一种基于ARM 单片机与CPLD的数字轴角转换方法（一）

0 引言同步机.正余弦旋转变压器等广泛应用于火力控制.航空航天.自动控制等领域以实现系统间轴角信息的传输.由于计算机技术在上述领域的广泛应用，数字-轴角转换已(Digitalto Shaft-angle Converting,DSC)成为一个重要的问题.市场上DSC集成模块产品价格较高且接口不够灵活，在某些领域应用受到限制，特别在多路DSC使用时效费问题更为突出.基于上述问题，提出一种采用ARM 单片机+CPLD实现数字-轴角转换的方法.

1 数字-轴角转换原理数字-轴角转换(DSC)是将数字形式表示的轴角度θ通过运算电路转换为正余弦旋转变压器形式的电压(如式(1))，经正余弦旋转变压器和经过Scott变压器后驱动同步机指向对应轴角位置，从而完成数字-轴角转换.

当同步机.正余弦旋转变压器的激磁绕组电压为U0 =Umsinωt时，则正余弦旋转变压器两相绕组输出电压为：

URS =KRUmsinωtsinθ

URC =KRUmsinωtcosθ

驱动同步机三相绕组电压为：

US1 =KSUmsinωtsinθ

US2 =KSUmsinωtsin(θ+120°)

US3 =KSUmsinωtsin(θ-120°)

其中，KR ?KS分别为正余弦旋转变压器和同步机的变压比，θ为轴角位置.

为了将两相正余弦旋转变压器信号变为三相同步机信号，需使用Scott变压器.其基本构造及原理分析如图1所示.

在图1 (a)中，URS ?URC是空间两相正余弦旋转变压器信号，将两变压器按图中抽头连接，如图1 (b)的相量图分析：

Us1 =URS

US2 =-0.5URS -0.866URC

US3 =-0.5URS +0.866URC

这样就将空间两相正余弦旋转变压器信号转变为空间的三相同步机信号.