CN102818581B - 一种基于旋转变压器的增量式编码器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于旋转变压器的增量式编码器，其包括旋转变压器、处理电路以及结构本体；所述处理电路包括正弦信号发生器、AD转换器、现场可编程门阵列、收发器、非易失存储器；所述处理电路将旋转变压器输出的正余弦包络信号转换成增量式编码信号，并且增量式编码器信号线数可变，Z脉冲位置任意可变，该装置还具有通信功能，可以从外部装置接受编码器线数、旋转相位、马达参数、电流环增益等，并将其存入非易失存储器。其具有适应恶劣工作环境、编码器输出线数可变、Z脉冲位置任意可变、初始转子位置辨识精度高等特点。

Description

一种基于旋转变压器的增量式编码器

技术领域

本发明涉及一种编码装置，尤其涉及一种基于旋转变压器的增量式编码器，可以通过对旋转变压器的输出信号进行数字调制处理，输出表征转子位置信息的增量式编码信号。同时该旋转变压器还具有通信功能，能将丰富的信息传送给电机驱动器。具有编码器线数任意可变、对转子初始位置辨识精确、Z脉冲位置任意可变、成本低廉的特点。

背景技术

目前国内应用最广泛的伺服电机用编码器是复合式增量编码器。该编码器输出一对正交的AB脉冲信号，每转一圈得到的脉冲的个数称之为编码器的线数。另外还输出每圈只出现一次的标示电机转子零位的Z信号脉冲。ABZ信号使驱动器精确控制电机的位置和速度，线数为q的增量式编码信号将电机转子一周分成4q份，每份为利用AB信号的旋转相位关系可以辨识电机转子的转动方向，如图2所示。复合式编码器除具备ABZ输出信号外，还输出互差60°电角度的电子换相信号UVW，UVW信号各自的每转周期数与电机转子的磁极对数一致，用于电机起动时的磁场定向控制。

然而，由于增量式编码器多为光电码盘，这就限制了它在高温、严寒、潮湿、高震动等环境比较恶劣场合的应用，并且利用UVW信号在电机启动时作磁场定向，只能提供很粗略的位置信息，待电机找到Z脉冲后，才能得到准确的转子位置，这就影响了控制性能，给使用者带来了不便。旋转变压器简称旋变，是由经过特殊电磁设计的高性能硅钢叠片和漆包线构成的，相比于采用光电技术的编码器而言，具有耐热、耐振、耐冲击、耐油污，甚至耐腐蚀等恶劣工作环境的适应能力，因而在工况恶劣的环境中被广泛采用，一对极(单速)的旋变可以视作一种单圈绝对式反馈系统。但其缺点是输出的模拟量信号需要价格昂贵的专用解调芯片，成本高且使用不便。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于旋转变压器的增量式编码器，其包括旋转变压器、处理电路以及结构本体，其中：

所述旋转变压器，由定子和转子两部分组成，定子上有三组绕组，一组是正弦输入励磁绕组，另一组是正弦输出绕组，其余一组是余弦输出绕组，转子上有一组独立的绕组，输出两相正交波形，所述正弦输入励磁绕组接受输入的正弦型激励信号V_refSinωt，感应线圈依据所述旋转变压器转子和定子的相互角位置关系，感应出检测信号，其包括正弦包络信号V_pSinωt×Sinθ、余弦包络信号V_PSinωt×Cosθ，θ为定转子之间的角度，ω为角速度，t为时间；

所述处理电路包括：

正弦信号发生器，用于产生一定频率的正弦波信号，作为旋转变压器的输入激励信号；

AD转换器，其用于将旋转变压器输出的模拟信号进行模数转换，变成现场可编程门阵列输入的数字量；

其特征在于，所述处理电路进一步包括：

现场可编程门阵列，其接收对所述激励信号V_refSinωt、正弦包络信号V_pSinωt×Sinθ、余弦包络信号V_PSinωt×Cosθ经过AD转换的数据，通过该数据计算出上电初始时刻电机转子的绝对位置作为伺服驱动器上电瞬间的磁场定向控制，并对旋转变压器输出的正余弦包络信号进行调制处理，实现可变线数细分，再变换成增量式的转子运转信号ABZ；

所述旋转变压器在上电时处于第一传输模式，输出电机标识信息，完成上述传输后所述旋转变压器切换到第二传输模式，由相同的信号传输线传送所述转子运转信号ABZ。

所述上电初始时刻转子的绝对位置，其转子位置辨识精度高，与AB增量编码信号对转子位置具备同样的辨识精度。

在上述技术方案中，所述电机标识信息依次包括：转子当前绝对位置、马达参数、电流环增益。

在上述技术方案中，所述处理电路还包括收发器，在电机装配过程中，所述收发器能够接收外部编程器发来的数据，并将之传送到现场可编程门阵列；在正常工作状态下，能够接收现场可编程门阵列的数据并发送往对应的电机驱动器。

在上述技术方案中，所述处理电路还包括非易失存储器，用于存储编码器线数、旋转相位、马达参数、Z脉冲位置指令、电流环增益以及三角函数表。

在上述技术方案中，所述非易失存储器为EEPROM器件或FLASH器件。

在上述技术方案中，在电机装配过程中，所述现场可编程门阵列通过连接编程器接收编码器线数、旋转相位、马达参数、Z脉冲位置指令、电流环增益等信息，并保存到所述非易失存储器中。

在上述技术方案中，所述现场可编程门阵列中包含信号接收模块，该信号接收模块通过输入端子接收所述信号激励信号V_refSinωt、正弦包络信号V_pSinωt×Sinθ、余弦包络信号V_PSinωt×Cosθ的A/D转换值，并根据该转换值计算出在上电开始时转子的绝对位置信息以供驱动器做磁场定向，并将该信息输出到输出信号切换模块；所述信号接收模块将所述信号V_pSinωt×Sinθ、V_PSinωt×Cosθ、V_refSinωt输出到正余弦乘法器模块计算角度差，将计算结果输出到压控震荡模块，由计数器对压频震荡模块的输出进行计数，计数器的溢出脉冲作为状态机的输入激励，则状态机的输出就是AB增量编码信号；所述现场可编程门阵列还包括电机标识信息模块，该电机标识信息模块通过输入端子和所述非易失存储器获得AB增量编码信号线数、Z脉冲位置指令、旋转相位和马达参数、电流环增益等信息，并将这些信息分别输出到所述计数器模块、状态机模块和所述输出信号切换模块；所述计数器模块对输入的信号进行计数，并输出溢出脉冲和溢出方向信号到所述状态机模块；所述状态机模块输出转子的AB增量编码信号到所述输出信号切换模块；所述输出信号切换模块根据所处于所述第一传输模式和所述第二传输模式，通过输出端子分别输出所述电机标识信息和转子运转信号ABZ。

本发明还提供了一种增量式编码器，其包括旋转变压器、处理电路以及结构本体；所述处理电路包括正弦信号发生器、AD转换器、现场可编程门阵列、收发器、非易失存储器；其特征在于：

所述旋转变压器输出一组表征转子位置角度的正弦包络信号V_sSinωt×Sinθ和余弦包络信号V_sSinωt×Cosθ，θ为定转子之间的角度，ω为角速度，t为时间；

所述现场可编程门阵列接受正余弦包络信号以及正弦激励信号经过A/D转换的数据，经过数字信号处理，计算出当前转子位置与已知转子位置之间的角度差，再经压控震荡器模块和计数器模块生成表征转子位置信息的增量式编码信号；

系统上电时，现场可编程门阵列判断与收发器相连的是编程器还是电机驱动器，如果是编程器，则开始等待接收数据，并将接收到的编码器线数、旋转相位、Z脉冲位置指令、马达参数、电流环增益等数据存入非易失存储器，如果是电机驱动器，则开始发送转子初始位置角度、马达参数、电流环增益，在完成上述信息传输后，现场可编程门阵列开始使用相同的信号传输线传送转子运转信息ABZ。

本发明取得了以下技术效果：

将旋转编码器的输出信号转换成增量式编码信号，而且还可以增强驱动器对电机的控制，提高驱动器控制电机的灵活性

附图说明

图1为本发明的电路原理框图；

图2为本发明的可编程逻辑器件实现的功能模块示意框图；

图3为角度跟踪观测的控制框图；

图4为旋转变压器输出的信号示意图；

图5为旋转变压器定子与转子之间的矢量关系图；

图6为利用状态机得到增量式编码信号的示意图。

图中标记：1-输入信号；2-AD转换器；3-正弦波发生器；4-可编程逻辑器件；5-收发器；6-存储器；401-旋转变压器输出的正弦包络信号；402-旋转变压器输出的余弦包络信号；403-旋转变压器的输入激励信号。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

本发明中基于旋转变压器的增量式编码器的电路原理框图如图1所示，本发明通过对旋转变压器输出的正余弦包络信号经AD转换器2和可编程逻辑器件4得到转子的位置信息，其中可编程逻辑器件4优选为现场可编程门阵列；通过对正弦包络信号V_PSinωt×Cosθ、余弦包络信号V_pSinωt×Sinθ进行数字信号处理转变成增量式的编码信号，通过收发器5输出，其中增量编码信号的线数和相位可编程，Z脉冲的位置可根据需要设置在转子的任意角度。同时，基于本发明的装置还可以通过收发器5从外部编程器接收数据，接收到的数据都可以存入存储器6。

为了实现上述目的，本发明的可输出增量式编码信号的旋转变压器，包括旋转变压器、处理电路以及结构本体。

其中旋转变压器，由定子和转子两部分组成，定子上有三组绕组，一组是正弦输入励磁绕组，另一组是正弦输出绕组，其余一组是余弦输出绕组，转子上有一组独立的绕组，输出两相正交波形。励磁绕组接受输入的正弦型激励信号，感应线圈依据旋转变压器转子和定子的相互角位置关系，感应出来具有正弦和余弦包络的检测信号。旋变正余弦输出信号是根据转定子之间的角度对激励正弦信号的调制结果，如果激励信号是V_refSinωt，定转子之间的角度为θ，则正弦包络信号为V_pSinωt×Sinθ，则余弦包络信号为V_pSinωt×Cosθ，其中V_p/V_ref为旋转变压器副边绕组和原边绕组的匝数比。根据正余弦包络信号和原始的激励信号，通过必要的数字处理电路，就可以获得较高分辨率的位置检测结果。其中，该处理电路包括：

FPGA，即现场可编程门阵列4，接收正弦包络信号V_pSinωt×Sinθ、余弦包络信号V_PSinωt×Cosθ经过AD转换的数据，经过数字信号处理，实现可变线数细分，再变换成增量式的ABZ信号，即转子运转信息。

收发器5，在电机装配过程中，接收编程器发来的数据，并将之传送到FPGA；在正常工作状态下，接收FPGA的数据并发送往电机驱动器。

非易失性存储器4，使用EEPROM或FLASH器件，存储该编码器的线数、旋转相位、马达参数和电流环增益以及三角函数表等信息。

AD转换器2，将模拟信号V_pSinωt×Sinθ、V_PSinωt×Cosθ、V_refSinωt进行模数转换，将其变成数字信号送到FPGA处理。

正弦信号发生器3，用于产生一定频率的正弦波信号，作为旋转变压器的输入激励信号。

该编码器中的数字信号处理过程具体如下：

(一)AB信号的获取

利用AD转换器2将正弦包络信号V_pSinωt×Sinθ和余弦包络信号V_PSinωt×Cosθ进行模数转换，通过数字信号处理对正弦信号进行细分。

为方便起见，将当前采样得到正余弦包络信号的AD转换值记为：Vsinθ_i和Vcosθ_i，其中，V为当前时刻V_PSinωt对应的AD转换值，可通过V_refSinωt的A/D转换值和旋转变压器副边绕组与原边绕组之间的匝数比得到。已知当前转子位置角度为θ_o，则系统只要求出当前角度θ_i和已知角度θ_o之间的差值x_e，就可以得到当前的位置角度。

Vsinθ_icosθ_o-Vcosθ_isinθ_o＝Vsin(θ_i-θ_o)  (1)

由于系统的采样频率足够高，所以θ_o和θ_i的值相差很小，所以可以考虑利用sin(θ_i-θ_o)来代替θ_i-θ_o，由于V为已知值，通过(1)式可以很容易求得sin(θ_i-θ_o)，所以就有：x_e＝sin(θ_i-θ_o)。(1)式中，sinθ_i和cosθ_i为当前已知量，利用CORDIC算法，即坐标旋转数字计算方法，求得θ_o的正余弦值sinθ_o和cosθ_o，则利用(1)式可求得角度差x_e。

对得到的角度差x_e做滤波处理，并输出到压控震荡模块，对压控震荡模块的输出脉冲进行计数得到新的当前角度θ_o。压控振荡器的输出频率f与输入角度θ有如下关系：

$f=\left(\frac{\mathrm{\θ}}{2\mathrm{\π}}\right)\×2^m---\left(2\right)$

其中，m为正整数，且m＞2。

如图3所示，将θ_o的正余弦值反馈回输入回路，实现θ_o对θ_i的跟踪控制。由图3可知该系统的闭环传递函数为：

$\begin{array}{c}\frac{{\mathrm{\θ}}_o\left(s\right)}{{\mathrm{\θ}}_i\left(s\right)}=\frac{K_{\mathrm{LF}}{K}_{\mathrm{VCO}}(1+{\mathrm{\τ}}_{2}s)}{{\mathrm{\τ}}_1{s}^2+(1+K_{\mathrm{LF}}{K}_{\mathrm{VCO}}{\mathrm{\τ}}_2)s+K_{\mathrm{LF}}{K}_{\mathrm{VCO}}}\\ =\frac{K_{\mathrm{LF}}{K}_{\mathrm{VCO}}(1+{\mathrm{\τ}}_{2}s)/{\mathrm{\τ}}_1}{s^2+2\mathrm{\ξ}{\mathrm{\ω}}_{n}s+{\mathrm{\ω}}_n^2}\end{array}---\left(3\right)$

其中： ${\mathrm{\ω}}_n=\sqrt{K_{\mathrm{LF}}{K}_{\mathrm{VCO}}/{\mathrm{\τ}}_1},\mathrm{\ξ}=\frac{1+K_{\mathrm{LF}}{K}_{\mathrm{VCO}}{\mathrm{\τ}}_2}{2\sqrt{{\mathrm{\τ}}_1{K}_{\mathrm{LF}}{K}_{\mathrm{VCO}}}}$

可以选择适当的参数使系统稳定，即输出θ_o能跟踪输入θ_i。

将角度差信号x_e输出给压控震荡模块，转变成一定频率的脉冲信号，利用(2)式计算出其频率为f_CNT，即：

$f_{\mathrm{CNT}}=\left(\frac{x_e}{2\mathrm{\π}}\right)\×2^m---\left(4\right)$

系统AD转换器的AD转换频率为2ⁿ(n为正整数，且n＜m)，则在每个采样周期内压控振荡器的脉冲个数为：

$\begin{array}{c}\mathrm{\ΔS}=f_{\mathrm{CNT}}\×\frac{1}{2^n}\\ =\left(\frac{x_e}{2\mathrm{\π}}\right)\×2^m\×\frac{1}{2^n}\end{array}---\left(5\right)$

对ΔS做如下处理，并用一位数为m的可逆计数器进行计数，计数的值记为S，则：

$\begin{array}{c}S=\mathrm{\Σ}(\mathrm{\ΔS}\×2^n\×4q)\\ =\left(\frac{\mathrm{\Σ}{x}_e}{2\mathrm{\π}}\right)\×2^m\×\frac{1}{2^n}\×2^n\×4q\end{array}---\left(6\right)$

其中q为从编程器接收的AB增量编码信号的线数，当计数器溢出时，即 $\left(\frac{\mathrm{\Σ}{x}_e}{2\mathrm{\π}}\right)\×2^m\×\frac{1}{2^n}\×2^n\×4q\≥2^m,$ 对其进行整理可得：

$\mathrm{\Σ}{x}_e\≥\frac{2\mathrm{\π}}{4q}---\left(7\right)$

其中(∑x_e)表示累积的角度差，为线数为q的增量式编码信号所能辨识的最小角度。(7)式说明在这段时间转子位置角的变化已经能用线数为q的增量编码信号所辨识。如图6所示，系统利用该计数器的溢出脉冲和溢出方向提取得到增量式的编码信号，系统通过在FPGA中建立一状态机来实现该功能。该计数器的溢出有“正溢出”和“负溢出”之分，将该计数器的溢出脉冲作为状态机的时钟信号，计数器溢出的方向和从编程器接收的旋转相位信息作为状态机的输入激励，状态机的输出就是转子的AB增量编码信号。

(二)Z信号的获取

编码器可以通过编程器将Z信号设置在转子上的任意位置。编码器从编程器接受Z脉冲位置指令信号θ_z，当检测到当前位置角度θ_o满足如下关系式时：

$|{\mathrm{\θ}}_o-{\mathrm{\θ}}_z|\≤\frac{2\mathrm{\π}}{4q}---\left(8\right)$

即当前角度与目标Z脉冲的角度差小于线数为q的增量式编码信号所能辨识的最小角度时，系统便等待状态机输出的A脉冲的跳变沿，在检测到A脉冲的跳变沿的同时，将Z输出信号置高，当再次检测到A脉冲的相同的跳变沿的同时，将Z脉冲置低。从而使Z脉冲信号的输出和A脉冲同步，而且和A脉冲的一个周期同宽。

(三)转子初始位置的获取

编码器在上电瞬间，得到了初始的正弦包络信号V_pSinωt₀×Sinθ_UVW和余弦包络信号V_PSinωt₀×Cosθ_UVW,其中，t₀为上电的初始时刻，θ_UVW为上电瞬间转子的位置角度。为方便起见，不妨将上述两路信号经A/D转换后的值也记为V₀×Sinθ_UVW和V₀×Cosθ_UVW，V₀为V_PSinωt₀对应的A/D转换值，对这两路数字信号进行如下处理：

若V₀×Cosθ_UVW≥V₀×Sinθ_UVW，则计算正切值，即

若V₀×Cosθ_UVW＜V₀×Sinθ_UVW，则计算余切值，即

根据求得的正切值或余切值，通过查三角函数表来确定θ_UVW ^*的值，若V_refSinωt＞0，则θ_UVW＝θ_UVW ^*；若V_refSinωt＜0，则θ_UVW＝π+θ_UVW ^*。

求得θ_UVW后，将θ_UVW与θ_Z做比较：

若θ_UVW≥θ_Z，则当前转子位置角度

若θ_UVW＜θ_Z，则当前转子位置角度

通过上述所得的转子绝对位置信息，和线数为q的增量编码信号对转子位置具备同样的辨识精度，这样驱动器在上电瞬间可以进行更精确的磁场定向。

当系统连接编程器时，则装置从编程器接收编码器线数、旋转相位、马达参数、生产编号、Z脉冲位置指令等信息，并且将接收到的这些信息都存入非易失存储器中。当连接电机驱动器时，则装置在上电时将当前转子绝对位置、电机型号、生产编号通过收发器发送到驱动器，发送完毕后通过收发器用同样的传输线传输转子运转信息(ABZ)，从而达到通过FPGA将旋转变压器的输出信号转换为增量式的编码信号，并且输出线数可变，且Z脉冲位置任意可变。如图1所示，收发器5采用3对差分信号线X+、X-、Y+、Y-、Z+、Z-完成上述信号的输入/输出。

如图2所示，现场可编程门阵列(FPGA)4中包含信号接收模块，该模块通过输入端子接收信号V_pSinωt×Sinθ、V_PSinωt×Cosθ、V_refSinωt的A/D转换值，根据上述A/D转换值计算出转子当前绝对位置，并输出到输出信号切换模块，经输出端子输出；信号接收模块将信号V_pSinωt×Sinθ、V_PSinωt×Cosθ、V_refSinωt输出到正余弦乘法器模块计算角度差，将计算结果输出到压控震荡模块，由计数器对压控震荡模块的输出进行计数，计数器的溢出脉冲作为状态机的输入激励，则状态机的输出就是AB增量编码信号；现场可编程门阵列4还包括电机标识信息模块，该模块通过输入端子和非易失存储器获得AB增量编码信号线数、旋转相位和马达参数和电流环增益信息，并将这些信息分别输出到相位累加模块、状态机模块和输出信号切换模块；相位累加模块利用输入的信号数据通过计数器分别输出溢出脉冲和溢出方向信号到状态机模块；状态机模块输出转子的AB增量编码信号到输出信号切换模块；输出信号切换模块在上电时处于第一传输模式，通过输出端子输出电机标识信息，然后切换到第二传输模式，通过输出端子输出转子运转信号ABZ。

由上所述，本发明以现场可编程门阵列(FPGA)为核心，将旋转变压器组件输出的正余弦模拟编码信号在编码器端变换成线数和相位可变的增量式编码信号，这样从电机驱动器端看来，该编码器就是最为常见的增量式编码器，驱动器的软硬件无需太大改变就可以应用；该编码器还能提供在上电瞬间的转子位置信息，且该信息与增量式编码器的ABZ信号对转子位置具有同样的辨识精度，从而使驱动器不必等到Z脉冲后才能知道转子的准确位置；该编码器同时还具备通信功能，如果连接编程器，则从编程器接收编码器线数、旋转相位、Z脉冲位置指令、马达参数、电流环增益等信息，接收到的这些信息都存入非易失存储器。如果连接电机驱动器，则编码器在上电时将当前转子位置信息、马达参数、电流环增益发送到驱动器，发送完毕后用同样的传输线传输转子运转信息(ABZ)。

本发明的基于旋转变压器的增量式编码器，以FPGA为核心，具有电机的识别功能、编码器线数任意可变、Z脉冲位置任意可变的特点。详细的工作步骤如下：

步骤一，利用编程器将编码器线数、旋转相位、Z脉冲位置指令、马达参数等信息写入编码器。

步骤二，编码器与电机驱动器相连，编码器在上电时将标识信息发送给电机驱动器。标识信息包括的数据依次为：转子当前绝对位置、马达参数、电流环增益。

步骤三，在步骤二所述信息传输完毕，驱动器和编码器将根据彼此通信得到的信号进行自身信号初始化，初始化完毕后，编码器开始传送数据信息，即转子运转信息ABZ。

以上三个步骤，步骤一是为了设定或改变编码器输出的参数，只需要在电机装配过程中进行一次即可，其余步骤是每上电一次进行一次。

总之，本发明不仅可以将旋转编码器的输出信号转换成增量式编码信号，而且还可以增强驱动器对电机的控制，提高驱动器控制电机的灵活性。

上述仅为说明本发明原理的优选实施例，凡依本发明范围所做的均等变化和修饰，皆为本发明专利范围所涵盖。

Claims (6)

1.一种基于旋转变压器的增量式编码器，其包括旋转变压器、处理电路以及结构本体，其中：

所述旋转变压器，由定子和转子两部分组成，定子上有三组绕组，一组是正弦输入励磁绕组，另一组是正弦输出绕组，其余一组是余弦输出绕组，转子上有一组独立的绕组，输出两相正交波形，所述正弦输入励磁绕组接受输入的正弦型激励信号V_refSinωt，感应线圈依据所述旋转变压器转子和定子的相互角位置关系，感应出检测信号，其包括正弦包络信号V_pSinωt×Sinθ、余弦包络信号V_PSinωt×Cosθ，θ为定转子之间的角度，ω为角速度，t为时间；

所述处理电路包括：

正弦信号发生器，用于产生一定频率的正弦波信号，作为旋转变压器的输入激励信号；

AD转换器，其用于将旋转变压器输出的模拟信号进行模数转换，变成现场可编程门阵列输入的数字量；

其特征在于，所述处理电路进一步包括：

现场可编程门阵列，其接收对所述激励信号V_refSinωt、正弦包络信号V_pSinωt×Sinθ、余弦包络信号V_PSinωt×Cosθ经过AD转换的数据，通过该数据计算出当前电机转子的绝对位置作为伺服驱动器上电瞬间的磁场定向控制，并对旋转变压器输出的正余弦包络信号进行调制处理，实现可变线数细分，再变换成增量式的转子运转信号ABZ；

非易失存储器，用于存储编码器线数、旋转相位、马达参数、Z脉冲位置指令、电流环增益以及三角函数表；

所述现场可编程门阵列中包含信号接收模块，该信号接收模块通过输入端子接收所述激励信号V_refSinωt、正弦包络信号V_pSinωt×Sinθ、余弦包络信号V_PSinωt×Cosθ的A/D转换值，并根据该转换值计算出在上电开始时转子的绝对位置信息以供驱动器做磁场定向，并将该信息输出到输出信号切换模块；所述信号接收模块将所述信号V_pSinωt×Sinθ、V_pSinωt×Cosθ、V_refSinωt输出到正余弦乘法器模块计算角度差，将计算结果输出到压控震荡模块，由计数器对压频震荡模块的输出进行计数，计数器的溢出脉冲作为状态机的输入激励，则状态机的输出就是AB增量编码信号；

所述现场可编程门阵列还包括电机标识信息模块，该电机标识信息模块通过输入端子和所述非易失存储器获得AB增量编码信号线数、Z脉冲位置指令、旋转相位和马达参数、电流环增益信息，并将这些信息分别输出到所述计数器模块、状态机模块和所述输出信号切换模块；所述计数器模块对输入的信号进行计数，并输出溢出脉冲和溢出方向信号到所述状态机模块；所述状态机模块输出转子的AB增量编码信号到所述输出信号切换模块；所述输出信号切换模块根据所处于第一传输模式和第二传输模式，通过输出端子分别输出所述电机标识信息和转子运转信号ABZ；

所述旋转变压器在上电时处于第一传输模式，输出电机标识信息，完成上述传输后所述旋转变压器切换到第二传输模式，由相同的信号传输线传送所述转子运转信号ABZ。

2.如权利要求1所述的一种基于旋转变压器的增量式编码器，其特征在于：所述电机标识信息依次包括：转子当前绝对位置、马达参数、电流环增益。

3.如权利要求1所述的一种基于旋转变压器的增量式编码器，其特征在于：所述非易失存储器为EEPROM器件或FLASH器件。

4.如权利要求1-3中任意一项所述的一种基于旋转变压器的增量式编码器，其特征在于：在电机装配过程中，所述现场可编程门阵列通过连接编程器接收编码器线数、旋转相位、马达参数、Z脉冲位置指令、电流环增益信息，并保存到所述非易失存储器中。

5.一种增量式编码器，其包括旋转变压器、处理电路以及结构本体；所述处理电路包括正弦信号发生器、AD转换器、现场可编程门阵列、收发器、非易失存储器；其特征在于：

所述旋转变压器输出一组表征转子位置角度的正弦包络信号V_pSinωt×Sinθ和余弦包络信号V_PSinωt×Cosθ，θ为定转子之间的角度，ω为角速度，t为时间；

所述现场可编程门阵列接受正余弦包络信号以及正弦激励信号经过A/D转换的数据，经过数字信号处理，计算出当前转子位置与已知转子位置之间的角度差，再经压控震荡器模块和计数器模块生成表征转子位置信息的增量式编码信号；

系统上电时，现场可编程门阵列判断与收发器相连的是编程器还是电机驱动器，如果是编程器，则开始等待接收数据，并将接收到的编码器线数、旋转相位、Z脉冲位置指令、马达参数、电流环增益数据存入非易失存储器，如果是电机驱动器，则开始发送转子初始位置角度、马达参数、电流环增益，在完成上述信息传输后，现场可编程门阵列开始使用相同的信号传输线传送转子运转信息ABZ；获得转子绝对位置信息的方法包括：

在系统上电瞬间，得到初始的正弦包络信号V_pSinωt₀×Sinθ_UVW和余弦包络信号V_PSinωt₀×Cosθ_UVW,其中，t₀为上电的初始时刻，θ_UVW为上电瞬间转子的位置角度；将上述两路模拟信号经A/D转换后的值记为V₀×Sinθ_UVW和V₀Sinωt₀×Cosθ_UVW，V₀为V_PSinωt₀对应的A/D转换值，对这两路数字信号进行如下处理：

若|V₀×Cosθ_UVW|≥|V₀×Sinθ_UVW|，则计算正切值，即

若|V₀×Cosθ_UVW|＜|V₀×Sinθ_UVW|，则计算余切值，即

根据求得的正切值或余切值，通过查三角函数表来确定θ_UVW ^*的值，若V_refSinωt＞0，则θ_UVW＝θ_UVW ^*；若V_refSinωt＜0，则θ_UVW＝π+θ_UVW ^*；

求得θ_UVW后，将θ_UVW与θ_Z做比较：

若θ_UVW≥θ_Z，则当前转子位置角度

若θ_UVW＜θ_Z，则当前转子位置角度

其中，q为AB增量式编码信号的线数，θ_z为接受的Z脉冲位置指令信号。

6.如权利要求5所述增量式编码器，其特征在于，所述增量式编码器的转子初始位置角度与线数为q的增量式编码器对电机转子位置具有相同的辨识精度。