一种旋转变压器的仿真模拟输出电路制造技术

本实用新型专利技术的一种旋转变压器的仿真模拟输出电路，涉及电机控制领域，用于解决电机旋转角度的测量问题而设计的模拟旋转变压器输出特性的电路；该电路包括DAC芯片调制电路，励磁信号预处理电路，模拟信号SIN驱动输出电路，模拟信号COS驱动输出电路，MCU处理单元；所述的MCU处理单元与DAC芯片调制电路连接；所述的DAC芯片调制电路与励磁信号预处理电路连接；所述的DAC芯片调制电路与模拟信号SIN驱动输出电路连接；所述的DAC芯片调制电路还与模拟信号COS驱动输出电路连接；所述的DAC芯片调制电路包括DAC芯片U1以及外围电路，所述的外围电路与DAC芯片U1的对应引脚连接；相较于真实旋转变压器，其低速响应好、精度高。

【技术实现步骤摘要】
一种旋转变压器的仿真模拟输出电路
本技术涉及电机控制领域，具体涉及一种旋转变压器的仿真模拟输出电路。
技术介绍
随着电力电子技术的发展，利用电力变换器模拟各种功率负载端口特性的电力电子负载装置得到深入广泛的研究，目前已经能够灵活准确的模拟多种电气负载如电阻电容电感和整流型负载等，用于各种电源的功率考核实验。而电机是用电量最大的一类电气负载，耗电量占据总发电量的半壁江山。因此将电力电子负载的模拟范围拓展到电机，利用功率变换器模拟电机电气端口特性的电机模拟器具有广阔的市场前景。而作为电机闭环控制回路中的关键性传感器件旋转变压器，是一类精密控制微电机，从物理本质来看，可以认为是一种可以旋转的变压器。这种变压器的原、副边绕组分别放置在旋转变压器的转子和定子上，其转子固定在被控制电机轴上，与被控制电机同步转动。当旋转变压器的原边施加交流电压励磁时，随着被控制电机的转动，其副边输出电压将与转子的角度保持某种严格的函数关系，从而实现旋转角度的检测、解算和传输等功能。但是其低速响应不理想，低速性能稍差，且精度不高。现有技术中，申请号为201720944270.7的中国技术专利申请，《一种基于FPGA的随动旋转变压器模拟装置》，提供了一种基于FPGA的随动旋转变压器模拟装置，包括输入隔离变压器、ADC、中控FPGA、DAC、功率放大器及隔离输出变压器；输入隔离变压器将外部输入的激励信号进行隔离输入；ADC将输入的模拟量的激励信号转换为数字量；中控FPGA将数字量激励信号作为载波信号，同时接收需要模拟的旋转变压器角度信号并处理为负载信号，中控FPGA对载波信号及负载信号进行载波调制得到调制后数字信号；DAC对调制后数字信号进行数模转换得到调制后的模拟信号；功率放大器对调制后的模拟信号进行功率放大；输出隔离变压器对功率放大后信号进行隔离后输出。上述技术专利申请虽然具有集成度高、装置简单、模拟精度高、灵活性高、稳定性好的优点，但实际上该申请只公开了装置的基本架构，并未对装置的具体电路进行设计。为了实现电机模拟器闭环控制的仿真研究，因电机本身是通过软件模拟得到的，无法带动旋转变压器的转子做同步转动，故不能使用真实的旋转变压器来测量旋转角度，这时候就需要搭建仿真电路来模拟旋转变压器的输出特性，从而实现电机旋转角度的测量。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于如何设计一种模拟旋转变压器输出特性的电路用于电机旋转角度的测量。本技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的。一种旋转变压器的仿真模拟输出电路，包括DAC芯片调制电路，励磁信号预处理电路，模拟信号SIN驱动输出电路，模拟信号COS驱动输出电路，MCU处理单元；所述的MCU处理单元与DAC芯片调制电路连接；所述的DAC芯片调制电路与励磁信号预处理电路连接；所述的DAC芯片调制电路与模拟信号SIN驱动输出电路连接；所述的DAC芯片调制电路还与模拟信号COS驱动输出电路连接；所述的DAC芯片调制电路包括DAC芯片U1以及外围电路，所述的外围电路与DAC芯片U1的对应引脚连接。本技术通过设计模拟电路，实现了旋转变压器输出端口特性的仿真，并且由于输出是模拟量，相比较于真实旋转变压器，其低速响应好，精度高。作为本技术技术方案的进一步改进，所述的外围电路包括第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、第四运算放大器，所述的第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、第四运算放大器分别与所述的DAC芯片U1的对应引脚连接。作为本技术技术方案的进一步改进，所述的外围电路还包括电容C3、电容C4、电容C5、电容C6；所述的DAC芯片U1的13#引脚与第一运算放大器的输出端1#端子连接，DAC芯片U1的14#引脚与第一运算放大器的反相输入端2#端子连接，第一运算放大器的正相输入端3#端子接地，电容C3一端与第一运算放大器的输出端1#端子连接，电容C3另一端与第一运算放大器的反相输入端2#端子连接；所述的DAC芯片U1的6#引脚与第三运算放大器的反相输入端2#端子连接，DAC芯片U1的7#引脚与第三运算放大器的输出端1#端子连接，第三运算放大器的正相输入端3#端子接地，电容C4一端与第三运算放大器的输出端1#端子连接，电容C4另一端与第三运算放大器的反相输入端2#端子连接；所述的DAC芯片U1的12#引脚与第二运算放大器的反相输入端6#端子连接，DAC芯片U1的16#引脚与第二运算放大器的输出端7#端子连接，第二运算放大器的正相输入端5#端子接地，第二运算放大器的输出端7#端子与所述的模拟信号SIN驱动输出电路连接，电容C5一端连接与第二运算放大器的输出端7#端子，电容C5另一端连接与第二运算放大器的反相输入端6#端子；所述的DAC芯片U1的8#引脚与第四运算放大器的反相输入端6#端子连接，DAC芯片U1的4#引脚与第四运算放大器的输出端7#端子连接，第四运算放大器的正相输入端5#端子接地，第四运算放大器的输出端7#端子与所述的模拟信号COS驱动输出电路连接，电容C6一端连接与第四运算放大器的输出端7#端子，电容C6另一端连接与第四运算放大器的反相输入端6#端子；所述的DAC芯片U1的10#引脚接地，DAC芯片U1的9#、11#引脚接模拟地，DAC芯片U1的3#、5#、15#、17#引脚与励磁信号预处理电路的输出端连接；所述的DAC芯片U1的29#引脚接电源；所述的DAC芯片U1的18#引脚、19#引脚、20#引脚、21#引脚、22#引脚、23#引脚与MCU处理单元连接；所述的DAC芯片U1的1#引脚、2#引脚、24#引脚、25#引脚、26#引脚、27#引脚、28#引脚、30#引脚、31#引脚、32#引脚、33#引脚、34#引脚、35#引脚、36#引脚、37#引脚、38#引脚与MCU处理单元连接。作为本技术技术方案的进一步改进，所述的励磁信号预处理电路包括第一变压器、第五运算放大器，所述的第一变压器的副边与第五运算放大器的输入端连接。作为本技术技术方案的进一步改进，所述的励磁信号预处理电路还包括接线端子、电阻R1、电阻R2、电阻R5、电阻R6、电容C1、电容C2；所述的第一变压器原边的1#端子与接线端子的1#端子连接，第一变压器原边的2#端子与接线端子的2#端子连接；电阻R2的一端与第一变压器副边的3#端子连接，电阻R2的另一端与第五运算放大器正相输入端的3#端子连接；电阻R5的一端与第一变压器副边的4#端子连接，电阻R5的另一端与第五运算放大器反相输入端的2#端子连接；电阻R1的一端与第五运算放大器正相输入端的3#端子连接，电阻R1的另一端接地；电阻R6的一端与第五运算放大器反相输入端的2#端子连接，电阻R6的另一端与第五运算放大器输出端的1#端子连接；电容C1并联与电阻R1的两端；电容C2并联与电阻R6的两端。作为本技术技术方案的进一步改进，所述的模拟信号SIN驱动输出电路包括第六运算放大器，第一图腾柱电路，第二变压器，所述的第六运算放大器、第一图腾柱电路连接、第二变压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种旋转变压器的仿真模拟输出电路，其特征在于，包括DAC芯片调制电路(S11)，励磁信号预处理电路(S12)，模拟信号SIN驱动输出电路(S13)，模拟信号COS驱动输出电路(S14)，MCU处理单元(S15)；所述的MCU处理单元(S15)与DAC芯片调制电路(S11)连接；所述的DAC芯片调制电路(S11)与励磁信号预处理电路(S12)连接；所述的DAC芯片调制电路(S11)与模拟信号SIN驱动输出电路(S13)连接；所述的DAC芯片调制电路(S11)还与模拟信号COS驱动输出电路(S14)连接；所述的DAC芯片调制电路(S11)包括DAC芯片U1以及外围电路，所述的外围电路与DAC芯片U1的对应引脚连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种旋转变压器的仿真模拟输出电路，其特征在于，包括DAC芯片调制电路(S11)，励磁信号预处理电路(S12)，模拟信号SIN驱动输出电路(S13)，模拟信号COS驱动输出电路(S14)，MCU处理单元(S15)；所述的MCU处理单元(S15)与DAC芯片调制电路(S11)连接；所述的DAC芯片调制电路(S11)与励磁信号预处理电路(S12)连接；所述的DAC芯片调制电路(S11)与模拟信号SIN驱动输出电路(S13)连接；所述的DAC芯片调制电路(S11)还与模拟信号COS驱动输出电路(S14)连接；所述的DAC芯片调制电路(S11)包括DAC芯片U1以及外围电路，所述的外围电路与DAC芯片U1的对应引脚连接。


2.根据权利要求1所述的一种旋转变压器的仿真模拟输出电路，其特征在于，所述的外围电路包括第一运算放大器(A2A)、第二运算放大器(A2B)、第三运算放大器(A3A)、第四运算放大器(A3B)，所述的第一运算放大器(A2A)、第二运算放大器(A2B)、第三运算放大器(A3A)、第四运算放大器(A3B)分别与所述的DAC芯片U1的对应引脚连接。


3.根据权利要求2所述的一种旋转变压器的仿真模拟输出电路，其特征在于，所述的外围电路还包括电容C3、电容C4、电容C5、电容C6；所述的DAC芯片U1的13#引脚与第一运算放大器(A2A)的输出端1#端子连接，DAC芯片U1的14#引脚与第一运算放大器(A2A)的反相输入端2#端子连接，第一运算放大器(A2A)的正相输入端3#端子接地，电容C3一端与第一运算放大器(A2A)的输出端1#端子连接，电容C3另一端与第一运算放大器(A2A)的反相输入端2#端子连接；所述的DAC芯片U1的6#引脚与第三运算放大器(A3A)的反相输入端2#端子连接，DAC芯片U1的7#引脚与第三运算放大器(A3A)的输出端1#端子连接，第三运算放大器(A3A)的正相输入端3#端子接地，电容C4一端与第三运算放大器(A3A)的输出端1#端子连接，电容C4另一端与第三运算放大器(A3A)的反相输入端2#端子连接；所述的DAC芯片U1的12#引脚与第二运算放大器(A2B)的反相输入端6#端子连接，DAC芯片U1的16#引脚与第二运算放大器(A2B)的输出端7#端子连接，第二运算放大器(A2B)的正相输入端5#端子接地，第二运算放大器(A2B)的输出端7#端子与所述的模拟信号SIN驱动输出电路连接，电容C5一端连接与第二运算放大器(A2B)的输出端7#端子，电容C5另一端连接与第二运算放大器(A2B)的反相输入端6#端子；所述的DAC芯片U1的8#引脚与第四运算放大器(A3B)的反相输入端6#端子连接，DAC芯片U1的4#引脚与第四运算放大器(A3B)的输出端7#端子连接，第四运算放大器(A3B)的正相输入端5#端子接地，第四运算放大器(A3B)的输出端7#端子与所述的模拟信号COS驱动输出电路连接，电容C6一端连接与第四运算放大器(A3B)的输出端7#端子，电容C6另一端连接与第四运算放大器(A3B)的反相输入端6#端子；所述的DAC芯片U1的10#引脚接地，DAC芯片U1的9#、11#引脚接模拟地，DAC芯片U1的3#、5#、15#、17#引脚与励磁信号预处理电路的输出端连接；所述的DAC芯片U1的29#引脚接电源；所述的DAC芯片U1的18#引脚、19#引脚、20#引脚、21#引脚、22#引脚、23#引脚与MCU处理单元连接；所述的DAC芯片U1的1#引脚、2#引脚、24#引脚、25#引脚、26#引脚、27#引脚、28#引脚、30#引脚、31#引脚、32#引脚、33#引脚、34#引脚、35#引脚、36#引脚、37#引脚、38#引脚与MCU处理单元连接。


4.根据权利要求1所述的一种旋转变压器的仿真模拟输出电路，其特征在于，所述的励磁信号预处理电路(S12)包括第一变压器(TR1)、第五运算放大器(A1A)，所述的第一变压器(TR1)的副边与第五运算放大器(A1A)的输入端连接。


5.根据权利要求4所述的一种旋转变压器的仿真模拟输出电路，其特征在于，所述的励磁信号预处理电路(S12)还包括接线端子(CON1)、电阻R1、电阻R2、电阻R5、电阻R6、电容C1、电容C2；所述的第一变压器TR1原边的1#端子与接线端子(CON1)的1#端子连接，第一变压器TR1原边的2#端子与接线端子(CON1)的2#端子连接；电阻R2的一端与第一变压器TR1副边的3#端子连接，电阻R2的另一端与第五运算放大器(A1A)正相输入端的3#端子连接；电阻R5的一端与第一变压器TR1副边的4#端子连接，电阻R5的另一端...

【专利技术属性】
技术研发人员：董浩，张永，周玉柱，唐德平，
申请(专利权)人：合肥科威尔电源系统股份有限公司，
类型：新型
国别省市：安徽;34