反饋濾波調(diào)理電路設(shè)計(jì)

　　旋轉(zhuǎn)變壓器輸出的正余弦信號(hào)是不能直接送給rdc的，里面可能含有許多干擾信號(hào)，必須經(jīng)過(guò)調(diào)理濾波，滿足要求之后，才能送給rdc。反饋調(diào)理濾波電路有4個(gè)功能：設(shè)定輸入增益、抑制共模干擾、過(guò)濾外界噪音干擾、檢測(cè)s1-s4斷線故障。

　　輸入增益的選取原則為：根據(jù)旋變信號(hào)(s1-s4)電壓級(jí)別，將信號(hào)調(diào)整到大概為2-3倍的vp-p，才能送給au6802n1。由此可確定增益g的大小，同時(shí)g滿足如下計(jì)算公式：

(4)

　　電阻ri1、ri2選用精度與輸出數(shù)據(jù)分辨率有關(guān)。輸出數(shù)據(jù)分辨率為10位時(shí)，電阻精度≤1%;分辨率為12位時(shí)，電阻精度≤0.25%。

　　電路中, 兩個(gè)電容cc的參數(shù)相同，起抑制共模干擾信號(hào)的作用;電容cn 和兩個(gè)ri1電阻構(gòu)成了低通濾波器，過(guò)濾外界噪音干擾，濾波器定時(shí)常數(shù)由外部環(huán)境決定，計(jì)算公式為：

(5)

　　直流電源vext和電阻rbh、rbl起檢測(cè)信號(hào)線s1-s4斷線故障的作用，取值通常在小于旋變輸出阻抗范圍內(nèi)盡可能大。

　　結(jié)合表1、公式(4)和(5)，本設(shè)計(jì)選取反饋濾波調(diào)理電路各參數(shù)為：ri1=200k/1‰，ri2=20k/1‰，cn=100pf，rh=68k，rl=20k，cc=1000pf。

　　旋變勵(lì)磁信號(hào)反饋給r1e、r2e時(shí)，必須串入電阻進(jìn)行分壓，分壓之后的電壓不能超過(guò)au6802n1供電電源vcc。本設(shè)計(jì)取rr1=rr2=240k。此外，當(dāng)旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)s1-s3和s2-s4的激勵(lì)單元和激勵(lì)旋轉(zhuǎn)變壓器的外部輸入信號(hào)r1e與r2e間有相位差，則r/d轉(zhuǎn)換器的環(huán)路增益會(huì)相應(yīng)地下降。通常相位差>10°這可以通過(guò)增加電容調(diào)節(jié)電路相位差。由表1可知，勵(lì)磁信號(hào)輸入相移-5°，可以不加電容進(jìn)行相位補(bǔ)償。

　　dsp接口電路設(shè)計(jì)

　　dsp接口電路為轉(zhuǎn)速數(shù)字信號(hào)提供了方便的接口。數(shù)據(jù)傳送方式分為三種：并行i/o口模式，abz脈沖模式，spi通信模式。本設(shè)計(jì)采用后兩種方式。由于au6802n1的輸出數(shù)字信號(hào)為5v電平，dsp為3.3v電平，因此中間需要加入電平轉(zhuǎn)換芯片，保證電平的匹配。

　　如圖5所示，為au6802n1硬件接口電路板。提供了四種接口：分別為電源接口、旋變接口、abz脈沖信號(hào)接口和spi通信接口。電源接口提供給au6902n1的供電電壓+5v和旋變勵(lì)磁供電電壓±15v，旋變信號(hào)接口提供旋變勵(lì)磁信號(hào)和接受正余弦反饋信號(hào)，同時(shí)該板兼容兩種轉(zhuǎn)速信號(hào)輸出方式：spi通信方式和abz脈沖信號(hào)方式，實(shí)際應(yīng)用時(shí)可供不同需要靈活選取，且互不沖突，易實(shí)現(xiàn)與dsp通信。

　　仿真與實(shí)驗(yàn)研究

　　利用saber對(duì)au6802n1外圍主電路電路圖進(jìn)行仿真，激磁調(diào)理電路仿真結(jié)果如圖6所示。將硬件電路板應(yīng)用在五對(duì)極永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，此時(shí)試驗(yàn)中給定旋變勵(lì)磁信號(hào)為10khz，當(dāng)電機(jī)工作在5000rpm時(shí)，測(cè)試結(jié)果為：圖7為au6802n1接收到的旋變正弦信號(hào)和余弦信號(hào)波形圖。圖8為au6802n1 以脈沖接口工作模式輸出給dsp控制器后，輸出的實(shí)際轉(zhuǎn)子位置波形圖。由此可見，該硬件電路及其參數(shù)設(shè)計(jì)正確可行。

　　圖6 激勵(lì)調(diào)理電路仿真波形

　　圖7 旋變正余弦信號(hào)波形

　　圖8 轉(zhuǎn)子位置波形圖

　　結(jié)語(yǔ)

　　基于多摩川公司的au6802n1所設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)接口電路簡(jiǎn)單可靠，信號(hào)輸出模式靈活，與dsp數(shù)字信號(hào)處理器之間接口方便。通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)可見，該接口電路輸出的位置信號(hào)波形品質(zhì)好，無(wú)毛刺并具備很強(qiáng)抗干擾能力，可實(shí)現(xiàn)位置檢測(cè)，并具有較高的精度，因此本文設(shè)計(jì)的au6802n1硬件接口電路及其參數(shù)正確可行。這在高可靠性和高速運(yùn)行的交流伺服系統(tǒng)中，具有很高的應(yīng)用價(jià)值。