CN104201998A - 一种实用的低频信号包络线提取电路及提取方法 - Google Patents
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Abstract
一种实用的低频信号包络线提取电路及提取方法，属于一种实用的低频信号包络线提取控制技术领域。解决了中高压同步电动机采用变频软起动时，转子位置检测装置结构复杂、使用不方便的问题。该方法包括如下步骤：首先，在同步电动机静止及起动初期，对电机转子注入低频信号，并感应同步电动机定子侧的反电动势；其次，感应出的反电动势依次经电阻分压衰减电路和隔离运算放大电路，隔离运算放大电路将隔离后的信号输出至可调增益运算放大电路；最后，可调增益运算放大电路对接收信号进行整形后送至带通滤波电路进行滤波，获得反电动势波形数据曲线，完成电机转子位置信号的提取。本发明具体应用在电机转子的位置检测领域。
Description
技术领域
本发明属于一种实用的低频信号包络线提取控制技术领域。
背景技术
目前中高压(1～35KV)大容量同步电动机软起动常采用静止变频系统起动。为避免电机由静止至低速阶段(0～5HZ)对电机造成反向转矩输出致使电机反转或产生较大的转矩脉动，所以在利用静止变频系统起动时首先要对电机转子的初始位置及低速阶段转子位置进行确定。
传统的同步电动机转子位置检测方法是在同步电机同轴上加装旋转发电机或脉冲编码器，因受到信号传输距离、环境条件的制约造成传统的同步电动机转子位置检测方法越来越不能适应工业环境的应用。
发明内容
本发明是为了解决中高压同步电动机采用变频软起动时，转子位置检测装置结构复杂、使用不方便的问题，本发明提供了一种实用的低频信号包络线提取电路及提取方法。
一种实用的低频信号包络线提取电路，它包括电阻分压衰减电路、隔离运算放大电路、可调增益运算放大电路和带通滤波电路；
所述的电阻分压衰减电路信号输出端与隔离运算放大电路的信号输入端连接，隔离运算放大电路的信号输出端与可调增益运算放大电路的信号输入端连接，可调增益运算放大电路的信号输出端与带通滤波电路的信号输入端连接。
根据所述的一种实用的低频信号包络线提取电路实现的提取方法，它包括如下步骤：
步骤一：在同步电动机静止及起动初期，对电机转子注入低频信号，并感应同步电动机定子侧的反电动势；所述的同步电动机起动初期为电机频率为0至5HZ，所述的低频信号为频率是150HZ或300HZ的信号；
步骤二：将步骤一的感应出的反电动势依次经电阻分压衰减电路和隔离运算放大电路，隔离运算放大电路将隔离后的信号输出至可调增益运算放大电路；
步骤三：可调增益运算放大电路对接收信号进行整形后送至带通滤波电路进行滤波，获得反电动势波形数据曲线，完成电机转子位置信号的提取。
原理分析：一种实用的低频信号包络线提取电路及提取方法，它包括电阻分压衰减电路、隔离运算放大电路、可调增益运算放大电路和带通滤波电路所采用的转子初始位置确定方法是对电机转子进行低频信号的注入，然后将从定子中感应出的反电动势曲线采集，利用低频信号包络线提取电路将反电动势曲线进行处理，最终得到所需波形数据曲线，经计算方能确定转子位置。
定子中感应出的反电动势经电阻分压衰减电路分压及信号衰减后与隔离运算放大电路相连接、再经可调增益运算放大电路整形后，输出至带通滤波电路进行滤波。
本发明利用带通滤波器将注入同步电动机转子侧低频信号感应在定子侧电压滤波得到同步电动机静止及低速阶段的转子位置信息，省去了传统同步电动机转子位置检测装置需要在电动机轴端增加旋转发电机或脉冲编码器的问题；且本实用新型的转子位置检测装置结构简单，受安装环境影响小、信号传输距离大、保养维护工作量小、使用方便。
附图说明
图1为本发明所述的一种实用的低频信号包络线提取电路的原理示意图；
图2为具体实施方式一中，电阻分压衰减电路的其中一种电路原理示意图；
图3为具体实施方式一中，隔离运算放大电路及可调增益运算放大电路的其中一种电路原理示意图；
图4为具体实施方式一中，带通滤波电路的其中一种电路原理示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：参见图1-4说明本实施方式，本实施方式所述的一种实用的低频信号包络线提取电路，它包括电阻分压衰减电路1、隔离运算放大电路2、可调增益运算放大电路3和带通滤波电路4；
所述的电阻分压衰减电路1信号输出端与隔离运算放大电路2的信号输入端连接，隔离运算放大电路2的信号输出端与可调增益运算放大电路3的信号输入端连接，可调增益运算放大电路3的信号输出端与带通滤波电路4的信号输入端连接。
本实施方式中：图2中的UA、UB和UC分别为衰减后的A、B和C相电压，三相电中任意各相电所经的带通滤波电路的原理均相同，以AA与BB所在的其中一种带通滤波电路为例，具体参见图4，AA与BB、BB与CC、AA与CC所在的带通滤波电路的原理相同。
隔离运算放大电路2作用是对输入端电压进行良好的共模抑制，有效保护微电路安全和干扰，同时保证输出信号在一定放大倍数下的稳定输出；可调增益运算放大电路3作用是在输入信号幅值随电机频率逐渐升高时输入信号幅值增大，此时通过可调运放将信号进行合理放大倍数的调制，保证后端电路在额定输入信号范围能够稳定工作；带通滤波电路4作用有效阻断在一定范围内以外的信号，减少干扰，保证采集信号的准确性。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一所述的一种实用的低频信号包络线提取电路的区别在于，所述的隔离运算放大电路2采用型号为ISO124的隔离运算放大器实现。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一所述的一种实用的低频信号包络线提取电路的区别在于，所述的可调增益运算放大电路3采用型号为PGA204的可调增益运算放大器实现。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一所述的一种实用的低频信号包络线提取电路的区别在于，所述的带通滤波电路4采用型号为BA3826S的带通滤波器实现。
具体实施方式五：根据具体实施方式一所述的一种实用的低频信号包络线提取电路实现的提取方法，
步骤一：在同步电动机静止及起动初期，对电机转子注入低频信号，并感应同步电动机定子侧的反电动势；所述的同步电动机起动初期为电机频率为0至5HZ，所述的低频信号为频率是150HZ或300HZ的信号；
步骤二：将步骤一的感应出的反电动势依次经电阻分压衰减电路1和隔离运算放大电路2，隔离运算放大电路2将隔离后的信号输出至可调增益运算放大电路3；
步骤三：可调增益运算放大电路3对接收信号进行整形后送至带通滤波电路4进行滤波，获得反电动势波形数据曲线，完成电机转子位置信号的提取。
Claims (5)
1.一种实用的低频信号包络线提取电路，其特征在于，它包括电阻分压衰减电路(1)、隔离运算放大电路(2)、可调增益运算放大电路(3)和带通滤波电路(4)；
所述的电阻分压衰减电路(1)信号输出端与隔离运算放大电路(2)的信号输入端连接，隔离运算放大电路(2)的信号输出端与可调增益运算放大电路(3)的信号输入端连接，可调增益运算放大电路(3)的信号输出端与带通滤波电路(4)的信号输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种实用的低频信号包络线提取电路，其特征在于，所述的隔离运算放大电路(2)采用型号为ISO124的隔离运算放大器实现。
3.根据权利要求1所述的一种实用的低频信号包络线提取电路，其特征在于，所述的可调增益运算放大电路(3)采用型号为PGA204的可调增益运算放大器实现。
4.根据权利要求1所述的一种实用的低频信号包络线提取电路，其特征在于，所述的带通滤波电路(4)采用型号为BA3826S的带通滤波器实现。
5.根据权利要求1所述的一种实用的低频信号包络线提取电路实现的提取方法，其特征在于，它包括如下步骤：
步骤一：在同步电动机静止及起动初期，对电机转子注入低频信号，并感应同步电动机定子侧的反电动势；所述的同步电动机起动初期为电机频率为0至5HZ，所述的低频信号为频率是150HZ或300HZ的信号；
步骤二：将步骤一的感应出的反电动势依次经电阻分压衰减电路(1)和隔离运算放大电路(2)，隔离运算放大电路(2)将隔离后的信号输出至可调增益运算放大电路(3)；
步骤三：可调增益运算放大电路(3)对接收信号进行整形后送至带通滤波电路(4)进行滤波，获得反电动势波形数据曲线，完成电机转子位置信号的提取。
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