旋转变压器及其R2D电路的研究

论文摘要

在伺服系统中,为了实现高精度的控制,往往需要实时地检测出电动机转子的位置。用来检测电动机转子位置的角度传感器主要有光电编码器和旋转变压器。光电编码器虽然能够达到很高的精度,但是它的抗干扰性差,不宜应用在条件恶劣的场合中;相比较而言,旋转变压器（简称旋变）由于结构简单,坚固耐用,抗干扰性强,能够应用在各种条件恶劣的场合中,所以获得了越来越广泛的应用。本文采用的旋变样机是一种新型的磁阻式旋转变压器。分析了它的定转子结构、定子绕组的连接方式以及转子形状的优化;并在此基础上,推导出了它的正余弦输出反电势的表达式;最后在电磁场分析软件Ansoft中,以样机为原型建立了仿真模型,分析了它内部的电磁场分布以及正余弦输出反电势的波形。其次,本文设计了一种以DSP为核心的R2D电路系统。它以振荡电路产生的正弦波电压信号作为旋变的激励信号,加上相关的外围电路,构成了旋转变压器-数字转换器,解算出了旋变的轴角θ;并在此基础上,分析了产生角度解算误差的各种因素,同时计算出了旋变的转速n。最后,在上述解算方案的基础上,本文又给出了第二种解算方案,即:DSP产生的方波经过滤波之后作为旋变的激励信号,解算出了旋变的轴角θ;然后比较了这两种解算方案的优缺点,重点分析了激励信号中的谐波分量对正余弦输出反电势以及角度解算的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 国内外的研究现状
• 1.3 课题研究的目的和主要内容
• 1.3.1 课题研究的目的
• 1.3.2 课题研究的主要内容
• 第二章 旋转变压器简介
• 2.1 旋转变压器概述
• 2.1.1 接触式旋转变压器
• 2.1.2 无刷式旋转变压器
• 2.1.3 传统磁阻式旋转变压器
• 2.1.4 新型磁阻式旋转变压器
• 2.2 旋转变压器样机的测试与分析
• 2.2.1 旋转变压器样机概述
• 2.2.2 转子形状分析
• 2.2.3 旋转变压器样机的工作原理描述
• 2.2.4 旋转变压器样机的Ansoft仿真分析
• 第三章 R2D电路系统描述
• 3.1 R2D电路的发展现状
• 3.1.1 专用解码芯片
• 3.1.2 分离器件搭建的解码系统
• 3.2 R2D电路系统的框架描述
• 3.3 R2D电路系统的硬件设计
• 3.3.1 正弦激励信号的产生
• 3.3.2 信号调理电路的实现
• 3.3.3 同步方波信号的产生
• 3.3.4 光电编码器接口电路
• 3.3.5 TMS320F2808DSP性能简介
• 3.4 R2D电路系统的软件设计
• 3.4.1 数据采集
• 3.4.2 轴角解算
• 3.4.3 结果输出
• 3.5 R2D电路系统的误差分析与校正
• 3.5.1 误差分析
• 3.5.2 误差校正
• 第四章 实验结果及分析
• 4.1 实验设备
• 4.2 实验目的
• 4.3 实验步骤
• 4.4 实验数据
• 4.5 结果分析
• 第五章 R2D电路系统方案二描述
• 5.1 R2D电路系统方案二工作原理描述
• 5.2 两种R2D电路系统方案比较
• 5.3 激励信号中谐波分量的影响分析
• 5.3.1 激励信号中的谐波分量对Us、Uc波形的影响
• 5.3.2 激励信号中的谐波分量对角度解算的影响
• 第六章 结论
• 6.1 本文小结
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表（或录用）的学术论文
• 致谢