Résolveur de capteurs d'entraînement électrique à nouvelle énergie : auto-apprentissage et analyse des modes de défaillance

**1. Aperçu de Résolveur dans les systèmes d’entraînement électrique de nouvelles énergies 

Un résolveur est un capteur courant dans les systèmes d'entraînement électrique à nouvelle énergie, convertissant principalement la position angulaire et la vitesse angulaire de la rotation axiale en signaux électriques. Sa structure comprend principalement le stator et le rotor du résolveur, le type le plus couramment utilisé étant le résolveur à réluctance variable.

**2. Principe de fonctionnement du résolveur**

La structure centrale d'un résolveur réside dans la conception de ses enroulements, constitués principalement d'enroulements d'excitation R1 et R2 et de deux ensembles d'enroulements de rétroaction orthogonaux S1, S3 et S2, S4, tous méticuleusement disposés sur le stator. Dans des conditions normales de fonctionnement, des signaux d'excitation haute fréquence sont appliqués à R1 et R2, générant un courant sinusoïdal. Les signaux induits dans les enroulements de rétroaction ont une relation fonctionnelle claire avec la vitesse de rotation du moteur. Par conséquent, en analysant minutieusement ces signaux de rétroaction, nous pouvons déterminer avec précision l’état de rotation du moteur.

**3. Détermination de la position zéro du résolveur d'entraînement électrique**

La détermination de la position zéro du moteur est cruciale car elle affecte la précision du contrôle du moteur. Dans les premiers stades du développement des nouveaux entraînements électriques à énergie, les fonctionnalités logicielles étaient limitées et l'étalonnage de la position zéro était généralement effectué à l'aide d'un instrument de mise à zéro spécifique, suivi d'ajustements logiciels. Cependant, cette méthode présente un inconvénient important : elle ne peut pas corriger l'angle de position zéro pendant l'utilisation, ce qui conduit à une détérioration de la précision du contrôle au fil du temps.

Pour résoudre ce problème, une technologie d’auto-apprentissage de l’angle de position zéro pour les résolveurs a vu le jour. Cette technologie intègre un algorithme d'auto-apprentissage dans le contrôleur de moteur, permettant au contrôleur de détecter et de corriger automatiquement l'écart de position zéro entre le résolveur et le moteur. Au cours du processus d'auto-apprentissage, le contrôleur obtient d'abord la valeur d'écart réelle grâce à des procédures de test spécifiques (par exemple, des tests statiques ou dynamiques). Une fois la valeur d'écart acquise, le contrôleur stocke ces informations et compense automatiquement lors des opérations ultérieures de contrôle du moteur. Cela permet au contrôleur de contrôler plus précisément l'état de fonctionnement du moteur sur la base des signaux du résolveur calibrés, améliorant ainsi la précision et les performances du contrôle.

Un algorithme d'auto-apprentissage courant est basé sur l'apprentissage de la force contre-électromotrice (FEM), avec un régulateur PI à angle de position zéro comme noyau. Le schéma ci-dessous illustre le processus d'auto-apprentissage de la position zéro dans un système hybride. Il définit le contrôle du courant en réglant iq sur 0 et en attribuant une valeur à id, puis calcule Vd (tension sur l'axe d) et l'utilise comme entrée de référence pour l'angle de position zéro. La sortie Vd de la boucle de courant du contrôleur sert de retour, et le régulateur d'angle de position zéro génère l'angle de position zéro convergé.

**4. Modes de défaillance courants des résolveurs**

- **Interférence électromagnétique (EMI)**

Dans les systèmes d’entraînement électrique à nouvelle énergie, le moteur, le contrôleur et d’autres composants électriques peuvent générer des interférences électromagnétiques. Si la capacité anti-interférence du résolveur est faible, ces signaux d'interférence peuvent affecter son fonctionnement normal, entraînant une distorsion ou une perte du signal. Auparavant, un blindage était utilisé autour des résolveurs pour empêcher les interférences électromagnétiques. Cependant, cette pratique a été largement abandonnée car le résolveur fonctionne à une fréquence supérieure à la fréquence électromagnétique du moteur et, tant qu'il n'est pas trop proche de lignes à haute tension, les interférences électromagnétiques ne posent généralement pas de problème.

- **Asymétrie dans les enroulements sinus et cosinus**

Un mauvais alignement dans l’assemblage du stator et du rotor du résolveur peut provoquer une répartition inégale de l’entrefer du champ magnétique. Cette distribution inégale peut conduire à une asymétrie dans les enroulements sinus et cosinus, entraînant des amplitudes inégales des signaux sinus et cosinus.

- **Inadéquation d'impédance entraînant une instabilité du système**

L'impédance est un facteur critique affectant la transmission du signal. Si l'impédance du résolveur ne correspond pas à celle des autres parties du système de contrôle, cela peut provoquer une réflexion, une atténuation ou une distorsion du signal, affectant ainsi la stabilité et les performances de l'ensemble du système.

**Conclusion**

En tant que capteur crucial dans les systèmes d’entraînement électrique à nouvelle énergie, le résolveur est essentiel pour un contrôle précis du moteur. Nous devons également prêter attention aux modes de défaillance potentiels dans les applications pratiques et prendre les mesures appropriées de prévention et de traitement. Ce n’est qu’alors que nous pourrons garantir le fonctionnement stable et le rendement élevé des systèmes d’entraînement électrique à nouvelle énergie.