一種基于ARM 單片機與CPLD的數(shù)字軸角轉(zhuǎn)換方法（一）

0 引言同步機.正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器等廣泛應(yīng)用于火力控制.航空航天.自動控制等領(lǐng)域以實現(xiàn)系統(tǒng)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(yīng)用，數(shù)字-軸角轉(zhuǎn)換已(Digitalto Shaft-angle Converting,DSC)成為一個重要的問題.市場上DSC集成模塊產(chǎn)品價格較高且接口不夠靈活，在某些領(lǐng)域應(yīng)用受到限制，特別在多路DSC使用時效費問題更為突出.基于上述問題，提出一種采用ARM 單片機+CPLD實現(xiàn)數(shù)字-軸角轉(zhuǎn)換的方法.

1 數(shù)字-軸角轉(zhuǎn)換原理數(shù)字-軸角轉(zhuǎn)換(DSC)是將數(shù)字形式表示的軸角度θ通過運算電路轉(zhuǎn)換為正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器形式的電壓(如式(1))，經(jīng)正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器和經(jīng)過Scott變壓器后驅(qū)動同步機指向?qū)?yīng)軸角位置，從而完成數(shù)字-軸角轉(zhuǎn)換.

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

URS =KRUmsinωtsinθ

URC =KRUmsinωtcosθ

驅(qū)動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(zhuǎn)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(zhuǎn)變壓器信號變?yōu)槿嗤綑C信號，需使用Scott變壓器.其基本構(gòu)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(zhuǎn)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(zhuǎn)變壓器信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭臻g的三相同步機信號.