Kako protumačiti točnost kuta rezolvera i električnu pogrešku?

U upravljanju motorom, električnim pogonima novih energetskih vozila, odabiru servo sustava ili testiranju, inženjeri se najčešće pitaju: 'Koja je točnost ovog rezolvera?' Međutim, podatkovne tablice često navode parametre poput 'Električna pogreška ≤ ±10′', 'Kutna točnost ±15′', 'Rezolucija 16 bita' itd., što lako može zbuniti ljude.

Jesu li električna pogreška i točnost kuta ista stvar? Koliko je točno 10′? Kako čitati podatkovnu tablicu, a da vas brojke ne zavare?

I. Najprije razlikujemo dva pojma: Točnost kuta ≠ Električna pogreška

Sam rezolver šalje analogne sinusne/kosinusne signale, a ne izravno digitalni kut. Zahtijeva naknadni RDC (razlučivač u digitalni pretvarač) ili softversku demodulaciju da bi se dobila vrijednost kuta.

Stoga je ono što obično nazivamo 'kutna točnost' zapravo  specifikacija na razini sustava  koja uključuje najmanje:

• Vlastita električna greška rezolvera

• Pogreška dekodera (RDC).

• Montažna ekscentričnost i tolerancije montaže

• Pogreške od kabela, zaštite i kondicioniranja signala

'Električna pogreška' je inherentna kutna devijacija tijela rezolvera pod idealnim uvjetima dekodiranja. Može se shvatiti kao 'sirova točnost' rezolvera.

Analogija:

• Električna pogreška rezolvera je poput graduacijske pogreške samog ravnala;

• Točnost kuta je kao konačna pogreška mjerenja kada koristite to ravnalo za mjerenje obratka.

• Je li ravnalo točno ovisi o električnoj pogrešci; hoće li mjerenje biti točno ovisi i o tome koliko vam je ruka mirna i koliko fino čitate.

Dakle, električna pogreška je temeljna intrinzična specifikacija razlučivača, ali to nije cijela priča o točnosti sustava.

II. Što je električna greška i odakle dolazi?

Pod idealnim uvjetima pobude i idealnog dekodiranja, odstupanje između kuta izračunatog iz izlaznih signala rezolvera i pravog mehaničkog kuta je električna pogreška.

Uobičajena jedinica je lučna minuta, označena s ′.

pretvorba:

•  1° = 60′

•  10′ = 10/60° ≈ 0,167°

•  1′ ≈ 0,0167°

Na primjer, ako podatkovna tablica kaže 'Električna pogreška ≤ ±10′', to znači da na bilo kojem položaju odstupanje između dekodiranog kuta i stvarnog kuta ne prelazi 10 lučnih minuta, približno 0,167°.

Glavni izvori električnih grešaka uključuju:

Ovi se čimbenici kombiniraju kako bi oblikovali krivulju električne pogreške razlučivača.

III. Kako pročitati 'Električnu pogrešku' na podatkovnoj tablici?

Kada na podatkovnoj tablici vidite 'Električna pogreška ≤ ±10′', nemojte samo gledati broj. Prvo postavite tri pitanja:

1. Je li jedinica mehanički kut ili električni kut?

Ovo je posebno važno za višepolne rezolvere.

Za jednopolni razlučivač, mehanički kut jednak je električnom kutu, tako da nije potrebno razlikovanje. Ali za višepolne rezolvere:

Električni kut = Mehanički kut × Broj pari polova

Ako rezolver s 4-polnim parom navodi 'Električnu pogrešku ≤ ±10′' i odnosi se na pogrešku električnog kuta, tada je ekvivalentna mehanička pogreška kuta samo:

10′ ÷ 4 = 2,5′

Mehanička točnost je zapravo veća.

Ali ako navodi mehaničku kutnu pogrešku od ±10′, tada ekvivalentna električna kutna pogreška postaje:

10′ × 4 = 40′ ≈ 0,667° električni

Ovo bi se moglo približiti gornjoj granici za aplikacije FOC (kontrola usmjerena na polje).

Stoga, kada vidite električnu pogrešku, prvo provjerite radi li se o mehaničkoj ili električnoj kutnoj pogrešci.  Mnogi proizvođači razlučivača zadano postavljaju pogrešku domene električnog kuta, ali prakse se razlikuju. Ako je potrebno, pitajte izvornog proizvođača za pojašnjenje.

2. Koji su uvjeti ispitivanja?

Električna pogreška nije popravljena; na njega utječu temperatura, brzina, pobudni napon i frekvencija.

Uobičajene izjave o podatkovnoj tablici uključuju:

·  Električna pogreška sobne temperature ≤ ±10′

·  Električna pogreška pune temperature ≤ ±15′

·  0~10000 o/min dinamička pogreška ≤ ±20′

Gledanje samo specifikacije sobne temperature nije dovoljno. Za električne pogone novih energetskih vozila, visokotemperaturne servo aplikacije, itd., morate obratiti pozornost na električnu pogrešku tijekom raspona pune temperature i pune brzine.

3. Je li to najveća pogreška, od vrha do vrha ili RMS?

Električna greška može se izraziti na nekoliko načina:

•  Najveća apsolutna pogreška : najveće apsolutno odstupanje među svim izmjerenim točkama

•  Greška od vrha do vrha : razlika između najvećeg pozitivnog odstupanja i najvećeg negativnog odstupanja

•  RMS pogreška : srednja kvadratna vrijednost, koja odražava ukupnu razinu pogreške

Podatkovne tablice obično navode 'maksimalnu električnu pogrešku' ili 'električnu pogrešku od vrha do vrha'. Ako jednostavno piše 'Točnost ±10′', to se općenito smatra maksimalnom apsolutnom greškom.

IV. Kako protumačiti krivulju pogreške?

Ako možete dobiti izvješće o ispitivanju razlučivača, najbolji način je izravno pregledati krivulju pogreške.

Tipična krivulja električne pogreške ima mehanički kut na vodoravnoj osi i pogrešku na okomitoj osi. Oblik krivulje pomaže identificirati izvore pogreške.

Uobičajene karakteristike pogreške:

Opće pravilo:

Što je krivulja pogreške glatkija i pravilnija, to je proizvodni proces razlučivača stabilniji, a pogreška je predvidljiva i nadoknadiva.
Ako krivulja ima mnogo kvarova ili velikih skokova, prvo provjerite ispitno okruženje, zaštitu i kvalitetu pobudnog signala, umjesto da žurite s prosuđivanjem točnosti rezolvera.

U servo pogonima ili električnim pogonskim sustavima neka rješenja implementiraju tablice kompenzacije pogrešaka. Međutim, kompenzacija zahtijeva da se pogreška može ponoviti. Ako se pogreška razlikuje od svakog testa, kompenzacija je besmislena.

V. Kratka praktična metoda za mjerenje električne pogreške

Ako sami želite izmjeriti električnu pogrešku rezolvera, osnovni pristup je:

1. Koristite visokoprecizni koder, optičku rešetku ili glavu za indeksiranje kao referentni kut.

2. Osigurajte standardne pobudne signale za rezolver.

3. Istovremeno prikupljanje sinusnih/kosinusnih izlaza rezolvera.

4. Dekodirajte kut pomoću RDC-a ili algoritma.

5. Usporedite s referentnim kutom i zabilježite pogrešku preko 360°.

6. Izračunajte maksimalnu pogrešku, od vrha do vrha, RMS i iscrtajte krivulju pogreške.

Mjere opreza tijekom testiranja:

• Održavajte nisku brzinu kako biste izbjegli miješanje u dinamičkim pogreškama.

• Koristite kratke kabele, diferencijalno prikupljanje i zaštitu.

• Postavite frekvenciju pobude i napon tako da odgovaraju stvarnim radnim uvjetima.

• Za višepolne rezolvere jasno zabilježite je li rezultat električni ili mehanički kut.

VI. Kako koristiti ove specifikacije u odabiru?

Primjer:

Pretpostavimo da motor ima 4 para polova, a FOC kontrola zahtijeva da se pogreška električnog kuta kontrolira unutar 1° električnog.

Ako je električna pogreška rezolvera ±10' električna, tj. oko ±0,167° električna, pogreška tijela je mala. Nakon dodavanja dekodera i grešaka u montaži, ukupna greška električnog kuta sustava i dalje se može zadržati unutar 1°, tako da je rješenje izvedivo.

Međutim, ako drugi rezolver specificira mehaničku kutnu pogrešku od ±10′, tada će za motor s 4-polnim parom, električna kutna pogreška biti pojačana na oko ±0,667°. Nakon dodavanja tolerancija dekodiranja i montaže, ukupna pogreška električnog kuta može se približiti ili čak premašiti 1°, što zahtijeva ponovnu procjenu.

Stoga, pri odabiru razrjeđivača, nemojte jednostavno uspoređivati ​​brojeve; ravnomjerno pretvorite sve u električni kut, a zatim dodajte proračun pogreške sustava.

Zaključak

Električna pogreška ključni je pokazatelj točnosti tijela rezolvera, ali to nije cijela priča za točnost kuta sustava. Za pravilno razumijevanje točnosti rezolvera bitne su tri ključne točke:

1. Razlikovati električnu pogrešku i točnost kuta na razini sustava;

2. Provjerite je li jedinica mehanički ili električni kut;

3. Razmotrite uvjete ispitivanja, krivulje grešaka i stvarne radne uvjete.

Jedna je stvar izgleda li brojka dobro na papiru; je li stabilan i točan kada je integriran u sustav krajnji je kriterij.