旋转变压器在永磁同步电机控制系统中的应用

陈继华

(上海华银电器有限公司，上海 201111)

0 引言

旋转变压器因其使用可靠、寿命长、能适应恶劣的工作环境、抗冲击、测量精度高等优点，被广泛应用在伺服系统、机器人系统、航空航天等领域。在某些低速场合，如轨交的开门调速系统，也越来越多地使用基于低速永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM)的控制系统。但是，旋转变压器是模拟信号输出，具有信号处理较复杂的特点，所以关于旋转变压器的研究多为针对某种独特功能的专用系统[1]，这不利于实现产品的产业化。本文综合各类研究的成果，以低速PMSM控制系统为例，设计一种通用性较强的控制系统，该系统通过一种实用的转换处理电路，实现旋转变压器与通用变频器的对接，试验证明方案切实可行，易于实现系统的产业化。

1 旋转变压器的工作原理

本文使用的是正余弦二对极无刷式旋转变压器，其工作原理如图1所示[2]。

图1 旋转变压器原理图

R1－R2为励磁绕组，S1－S3、S2－S4是定子输出绕组。工作时，在R1－R2两端输入高频交流电压信号，在旋转变压器气隙产生脉振磁场，当转子随电机旋转时，脉振磁场也随之旋转，从而在定子绕组感应出与转子位置有关的脉振电势;因为S1－S3、S2－S4两套绕组互相垂直，两输出信号相位差90°，形成随转子位置变化的正余弦信号，其输入输出关系如下:

式中:E0——励磁信号幅值;

ω——励磁信号角频率;

K——变压比;

θ——转子位置角。

2 用于低速小容量PMSM的通用变频器特点

本文所研究的对象为低速小容量PMSM，因此用于驱动的变频器需满足以下要求: