Kuinka tulkita Resolverin kulman tarkkuus ja sähköinen virhe?

Moottoriohjauksessa, uusien energia-ajoneuvojen sähkökäytöissä, servojärjestelmän valinnassa tai testauksessa insinöörit kysyvät useimmiten: 'Mikä on tämän ratkaisejan tarkkuus?' Teknisissä taulukoissa on kuitenkin usein lueteltu parametreja, kuten 'Sähkövirhe ≤ ±10′', 'Kulman tarkkuus '15′, jne., joka voi helposti ratkaista. hämmentää ihmisiä.

Ovatko sähkövirhe ja kulman tarkkuus sama asia? Kuinka suuri on 10′ tarkalleen? Kuinka sinun pitäisi lukea tietolehteä ilman, että numerot huijaavat?

I. Erottele ensin kaksi käsitettä: Kulman tarkkuus ≠ Sähköinen virhe

Resolveri itse lähettää analogisia sini/kosinisignaaleja, ei suoraan digitaalista kulmaa. Se vaatii myöhemmän RDC:n (resolver-to-digital converter) tai ohjelmistodemoduloinnin kulma-arvon saamiseksi.

Siksi se, mitä me yleisesti kutsumme 'kulmatarkkuudeksi', on itse asiassa  järjestelmätason määritys  , joka sisältää ainakin:

• Ratkaisijan oma sähkövika

• Dekooderin (RDC) virhe

• Asennuksen epäkeskisyys ja asennustoleranssit

• Virheet kaapeleista, suojauksesta ja signaalin säädöstä

'Sähköinen virhe' on ratkaisevan rungon luontainen kulmapoikkeama ihanteellisissa dekoodausolosuhteissa. Se voidaan ymmärtää ratkaisejan 'raakatarkkuuden'.

Analogia:

• Resolverin sähköinen virhe on kuin itse viivaimen asteikkovirhe;

• Kulman tarkkuus on kuin lopullinen mittausvirhe, kun käytät viivainta työkappaleen mittaamiseen.

• Se, onko viivain tarkka, riippuu sähkövirheestä; mittauksen tarkka riippuu myös siitä, kuinka vakaa kätesi on ja kuinka tarkasti luet sen.

Sähköinen virhe on siis ratkaisejan ydin, mutta se ei ole koko tarina järjestelmän tarkkuudesta.

II. Mikä on sähkövika ja mistä se tulee?

Ihanteellisissa viritys- ja dekoodausolosuhteissa erottimen lähtösignaaleista lasketun kulman ja todellisen mekaanisen kulman välinen poikkeama on sähköinen virhe.

Yhteinen yksikkö on kaariminuutti, jota merkitään ′.

Muunnos:

•  1° = 60′

•  10′ = 10/60° ≈ 0,167°

•  1′ ≈ 0,0167°

Esimerkiksi, jos tietolomakkeessa lukee 'Sähköinen virhe ≤ ±10′', se tarkoittaa, että missä tahansa kohdassa dekoodatun kulman ja todellisen kulman välinen poikkeama ei ylitä 10 kaariminuuttia, noin 0,167°.

Tärkeimpiä sähkövirheiden lähteitä ovat:

Nämä tekijät muodostavat yhdessä ratkaisejan sähköisen virhekäyrän.

III. Kuinka lukea 'Sähkövirhe' tietolomakkeesta?

Kun näet tietolomakkeessa 'Sähkövirhe ≤ ±10′', älä katso vain numeroa. Esitä ensin kolme kysymystä:

1. Onko yksikkö mekaaninen kulma vai sähköinen kulma?

Tämä on erityisen tärkeää moninapaisten ratkaisujen tapauksessa.

Yksinapaisessa resolverissa mekaaninen kulma on yhtä suuri kuin sähköinen kulma, joten eroa ei tarvita. Mutta moninapaiset ratkaisut:

Sähköinen kulma = Mekaaninen kulma × Napaparien lukumäärä

Jos 4-napainen pariresoluutio määrittää 'Sähköinen virhe ≤ ±10′' ja se viittaa sähköiseen kulmavirheeseen, niin vastaava mekaaninen kulmavirhe on vain:

10′ ÷ 4 = 2,5′

Mekaaninen tarkkuus on itse asiassa suurempi.

Mutta jos se määrittää mekaanisen kulmavirheen ±10′, niin vastaava sähköinen kulmavirhe tulee:

10′ × 4 = 40′ ≈ 0,667° sähköinen

Tämä saattaa lähestyä ylärajaa FOC (field-oriented control) -sovelluksissa.

Siksi, kun näet sähköisen virheen, varmista ensin, onko kyseessä mekaaninen kulmavirhe vai sähköinen kulmavirhe.  Monet ratkaisijavalmistajat käyttävät oletuksena sähkökulman virhettä, mutta käytännöt vaihtelevat. Pyydä tarvittaessa selvitys alkuperäiseltä valmistajalta.

2. Mitkä ovat testiolosuhteet?

Sähkövirhettä ei korjata; siihen vaikuttavat lämpötila, nopeus, viritysjännite ja taajuus.

Yleisiä tietosivulausekkeita ovat:

·  Huonelämpötilan sähkövirhe ≤ ±10′

·  Täyden lämpötilan sähkövirhe ≤ ±15′

·  0~10000 rpm dynaaminen virhe ≤ ±20′

Pelkästään huoneen lämpötilan tarkasteleminen ei riitä. Uusien energiaajoneuvojen sähkökäytöissä, korkean lämpötilan servo-sovelluksissa jne. on kiinnitettävä huomiota sähkövirheeseen täydellä lämpötila- ja täysnopeusalueella.

3. Onko se suurin virhe, huipusta huippuun vai RMS?

Sähkövirhe voidaan ilmaista useilla tavoilla:

•  Suurin absoluuttinen virhe : suurin absoluuttinen poikkeama kaikkien mitattujen pisteiden välillä

•  Peak-to-peak -virhe : suurimman positiivisen poikkeaman ja suurimman negatiivisen poikkeaman välinen ero

•  RMS-virhe : keskiarvo-neliöarvo, joka heijastaa yleistä virhetasoa

Tietolomakkeet määrittelevät yleensä 'maksimi sähkövirhe' tai 'huippu-huippu sähkövirhe'. Jos se sanoo yksinkertaisesti 'Tarkkuus ±10′', se ymmärretään yleensä suurimmaksi absoluuttiseksi virheeksi.

IV. Kuinka tulkita virhekäyrä?

Jos saat selvittimen testiraportin, paras tapa on tarkastaa virhekäyrä suoraan.

Tyypillisessä sähköisessä virhekäyrässä on mekaaninen kulma vaaka-akselilla ja virhe pystyakselilla. Käyrän muoto auttaa tunnistamaan virhelähteet.

Yleiset virheominaisuudet:

Yleinen sääntö:

Mitä tasaisempi ja säännöllisempi virhekäyrä on, sitä vakaampi on resolverin valmistusprosessi, ja virhe on ennakoitavissa ja kompensoitavissa.
Jos käyrässä on paljon häiriöitä tai suuria hyppyjä, tarkista ensin testiympäristö, suojaus ja herätesignaalin laatu sen sijaan, että kiirehdit arvioimaan ratkaisijan tarkkuutta.

Servokäytöissä tai sähkökäyttöjärjestelmissä jotkin ratkaisut toteuttavat virheenkompensointitaulukot. Korvaus edellyttää kuitenkin, että virhe on toistettava. Jos virhe vaihtelee jokaisessa testissä, kompensaatio on merkityksetön.

V. Lyhyt käytännön menetelmä sähkövirheen mittaamiseksi

Jos haluat mitata ratkaisun sähkövirheen itse, peruslähestymistapa on:

1. Käytä erittäin tarkkaa enkooderia, optista hilaa tai indeksointipäätä kulman referenssinä.

2. Anna ratkaisijalle vakioherätyssignaalit.

3. Hanki samanaikaisesti ratkaisijan sini/kosinilähdöt.

4. Dekoodaa kulma RDC:n tai algoritmin avulla.

5. Vertaa vertailukulmaan ja tallenna virhe yli 360°.

6. Laske maksimivirhe, huipusta huippuun, RMS ja piirrä virhekäyrä.

Varotoimet testin aikana:

• Pidä nopeus alhaisena välttääksesi sekoittumisen dynaamisissa virheissä.

• Käytä lyhyitä kaapeleita, tasauspyörästöä ja suojausta.

• Aseta herätetaajuus ja jännite vastaamaan todellisia käyttöolosuhteita.

• Jos kyseessä on moninapainen erotin, kirjaa selkeästi, onko tulos sähköinen vai mekaaninen kulma.

VI. Kuinka käyttää näitä määrityksiä valinnassa?

Esimerkki:

Oletetaan, että moottorissa on 4 napaparia ja FOC-säätö edellyttää sähköisen kulmavirheen säätämistä 1°:n sisällä.

Jos resolverin sähköinen virhe on ±10′ sähköinen eli noin ±0,167° sähköinen, runkovirhe on pieni. Dekooderi- ja asennusvirheiden lisäämisen jälkeen järjestelmän yleinen sähkökulmavirhe voidaan silti pitää 1°:n sisällä, joten ratkaisu on käyttökelpoinen.

Kuitenkin, jos toinen ratkaiseja määrittää mekaanisen kulmavirheen ±10′, niin 4-napaisen parin moottorin sähköinen kulmavirhe vahvistuu noin ±0,667°:een. Dekoodaus- ja kokoonpanotoleranssien lisäämisen jälkeen sähköinen kokonaiskulmavirhe voi lähestyä tai jopa ylittää 1°, mikä vaatii uudelleenarvioinnin.

Siksi, kun valitset ratkaisejaa, älä vain vertaa numeroita; Muunna kaikki sähkökulmaksi tasaisesti ja lisää sitten järjestelmävirhebudjetti.

Johtopäätös

Sähkövirhe on ratkaisevan rungon tarkkuuden ydinindikaattori, mutta se ei ole koko tarina järjestelmän kulman tarkkuudesta. Ratkaisijan tarkkuuden ymmärtämiseksi oikein on kolme keskeistä seikkaa:

1. Erota sähkövirhe ja järjestelmätason kulman tarkkuus;

2. Varmista, onko yksikkö mekaaninen vai sähköinen kulma;

3. Ota huomioon testiolosuhteet, virhekäyrät ja todelliset käyttöolosuhteet.

Yksi asia on, näyttääkö numero hyvältä paperilla. se, onko se vakaa ja tarkka järjestelmään integroituna, on perimmäinen kriteeri.