Nový analyzátor snímačů energie elektrického pohonu: Samoučení a analýza režimu selhání

**1. Přehled o Resolver v nových energetických elektrických pohonných systémech 

Rozkladač je běžný senzor v nových energetických elektrických pohonných systémech, primárně převádějící úhlovou polohu a úhlovou rychlost axiální rotace na elektrické signály. Jeho konstrukce zahrnuje především stator a rotor resolveru, přičemž nejčastěji používaným typem je resolver s proměnnou reluktancí.

**2. Princip fungování nástroje Resolver**

Struktura jádra resolveru spočívá v jeho konstrukci vinutí, sestávajícího primárně z budicích vinutí R1 a R2 a dvou sad ortogonálních zpětnovazebních vinutí SI, S3 a S2, S4, všechny pečlivě uspořádané na statoru. Za normálních provozních podmínek jsou na R1 a R2 přiváděny vysokofrekvenční budicí signály, které generují sinusový proud. Signály indukované ve zpětnovazebních vinutích mají jasný funkční vztah k rychlosti otáčení motoru. Důkladnou analýzou těchto zpětnovazebních signálů tedy můžeme přesně určit stav otáčení motoru.

**3. Určení nulové polohy analyzátoru elektrického pohonu**

Určení nulové polohy motoru je zásadní, protože ovlivňuje přesnost ovládání motoru. V raných fázích vývoje nových energetických elektrických pohonů byla funkčnost softwaru omezená a kalibrace nulové polohy se obvykle prováděla pomocí specifického nástroje pro nastavení nuly, po kterém následovaly úpravy softwaru. Tato metoda má však významnou nevýhodu: nemůže během používání korigovat úhel nulové polohy, což vede ke zhoršování přesnosti ovládání v průběhu času.

K vyřešení tohoto problému se objevila samoučící se technologie úhlu nulové polohy pro resolvery. Tato technologie integruje do řídicí jednotky motoru samoučící algoritmus, který umožňuje řídicí jednotce automaticky detekovat a korigovat odchylku nulové polohy mezi resolverem a motorem. Během procesu samoučení regulátor nejprve získá skutečnou hodnotu odchylky pomocí specifických testovacích postupů (např. statické nebo dynamické testy). Jakmile je získána hodnota odchylky, regulátor uloží tuto informaci a automaticky ji kompenzuje během následujících operací řízení motoru. To umožňuje ovladači přesněji řídit provozní stav motoru na základě kalibrovaných signálů resolveru, čímž se zlepšuje přesnost a výkon řízení.

Běžný samoučící se algoritmus je založen na učení zpětné elektromotorické síly (EMF) s PI regulátorem nulové polohy jako jádrem. Níže uvedený diagram ilustruje proces samoučení nulové polohy v hybridním systému. Nastaví řízení proudu nastavením iq na 0 a přiřazením hodnoty id, poté vypočítá Vd (napětí v ose d) a použije jej jako referenční vstup pro úhel nulové polohy. Výstup Vd z proudové smyčky regulátoru slouží jako zpětná vazba a regulátor úhlu nulové polohy vydává konvergovaný úhel nulové polohy.

**4. Běžné způsoby selhání řešení**

- **Elektromagnetické rušení (EMI)**

V nových energetických elektrických pohonných systémech mohou motor, ovladač a další elektrické komponenty generovat elektromagnetické rušení. Pokud je schopnost resolveru proti rušení slabá, mohou tyto rušivé signály ovlivnit jeho normální provoz, což vede ke zkreslení nebo ztrátě signálu. Dříve se kolem resolverů používalo stínění, aby se zabránilo EMI. Tato praxe však byla z velké části přerušena, protože resolver pracuje na vyšší frekvenci, než je elektromagnetická frekvence motoru, a pokud není příliš blízko vysokonapěťových vedení, EMI obecně nepředstavuje problém.

- **Asymetrie v sinusovém a kosinovém vinutí**

Nesouosost v sestavě statoru resolveru a rotoru může způsobit nerovnoměrné rozložení mezery magnetického pole. Toto nerovnoměrné rozložení může vést k asymetrii sinusového a kosinusového vinutí, což má za následek nestejné amplitudy sinusových a kosinových signálů.

- **Nesoulad impedance vedoucí k nestabilitě systému**

Impedance je kritickým faktorem ovlivňujícím přenos signálu. Pokud impedance resolveru neodpovídá impedanci ostatních částí řídicího systému, může to způsobit odraz signálu, útlum nebo zkreslení, a tím ovlivnit stabilitu a výkon celého systému.

**Závěr**

Jako rozhodující senzor v nových energetických elektrických pohonných systémech je resolver nezbytný pro přesné řízení motoru. Musíme také věnovat pozornost potenciálním poruchovým stavům v praktických aplikacích a přijmout vhodná opatření pro prevenci a manipulaci. Jen tak můžeme zajistit stabilní provoz a vysokou účinnost nových energetických elektrických pohonných systémů.