专利名称：测量同轴双转子电机两个转子相对转角和转速的方法及实现该方法的传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种测量同轴双转子电机两个转子相对转角和转速的方法及实现该 方法的传感器，属于电机位置检测领域。
背景技术：
当前，双转子电机被应用于电动汽车上。对双转子电机实现矢量控制必须知道其 两个转子的转角差和转速差，目前测量双转子电机转角差和转速差采用的方法流程如图4 所示，它将两个旋转变压器分别安装在双转子电机的两转轴上，当两旋转变压器的转子分 别随双转子电机的两转轴旋转时，两旋转变压器信号绕组输出交流电压的幅值将随各自的 转子角位移呈正弦和余弦规律变化，通过各自的轴角变换RDC芯片解码后得到相应转子相 对电机定子的转角位置数字信号，再通过后续求差电路对结果求差，这种方法需要两套解 码器，因此也引入了两套解码器的误差，求差电路求差时，在输入信号存在误差的情况下， 还会产生新的误差和信号的滞后，因此很难满足矢量控制对精度和实时性的要求。发明内容
本发明的目的是为了解决现有对双转子电机转角位置的测量方式存在测量结果 误差大，并且信号滞后的问题，提供一种测量同轴双转子电机两个转子相对转角和转速的 方法及实现该方法的传感器。
本发明所述测量同轴双转子电机两个转子相对转角和转速的方法为将第一旋转 变压器和第二旋转变压器分别同心安装在所述双转子电机的两个转子的转轴上，第一旋转 变压器获得的转子转角信号为G1，第二旋转变压器获得的转子转角信号为θ2;
两个旋转变压器的激磁绕组输入同频同相的激磁信号第一旋转变压器输入的激 磁信号UExa = E1C0S(C^t)，式中E1为第一旋转变压器激磁信号的幅值，ω e为激磁信号的 角频率，t为时间，
第二旋转变压器输入的激磁信号Uexc2 =，式中氏为第二旋转变压器 激磁信号的幅值，
则第一旋转变压器的信号绕组输出端输出转子转角的调制信号为
^ f F1 sin COs(O)J-^1
式中Usi为第一旋转变压器的正弦绕组输出信号，Uci为第一旋转变压器的余弦绕 组输出信号，V1为第一旋转变压器输出信号的幅值，θ i为第一旋转变压器转子的电角度，例 为第一旋转变压器输出信号的载波与激磁信号的相位差；
第二旋转变压器的信号绕组输出端输出转子转角的调制信号为
权利要求
1. 一种测量同轴双转子电机两个转子相对转角和转速的方法，其特征在于 将第一旋转变压器(1-1)和第二旋转变压器(1-2)分别同心安装在所述双转子电机 的两个转子的转轴上，第一旋转变压器(1-1)获得的转子转角信号为G1，第二旋转变压器 (1-2)获得的转子转角信号为θ2;两个旋转变压器的激磁绕组输入同频同相的激磁信号第一旋转变压器(1-1)输入的 激磁信号Uexci = ElCOS(coet)，式中E1为第一旋转变压器(1-1)激磁信号的幅值，为激 磁信号的角频率，t为时间，第二旋转变压器(1- 输入的激磁信号
2.根据权利要求1所述的测量同轴双转子电机两个转子相对转角和转速的方法，其特 征在于所述VS1、Va、Vs2和\2进行坐标变换后，获得的Δ Us和Δ Uc分别经过低通滤波后， 忽略低频信号的相移和衰减，输出信号的表达式变换为
3.根据权利要求1所述的测量同轴双转子电机两个转子相对转角和转速的方法，其特 征在于根据两个旋转变压器的激磁信号同频同相，信号调理后引入的相移相等，则仍=釣，选 择补偿相位β，使β = φ1= φ2，将Vsi, Vci、Vs2和Vc2与移相β角的激磁信号分别相乘后，获 得
4. 一种实现权利要求1所述测量同轴双转子电机两个转子相对转角和转速的方法的 传感器，其特征在于它包括第一旋转变压器(1-1)、第二旋转变压器(1-2)、激磁信号单元 O)、第一低通滤波及功率放大单元(3-1)、第二低通滤波及功率放大单元(3-2)、第一调理 电路G-1)、第二调理电路G-2)、第三调理电路G-3)、第四调理电路(4-4)、第一 A/D采样 单元(5-1)、第二 A/D采样单元(5-2)、第三A/D采样单元(5_3)、第四A/D采样单元(5_4)、 坐标变换单元(6)和锁相环解码单元(7)，第一旋转变压器(1-1)激磁绕组的激磁信号输入端连接第一低通滤波及功率放大单 元(3-1)的激磁信号输出端，第一低通滤波及功率放大单元(3-1)的激磁信号输入端连接 激磁信号单元O)的激磁信号输出端；第二旋转变压器(1- 激磁绕组的激磁信号输入端连接第二低通滤波及功率放大单 元(3-2)的激磁信号输出端，第二低通滤波及功率放大单元(3-2)的激磁信号输入端连接 激磁信号单元O)的所述激磁信号输出端；第一旋转变压器(1-1)输出绕组的第一信号输出端连接第一调理电路的信号输 入端，第一调理电路的信号输出端连接第一 A/D采样单元(5-1)的信号输入端，第一 A/D采样单元(5-1)的信号输出端连接坐标变换单元(6)的第一信号输入端；第一旋转变压器(1-1)输出绕组的第二信号输出端连接第二调理电路(4- 的信号输 入端，第二调理电路G-2)的信号输出端连接第二 A/D采样单元(5-2)的信号输入端，第二 A/D采样单元(5-2)的信号输出端连接坐标变换单元(6)的第二信号输入端；第二旋转变压器(1- 输出绕组的第一信号输出端连接第三调理电路(4- 的信号输 入端，第三调理电路(4- 的信号输出端连接第三A/D采样单元(5- 的信号输入端，第三 A/D采样单元(5-3)的信号输出端连接坐标变换单元(6)的第三信号输入端；第二旋转变压器(1- 输出绕组的第二信号输出端连接第四调理电路(4-4)的信号输 入端，第四调理电路G-4)的信号输出端连接第四A/D采样单元(5-4)的信号输入端，第四A/D采样单元(5-4)的信号输出端连接坐标变换单元(6)的第四信号输入端；坐标变换单元(6)的第一信号输出端连接锁相环解码单元(7)的第一信号输入端，坐 标变换单元(6)的第二信号输出端连接锁相环解码单元(7)的第二信号输入端，锁相环解 码单元(7)的第一信号输出端用来输出所述双转子电机两个转子相对转角差△ θ，锁相环 解码单元(7)的第二信号输出端用来输出所述双转子电机两个转子相对转速差Δω。
5.根据权利要求4所述的实现测量同轴双转子电机两个转子相对转角和转速的方法 的传感器，其特征在于它还包括第一低通滤波单元(8-1)和第二低通滤波单元(8-2)，所述坐标变换单元(6)的第一信号输出端连接第一低通滤波单元(8-1)的信号输入 端，第一低通滤波单元(8-1)的信号输出端连接锁相环解码单元(7)的第一信号输入端；所述坐标变换单元(6)的第二信号输出端连接第二低通滤波单元(8-2)的信号输入 端，第二低通滤波单元(8-2)的信号输出端连接锁相环解码单元(7)的第二信号输入端。
6.根据权利要求4所述的实现测量同轴双转子电机两个转子相对转角和转速的方 法的传感器，其特征在于它还包括相位补偿单元(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)、第三低通滤波单元(8-3)、第四低通滤波 单元(8-4)、第五低通滤波单元(8-5)、第六低通滤波单元(8-6)，相位补偿单元(9)的信号输入端与激磁信号单元O)的信号输入端相连接， 所述第一 A/D采样单元(5-1)的信号输出端连接第一乘法器(10-1)的第一信号输入 端，相位补偿单元(9)的信号输出端连接第一乘法器(10-1)的第二信号输入端，第一乘法 器(10-1)的信号输出端连接第三低通滤波单元(8-3)的信号输入端，第三低通滤波单元 (8-3)的信号输出端连接坐标变换单元(6)的第一信号输入端，所述第二 A/D采样单元(5-2)的信号输出端连接第二乘法器(10- 的第一信号输入 端，相位补偿单元(9)的信号输出端连接第二乘法器(10- 的第二信号输入端，第二乘法 器(10- 的信号输出端连接第四低通滤波单元(8-4)的信号输入端，第四低通滤波单元 (8-4)的信号输出端连接坐标变换单元(6)的第二信号输入端，所述第三A/D采样单元(5-3)的信号输出端连接第三乘法器(10- 的第一信号输入 端，相位补偿单元(9)的信号输出端连接第三乘法器(10-3)的第二信号输入端，第三乘法 器(10- 的信号输出端连接第五低通滤波单元(8-5)的信号输入端，第五低通滤波单元 (8-5)的信号输出端连接坐标变换单元(6)的第三信号输入端，所述第四A/D采样单元(5-4)的信号输出端连接第四乘法器(10-4)的第一信号输入 端，相位补偿单元(9)的信号输出端连接第四乘法器(10-4)的第二信号输入端，第四乘法 器(10-4)的信号输出端连接第六低通滤波单元(8-6)的信号输入端，第六低通滤波单元 (8-6)的信号输出端连接坐标变换单元(6)的第四信号输入端。
7.根据权利要求4、5或6所述的实现测量同轴双转子电机两个转子相对转角和转速 的方法的传感器，其特征在于所述坐标变换单元(6)将四路以静止坐标系为参考系的信 号，转换成两路与第二旋转变压器(1-2)的转子同步旋转的旋转坐标系为参考系的两路输 出信号f AU Λ νη -ν,Λ ν,Λ'SC2 r S2 V^2J其中式vsi、va、vs2、v。2为坐标变换单元的四路输入信号，AUs, Δυ。为坐标变换单元的两路输出信号。
全文摘要
测量同轴双转子电机两个转子相对转角和转速的方法及实现该方法的传感器，属于电机位置检测领域。它解决了现有对双转子电机转角位置的测量方式存在测量结果误差大，并且信号滞后的问题。本发明通过两个与双转子电机的两个转子同心安装的旋转变压器采集双转子的信息，旋转变压器输出的信号经信号调理后，再由A/D采样，输入给坐标变换单元，再经锁相环解码单元实现了解调功能，它实现了实时跟踪所述双转子电机两个转子的相对转角差和相对转速差。本发明用于测量同轴双转子电机两个转子相对转角和转速。
文档编号G01P3/46GK102032867SQ20101060435
公开日2011年4月27日 申请日期2010年12月24日 优先权日2010年12月24日
发明者宋力伟, 崔淑梅, 程远, 葛浩 申请人:哈尔滨工业大学
专业数控铣床产品供应商
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