一種基于ARM 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.自動控制等領域以實現系統間軸角信息的傳輸.由于計算機技術在上述領域的廣泛應用，數字-軸角轉換已(Digitalto Shaft-angle Converting,DSC)成為一個重要的問題.市場上DSC集成模塊產品價格較高且接口不夠靈活，在某些領域應用受到限制，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通過運算電路轉換為正余弦旋轉變壓器形式的電壓(如式(1))，經正余弦旋轉變壓器和經過Scott變壓器后驅動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，則正余弦旋轉變壓器兩相繞組輸出電壓為：

URS =KRUmsinωtsinθ

URC =KRUmsinωtcosθ

驅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為三相同步機信號，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為空間的三相同步機信號.