?采用復(fù)雜控制系統(tǒng)（例如矢量場(chǎng)定向控制或FOC）的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器通常使用旋轉(zhuǎn)變壓器接口來(lái)向控制系統(tǒng)提供信號(hào)以計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)速、角度和絕對(duì)位置，控制系統(tǒng)需要此信息來(lái)正確計(jì)算所需的驅(qū)動(dòng)輸出信號(hào)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)分析儀（例如MDA8000HD）可以直接從旋轉(zhuǎn)變壓器接口計(jì)算速度，角度和位置并將其顯示為波形，旋轉(zhuǎn)變壓器接口使調(diào)試和驗(yàn)證驅(qū)動(dòng)器和控制系統(tǒng)更加容易。?

在下面的示例中，我們將展示如何使用Teledyne LeCroy MDA8000HD電機(jī)驅(qū)動(dòng)分析儀和旋轉(zhuǎn)變壓器正弦，余弦和勵(lì)磁頻率信號(hào)，計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)速、角度和絕對(duì)位置，最常見(jiàn)的是，這些信號(hào)與驅(qū)動(dòng)輸出電壓和電流信號(hào)以及其他控制系統(tǒng)信號(hào)一起被采集，用于行為互相關(guān)性分析和異常事件調(diào)試。

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旋轉(zhuǎn)變壓器工作原理

旋轉(zhuǎn)變壓器輸出兩路相差90度的模擬正弦波信號(hào)（正弦和余弦信號(hào)），以傳達(dá)機(jī)械旋轉(zhuǎn)和方向信息，簡(jiǎn)單地說(shuō)，旋轉(zhuǎn)變壓器是具有一個(gè)初級(jí)繞組和兩個(gè)次級(jí)繞組的旋轉(zhuǎn)變壓器，如下圖所示：

基本的單速旋轉(zhuǎn)變壓器有兩極繞組（一對(duì)磁極）， 勵(lì)磁信號(hào)通過(guò)R1和R3輸入（如上圖所示），而輸出信號(hào)出現(xiàn)在S1和S3，以及S2和S4， 對(duì)于單速兩極繞組（一對(duì)磁極）旋轉(zhuǎn)變壓器，這些輸出信號(hào)如下圖所示：

對(duì)于具有兩極繞組的基本旋轉(zhuǎn)變壓器，一個(gè)正弦/余弦對(duì)等于一轉(zhuǎn)，兩個(gè)信號(hào)的相對(duì)角度確定絕對(duì)轉(zhuǎn)子軸角度，為了在較低的轉(zhuǎn)速下具有較高的精度，可以使用具有兩個(gè)或多個(gè)正弦/余弦對(duì)的旋轉(zhuǎn)變壓器。

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用MDA8000HD計(jì)算角度、轉(zhuǎn)速和位置

MDA8000HD電機(jī)驅(qū)動(dòng)分析儀簡(jiǎn)化了這些值的計(jì)算，并將其顯示為與其他驅(qū)動(dòng)器輸出功率信號(hào)或控制系統(tǒng)事件相關(guān)的時(shí)變波形，MDA8000HD高精度輸入通道采用12位ADC，MDA8000HD分析軟件處理旋轉(zhuǎn)變壓器接口信號(hào)并計(jì)算所需的數(shù)值，點(diǎn)擊文章底部 “閱讀原文”，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)分析儀軟件使用手冊(cè)中可以查找詳細(xì)的公式定義，計(jì)算如下：

MDA8000HD從勵(lì)磁頻率信號(hào)幅度峰值處的sin / cos信號(hào)比率的反正切計(jì)算瞬時(shí)角度，角度計(jì)算考慮轉(zhuǎn)子-磁極的數(shù)量，所得角度值的范圍從-π/2到π/2

將瞬時(shí)角度值轉(zhuǎn)換為0到2π（或0到360°）

計(jì)算單個(gè)勵(lì)磁頻率（周期）上的角度作為瞬時(shí)角度值的平均值

根據(jù)兩個(gè)角度計(jì)算之間的時(shí)間差和他們轉(zhuǎn)換時(shí)間差異計(jì)算瞬時(shí)轉(zhuǎn)速，同時(shí)考慮存在的齒輪比

從瞬時(shí)速度值的平均值得出單個(gè)勵(lì)磁（周期）的速度

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MDA8000HD的計(jì)算設(shè)置

下圖顯示了捕獲的旋轉(zhuǎn)變壓器正弦（M1黃色波形）、余弦（M2紅色波形）和勵(lì)磁頻率信號(hào)（M3藍(lán)色波形）信號(hào)以及MDA機(jī)械參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，它使用了相對(duì)較低的采樣率250 kS/s和1.25 Mpts/Ch存儲(chǔ)深度，也可以使用MDA8000HD最大5 Gpts/Ch存儲(chǔ)深度，在采樣速率高達(dá)10 GS/s（為高速功率信號(hào)或相關(guān)控制事件信號(hào)）下，進(jìn)行更長(zhǎng)時(shí)間的采集。



注意：MDA機(jī)械設(shè)置對(duì)話框還允許校正從分解器的機(jī)械位置到轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的角度值，這樣做允許直接顯示角度為電氣轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)角度值，而不是機(jī)械分解器/軸角度，偏移角設(shè)置便于進(jìn)行這樣的校正（雖然在本示例中沒(méi)有展示）。



選擇分解器方法后，分配M1，M2和M3，并適當(dāng)選擇速度和角度單位和同步信號(hào)，然后，如上圖所示，進(jìn)行以下步驟：

顯示速度和角度計(jì)算的MDA數(shù)值表，表格顯示了整個(gè)采集過(guò)程中這些測(cè)量值的平均值，可以在MDA的數(shù)值對(duì)話框中打開(kāi)

顯示速度值（橙色，從底部開(kāi)始第二個(gè)）和角度值（深粉色，底部）的每周期波形，這些波形顯示了速度值和角度值隨時(shí)間的變化，并與原始采集信號(hào)在時(shí)間上相關(guān)，通過(guò)簡(jiǎn)單地觸摸數(shù)值表中的相應(yīng)單元格就可以顯示這些波形

顯示速度和角度計(jì)算的MDA統(tǒng)計(jì)表，下表顯示了完整采集（40,000）中的速度值和角度值的最小值，最大值，平均值，標(biāo)準(zhǔn)偏差等，并且在顯示每周期波形時(shí)自動(dòng)打開(kāi)

顯示速度波形的600點(diǎn)Boxcar平均值的數(shù)學(xué)軌跡（F8，綠色，覆蓋在速度波形上）

啟用水平（時(shí)間）光標(biāo)，在相應(yīng)的描述符框中顯示速度和角度值的瞬時(shí)值

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總結(jié)

現(xiàn)代的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)通常使用旋轉(zhuǎn)變壓器或其它復(fù)雜的速度、方向和位置傳感器，例如正交編碼器接口（QEI）或無(wú)刷直流（BLDC）霍爾傳感器，傳統(tǒng)的功率分析儀器僅受限于僅支持最基本的模擬和數(shù)字轉(zhuǎn)速計(jì)接口，例如存在于驗(yàn)證測(cè)試單元中的功率表上的那些信號(hào)。

相比之下，Teledyne LeCroy電機(jī)驅(qū)動(dòng)分析儀支持工程設(shè)計(jì)中常用的速度、方向和位置傳感器接口，可直接計(jì)算速度和角度信息，包括對(duì)電（轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)）角度值進(jìn)行校正，因此，開(kāi)發(fā)工程師可以更有效地調(diào)試和驗(yàn)證控制系統(tǒng)的運(yùn)行，而不需要在電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)器上安裝功率表，這在系統(tǒng)級(jí)是不可能的。

審核編輯：劉清