一種基于A(yíng)RM 單片機與CPLD的數字軸角轉換方法（一）

0 引言同步機.正余弦旋轉變壓器等廣泛應用于火力控制.航空航天.自動(dòng)控制等領(lǐng)域以實(shí)現系統間軸角信息的傳輸.由于計算機技術(shù)在上述領(lǐng)域的廣泛應用，數字-軸角轉換已(Digitalto Shaft-angle Converting,DSC)成為一個(gè)重要的問(wèn)題.市場(chǎng)上DSC集成模塊產(chǎn)品價(jià)格較高且接口不夠靈活，在某些領(lǐng)域應用受到限制，特別在多路DSC使用時(shí)效費問(wèn)題更為突出.基于上述問(wèn)題，提出一種采用ARM 單片機+CPLD實(shí)現數字-軸角轉換的方法.

1 數字-軸角轉換原理數字-軸角轉換(DSC)是將數字形式表示的軸角度θ通過(guò)運算電路轉換為正余弦旋轉變壓器形式的電壓(如式(1))，經(jīng)正余弦旋轉變壓器和經(jīng)過(guò)Scott變壓器后驅動(dòng)同步機指向對應軸角位置，從而完成數字-軸角轉換.

當同步機.正余弦旋轉變壓器的激磁繞組電壓為U0 =Umsinωt時(shí)，則正余弦旋轉變壓器兩相繞組輸出電壓為：

URS =KRUmsinωtsinθ

URC =KRUmsinωtcosθ

驅動(dòng)同步機三相繞組電壓為：

US1 =KSUmsinωtsinθ

US2 =KSUmsinωtsin(θ+120°)

US3 =KSUmsinωtsin(θ-120°)

其中，KR ?KS分別為正余弦旋轉變壓器和同步機的變壓比，θ為軸角位置.

為了將兩相正余弦旋轉變壓器信號變?yōu)槿嗤綑C信號，需使用Scott變壓器.其基本構造及原理分析如圖1所示.

在圖1 (a)中，URS ?URC是空間兩相正余弦旋轉變壓器信號，將兩變壓器按圖中抽頭連接，如圖1 (b)的相量圖分析：

Us1 =URS

US2 =-0.5URS -0.866URC

US3 =-0.5URS +0.866URC

這樣就將空間兩相正余弦旋轉變壓器信號轉變?yōu)榭臻g的三相同步機信號.