Hvordan tolkes resolvervinkelnøjagtighed og elektrisk fejl?

Inden for motorstyring, elektriske drev med nye energikøretøjer, valg af servosystem eller testning spørger ingeniører oftest: 'Hvad er nøjagtigheden af ​​denne resolver?' Datablade viser dog ofte parametre som 'Elektrisk fejl ≤ ±10′', 'Vinkelnøjagtighed ±15′', 'Opløsning 16.' som nemt kan forvirre personer.

Er elektrisk fejl og vinkelnøjagtighed det samme? Hvor stor er 10′ præcis? Hvordan skal du læse databladet uden at lade dig narre af tallene?

I. Skeln først mellem to begreber: Vinkelnøjagtighed ≠ Elektrisk fejl

En resolver selv udsender analoge sinus/cosinus-signaler, ikke en digital vinkel direkte. Det kræver en efterfølgende RDC (resolver-to-digital converter) eller softwaredemodulering for at opnå vinkelværdien.

Derfor er det, vi almindeligvis kalder 'vinkelnøjagtighed' faktisk en  specifikation på systemniveau  , der mindst omfatter:

• Resolverens egen elektriske fejl

• Dekoder (RDC) fejl

• Monteringsexcentricitet og monteringstolerancer

• Fejl fra kabler, afskærmning og signalbehandling

'Elektrisk fejl' er den iboende vinkelafvigelse af resolverlegemet under ideelle afkodningsforhold. Det kan forstås som resolverens 'rå nøjagtighed'.

En analogi:

• Resolver elektriske fejl er som gradueringsfejlen for en lineal selv;

• Vinkelnøjagtighed er som den endelige målefejl, når du bruger den lineal til at måle et emne.

• Hvorvidt linealen er nøjagtig afhænger af elektrisk fejl; om målingen er nøjagtig afhænger også af, hvor stabil din hånd er, og hvor fint du aflæser den.

Så elektriske fejl er den centrale iboende specifikation for resolveren, men det er ikke hele historien for systemets nøjagtighed.

II. Hvad er en elektrisk fejl, og hvor kommer den fra?

Under ideelle excitations- og ideelle dekodningsforhold er afvigelsen mellem vinklen beregnet ud fra resolverens udgangssignaler og den sande mekaniske vinkel den elektriske fejl.

Den fælles enhed er bueminut, betegnet med ′.

Omdannelse:

•  1° = 60′

•  10′ = 10/60° ≈ 0,167°

•  1′ ≈ 0,0167°

For eksempel, hvis dataarket siger 'Elektrisk fejl ≤ ±10′', betyder det, at afvigelsen mellem den afkodede vinkel og den sande vinkel i enhver position ikke overstiger 10 bueminutter, ca. 0,167°.

De vigtigste kilder til elektriske fejl omfatter:

Disse faktorer tilsammen danner resolverens elektriske fejlkurve.

III. Hvordan læser man 'Elektrisk fejl' på et dataark?

Når du ser 'Elektrisk fejl ≤ ±10′' på et dataark, skal du ikke bare se på tallet. Stil først tre spørgsmål:

1. Er enheden mekanisk vinkel eller elektrisk vinkel?

Dette er især vigtigt for flerpolede resolvere.

For en enkelt-polet resolver er mekanisk vinkel lig med elektrisk vinkel, så ingen skelnen er nødvendig. Men for flerpolede resolvere:

Elektrisk vinkel = Mekanisk vinkel × Antal polpar

Hvis en 4-polet par resolver angiver 'Elektrisk fejl ≤ ±10′' og det refererer til elektrisk vinkelfejl, så er den tilsvarende mekaniske vinkelfejl kun:

10′ ÷ 4 = 2,5′

Den mekaniske nøjagtighed er faktisk højere.

Men hvis den specificerer en mekanisk vinkelfejl på ±10′, bliver den tilsvarende elektriske vinkelfejl:

10′ × 4 = 40′ ≈ 0,667° elektrisk

Dette kan nærme sig den øvre grænse for FOC-applikationer (feltorienteret kontrol).

Derfor, når du ser elektrisk fejl, skal du først bekræfte, om det er mekanisk vinkelfejl eller elektrisk vinkelfejl.  Mange resolverproducenter bruger som standard domænefejl i elektrisk vinkel, men praksis varierer. Spørg om nødvendigt den originale producent om afklaring.

2. Hvad er testbetingelserne?

Elektrisk fejl er ikke rettet; det påvirkes af temperatur, hastighed, excitationsspænding og frekvens.

Almindelige databladserklæringer omfatter:

·  Elektrisk fejl ved rumtemperatur ≤ ±10′

·  Elektrisk fejl ved fuld temperatur ≤ ±15′

·  0~10000 rpm dynamisk fejl ≤ ±20′

Kun at se på rumtemperaturspecifikationen er utilstrækkeligt. For elektriske drev med nye energikøretøjer, højtemperaturservoapplikationer osv. skal du være opmærksom på den elektriske fejl over hele temperatur- og hastighedsområderne.

3. Er det maksimal fejl, peak-to-peak eller RMS?

Elektriske fejl kan udtrykkes på flere måder:

•  Maksimal absolut fejl : den maksimale absolutte afvigelse blandt alle målte punkter

•  Peak-to-peak fejl : forskellen mellem den maksimale positive afvigelse og den maksimale negative afvigelse

•  RMS-fejl : root-mean-square værdi, der afspejler det overordnede fejlniveau

Dataark specificerer normalt 'maksimal elektrisk fejl' eller 'peak-to-peak elektrisk fejl.' Hvis der blot står 'Nøjagtighed ±10′', forstås det generelt som maksimal absolut fejl.

IV. Hvordan tolker man fejlkurven?

Hvis du kan få resolvertestrapporten, er den bedste måde at inspicere fejlkurven direkte.

En typisk elektrisk fejlkurve har en mekanisk vinkel på den vandrette akse og fejl på den lodrette akse. Formen på kurven hjælper med at identificere fejlkilder.

Almindelige fejlkarakteristika:

Generel regel:

Jo glattere og mere regelmæssig fejlkurven er, jo mere stabil er resolverens fremstillingsproces, og fejlen er forudsigelig og kompenserbar.
Hvis kurven har mange fejl eller store spring, skal du først kontrollere testmiljøet, afskærmningen og excitationssignalets kvalitet i stedet for at skynde dig for at bedømme resolverens nøjagtighed.

I servodrev eller elektriske drivsystemer implementerer nogle løsninger fejlkompensationstabeller. Kompensation kræver dog, at fejlen kan gentages. Hvis fejlen varierer hver test, er kompensation meningsløs.

V. Kort praktisk metode til måling af elektrisk fejl

Hvis du selv vil måle resolverens elektriske fejl, er den grundlæggende tilgang:

1. Brug en højpræcisionskoder, optisk gitter eller indekseringshoved som vinkelreference.

2. Giv standard excitationssignaler til resolveren.

3. Indhent samtidig resolverens sinus/cosinusudgange.

4. Afkode vinklen via en RDC eller algoritme.

5. Sammenlign med referencevinklen og noter fejlen over 360°.

6. Beregn den maksimale fejl, peak-to-peak, RMS, og plot fejlkurven.

Forholdsregler under test:

• Hold hastigheden lav for at undgå indblanding af dynamiske fejl.

• Brug korte kabler, differentialopsamling og afskærmning.

• Indstil excitationsfrekvens og spænding til at matche de faktiske driftsforhold.

• For flerpolede resolvere skal du tydeligt registrere, om resultatet er elektrisk eller mekanisk vinkel.

VI. Hvordan bruger man disse specifikationer i udvælgelsen?

Eksempel:

Antag, at en motor har 4 polpar, og FOC-styringen kræver, at elektrisk vinkelfejl styres inden for 1° elektrisk.

Hvis resolverens elektriske fejl er ±10′ elektrisk, dvs. omkring ±0,167° elektrisk, er kropsfejlen lille. Efter tilføjelse af dekoder og monteringsfejl kan den samlede elektriske vinkelfejl i systemet stadig holdes inden for 1°, så løsningen er gennemførlig.

Men hvis en anden resolver angiver en mekanisk vinkelfejl på ±10′, vil den elektriske vinkelfejl for en 4-polet parmotor blive forstærket til omkring ±0,667°. Efter tilføjelse af afkodnings- og samlingstolerancer kan den samlede elektriske vinkelfejl nærme sig eller endda overstige 1°, hvilket kræver en re-evaluering.

Derfor skal du ikke bare sammenligne tal, når du vælger en resolver; konverter alle til elektrisk vinkel ensartet, og tilføj derefter systemfejlbudget.

Konklusion

Elektriske fejl er kerneindikatoren for resolvers kropsnøjagtighed, men det er ikke hele historien for systemvinkelnøjagtighed. For korrekt at forstå resolverens nøjagtighed er tre nøglepunkter afgørende:

1. Skelne mellem elektrisk fejl og system-niveau vinkel nøjagtighed;

2. Bekræft, om enheden er mekanisk eller elektrisk vinkel;

3. Overvej testforhold, fejlkurver og faktiske driftsforhold.

Om nummeret ser godt ud på papiret er én ting; om det er stabilt og præcist, når det integreres i systemet, er det ultimative kriterium.