resolver传感器 正余弦旋转变压器综合试验系统

正余弦旋转变压器综合试验系统

采用DT数字变送器及DH2000数字主机构建的正余弦旋转变压器综合试验系统可对零位电压、开路输入阻抗、变压比、相位移、函数误差、交轴误差、电气误差等参数进行准确测试，测试精度满足《GB/T 10241-2007旋转变压器通用技术条件》的要求。

一、旋转变压器简介

旋转变压器（Resolver）简称旋变，属于微特电机，是信号电机的一种，依据其英文名称，也称解算器。

旋转变压器分为正余弦旋转变压器、线性旋转变压器、比例式旋转变压器和特殊函数旋转变压器。旋转变压器早期主要用于模拟计算机中作为运算和解算元件。现在，数字计算机已经全面替代模拟计算机。旋转变压器主要作为角度、位置和转速检测元件，广泛应用在伺服控制系统中，相当于角度传感器、位置传感器或转速传感器。由于其结构简单，坚固耐用，适应振动冲击及温湿度变化等恶劣环境，成为军用车辆、舰船及航天航空自动控制系统中角度位置测量的首选元件。

二、正余弦旋转变压器输出信号特点

正余弦旋转变压器相当于一台调幅装置，励磁信号相当于载波信号，通常为400Hz、1000Hz或更高频率的正弦波。与转子旋转速度关联的正余弦信号相当于调制信号，旋转变压器静止时，正余弦绕组输出的是载波信号，旋转时，输出的是已调制的调幅信号。

旋转变压器为两极，励磁频率为1000Hz，转子以3000r/min旋转，正余弦绕组输出为50Hz正弦调制波到1000Hz正弦载波上的调幅信号。如图1所示：

图1. 正余弦旋转变压器的励磁波形及正余弦绕组输出波形

正弦绕组和余弦绕组输出为调幅波，其包络线分别为正弦波和余弦波，包络线的频率为50Hz，对应转子的转速，正弦绕组和余弦绕组的幅值的比值的反正切就是转子的转角。

三、正余弦旋转变压器综合试验系统构成

图2. 正余弦旋转变压器综合试验系统构成框图

图2中为银河电气研制的正余弦旋转变压器综合试验系统的构成框图，图中DT1、DT2、DT3为DT系列数字变送器，每个数字变送器可对一路电压和一路电流进行交流数字采样，采样结果经过DH2000数字主机上传至试验上位机。试验上位机对输入励磁信号及正余弦绕组输出电压、电流信号进行分析、运算、处理，得到旋转变压器的相关参数。

四试验项目

本文重点讲述正余弦旋转变压器的试验方法及试验所需的测试系统——正余弦旋转变压器综合试验系统。

依据《GB/T 10241-2007旋转变压器通用技术条件》，正余弦旋转变压器的主要试验项目包括：

1、绝缘电阻测试

2、空载电流测试√

3、空载功耗测试√

4、阻抗测试√

5、变压比测试√

6、相位移测试√

7、函数误差测试√

8、电气误差测试√

9、零位电压测试√

10、交轴误差测试√

11、交轴电压测试√

12、补偿绕组交轴电压试验√

13、补偿绕组极性试验√

14、补偿绕组均衡性试验√

15、谐波失真测试√

16、基准电气零位漂移测试√

17、谐振频率和截止频率测试（频率响应）√

18、温升试验√

19、电磁干扰试验

20、振动试验

21、冲击试验

22、寿命试验

23、低气压试验

24、低温试验

25、高温试验

26、恒定湿热试验

27、非正常工作试验

28、盐雾试验

29、质量测试

采用DT数字变送器及DH2000数字主机构建的正余弦旋转变压器综合试验系统可对上述打钩的试验项目进行自动或半自动测试，测试精度满足《GB/T 10241-2007旋转变压器通用技术条件》的要求。

基于永磁电机信号信号传感器及其应用，了解电机力矩控制相关知识

电机位置信号的重要性

在永磁同步电机FOC控制算法中，需要用到一个非常重要的物理量是电机的位置信号。

这个位置信号到底有多重要呢？还是用数据来说话吧。笔者搭建了一个电机的电流环仿真模型，固定电机转速的情况下，给定电机3.2Nm的控制指令，分三种工况进行仿真：

工况1：转子信号正常（下图绿线）

工况2：转子信号上叠加30度的偏置（下图蓝线）

工况3：转子信号上叠加±7度的高斯随机白噪声（下图红线）

从仿真结果来看，工况2电机输出力矩不足且存在与转子位置相关的固有波动；工况3存在一定程度的扭矩纹波。由此，该信号的重要性可见一斑。

电机位置信号的种类

目前在汽车领域的电机里用得比较多的电机位置信号传感器有两种类型：

内外磁环+Hall芯片

这种方案会在电机端部与转子同轴处安装一磁环板，板上充有内磁环和外传两部分，同时在磁环附近安装有一PCB，PCB上安装有三个单线性hall芯片输出Hall_A,B,C信号和一个双线性Hall芯片输出Hall_Q1,Q2信号。

内磁环上分布与电机极对数相等均匀分布的N-S磁极，分别依次以120度相位差被三个单hall芯片感应。因而，对这三片hall芯片在PCB版上的排列要求就是这三个芯片应该在【0 360/极对数】范围内均匀分布。

外磁环上分布了若干N-S磁极（比较典型的数字是72,80），随着转子的转动N_S磁极每经过双Hall芯片下方一次，芯片感应输出一组正交90度变化的HallQ1_Q2信号。

比较典型的Hall信号与电机反电势的关系见下图：

一般来说用五路信号足以得到电机绝对位置，并且他们之间具备相互冗余校验的功能。但是在一些要求比较高的场合，可能会用到7路hall信号。

旋转变压器

旋转变压器的定子绕组作为变压器的原边，接受励磁电压；转子绕组作为变压器的副边，通过电磁耦合得到感应电压。

其工作原理和普通变压器基本相似，区别在于普通变压器的原边、副边绕组是相对固定的，所以输出电压和输入电压之比是常数，而旋转变压器的原边、副边绕组则随转子的角位移发生相对位置的改变，因而其输出电压的大小随转子角位移而发生变化。

其典型的信号特征如下：

除此之外，近些年来磁阻型的位置信号传感风头正劲，大有抢班夺权之势。

电机位置信号的应用

Hall信号的一般经过一个简单的整形电路以后直接接入单片机的比较捕捉单元就可以被单片机进行解码，某些单片机甚至有专门的Hall信号正交编码单元由硬件实现对HallQ信号的解码；

而旋变信号则需要专用的解码芯片（该专用解码芯片一般来说是指RDC resolver芯片，现在做的最好的就是美国的ADI和日本多摩川两家，但也不绝对，比如某日本厂商采用的就是一片运算单元功能强大但外设很少的MCU）。

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