專利名稱：測量同軸雙轉(zhuǎn)子電機(jī)兩個轉(zhuǎn)子相對轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速的方法及實(shí)現(xiàn)該方法的傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測量同軸雙轉(zhuǎn)子電機(jī)兩個轉(zhuǎn)子相對轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速的方法及實(shí)現(xiàn)該 方法的傳感器，屬于電機(jī)位置檢測領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，雙轉(zhuǎn)子電機(jī)被應(yīng)用于電動汽車上。對雙轉(zhuǎn)子電機(jī)實(shí)現(xiàn)矢量控制必須知道其 兩個轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角差和轉(zhuǎn)速差，目前測量雙轉(zhuǎn)子電機(jī)轉(zhuǎn)角差和轉(zhuǎn)速差采用的方法流程如圖4 所示，它將兩個旋轉(zhuǎn)變壓器分別安裝在雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的兩轉(zhuǎn)軸上，當(dāng)兩旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子分 別隨雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的兩轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時，兩旋轉(zhuǎn)變壓器信號繞組輸出交流電壓的幅值將隨各自的 轉(zhuǎn)子角位移呈正弦和余弦規(guī)律變化，通過各自的軸角變換RDC芯片解碼后得到相應(yīng)轉(zhuǎn)子相 對電機(jī)定子的轉(zhuǎn)角位置數(shù)字信號，再通過后續(xù)求差電路對結(jié)果求差，這種方法需要兩套解 碼器，因此也引入了兩套解碼器的誤差，求差電路求差時，在輸入信號存在誤差的情況下， 還會產(chǎn)生新的誤差和信號的滯后，因此很難滿足矢量控制對精度和實(shí)時性的要求。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有對雙轉(zhuǎn)子電機(jī)轉(zhuǎn)角位置的測量方式存在測量結(jié)果 誤差大，并且信號滯后的問題，提供一種測量同軸雙轉(zhuǎn)子電機(jī)兩個轉(zhuǎn)子相對轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速的 方法及實(shí)現(xiàn)該方法的傳感器。
本發(fā)明所述測量同軸雙轉(zhuǎn)子電機(jī)兩個轉(zhuǎn)子相對轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速的方法為將第一旋轉(zhuǎn) 變壓器和第二旋轉(zhuǎn)變壓器分別同心安裝在所述雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的兩個轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸上，第一旋轉(zhuǎn) 變壓器獲得的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角信號為G1，第二旋轉(zhuǎn)變壓器獲得的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角信號為θ2;
兩個旋轉(zhuǎn)變壓器的激磁繞組輸入同頻同相的激磁信號第一旋轉(zhuǎn)變壓器輸入的激 磁信號UExa = E1C0S(C^t)，式中E1為第一旋轉(zhuǎn)變壓器激磁信號的幅值，ω e為激磁信號的 角頻率，t為時間，
第二旋轉(zhuǎn)變壓器輸入的激磁信號Uexc2 =，式中氏為第二旋轉(zhuǎn)變壓器 激磁信號的幅值，
則第一旋轉(zhuǎn)變壓器的信號繞組輸出端輸出轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的調(diào)制信號為
^ f F1 sin COs(O)J-^1
式中Usi為第一旋轉(zhuǎn)變壓器的正弦繞組輸出信號，Uci為第一旋轉(zhuǎn)變壓器的余弦繞 組輸出信號，V1為第一旋轉(zhuǎn)變壓器輸出信號的幅值，θ i為第一旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子的電角度，例 為第一旋轉(zhuǎn)變壓器輸出信號的載波與激磁信號的相位差；
第二旋轉(zhuǎn)變壓器的信號繞組輸出端輸出轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的調(diào)制信號為
權(quán)利要求
1. 一種測量同軸雙轉(zhuǎn)子電機(jī)兩個轉(zhuǎn)子相對轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速的方法，其特征在于 將第一旋轉(zhuǎn)變壓器(1-1)和第二旋轉(zhuǎn)變壓器(1-2)分別同心安裝在所述雙轉(zhuǎn)子電機(jī) 的兩個轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸上，第一旋轉(zhuǎn)變壓器(1-1)獲得的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角信號為G1，第二旋轉(zhuǎn)變壓器 (1-2)獲得的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角信號為θ2;兩個旋轉(zhuǎn)變壓器的激磁繞組輸入同頻同相的激磁信號第一旋轉(zhuǎn)變壓器(1-1)輸入的 激磁信號Uexci = ElCOS(coet)，式中E1為第一旋轉(zhuǎn)變壓器(1-1)激磁信號的幅值，為激 磁信號的角頻率，t為時間，第二旋轉(zhuǎn)變壓器(1- 輸入的激磁信號
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量同軸雙轉(zhuǎn)子電機(jī)兩個轉(zhuǎn)子相對轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速的方法，其特 征在于所述VS1、Va、Vs2和\2進(jìn)行坐標(biāo)變換后，獲得的Δ Us和Δ Uc分別經(jīng)過低通濾波后， 忽略低頻信號的相移和衰減，輸出信號的表達(dá)式變換為
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量同軸雙轉(zhuǎn)子電機(jī)兩個轉(zhuǎn)子相對轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速的方法，其特 征在于根據(jù)兩個旋轉(zhuǎn)變壓器的激磁信號同頻同相，信號調(diào)理后引入的相移相等，則仍=釣，選 擇補(bǔ)償相位β，使β = φ1= φ2，將Vsi, Vci、Vs2和Vc2與移相β角的激磁信號分別相乘后，獲 得
4. 一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述測量同軸雙轉(zhuǎn)子電機(jī)兩個轉(zhuǎn)子相對轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速的方法的 傳感器，其特征在于它包括第一旋轉(zhuǎn)變壓器(1-1)、第二旋轉(zhuǎn)變壓器(1-2)、激磁信號單元 O)、第一低通濾波及功率放大單元(3-1)、第二低通濾波及功率放大單元(3-2)、第一調(diào)理 電路G-1)、第二調(diào)理電路G-2)、第三調(diào)理電路G-3)、第四調(diào)理電路(4-4)、第一 A/D采樣 單元(5-1)、第二 A/D采樣單元(5-2)、第三A/D采樣單元(5_3)、第四A/D采樣單元(5_4)、 坐標(biāo)變換單元(6)和鎖相環(huán)解碼單元(7)，第一旋轉(zhuǎn)變壓器(1-1)激磁繞組的激磁信號輸入端連接第一低通濾波及功率放大單 元(3-1)的激磁信號輸出端，第一低通濾波及功率放大單元(3-1)的激磁信號輸入端連接 激磁信號單元O)的激磁信號輸出端；第二旋轉(zhuǎn)變壓器(1- 激磁繞組的激磁信號輸入端連接第二低通濾波及功率放大單 元(3-2)的激磁信號輸出端，第二低通濾波及功率放大單元(3-2)的激磁信號輸入端連接 激磁信號單元O)的所述激磁信號輸出端；第一旋轉(zhuǎn)變壓器(1-1)輸出繞組的第一信號輸出端連接第一調(diào)理電路的信號輸 入端，第一調(diào)理電路的信號輸出端連接第一 A/D采樣單元(5-1)的信號輸入端，第一 A/D采樣單元(5-1)的信號輸出端連接坐標(biāo)變換單元(6)的第一信號輸入端；第一旋轉(zhuǎn)變壓器(1-1)輸出繞組的第二信號輸出端連接第二調(diào)理電路(4- 的信號輸 入端，第二調(diào)理電路G-2)的信號輸出端連接第二 A/D采樣單元(5-2)的信號輸入端，第二 A/D采樣單元(5-2)的信號輸出端連接坐標(biāo)變換單元(6)的第二信號輸入端；第二旋轉(zhuǎn)變壓器(1- 輸出繞組的第一信號輸出端連接第三調(diào)理電路(4- 的信號輸 入端，第三調(diào)理電路(4- 的信號輸出端連接第三A/D采樣單元(5- 的信號輸入端，第三 A/D采樣單元(5-3)的信號輸出端連接坐標(biāo)變換單元(6)的第三信號輸入端；第二旋轉(zhuǎn)變壓器(1- 輸出繞組的第二信號輸出端連接第四調(diào)理電路(4-4)的信號輸 入端，第四調(diào)理電路G-4)的信號輸出端連接第四A/D采樣單元(5-4)的信號輸入端，第四A/D采樣單元(5-4)的信號輸出端連接坐標(biāo)變換單元(6)的第四信號輸入端；坐標(biāo)變換單元(6)的第一信號輸出端連接鎖相環(huán)解碼單元(7)的第一信號輸入端，坐 標(biāo)變換單元(6)的第二信號輸出端連接鎖相環(huán)解碼單元(7)的第二信號輸入端，鎖相環(huán)解 碼單元(7)的第一信號輸出端用來輸出所述雙轉(zhuǎn)子電機(jī)兩個轉(zhuǎn)子相對轉(zhuǎn)角差△ θ，鎖相環(huán) 解碼單元(7)的第二信號輸出端用來輸出所述雙轉(zhuǎn)子電機(jī)兩個轉(zhuǎn)子相對轉(zhuǎn)速差Δω。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的實(shí)現(xiàn)測量同軸雙轉(zhuǎn)子電機(jī)兩個轉(zhuǎn)子相對轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速的方法 的傳感器，其特征在于它還包括第一低通濾波單元(8-1)和第二低通濾波單元(8-2)，所述坐標(biāo)變換單元(6)的第一信號輸出端連接第一低通濾波單元(8-1)的信號輸入 端，第一低通濾波單元(8-1)的信號輸出端連接鎖相環(huán)解碼單元(7)的第一信號輸入端；所述坐標(biāo)變換單元(6)的第二信號輸出端連接第二低通濾波單元(8-2)的信號輸入 端，第二低通濾波單元(8-2)的信號輸出端連接鎖相環(huán)解碼單元(7)的第二信號輸入端。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的實(shí)現(xiàn)測量同軸雙轉(zhuǎn)子電機(jī)兩個轉(zhuǎn)子相對轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速的方 法的傳感器，其特征在于它還包括相位補(bǔ)償單元(9)、第一乘法器(10-1)、第二乘法器 (10-2)、第三乘法器(10-3)、第四乘法器(10-4)、第三低通濾波單元(8-3)、第四低通濾波 單元(8-4)、第五低通濾波單元(8-5)、第六低通濾波單元(8-6)，相位補(bǔ)償單元(9)的信號輸入端與激磁信號單元O)的信號輸入端相連接， 所述第一 A/D采樣單元(5-1)的信號輸出端連接第一乘法器(10-1)的第一信號輸入 端，相位補(bǔ)償單元(9)的信號輸出端連接第一乘法器(10-1)的第二信號輸入端，第一乘法 器(10-1)的信號輸出端連接第三低通濾波單元(8-3)的信號輸入端，第三低通濾波單元 (8-3)的信號輸出端連接坐標(biāo)變換單元(6)的第一信號輸入端，所述第二 A/D采樣單元(5-2)的信號輸出端連接第二乘法器(10- 的第一信號輸入 端，相位補(bǔ)償單元(9)的信號輸出端連接第二乘法器(10- 的第二信號輸入端，第二乘法 器(10- 的信號輸出端連接第四低通濾波單元(8-4)的信號輸入端，第四低通濾波單元 (8-4)的信號輸出端連接坐標(biāo)變換單元(6)的第二信號輸入端，所述第三A/D采樣單元(5-3)的信號輸出端連接第三乘法器(10- 的第一信號輸入 端，相位補(bǔ)償單元(9)的信號輸出端連接第三乘法器(10-3)的第二信號輸入端，第三乘法 器(10- 的信號輸出端連接第五低通濾波單元(8-5)的信號輸入端，第五低通濾波單元 (8-5)的信號輸出端連接坐標(biāo)變換單元(6)的第三信號輸入端，所述第四A/D采樣單元(5-4)的信號輸出端連接第四乘法器(10-4)的第一信號輸入 端，相位補(bǔ)償單元(9)的信號輸出端連接第四乘法器(10-4)的第二信號輸入端，第四乘法 器(10-4)的信號輸出端連接第六低通濾波單元(8-6)的信號輸入端，第六低通濾波單元 (8-6)的信號輸出端連接坐標(biāo)變換單元(6)的第四信號輸入端。
7.根據(jù)權(quán)利要求4、5或6所述的實(shí)現(xiàn)測量同軸雙轉(zhuǎn)子電機(jī)兩個轉(zhuǎn)子相對轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速 的方法的傳感器，其特征在于所述坐標(biāo)變換單元(6)將四路以靜止坐標(biāo)系為參考系的信 號，轉(zhuǎn)換成兩路與第二旋轉(zhuǎn)變壓器(1-2)的轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系為參考系的兩路輸 出信號f AU Λ νη -ν,Λ ν,Λ'SC2 r S2 V^2J其中式vsi、va、vs2、v。2為坐標(biāo)變換單元的四路輸入信號，AUs, Δυ。為坐標(biāo)變換單元的兩路輸出信號。
全文摘要
測量同軸雙轉(zhuǎn)子電機(jī)兩個轉(zhuǎn)子相對轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速的方法及實(shí)現(xiàn)該方法的傳感器，屬于電機(jī)位置檢測領(lǐng)域。它解決了現(xiàn)有對雙轉(zhuǎn)子電機(jī)轉(zhuǎn)角位置的測量方式存在測量結(jié)果誤差大，并且信號滯后的問題。本發(fā)明通過兩個與雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的兩個轉(zhuǎn)子同心安裝的旋轉(zhuǎn)變壓器采集雙轉(zhuǎn)子的信息，旋轉(zhuǎn)變壓器輸出的信號經(jīng)信號調(diào)理后，再由A/D采樣，輸入給坐標(biāo)變換單元，再經(jīng)鎖相環(huán)解碼單元實(shí)現(xiàn)了解調(diào)功能，它實(shí)現(xiàn)了實(shí)時跟蹤所述雙轉(zhuǎn)子電機(jī)兩個轉(zhuǎn)子的相對轉(zhuǎn)角差和相對轉(zhuǎn)速差。本發(fā)明用于測量同軸雙轉(zhuǎn)子電機(jī)兩個轉(zhuǎn)子相對轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速。
文檔編號G01P3/46GK102032867SQ20101060435
公開日2011年4月27日 申請日期2010年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月24日
發(fā)明者宋力偉, 崔淑梅, 程遠(yuǎn), 葛浩 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)