旋转变压器位置检测在EPS中的应用.doc

旋转变压器位置检测在EPS中的应用 段廷平 （中原工学院 机械电子工程200800384121） 摘　要: 对角度传感器——旋转变压器的原理以及其数字化检测做了详细的介绍,系统地阐述了旋转变压器角位置检测的几种常用的方法,并从中选出一种方法应用到电动助力转向系统当中。简述了旋转变压器数字变换器(RDC)集成电路AD2S83及它们在电动助力转向系统中的应用,达到了该系统对角度测量±1. 2°的精度要求。 关键词: 角度传感器; 旋转变压器数字变换器; 电动助力转向系统 Abstract: Princip le of angular sensor, named resolver is introduced in detail. Several ways to detect the sensor angle position are described. One of them is choosed and applied to the Electrical Power Steering system. The application of resolver 1 to 2 digital converter (RDC) and IC AD2S83 are introduced in electrical power steering system. The system measurement precision is ±1. 2°. Key words: angular sensor; resolver2to2digital converter(RDC) ; electrical power steering ( EPS) system 1　引　言 旋转变压器的应用，近期发展很快。除了传统的、要求可靠性高的军用、航空航天领域之外，在工业、交通以及民用领域也得到了广泛的应用。特别应该提出的是，这些年来，随着工业自动化水平的提高，随着节能减排的要求越来越高，效率高、节能显著的永磁交流电动机的应用，越来越广泛。而永磁交流电动机的位置传感器，原来是以光学编码器居多，但这些年来，却迅速地被旋转变压器代替。可以举几个明显的例子，在家电中，不论是冰箱、空调、还是洗衣机，目前都是向变频变速发展，采用的是正弦波控制的永磁交流电动机。目前各国都在非常重视的电动汽车中，电动汽车中所用的位置、速度传感器都是旋转变压器。例如，驱动用电动机和发电机的位置传感、电动助力方向盘电机的位置速度传感、燃气阀角度测量、真空室传送器角度位置测量等等，都是采用旋转变压器。在应用于塑压系统、纺织系统、冶金系统以及其他领域里，所应用的伺服系统中关键部件伺服电动机上，也是用旋转变压器作为位置速度传感器。EPS中的应用(参考王栋; 张奕黄; 郭绥 (1) 式中　U 为励磁电压,V; E为励磁电压幅值,V;; f为励磁频率, Hz。 从2个在空间正交的副边绕组(通常为定子绕组)上便可以得到幅值被轴位置θ调制的信号 (2) 式中　U1 , U2 为RSO输出信号电压,V; K为RSO变压比;θ为轴角, ( °) 。 这种工作方式可以根据副边信号的幅值来鉴别轴的位移量。 (2)在空间正交的绕组(通常为定子绕组)上分别施加正交励磁信号 (3) 从副边绕组(通常为转子绕组)上可以得到相位被轴位置θ调制的信号 (4) 这种工作方式可以根据副边信号的相位来鉴别轴的位移量[ 1 ]。 此外,旋转变压器从结构上也可以分为有刷和无刷2种。无刷旋转变压器是采用一套电磁式“环形变压器”来代替普通的电刷滑环,这样做的目的是使旋转变压器寿命更长,工作更可靠。 2. 2　旋转变压器的数字化检测方法 从上述可以看出:采用旋转变压器检测轴位置的方法是将位置信号调制在参考信号上,调制的方式可以分为调相和调幅2种。 对应以上2种方法,主要有跟踪转换法、函数发生器转换法、锁相转换法、直接转换法等方法,下面就本系统中的应用——跟踪转换法做详细介绍。 跟踪转换法是由数字正/余弦乘法器、相敏解调器、积分器、压控震荡源(VCO) 、可逆计数器构成的数字跟随系统。如图1所示,其输出数字量Φ 能随时跟踪轴位置θ的变化。当转轴处于静止或者以恒定速度旋转时,数字输出Φ等于轴位置θ。 图1　转换原理图 Fig 1　Block diagram of conversion 由于这种跟踪转换法具有实现