New Energy Electric Drive Sensors Resolver: Selbstlern- und Fehlermodusanalyse

**1. Überblick über Resolver in elektrischen Antriebssystemen der neuen Energie 

Ein Resolver ist ein üblicher Sensor in elektrischen Antriebssystemen mit neuer Energie, der hauptsächlich die Winkelposition und Winkelgeschwindigkeit der axialen Drehung in elektrische Signale umwandelt. Seine Struktur umfasst hauptsächlich den Resolver-Stator und -Rotor, wobei der am häufigsten verwendete Typ der Resolver mit variabler Reluktanz ist.

**2. Funktionsprinzip des Resolvers**

Die Kernstruktur eines Resolvers liegt in seinem Wicklungsdesign, das hauptsächlich aus Erregerwicklungen R1 und R2 und zwei Sätzen orthogonaler Rückkopplungswicklungen S1, S3 und S2, S4 besteht, die alle sorgfältig auf dem Stator angeordnet sind. Unter normalen Betriebsbedingungen werden hochfrequente Erregersignale an R1 und R2 angelegt, wodurch ein sinusförmiger Strom erzeugt wird. Die in den Rückkopplungswicklungen induzierten Signale stehen in einem klaren funktionalen Zusammenhang mit der Drehzahl des Motors. Daher können wir durch eine gründliche Analyse dieser Rückkopplungssignale den Drehzustand des Motors genau bestimmen.

**3. Bestimmung der Nullposition des elektrischen Antriebsresolvers**

Die Bestimmung der Nullposition des Motors ist von entscheidender Bedeutung, da sie sich auf die Präzision der Motorsteuerung auswirkt. In den frühen Stadien der Entwicklung neuer Energie-Elektroantriebe war die Softwarefunktionalität begrenzt, und die Nullpositionskalibrierung erfolgte typischerweise mit einem speziellen Nulleinstellinstrument, gefolgt von Softwareanpassungen. Diese Methode weist jedoch einen erheblichen Nachteil auf: Sie kann den Nullpositionswinkel während der Verwendung nicht korrigieren, was mit der Zeit zu einer Verschlechterung der Steuerungsgenauigkeit führt.

Um dieses Problem anzugehen, wurde eine selbstlernende Nullpositionswinkeltechnologie für Resolver entwickelt. Diese Technologie integriert einen selbstlernenden Algorithmus in den Motorcontroller, der es dem Controller ermöglicht, die Nullpositionsabweichung zwischen Resolver und Motor automatisch zu erkennen und zu korrigieren. Beim Selbstlernprozess ermittelt der Regler zunächst durch spezifische Testverfahren (z. B. statische oder dynamische Tests) den tatsächlichen Abweichungswert. Sobald der Abweichungswert erfasst ist, speichert die Steuerung diese Informationen und gleicht sie bei nachfolgenden Motorsteuerungsvorgängen automatisch aus. Dadurch kann die Steuerung den Betriebszustand des Motors anhand der kalibrierten Resolversignale genauer steuern und so die Steuerungsgenauigkeit und -leistung verbessern.

Ein gängiger selbstlernender Algorithmus basiert auf dem Lernen der elektromotorischen Gegenkraft (EMF) mit einem Nullpositionswinkel-PI-Regler als Kern. Das folgende Diagramm veranschaulicht den Selbstlernprozess der Nullposition in einem Hybridsystem. Es stellt die Stromsteuerung ein, indem es iq auf 0 setzt und id einen Wert zuweist, berechnet dann Vd (d-Achsen-Spannung) und verwendet es als Referenzeingang für den Nullpositionswinkel. Der Vd-Ausgang der Stromschleife des Controllers dient als Rückmeldung, und der Nullpositionswinkelregler gibt den konvergierten Nullpositionswinkel aus.

**4. Häufige Fehlermodi von Resolvern**

- **Elektromagnetische Interferenz (EMI)**

In neuen elektrischen Antriebssystemen können der Motor, die Steuerung und andere elektrische Komponenten elektromagnetische Störungen erzeugen. Wenn die Entstörungsfähigkeit des Resolvers schwach ist, können diese Interferenzsignale seinen normalen Betrieb beeinträchtigen und zu Signalverzerrungen oder -verlusten führen. Bisher wurde eine Abschirmung um Resolver herum verwendet, um elektromagnetische Störungen zu verhindern. Diese Praxis wurde jedoch weitgehend aufgegeben, da der Resolver mit einer höheren Frequenz als der elektromagnetischen Frequenz des Motors arbeitet und EMI im Allgemeinen kein Problem darstellt, solange er sich nicht zu nahe an Hochspannungsleitungen befindet.

- **Asymmetrie in Sinus- und Cosinuswicklungen**

Eine Fehlausrichtung bei der Montage von Resolver-Stator und -Rotor kann zu einer ungleichmäßigen Verteilung des Magnetfeldspalts führen. Diese ungleichmäßige Verteilung kann zu einer Asymmetrie in den Sinus- und Cosinus-Wicklungen führen, was zu ungleichen Amplituden der Sinus- und Cosinus-Signale führt.

- **Impedanzfehlanpassung führt zu Systeminstabilität**

Die Impedanz ist ein kritischer Faktor, der die Signalübertragung beeinflusst. Wenn die Impedanz des Resolvers nicht mit der anderer Teile des Steuerungssystems übereinstimmt, kann es zu Signalreflexionen, Dämpfung oder Verzerrungen kommen und dadurch die Stabilität und Leistung des gesamten Systems beeinträchtigen.

**Abschluss**

Als entscheidender Sensor in neuen elektrischen Antriebssystemen ist der Resolver für die präzise Motorsteuerung unerlässlich. Wir müssen auch auf mögliche Fehlerarten in der Praxis achten und geeignete Maßnahmen zur Vorbeugung und Handhabung ergreifen. Nur dann können wir den stabilen Betrieb und die hohe Effizienz neuer elektrischer Antriebssysteme gewährleisten.