New Energy Electric Drive Sensors Resolver: zelflerende en storingsmodusanalyse

**1. Overzicht van Resolver in nieuwe energie-elektrische aandrijfsystemen 

Een solver is een veel voorkomende sensor in elektrische aandrijfsystemen met nieuwe energie, die voornamelijk de hoekpositie en hoeksnelheid van de axiale rotatie omzet in elektrische signalen. De structuur omvat voornamelijk de stator en de rotor van de solver, waarbij het meest gebruikte type de resolutie-reluctantie-resolver is.

**2. Werkingsprincipe van de Resolver**

De kernstructuur van een solver ligt in het wikkelingsontwerp, dat voornamelijk bestaat uit excitatiewikkelingen R1 en R2 en twee sets orthogonale feedbackwikkelingen S1, S3 en S2, S4, allemaal zorgvuldig gerangschikt op de stator. Onder normale bedrijfsomstandigheden worden hoogfrequente excitatiesignalen toegepast op R1 en R2, waardoor een sinusvormige stroom wordt gegenereerd. De in de feedbackwikkelingen geïnduceerde signalen hebben een duidelijke functionele relatie met het toerental van de motor. Door deze feedbacksignalen grondig te analyseren, kunnen we daarom de rotatietoestand van de motor nauwkeurig bepalen.

**3. Bepaling van de nulpositie van de elektrische aandrijvingsresolver**

Het bepalen van de nulpositie van de motor is van cruciaal belang omdat dit de nauwkeurigheid van de motorbesturing beïnvloedt. In de vroege stadia van de ontwikkeling van nieuwe energie-elektrische aandrijvingen was de softwarefunctionaliteit beperkt en werd de nulpositiekalibratie doorgaans uitgevoerd met behulp van een specifiek nulinstellingsinstrument, gevolgd door softwareaanpassingen. Deze methode heeft echter een belangrijk nadeel: de nulpositiehoek kan tijdens gebruik niet worden gecorrigeerd, wat in de loop van de tijd tot een verslechterende regelprecisie leidt.

Om dit probleem aan te pakken is er een zelflerende nulpositiehoektechnologie voor solvers ontstaan. Deze technologie integreert een zelflerend algoritme in de motorcontroller, waardoor de controller automatisch de nulpositieafwijking tussen de solver en de motor kan detecteren en corrigeren. Tijdens het zelfleerproces verkrijgt de controller eerst de werkelijke afwijkingswaarde via specifieke testprocedures (bijvoorbeeld statische of dynamische tests). Zodra de afwijkingswaarde is verkregen, slaat de controller deze informatie op en compenseert deze automatisch tijdens daaropvolgende motorbesturingsbewerkingen. Hierdoor kan de controller de operationele status van de motor nauwkeuriger regelen op basis van de gekalibreerde solversignalen, waardoor de besturingsprecisie en -prestaties worden verbeterd.

Een algemeen zelflerend algoritme is gebaseerd op het leren van elektromotorische kracht (EMF), met een PI-regelaar met nulpositiehoek als kern. Onderstaand schema illustreert het zelfleerproces van de nulpositie in een hybride systeem. Het stelt de stroomregeling in door iq in te stellen op 0 en een waarde toe te kennen aan id, berekent vervolgens Vd (d-asspanning) en gebruikt deze als referentie-invoer voor de nulpositiehoek. De Vd-uitvoer van de stroomlus van de controller dient als feedback, en de nulpositiehoekregelaar voert de geconvergeerde nulpositiehoek uit.

**4. Veelvoorkomende faalmodi van oplossers**

- **Elektromagnetische interferentie (EMI)**

In nieuwe elektrische aandrijfsystemen kunnen de motor, de controller en andere elektrische componenten elektromagnetische interferentie genereren. Als het anti-interferentievermogen van de solver zwak is, kunnen deze interferentiesignalen de normale werking ervan beïnvloeden, wat kan leiden tot signaalvervorming of -verlies. Voorheen werd er afscherming rond de solvers gebruikt om EMI te voorkomen. Deze praktijk is echter grotendeels stopgezet omdat de solver op een hogere frequentie werkt dan de elektromagnetische frequentie van de motor, en zolang deze zich niet te dicht bij hoogspanningslijnen bevindt, is EMI over het algemeen geen probleem.

- **Asymmetrie in sinus- en cosinuswikkelingen**

Een verkeerde uitlijning in de montage van de stator en de rotor van de solver kan een ongelijkmatige verdeling van de magnetische veldafstand veroorzaken. Deze ongelijkmatige verdeling kan leiden tot asymmetrie in de sinus- en cosinuswikkelingen, wat resulteert in ongelijke amplitudes van de sinus- en cosinussignalen.

- **Impedantiemismatch leidt tot systeeminstabiliteit**

Impedantie is een kritische factor die de signaaloverdracht beïnvloedt. Als de impedantie van de solver niet overeenkomt met die van andere delen van het besturingssysteem, kan dit signaalreflectie, verzwakking of vervorming veroorzaken, waardoor de stabiliteit en prestaties van het hele systeem worden beïnvloed.

**Conclusie**

Als cruciale sensor in nieuwe energie-elektrische aandrijfsystemen is de solver essentieel voor nauwkeurige motorbesturing. We moeten ook aandacht besteden aan mogelijke faalwijzen in praktische toepassingen en passende maatregelen nemen voor preventie en behandeling. Alleen dan kunnen we de stabiele werking en het hoge rendement van nieuwe energie-elektrische aandrijfsystemen garanderen.