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瑞薩旋轉(zhuǎn)變壓器電機控制解決方案

瑞薩嵌入式小百科 ? 來源:瑞薩MCU小百科 ? 作者:瑞薩MCU小百科 ? 2025-02-14 13:39 ? 次閱讀
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旋轉(zhuǎn)變壓器sensor廣泛應用在電機系統(tǒng)中。本篇介紹瑞薩針對旋轉(zhuǎn)變壓器sensor的電機控制方案

旋轉(zhuǎn)變壓器sensor的電磁理論基礎(chǔ)同普通變壓器基本相似。請看下圖示例:

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主要由勵磁繞組,正弦繞組和余弦繞組構(gòu)成。正、余弦繞組根據(jù)極對數(shù)設(shè)計,交替繞制。勵磁繞組相當于變壓器的原邊,通過激勵電壓產(chǎn)生交變磁場,正、余弦繞組相當于變壓器的副邊,產(chǎn)生感應電壓。當轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時,轉(zhuǎn)子凸起部引起副邊磁通量發(fā)生周期性變化,副邊繞組將產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子位置變化有關(guān)的電壓脈沖信號。解析這組脈沖信號,可以獲得轉(zhuǎn)子的位置信息。

通過上面原理的講解可以看到,旋轉(zhuǎn)變壓器sensor在電機旋轉(zhuǎn)過程中,交變的電磁信號可根據(jù)位置信息同步高速變化,為電機控制提供高精度的位置信息。其結(jié)構(gòu)主要由繞線和硅鋼等實現(xiàn),所以比起其他的sensor,具有高可靠性,耐高低溫,防水防塵,抗震動,抗強電磁干擾,低成本等優(yōu)點。

但是旋轉(zhuǎn)變壓器sensor輸出的電壓信號類似魚尾紋,如果直接由MCU接收后解析,將占用MCU很大的負荷。所以行業(yè)內(nèi)普遍的方案是,增加一個專門解析旋變信號的IDC,接收旋變正、余弦繞組輸出信號后,解析位置信號,再輸出給MCU,以提高系統(tǒng)效率。

控制系統(tǒng)總體設(shè)計原理,如下框圖所示:

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RX MCU發(fā)出兩路相位相差60度的方波,經(jīng)過整流電路轉(zhuǎn)化為正弦激勵信號,輸入到IDC激勵引腳CARRIER。

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b3f336b8-ea88-11ef-9310-92fbcf53809c.png

RDC內(nèi)部電路處理后,生成激勵信號輸入到resolver勵磁繞組。

b3fb1586-ea88-11ef-9310-92fbcf53809c.png

b4029054-ea88-11ef-9310-92fbcf53809c.png

當轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時,正、余弦繞組繞組將產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子位置變化有關(guān)的電壓脈沖信號??蓪⒋藘山M信號的正負相,分別輸入到IDC的XA(B)P(N)引腳。

b40d6da8-ea88-11ef-9310-92fbcf53809c.png

將兩組電壓脈沖信號輸入到IDC后,經(jīng)過IDC的解析,會輸出帶有位置結(jié)果信息的方波給到MCU。MCU僅需檢測新方波信號的相移,即可獲得位置結(jié)果。大大提高了系統(tǒng)的運行效率。

b414ada2-ea88-11ef-9310-92fbcf53809c.png

特別的,瑞薩IDC內(nèi)部有放大、濾波和矯正電路,可以實時對信號進行補償,可以大大提高信號的可靠性。經(jīng)內(nèi)部測試,應用瑞薩IDC可降低角度轉(zhuǎn)化誤差在±0.2度以內(nèi)。

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針對不同的使用場景,瑞薩提供兩個具體方案。

一個是resolver+stepping_motor樣例工程,也就是對應本體為步進電機,應用旋轉(zhuǎn)變壓器sensor的場景。

一個是resolver+BLDC樣例工程,也就是對應本體為BLDC電機,應用旋轉(zhuǎn)變壓器sensor的場景。

樣例工程可在瑞薩發(fā)布的樣件上運行,可供客戶熟悉芯片性能、軟件工程和在此基礎(chǔ)上拓展開發(fā)。

針對不同的應用場景,可選用型號為RTK0EMX270S01020BJ(RX Evaluation System for Stepping Motor with Resolver),對應resolver+stepping_motor方案開發(fā),或者選用型號為RTK0EMX270S00020BJ(用于BLDC電機的RX評估系統(tǒng)),對應BLDC方案開發(fā)。

樣件購買可登錄瑞薩官方網(wǎng)站,或咨詢當?shù)卮砩獭?/p>

本文介紹了,瑞薩針對旋轉(zhuǎn)變壓器sensor,這種應用場景的解決方案。包括旋轉(zhuǎn)變壓器sensor的一般應用原理,瑞薩MCU方案的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),對應原理,樣例代碼位置。方便客戶快速導入并應用于系統(tǒng)工程的建立。

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