?采用復雜控制系統（例如矢量場定向控制或FOC）的電機驅動器通常使用旋轉變壓器接口來向控制系統提供信號以計算電機轉速、角度和絕對位置，控制系統需要此信息來正確計算所需的驅動輸出信號，電機驅動分析儀（例如MDA8000HD）可以直接從旋轉變壓器接口計算速度，角度和位置并將其顯示為波形，旋轉變壓器接口使調試和驗證驅動器和控制系統更加容易。?

在下面的示例中，我們將展示如何使用Teledyne LeCroy MDA8000HD電機驅動分析儀和旋轉變壓器正弦，余弦和勵磁頻率信號，計算電機轉速、角度和絕對位置，最常見的是，這些信號與驅動輸出電壓和電流信號以及其他控制系統信號一起被采集，用于行為互相關性分析和異常事件調試。

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旋轉變壓器工作原理

旋轉變壓器輸出兩路相差90度的模擬正弦波信號（正弦和余弦信號），以傳達機械旋轉和方向信息，簡單地說，旋轉變壓器是具有一個初級繞組和兩個次級繞組的旋轉變壓器，如下圖所示：

基本的單速旋轉變壓器有兩極繞組（一對磁極）， 勵磁信號通過R1和R3輸入（如上圖所示），而輸出信號出現在S1和S3，以及S2和S4， 對于單速兩極繞組（一對磁極）旋轉變壓器，這些輸出信號如下圖所示：

對于具有兩極繞組的基本旋轉變壓器，一個正弦/余弦對等于一轉，兩個信號的相對角度確定絕對轉子軸角度，為了在較低的轉速下具有較高的精度，可以使用具有兩個或多個正弦/余弦對的旋轉變壓器。

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用MDA8000HD計算角度、轉速和位置

MDA8000HD電機驅動分析儀簡化了這些值的計算，并將其顯示為與其他驅動器輸出功率信號或控制系統事件相關的時變波形，MDA8000HD高精度輸入通道采用12位ADC，MDA8000HD分析軟件處理旋轉變壓器接口信號并計算所需的數值，點擊文章底部 “閱讀原文”，在電機驅動分析儀軟件使用手冊中可以查找詳細的公式定義，計算如下：

MDA8000HD從勵磁頻率信號幅度峰值處的sin / cos信號比率的反正切計算瞬時角度，角度計算考慮轉子-磁極的數量，所得角度值的范圍從-π/2到π/2

將瞬時角度值轉換為0到2π（或0到360°）

計算單個勵磁頻率（周期）上的角度作為瞬時角度值的平均值

根據兩個角度計算之間的時間差和他們轉換時間差異計算瞬時轉速，同時考慮存在的齒輪比

從瞬時速度值的平均值得出單個勵磁（周期）的速度

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MDA8000HD的計算設置

下圖顯示了捕獲的旋轉變壓器正弦（M1黃色波形）、余弦（M2紅色波形）和勵磁頻率信號（M3藍色波形）信號以及MDA機械參數設置對話框，它使用了相對較低的采樣率250 kS/s和1.25 Mpts/Ch存儲深度，也可以使用MDA8000HD最大5 Gpts/Ch存儲深度，在采樣速率高達10 GS/s（為高速功率信號或相關控制事件信號）下，進行更長時間的采集。



注意：MDA機械設置對話框還允許校正從分解器的機械位置到轉子磁場的角度值，這樣做允許直接顯示角度為電氣轉子磁場角度值，而不是機械分解器/軸角度，偏移角設置便于進行這樣的校正（雖然在本示例中沒有展示）。



選擇分解器方法后，分配M1，M2和M3，并適當選擇速度和角度單位和同步信號，然后，如上圖所示，進行以下步驟：

顯示速度和角度計算的MDA數值表，表格顯示了整個采集過程中這些測量值的平均值，可以在MDA的數值對話框中打開

顯示速度值（橙色，從底部開始第二個）和角度值（深粉色，底部）的每周期波形，這些波形顯示了速度值和角度值隨時間的變化，并與原始采集信號在時間上相關，通過簡單地觸摸數值表中的相應單元格就可以顯示這些波形

顯示速度和角度計算的MDA統計表，下表顯示了完整采集（40,000）中的速度值和角度值的最小值，最大值，平均值，標準偏差等，并且在顯示每周期波形時自動打開

顯示速度波形的600點Boxcar平均值的數學軌跡（F8，綠色，覆蓋在速度波形上）

啟用水平（時間）光標，在相應的描述符框中顯示速度和角度值的瞬時值

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總結

現代的電機驅動控制系統通常使用旋轉變壓器或其它復雜的速度、方向和位置傳感器，例如正交編碼器接口（QEI）或無刷直流（BLDC）霍爾傳感器，傳統的功率分析儀器僅受限于僅支持最基本的模擬和數字轉速計接口，例如存在于驗證測試單元中的功率表上的那些信號。

相比之下，Teledyne LeCroy電機驅動分析儀支持工程設計中常用的速度、方向和位置傳感器接口，可直接計算速度和角度信息，包括對電（轉子磁場）角度值進行校正，因此，開發工程師可以更有效地調試和驗證控制系統的運行，而不需要在電動機和驅動器上安裝功率表，這在系統級是不可能的。

審核編輯：劉清