一种检测无刷电机转子位置的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种检测无刷电机转子位置的装置，属于无刷电机控制系统的转子位置的检测装置。

背景技术

无刷电机控制系统的关键技术之一是转子位置的检测，只有检测出转子实际空间位置(绝对位置)后，控制系统才能决定逆变器的通电方式、控制模式及输出电流的频率和相位，以保证无刷电机的正常工作。因而，精确的转子位置检测装置是非常重要的。位置检测装置一旦出现故障，电机换相逻辑就会出现混乱，输出转矩降低、速度下降直至停转。在一些可靠性要求高或者某些特定的场合，如：国防、航空航天等，电机的停转可能造成人身伤亡和财产的损失。这就要求在位置信号出现故障时，尽可能的让电机能够继续正常工作，而不影响整个系统的功能，在停机时再进行故障处理。因此，提高无刷电机转子位置信号的可靠性是十分必要的。

常用的检测无刷电机转子位置的传感器有绝对式光栅编码器、霍尔传感器和旋转变压器。绝对式光栅编码器直接将转轴角度转换成数字信号，应用简单方便，但因环境适应性、价格等因素致使难以广泛应用；霍尔传感器结构简单，但难以达到高精度角度测量要求而受到限制，旋转变压器因结构可靠、实时性好、环境适应性强等优点而广泛应用于高精度伺服系统中。

目前国内外的大量文献与专利中，对无刷电机转子位置检测的研究只局限于位置信号的调理方法，对无刷电机转子位置检测可靠性的研究仅限于霍尔位置传感器，而对于采用旋转变压器的无刷电机转子位置检测方法难以满足国防以及航空航天等高可靠些要求的领域。

采用旋转变压器作为无刷电机转子位置检测装置时，旋转变压器输出两路包含转子位置信息并正交的高频正余弦信号，必须通过信号调理或解算等方法才能获得转子位置信息，目前应用最为广泛的是采用专用轴角数字转换器(Resolver-to-DigitalConverter，简为RDC)等集成芯片加外围配置电路进行解算，此类专用解算芯片对信号较为敏感并无容错功能，因此可靠性难以保障。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本实用新型提出一种检测无刷电机转子位置的装置，具有自监测与容错功能，大大提高了无刷电机伺服系统的可靠性。

技术方案

一种检测无刷电机转子位置的方法的装置，其特征在于包括旋转变压器、正弦激励电路、差分信号转换器、精密绝对值加法器、反相器和低通滤波器；旋转变压器与被测无刷电机转子同轴安装，正弦激励电路产生的高频正弦差分信号Refs+，一路输入到旋转变压器的原边，旋转变压器副边输出的包含电机转子位置角θ的E_s+(t，θ)和E_s-(t，θ)，E_c+(t，θ)和E_c-(t，θ)分别经过两个差分信号转换器得到单端正弦信号E_s(t，θ)和单端余弦信号E_c(t，θ)；另一路，正弦激励电路输出的高频正弦差分信号Refs+经过差分信号转换器转变为单端正弦参考信号-Refs输入反相器，反相器输出的Refs分别与两个差分信号转换器的输出信号输入至各自的精密绝对值加法器，通过精密绝对值加法器的叠加得到输出信号Refs+E_s(t，θ)和Refs+E_c(t，θ)；两路精密绝对值加法器的输出信号输入至各自的低通滤波器，经过低通滤波器的滤波输出与转子位置有关的低频正弦信号E_s(θ)＝Esin(θ)+E和余弦信号E_c(θ)＝Ecos(θ)+E；低通滤波器的输出经过A/D模块转换为数字信号后输入至DSP。

有益效果

本实用新型提出的一种检测无刷电机转子位置的装置，采用旋转变压器作为无刷电机转子位置检测装置时，旋转变压器输出两路包含转子位置信息并正交的高频正余弦信号，通过信号调理或解算等方法获得转子位置信息。与目前应用最为广泛的是采用专用轴角数字转换器(Resolver-to-Digital Converter，简为RDC)等集成芯片加外围配置电路进行解算，此类专用解算芯片对信号较为敏感并无容错功能，因此可靠性难以保障。本实用新型在RDC解算电路的基础上，外加一个简单的信号调理电路，便可实现具有自监测与容错功能的无刷电机转子位置检测。具体内容包括检测装置以及自监测与容错方法两大部分。

本实用新型装置的优越性在于：(1)硬件电路简单、成本低，系统的可靠性得到很大的提高；(2)CORDIC解算算法高效实用，经过简单的迭代与加减运算便可实现电机转子位置的容错检测。

附图说明