리졸버 각도 정확도와 전기적 오류를 어떻게 해석합니까?

모터 제어, 신에너지 차량 전기 드라이브, 서보 시스템 선택 또는 테스트에서 엔지니어는 가장 자주 묻는 질문: '이 리졸버의 정확도는 얼마입니까?' 그러나 데이터시트에는 종종 사람들을 쉽게 혼란스럽게 할 수 있는 '전기 오류 ≤ ±10′', '각도 정확도 ±15′', '분해능 16비트' 등과 같은 매개변수가 나열되어 있습니다.

전기적 오류와 각도 정확도는 같은 것입니까? 10피트는 정확히 얼마나 큰가요? 숫자에 속지 않고 데이터시트를 어떻게 읽어야 할까요?

I. 먼저 각도 정확도 ≠ 전기적 오류라는 두 가지 개념을 구분합니다.

리졸버 자체는 디지털 각도가 아닌 아날로그 사인/코사인 신호를 출력합니다. 각도 값을 얻으려면 후속 RDC(리졸버-디지털 변환기) 또는 소프트웨어 복조가 필요합니다.

따라서 일반적으로 '각도 정확도'라고 부르는 것은 실제로는  시스템 수준 사양 입니다. 최소한 다음을 포함하는

• 리졸버 자체의 전기적 오류

• 디코더(RDC) 오류

• 장착 편심 및 조립 공차

• 케이블, 차폐 및 신호 조절 오류

'전기적 오류'는 이상적인 디코딩 조건에서 리졸버 본체의 고유한 각도 편차입니다. 이는 리졸버의 '원시 정확도'로 이해될 수 있습니다.

비유:

• 리졸버 전기 오류는 눈금자 자체의 눈금 오류와 같습니다.

• 각도 정확도는 해당 눈금자를 사용하여 공작물을 측정할 때 최종 측정 오류와 같습니다.

• 눈금자의 정확성 여부는 전기적 오류에 따라 다릅니다. 측정이 정확한지 여부는 손이 얼마나 안정적인지, 얼마나 세밀하게 읽는지에 따라 달라집니다.

따라서 전기적 오류는 리졸버의 핵심 고유 사양이지만 시스템 정확도의 전부는 아닙니다.

II. 전기적 오류는 무엇이며 어디서 발생합니까?

이상적인 여기 및 이상적인 디코딩 조건에서 리졸버 출력 신호에서 계산된 각도와 실제 기계적 각도 사이의 편차는 전기적 오류입니다.

공통단위는 호분(arc-min)이며 '로 표시한다.

변환:

•  1° = 60피트

•  10′ = 10/60° ≒ 0.167°

•  1′ ≒ 0.0167°

예를 들어, 데이터시트에 '전기 오류 ≤ ±10′'이라고 표시된 경우 이는 어떤 위치에서든 디코딩된 각도와 실제 각도 사이의 편차가 10아크분(약 0.167°)을 초과하지 않는다는 의미입니다.

전기 오류의 주요 원인은 다음과 같습니다.

이러한 요인들이 결합되어 리졸버의 전기적 오류 곡선을 형성합니다.

III. 데이터시트에서 '전기 오류'를 어떻게 읽나요?

데이터시트에 '전기 오류 ≤ ±10′'이 표시되면 숫자만 보지 마세요. 먼저 세 가지 질문을 해보세요.

1. 단위는 기계적 각도인가요 아니면 전기적 각도인가요?

이는 다중 극 리졸버에 특히 중요합니다.

단극 리졸버의 경우 기계적 각도는 전기적 각도와 동일하므로 구별이 필요하지 않습니다. 그러나 다중 극 리졸버의 경우:

전기각 = 기계적 각도 × 극 쌍의 수

4극 쌍 리졸버가 '전기적 오류 ≤ ±10''을 지정하고 전기 각도 오류를 나타내는 경우 등가 기계적 각도 오류는 다음과 같습니다.

10′ ¼ 4 = 2.5′

기계적 정확도는 실제로 더 높습니다.

그러나 ±10'의 기계적 각도 오류를 지정하면 등가 전기 각도 오류는 다음과 같습니다.

10′ × 4 = 40′ ≒ 0.667° 전기적

이는 FOC(자속 기준 제어) 애플리케이션의 상한에 근접할 수 있습니다.

따라서 전기적 오류가 보이면 먼저 기계적 각도 오류인지, 전기적 각도 오류인지 확인하십시오.  많은 리졸버 제조업체는 전기각 도메인 오류를 기본으로 설정하지만 사례는 다양합니다. 필요한 경우 원래 제조업체에 자세한 내용을 문의하세요.

2. 테스트 조건은 무엇입니까?

전기적 오류는 수정되지 않았습니다. 온도, 속도, 여기 전압, 주파수의 영향을 받습니다.

일반적인 데이터시트 설명은 다음과 같습니다.

·  상온전기오차 ≤ ±10′

·  전체 온도 전기 오류 ≤ ±15′

·  0~10000 rpm 동적 오류 ≤ ±20′

상온 사양만으로는 부족합니다. 신에너지 차량 전기 드라이브, 고온 서보 애플리케이션 등의 경우 전체 온도 및 최대 속도 범위에 걸쳐 전기 오류에 주의해야 합니다.

3. 최대 오류, 피크 대 피크 또는 RMS입니까?

전기적 오류는 여러 가지 방법으로 표현될 수 있습니다.

•  최대 절대 오차 : 모든 측정 지점 간의 최대 절대 편차

•  피크 대 피크 오류 : 최대 양의 편차와 최대 음의 편차의 차이

•  RMS 오류 : 전체 오류 수준을 반영하는 제곱평균값

데이터시트에는 일반적으로 '최대 전기 오류' 또는 '피크 대 피크 전기 오류'가 명시되어 있습니다. 간단히 '정확도 ±10′'이라고 표시되면 일반적으로 최대 절대 오류로 이해됩니다.

IV. 오류 곡선을 해석하는 방법은 무엇입니까?

리졸버 테스트 보고서를 얻을 수 있다면 가장 좋은 방법은 오류 곡선을 직접 검사하는 것입니다.

일반적인 전기적 오류 곡선은 수평축에 기계적 각도가 있고 수직축에 오류가 있습니다. 곡선의 모양은 오류 원인을 식별하는 데 도움이 됩니다.

일반적인 오류 특성:

일반 규칙:

오류 곡선이 더 매끄럽고 규칙적일수록 리졸버 제조 공정이 더 안정적이며 오류를 예측하고 보상할 수 있습니다.
곡선에 결함이 많거나 점프가 큰 경우 리졸버의 정확도를 성급하게 판단하기보다는 먼저 테스트 환경, 차폐 및 여기 신호 품질을 확인하십시오.

서보 드라이브 또는 전기 드라이브 시스템에서 일부 솔루션은 오류 보상 테이블을 구현합니다. 그러나 보상을 위해서는 오류가 반복 가능해야 합니다. 테스트마다 오류가 달라지면 보상은 의미가 없습니다.

V. 전기적 오류를 측정하는 간략한 실제 방법

리졸버 전기 오류를 직접 측정하려는 경우 기본 접근 방식은 다음과 같습니다.

1. 고정밀 엔코더, 광학 격자 또는 인덱싱 헤드를 각도 기준으로 사용하십시오.

2. 리졸버에 표준 여기 신호를 제공합니다.

3. 리졸버의 사인/코사인 출력을 동시에 획득합니다.

4. RDC 또는 알고리즘을 통해 각도를 디코딩합니다.

5. 기준 각도와 비교하여 360°에 걸친 오차를 기록합니다.

6. 최대 오류, 피크 대 피크, RMS를 계산하고 오류 곡선을 그립니다.

테스트 중 주의 사항:

• 동적 오류가 혼합되는 것을 방지하려면 속도를 낮게 유지하십시오.

• 짧은 케이블, 차동 획득 및 차폐를 사용하십시오.

• 실제 작동 조건에 맞게 여자 주파수와 전압을 설정합니다.

• 다중극 리졸버의 경우 결과가 전기적 각도인지 기계적 각도인지 명확하게 기록합니다.

6. 선택 시 이러한 사양을 어떻게 사용합니까?

예:

모터에 4개의 극 쌍이 있고 FOC 제어에서는 전기 각도 오차를 전기적으로 1° 이내로 제어해야 한다고 가정합니다.

리졸버의 전기적 오차가 ±10' 전기적, 즉 약 ±0.167° 전기적이면 본체 오차는 작습니다. 디코더 및 장착 오류를 추가한 후에도 전체 시스템 전기 각도 오류는 여전히 1° 이내로 유지될 수 있으므로 솔루션이 실현 가능합니다.

그러나 다른 리졸버가 ±10'의 기계적 각도 오류를 지정하면 4극 쌍 모터의 경우 전기 각도 오류는 약 ±0.667°로 증폭됩니다. 디코딩 및 조립 공차를 추가한 후 전체 전기 각도 오류는 1°에 접근하거나 심지어 이를 초과할 수 있으므로 재평가가 필요합니다.

따라서 리졸버를 선택할 때 단순히 숫자를 비교하지 마십시오. 모두 전기각으로 균일하게 변환한 다음 시스템 오류 예산을 추가합니다.

결론

전기적 오류는 리졸버 본체 정확도의 핵심 지표이지만 시스템 각도 정확도의 전부는 아닙니다. 리졸버 정확도를 제대로 이해하려면 세 가지 핵심 사항이 필수적입니다.

1. 전기적 오류와 시스템 수준 각도 정확도를 구별합니다.

2. 장치가 기계적 또는 전기적 각도인지 확인하십시오.

3. 테스트 조건, 오류 곡선 및 실제 작동 조건을 고려하십시오.

숫자가 종이에 좋아 보이는지 여부는 한 가지입니다. 시스템에 통합되었을 때 안정적이고 정확한지 여부가 궁극적인 기준입니다.