旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理解析

旋轉(zhuǎn)變壓器是一種電磁式傳感器，又稱同步分解器。它是一種測(cè)量角度用的小型交流電動(dòng)機(jī)，用來測(cè)量旋轉(zhuǎn)物體的轉(zhuǎn)軸角位移和角速度，由定子和轉(zhuǎn)子組成。其中定子繞組作為變壓器的原邊，接受勵(lì)磁電壓。轉(zhuǎn)子繞組作為變壓器的副邊，通過電磁耦合得到感應(yīng)電壓。通常副邊會(huì)使用兩個(gè)繞組線圈，互成90°放置在轉(zhuǎn)子上，如圖1所示。

在實(shí)際的使用中，轉(zhuǎn)子會(huì)隨同電機(jī)做同軸旋轉(zhuǎn)，即轉(zhuǎn)子的角度速度以及位置就表征了電機(jī)的相應(yīng)狀態(tài)。若我們?cè)诙ㄗ由鲜┘诱覄?lì)磁信號(hào)VR，則該交流能量通過原邊線圈會(huì)產(chǎn)生磁通量Φ，則在理想狀況下，該磁通量會(huì)在副邊產(chǎn)生感應(yīng)電壓，VS和VC。則通過法拉第電磁感應(yīng)定律可得到VS和VC以及角度Θ的關(guān)系如下：

由此我們可知，若可知道施加激勵(lì)VR以及得到的響應(yīng)VS與VC的實(shí)時(shí)信息，則可根據(jù)上述公式得到角度和速度的信息。在知道Resolver的基本工作原理后，為了得到角度、速度信息，并提供給DSP進(jìn)行算法參考，我們需要以下功能電路資源輔助Resolver工作，以實(shí)現(xiàn)期待的功能：

DAC（DigitaltoAnalogConverter）電路：提供勵(lì)磁正弦信號(hào)VR。勵(lì)磁頻率通常在10kHz到20kHz。

Boost升壓電路：將勵(lì)磁信號(hào)電壓幅度提高。通常Resolver接收的勵(lì)磁信號(hào)通常有4Vrms，7Vrms等。同時(shí)在應(yīng)用過程中還需要給系統(tǒng)提供一個(gè)共模電壓，因此這就需要對(duì)DAC的輸出信號(hào)進(jìn)行一定的放大。

勵(lì)磁放大前級(jí)電路：在對(duì)DAC輸出的勵(lì)磁信號(hào)進(jìn)行功率放大前，往往需要利用運(yùn)放搭建電路對(duì)DAC的輸出進(jìn)行濾波以及施加共模電壓。

勵(lì)磁功率放大電路：將勵(lì)磁信號(hào)驅(qū)動(dòng)能力放大，具體驅(qū)動(dòng)能力需要看Resolver的規(guī)格。通常需要100mA~300mA。

副邊信號(hào)調(diào)理電路：將轉(zhuǎn)子感應(yīng)到的信號(hào)VS/VC進(jìn)行濾波以及調(diào)理到ADC可以接受的信號(hào)范圍。

ADC（Analog-to-digitalconverter）：如基本原理所介紹，我們需要將VS/VC/VR的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，供RDC進(jìn)行角度和速度的計(jì)算。

RDC（Resolver-to-digitalconverter）：執(zhí)行算法，將轉(zhuǎn)子和定子的輸出和感應(yīng)的數(shù)字信號(hào)執(zhí)行算法，計(jì)算出速度和角度信息，并輸出給DSP的CPU進(jìn)行電機(jī)算法參考。

可以看出，要實(shí)現(xiàn)旋變解碼，并不是一件容易的事情。
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