一种电机旋转变压器激励信号发生电路

1.本技术涉及电机旋转变压器技术领域，具体公开了一种电机旋转变压器激励信号发生电路。


背景技术：

2.旋转变压器(resolver/transformer)是一种电磁式传感器，又称同步分解器。它是一种测量角度用的小型交流电动机，用来测量旋转物体的转轴角位移和角速度，由定子和转子组成。其中定子绕组作为变压器的原边，接受励磁电压，励磁频率通常用400、3000及5000hz等。转子绕组作为变压器的副边，通过电磁耦合得到感应电压。
3.目前新能源电动汽车大都采用永磁同步电机作为动力驱动源，而为了精确控制电机的转速、扭矩等需要对电机的运转进行实时检测，旋转变压器是最为常用的永磁同步电机传感装置。旋转变压器通常具有三个绕组，其工作时需要在激励绕组输入一个数千至数十千赫兹的正弦波信号，从而在输出绕组方能获得电机运转状态信号。一般的旋转变压器激励信号产生方法有：1、采用旋转变压器数字正弦波信号激励及解码专用集成电路(例如日本的 au6802n1和美国亚德诺公司的ad2sxx系列芯片)；2、正弦波发生器加上正负双电源供电的放大电路；3、方波发生器加上滤波放大电路等。
4.目前：1、采用专用集成电路的旋转变压器激励信号产生方案成本很高，例如ad2sxx系列芯片的价格达到100元以上，而芯片的外围电路也较为复杂，最终的激励电路成本很高；2、正弦波发生器加上正负双电源供电的放大电路需要正、负两种电源进行供电，对于汽车类应用来所实现较为不便，也增加了电源的复杂程度和成本；3、采用方波滤波获得正弦波的方法得到的正弦波精度较差，且后续的放大处理电路也较为复杂，因此，发明人有鉴于此，提供了一种电机旋转变压器激励信号发生电路，以便解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于解决传统的旋转变压器激励信号产生方案成本很高的问题。
6.为了达到上述目的，本发明的基础方案提供一种电机旋转变压器激励信号发生电路，包括文氏正弦波发生电路，文氏正弦波发生电路上串联有用于对文氏正弦波发生电路进行分压的电压分压电路，文氏正弦波发生电路的输出端连接有正半周提取及放大电路以及负半周提取及放大电路，正弦波正半周提取及放大电路以及正弦波负半周提取及放大电路的输出端均连接有放大电路，合成两个输出电路的信号得到正弦波激励信号并输出到旋转变压器。
7.进一步，所述正半周信号电路为电平平移电路。
8.进一步，所述负半周信号电路为反相电路与电平平移电路串联电路。
9.进一步，所述文氏正弦波发生电路包括依次连接的第一运算放大器 (u1a)以及第二运算放大器(u1b)，第一运算放大器(u1a)以及第二运算放大器(u1b)的正输入端与电压分压电路连接，第一运算放大器 (u1a)以及第二运算放大器(u1b)的正输入端接地，第一运
算放大器 (u1a)的输出端与第二运算放大器(u1b)负输入端连接，第一运算放大器(u1a)以及第二运算放大器(u1b)之间串联有第五电阻(r5)，第五电阻(r5)两端连接有与第一运算放大器(u1a)以及第二运算放大器(u1b) 并联的第一电容(c1)以及第三电容(c3)，第三电容(c3)与二运算放大器(u1b)输出端连接，第一电容(c1)上串联有第三电阻(r3)以及第一二极管(d1)以及第二二极管(d2)，第三电阻(r3)上并联有与第一电容(c1)连接的第四电阻(r4)以及第二电容(c2)，第三电阻(r3) 与第三电容(c3)之间连接有第六电阻(r6)。
10.进一步，所述第二运算放大器(u1b)的输出端连接有正半周提取及放大电路以及负半周提取及放大电路，正半周提取及放大电路包括与第二运算放大器(u1b)输出端连接的第七电阻(r7)以及第三运算放大器(u2a)，第三运算放大器(u2a)的负输入端并联有第九电阻(r9)以及第十电阻 (r10)，第十电阻(r10)与第三运算放大器(u2a)连接，第三运算放大器(u2a)的正输入端连接有第八电阻(r8)并接地，第三运算放大器(u2a) 的输出端连接有功放电路；负半周提取及放大电路包括与第二运算放大器(u1b)连接的第十一电阻(r11)以及与第十一电阻(r11)连接的第四运算放大器(u2b)，第四运算放大器(u2b)的负输入端以及输出端之间连接有第十二电阻(r12)，第四运算放大器(u2b)的正输入顶端接地，第四运算放大器(u2b)的输出端连接有第十三电阻(r13)，第十三电阻 (r13)上连接有第五运算放大器(u3a)，第五运算放大器(u3a)的负输入端并联有第十五电阻(r15)以及第十六电阻(r16)，第十六电阻(r16) 与第五运算放大器(u3a)连接，第五运算放大器(u3a)的正输入端连接有第十四电阻(r14)并接地，第五运算放大器(u3a)的输出端连接有功放电路。
11.本基础方案的原理及效果在于：本发明仅用一个单电源进行供电，即可产生用于永磁同步电机旋转变压器的正弦波激励信号，电路架构简单，成本低，较专用集成电路的激励电路降低很多。利用改进的文氏电桥正弦波发生电路产生高精度的正弦波，此正弦波信号叠加了一个正电压的直流电平，不能直接用于激励旋转变压器，为了去除直流电平信号，采用将正弦波正、负半周单独提取再合成的办法得到纯正的正弦波信号并经过放大后即可满足电机旋转变压器的激励要求。最终失真度经过测算低于1％。
附图说明
12.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
13.图1示出了本技术实施例提出的一种电机旋转变压器激励信号发生电路的电路图；
14.图2示出了本技术实施例提出的一种电机旋转变压器激励信号发生电路中文氏正弦波发生电路；
15.图3示出了本技术实施例提出的一种电机旋转变压器激励信号发生电路中参考电压电压分压电路；
16.图4示出了本技术实施例提出的一种电机旋转变压器激励信号发生电路中正弦波正半周提取及放大电路；
17.图5示出了本技术实施例提出的一种电机旋转变压器激励信号发生电路中正弦波
负半周提取及放大电路；
18.图6示出了本技术实施例提出的一种电机旋转变压器激励信号发生电路中正弦波振荡发生电路输出的信号u1；
19.图7示出了本技术实施例提出的一种电机旋转变压器激励信号发生电路中经过电平平移后得到的正弦波正半周信号u2；
20.图8示出了本技术实施例提出的一种电机旋转变压器激励信号发生电路中经过反相平移后的正弦波负半周信号u4；
21.图9示出了本技术实施例提出的一种电机旋转变压器激励信号发生电路中正弦波正、负半周经过放大后合成的信号输出。
具体实施方式
22.为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
23.实施例如图1所示：包括文氏正弦波发生电路，文氏正弦波发生电路上串联有用于对文氏正弦波发生电路进行分压的电压分压电路，文氏正弦波发生电路的输出端连接有正半周提取及放大电路以及负半周提取及放大电路，正弦波正半周提取及放大电路以及正弦波负半周提取及放大电路的输出端均连接有放大电路，合成两个输出电路的信号得到正弦波激励信号并输出到旋转变压器。所述正半周信号电路为电平平移电路。所述负半周信号电路为反相电路与电平平移电路串联电路。
24.所述文氏正弦波发生电路包括依次连接的第一运算放大器u1a以及第二运算放大器u1b，第一运算放大器u1a以及第二运算放大器u1b的正输入端与电压分压电路连接，第一运算放大器u1a以及第二运算放大器u1b的正输入端接地，第一运算放大器u1a的输出端与第二运算放大器u1b负输入端连接，第一运算放大器u1a以及第二运算放大器u1b之间串联有第五电阻r5，第五电阻r5两端连接有与第一运算放大器u1a以及第二运算放大器u1b并联的第一电容c1以及第三电容c3，第三电容c3与二运算放大器u1b输出端连接，第一电容c1上串联有第三电阻r3以及第一二极管d1以及第二二极管d2，第三电阻r3上并联有与第一电容c1连接的第四电阻r4以及第二电容c2，第三电阻r3与第三电容c3之间连接有第六电阻r6。
25.所述第二运算放大器u1b的输出端连接有正半周提取及放大电路以及负半周提取及放大电路，正半周提取及放大电路包括与第二运算放大器u1b输出端连接的第七电阻r7以及第三运算放大器u2a，第三运算放大器u2a的负输入端并联有第九电阻r9以及第十电阻r10，第十电阻r10与第三运算放大器 u2a连接，第三运算放大器u2a的正输入端连接有第八电阻r8并接地，第三运算放大器u2a的输出端连接有功放电路；负半周提取及放大电路包括与第二运算放大器u1b连接的第十一电阻r11以及与第十一电阻r11连接的第四运算放大器u2b，第四运算放大器u2b的负输入端以及输出端之间连接有第十二电阻r12，第四运算放大器u2b的正输入顶端接地，第四运算放大器u2b的输出端连接有第十三电阻r13，第十三电阻r13上连接有第五运算放大器u3a，第五运算放大器u3a的负输入端并联有第十五电阻r15以及第十六电阻r16，第十六电阻r16与第五运算放大器u3a连接，第五运算放大器u3a的正输入端连接有第十四电阻r14并接地，第五运算放大器u3a的输出端连接有功放电路。
26.具体的：u1a、u1b两个运算放大器与d1、d2、r3～r6、c1～c3构成了文氏正弦波发生
电路，运放的供电为vcc，由于采用单电源供电，因此需要r1和r2串联对vcc进行分压，得到的vre作为振荡器的偏置电压，使得正弦波输出信号u1始终为正电平。
27.此正弦波信号u1的振荡频率为：
28.正弦波信号u1经过由u2a与r7～r10构成的电平平移电路，其中： r7＝r8＝r9＝r10，电路放大倍数为1，得到电平下移量为vre的正半周信号 u2。u2再经过u4进行放大后输出u5成为正弦波的正半周信号，此放大电路的放大倍数为r18/r19。
29.正弦波信号u1经过u2b与r11、r12构成的反相电路得到被反相的正弦波负半周信号u3，u3再经过由u3a与r13～r16构成的电平平移电路，其中：r13＝r14＝r15＝r16，，电路放大倍数为1，得到电平下移量为vre 的负半周信号u4。u4再经过u5进行放大后输出u6成为正弦波的负半周信号，此放大电路的放大倍数为r23/r22。
30.将u5、u6的合成信号作为输出信号，即可得到消除了直流成分的正弦波激励信号，并由vo 和v
o-端口输出到旋转变压器。
31.本发明仅用一个单电源进行供电，即可产生用于永磁同步电机旋转变压器的正弦波激励信号，电路架构简单，成本较专用集成电路的激励电路降低很多。正弦波的失真度经过测算低于1％，满足电机旋转变压器的激励要求。
32.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。