[发明专利]一种自动检测及补偿旋转变压器零位偏差的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种检测及补偿旋转变压器零位偏差的方法及装置。

背景技术

旋转变压器具有结构可靠、实时性好、环境适应性强等特点，被广泛用于电机伺服系统中精确检测伺服电机转子的位置。旋转变压器在安装时的装配误差会导致旋转变压器的零位产生偏差，从而导致电机实际转子位置与通过旋转变压器检测到的转子位置存在零位偏差。这种零位偏差的存在会引起不期望和不可控制的直轴电流，严重时会造成伺服电机无法起动或反转。目前检测伺服电机转子零位偏差常用的方法为预定位法和高频注入法：预定位法是在伺服电机定子中通以直流电或施加方向固定的电压矢量将转子拖到预定位置，根据伺服电机转子位置传感器检测到的转子位置信息即可确定转子位置传感器的零位偏差，该方法的缺点是电机带负载或摩擦转矩较大时检测误差较大。高频注入法是利用电机的凸极或饱和效应来检测转子的初始位置，从而确定转子位置传感器的零位偏差。该方法的缺点是对硬件要求较高，工程实现难度较大。

发明内容

为了解决现有旋转变压器零位偏差检测方法测量误差大、对硬件要求高、工程实现困难等不足，本发明提出一种自动检测及补偿旋转变压器零位偏差的方法，可显著简化检测旋转变压器零位偏差实施步骤，降低检测旋转变压器零位偏差的难度，并实现对旋转变压器零位偏差的自动补偿，操作方便，适应性强，且成本较低。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

1）设定旋转变压器的初始零位偏差补偿值为零。转动电机，采样电机任意一相绕组Px的当前电流信号I，并将这个电流转换为数字量，求取时间T内的平均值X，时间T的取值与电流采样时间及电流纹波有关，在选定的采样率下，时间T的取值以能够求取出足够逼近原始电流平均值的采样次数所耗费的时间为准则；

2）任意选定旋转变压器的零位偏差补偿值调整方向F（顺时针或逆时针），并设定旋转变压器的零位偏差补偿值调整方向F为+1，以旋转变压器输出信号的最小分辨值为步进单位Δ，将旋转变压器的零位偏差补偿值增大一个Δ后，采样电机绕组Px的当前电流信号I，并将这个电流转换为数字量后得到时间T内的平均值Y；

3）根据X、Y、F的值确定旋转变压器的零位偏差补偿值的调整方向。

当F为+1时：

若X≤Y，将X的值更新为Y的值，将旋转变压器的零位偏差补偿值减小一个Δ，更新F值为-1，采样电机绕组Px的当前电流信号I，将这个电流转换为数字量后得到时间T内的平均值作为当前的Y值。

若X>Y，将X的值更新为Y的值，将旋转变压器的零位偏差补偿值增大一个Δ，采样电机绕组Px的当前电流信号I，并将这个电流转换为数字量后得到时间T内的平均值，将此平均值作为当前的Y值。

当F为-1时：

若X≤Y，将X的值更新为Y的值，将旋转变压器的零位偏差补偿值增大一个Δ，更新F值为+1，采样电机绕组Px的当前电流信号I，将这个电流转换为数字量后得到时间T内的平均值作为当前的Y值。

若X>Y，将X的值更新为Y的值，将旋转变压器的零位偏差补偿值减小一个Δ，更新F值为-1，采样电机绕组Px的当前电流信号I，并将这个电流转换为数字量后得到时间T内的平均值，将此平均值作为当前的Y值。

4）重复步骤3），直到旋转变压器的零位偏差补偿值连续出现摆动状态，即零位偏差补偿值连续交替出现（DT+Δ）和（DT-Δ）达到至少150次，此时DT即为最终的旋转变压器零位偏差补偿值。

本发明还提供一种实现上述方法的装置，包括微控制器、功率驱动电路、旋转变压器信号解算电路、电流检测及调理电路、模数转换电路。旋转变压器信号解算电路用于给旋转变压器提供激励信号，并将旋转变压器的输出模拟信号解算调理成符合微控制器输入要求的数字信号送入微控制器，电流检测及调理电路包括霍尔电流传感器及信号调理电路，霍尔电流传感器检测电机相绕组中的电流，并送入信号调理电路将信号调理到模数转换电路额定输入范围内的电压信号送入模数转换电路。模数转换电路以1kHz以上的采样频率采样送入的电压信号并将该电压信号转换为符合微控制器信号输入标准的数字信号后送入微控制器。微控制器对送入的电压信号进行数字滤波后求出时间T内的平均值，并根据当前相电流平均值及上次旋转变压器的零位偏差补偿值调整方向求解最佳旋转变压器的零位偏差补偿值；同时，微控制器将电机控制信号送入功率驱动器，由功率驱动电路进行功率放大后驱动被测电机正常运行。