[发明专利]一种永磁同步电机位置解码监控系统

说明书

本发明一种永磁同步电机位置解码监控系统属于永磁同步电机控制设计领域.该监控系统功能包括：激励幅值监控功能、激励频率监控功能、旋变反馈监控功能。该系统针对使用旋转变压器作为位置传感器的永磁同步电机控制系统，可用于监控旋变激励与解调系统中激励源和旋转变压器状态，确保旋变激励与解调系统的正确性。本发明采用多级监控策略，经过故障综合后可以辨识出激励源幅值异常、激励源频率异常和旋转变压器本体或连接线异常等故障。本发明采用高精度电阻配置激励源幅值门限，采用可编程逻辑FPGA配置频率门限和平方和门限，具有一定的灵活性和通用性，修改参数后可用于不同激励电压、激励频率及变比参数的旋变激励与解调系统。

技术领域

本发明一种永磁同步电机位置解码监控系统属于永磁同步电机控制设计领域。

背景技术

永磁同步电机由于具有体积小、功率密度高、可靠性高的特点，在各类驱动系统中得到了广泛的应用。永磁同步电机往往采用霍尔传感器、光电码盘或旋转变压器等作为位置传感器。其中旋转变压器由于可以长期耐受严苛条件，逐渐成为军用系统或全电动汽车等环境恶劣领域应用的选择。

旋转变压器(resolver)是一种精确测量角位置的传感器，其以可变耦合变压器的方式工作，初级绕组和两个次级绕组之间的磁耦合量根据旋转部件(转子)位置而改变，其次级输出的反馈电压也因此与转子转角呈确定的函数关系；转子通常安装在旋转电机的转轴上。旋转变压器的两路输出信号实际是由轴角的正弦和余弦信号调制得到的。

在实际应用中，为获得电机的轴角位置信息，需使用位置解码系统，当位置传感器为旋转变压器时，采用旋变激励与解调电路对旋转变压器进行激励和解调。通常是使用一个固定频率的正弦波激励源激励旋转变压器，同时通过RD转换芯片对旋转变压器的反馈信号进行处理，得到数字信号。控制器内MCU或DSP根据角度的数字码值做出相应的控制动作。

在电机控制系统中，旋变激励与解调系统提供的角位置信息直接影响到永磁同步电机控制的成败，如果位置信息错误，轻则导致电机误动作，重则可能导致无法完成预定任务甚至控制器的损坏。如果能够简便易行的实现对位置解码系统的监控，则可以提高控制系统的可靠性和完整性。本方案提供一种永磁同步电机位置解码监控系统，实现对旋变激励与解调系统工作状态的有效监控。

发明内容

本发明的目的是：针对永磁同步电机中旋变激励与解调系统的监控问题，提出一种监控系统，该系统可以实现对激励源和旋转变压器的监控，进而实现对位置解码系统的监控，同时具有一定的故障定位功能，可以方便的定位出故障点。同时系统应具有较好的灵活性和通用性，部分参数可通过可编程逻辑代码修改。

本发明的技术方案：一种永磁同步电机位置解码监控系统，用于对现有永磁同步电机控制系统中的旋变激励与解调系统进行监控，现有旋变激励与解调系统包括正弦激励源、旋转变压器、旋变解调器，其特征在于，所述监控系统包括激励监控电路、反馈监控电路、FPGA电路、DSP电路；

激励监控电路的功能是对激励源发出的旋变激励信号的幅值和频率进行监控，向FPGA电路输出旋变激励信号的幅值状态离散量和频率状态方波；

激励监控电路包括信号调理电路、幅值监控电路、频率监控电路三部分；其中幅值监控电路包括半波整流电路和门限比较电路；信号调理电路对旋变激励差分信号按一定比例放大，并将其转换为单端交流信号，再将该单端交流信号输出到幅值监控电路和频率监控电路；幅值监控电路中的半波整流电路将该单端交流信号转换为直流信号，再将该直流信号接入幅值监控电路中的门限比较电路，向FPGA电路输出结果离散量；频率监控电路将输入的单端交流信号转换成对应频率的方波，输出频率信号；

反馈监控电路的功能是对旋转变压器的正弦反馈和余弦反馈进行监控，向FPGA电路输出数字码值；