基于锁相环跟踪算法的高精度轴角-数字变换系统研究

针对传统高精度集成轴角-数字变换系统外围电路复杂、成本高的特点,提出一种基于锁相环跟踪算法的全数字式轴角-数字变换系统方案。利用TMS320F2812的PWM模块产生旋转变压器激磁信号,根据该激磁信号,旋转变压器输出差分正、余弦信号,采用高精度的外围独立采样模块AD7606采样该差分正、余弦信号,依据采样的差分正、余弦信号,基于TMS320F2812设计的锁相环跟踪算法计算电机磁极位置。将该轴角-数字变换系统应用于一台安装有电气误差为±10′的单极对旋转变压器的伺服同步电机,对其进行了实验研究。研究结果表明,该轴角-数字变换系统外围硬件电路简单、成本低,角度测量误差小于10.66′,实现了高精度的轴角-数字变换。

基于纯硬件电路的轴角-数字解码系统研究

针对旋转变压器解码系统需要软硬件协同合作及系统结构复杂的问题,提出了一种基于纯硬件电路的轴角-数字解码系统,主要包括解调模块和解算模块。解调模块基于与激励信号同步的脉冲信号控制采样/保持电路来得到低频的解调信号;为避免使用AD转换、昂贵的压控振荡器等复杂硬件,解算模块采用了负反馈结构,主要基于计数器实现,通过正余弦LUT查找表将计数值转换为旋转变压器角度的线性输出,计数值表示解算角度;当解算角度与实际角度不一致时,解算模块会控制计数值增加或者减少,直到解算角度与实际角度一致。为验证该方法的有效性,在Matlab/Simulink中搭建系统模型进行多工况仿真验证,结果表明,纯硬件解码方法在角度阶跃变化、匀速变化及系统存在噪声时均能稳定正常工作,并且误差不超过0.2°,响应时间不超过2 ms,优于常规软件解码方法。最后进一步制作了验证板卡进行了实物验证,验证结果表明该系统具有较好的稳定性及精度。