Hvordan tolke resolvervinkelnøyaktighet og elektrisk feil?

Når det gjelder motorstyring, elektriske stasjoner for nye kjøretøyer, valg av servosystem eller testing, spør ingeniører oftest: 'Hva er nøyaktigheten til denne resolveren?' Dataark viser imidlertid ofte parametere som 'Elektrisk feil ≤ ±10′', 'Vinkelnøyaktighet ±15′', 'Oppløsning 16.,' som lett kan forvirre personer.

Er elektrisk feil og vinkelnøyaktighet det samme? Hvor stor er 10′ nøyaktig? Hvordan bør du lese dataarket uten å bli lurt av tallene?

I. Skill først to begreper: Vinkelnøyaktighet ≠ Elektrisk feil

En resolver sender selv ut analoge sinus/cosinus-signaler, ikke en digital vinkel direkte. Det krever en påfølgende RDC (resolver-to-digital converter) eller programvaredemodulering for å få vinkelverdien.

Derfor er det vi vanligvis kaller 'vinkelnøyaktighet' faktisk en  spesifikasjon på systemnivå  som inkluderer minst:

• Løserens egen elektriske feil

• Dekoder (RDC) feil

• Monteringseksentrisitet og monteringstoleranser

• Feil fra kabler, skjerming og signalbehandling

'Elektrisk feil' er det iboende vinkelavviket til resolverkroppen under ideelle dekodingsforhold. Det kan forstås som resolverens 'rå nøyaktighet.'

En analogi:

• Resolver elektrisk feil er som graderingsfeilen til en linjal selv;

• Vinkelnøyaktighet er som den endelige målefeilen når du bruker den linjalen til å måle et arbeidsstykke.

• Hvorvidt linjalen er nøyaktig avhenger av elektrisk feil; om målingen er nøyaktig avhenger også av hvor stødig hånden din er og hvor fint du leser den.

Så, elektrisk feil er kjernen iboende spesifikasjonen til resolveren, men det er ikke hele historien for systemnøyaktighet.

II. Hva er elektrisk feil og hvor kommer den fra?

Under ideelle eksitasjons- og ideelle dekodingsforhold er avviket mellom vinkelen beregnet fra resolverutgangssignalene og den sanne mekaniske vinkelen den elektriske feilen.

Den felles enheten er bueminutt, betegnet med ′.

Omdannelse:

•  1° = 60′

•  10′ = 10/60° ≈ 0,167°

•  1′ ≈ 0,0167°

For eksempel, hvis dataarket sier 'Elektrisk feil ≤ ±10′', betyr det at avviket mellom den dekodede vinkelen og den sanne vinkelen i enhver posisjon ikke overstiger 10 bueminutter, omtrent 0,167°.

Viktige kilder til elektriske feil inkluderer:

Disse faktorene kombineres for å danne den elektriske feilkurven til resolveren.

III. Hvordan lese 'Elektrisk feil' på et dataark?

Når du ser 'Elektrisk feil ≤ ±10′' på et dataark, ikke bare se på tallet. Still tre spørsmål først:

1. Er enheten mekanisk vinkel eller elektrisk vinkel?

Dette er spesielt viktig for flerpolede resolvere.

For en enpolet resolver er mekanisk vinkel lik elektrisk vinkel, så ingen forskjell er nødvendig. Men for flerpolede resolvere:

Elektrisk vinkel = Mekanisk vinkel × Antall polpar

Hvis en 4-polet par resolver spesifiserer 'Elektrisk feil ≤ ±10′' og det refererer til elektrisk vinkelfeil, er den tilsvarende mekaniske vinkelfeilen bare:

10′ ÷ 4 = 2,5′

Den mekaniske nøyaktigheten er faktisk høyere.

Men hvis den spesifiserer mekanisk vinkelfeil på ±10′, blir den ekvivalente elektriske vinkelfeilen:

10′ × 4 = 40′ ≈ 0,667° elektrisk

Dette kan nærme seg den øvre grensen for FOC-applikasjoner (feltorientert kontroll).

Derfor, når du ser elektrisk feil, må du først bekrefte om det er mekanisk vinkelfeil eller elektrisk vinkelfeil.  Mange resolverprodusenter har som standard domenefeil for elektrisk vinkel, men praksis varierer. Spør eventuelt den opprinnelige produsenten om avklaring.

2. Hva er testbetingelsene?

Elektrisk feil er ikke rettet; den påvirkes av temperatur, hastighet, eksitasjonsspenning og frekvens.

Vanlige databladutsagn inkluderer:

·  Elektrisk feil ved romtemperatur ≤ ±10′

·  Elektrisk feil ved full temperatur ≤ ±15′

·  0~10000 rpm dynamisk feil ≤ ±20′

Det er utilstrekkelig å kun se på romtemperaturspesifikasjonen. For elektriske stasjoner for nye energikjøretøyer, høytemperaturservoapplikasjoner osv., må du være oppmerksom på den elektriske feilen over hele temperatur- og fullhastighetsområdet.

3. Er det maksimal feil, topp-til-topp eller RMS?

Elektrisk feil kan uttrykkes på flere måter:

•  Maksimal absolutt feil : det maksimale absolutte avviket blant alle målte punkter

•  Topp-til-topp feil : forskjellen mellom det maksimale positive avviket og det maksimale negative avviket

•  RMS-feil : rot-middel-kvadratverdi, som gjenspeiler det generelle feilnivået

Dataark spesifiserer vanligvis 'maksimal elektrisk feil' eller 'topp-til-topp elektrisk feil.' Hvis det bare står 'Nøyaktighet ±10′', forstås det generelt som maksimal absolutt feil.

IV. Hvordan tolke feilkurven?

Hvis du kan få tak i resolvertestrapporten, er den beste måten å inspisere feilkurven direkte.

En typisk elektrisk feilkurve har mekanisk vinkel på den horisontale aksen og feil på den vertikale aksen. Formen på kurven hjelper til med å identifisere feilkilder.

Vanlige feilegenskaper:

Generell regel:

Jo jevnere og mer regelmessig feilkurven er, desto mer stabil er produksjonsprosessen for resolveren, og feilen er forutsigbar og kompenserbar.
Hvis kurven har mange feil eller store hopp, må du først sjekke testmiljøet, skjermingen og eksitasjonssignalets kvalitet, i stedet for å skynde deg å bedømme resolverens nøyaktighet.

I servodrev eller elektriske drivsystemer implementerer noen løsninger feilkompensasjonstabeller. Kompensasjon krever imidlertid at feilen kan gjentas. Hvis feilen varierer hver test, er kompensasjon meningsløs.

V. Kort praktisk metode for å måle elektrisk feil

Hvis du vil måle elektrisk feil i resolver selv, er den grunnleggende tilnærmingen:

1. Bruk en høypresisjonskoder, optisk gitter eller indekseringshode som vinkelreferanse.

2. Gi standard eksitasjonssignaler til resolveren.

3. Innhent samtidig resolverens sinus/cosinus-utganger.

4. Dekod vinkelen via en RDC eller algoritme.

5. Sammenlign med referansevinkelen og noter feilen over 360°.

6. Beregn maksimal feil, topp-til-topp, RMS, og plott feilkurven.

Forholdsregler under testing:

• Hold hastigheten lav for å unngå å blande inn dynamiske feil.

• Bruk korte kabler, differensialinnsamling og skjerming.

• Still inn eksitasjonsfrekvens og spenning for å matche faktiske driftsforhold.

• For flerpolede resolvere, noter tydelig om resultatet er elektrisk eller mekanisk vinkel.

VI. Hvordan bruke disse spesifikasjonene i utvalget?

Eksempel:

Anta at en motor har 4 polpar, og FOC-kontrollen krever at elektrisk vinkelfeil kontrolleres innenfor 1° elektrisk.

Hvis resolverens elektriske feil er ±10′ elektrisk, dvs. omtrent ±0,167° elektrisk, er kroppsfeilen liten. Etter å ha lagt til dekoder og monteringsfeil, kan den generelle elektriske vinkelfeilen for systemet fortsatt holdes innenfor 1°, så løsningen er gjennomførbar.

Imidlertid, hvis en annen resolver spesifiserer mekanisk vinkelfeil på ±10′, vil den elektriske vinkelfeilen for en 4-polet parmotor forsterkes til omtrent ±0,667°. Etter å ha lagt til dekodings- og monteringstoleranser, kan den totale elektriske vinkelfeilen nærme seg eller til og med overstige 1°, noe som krever en revurdering.

Derfor, når du velger en resolver, ikke bare sammenligne tall; konverter alle til elektrisk vinkel jevnt, og legg deretter til systemfeilbudsjett.

Konklusjon

Elektrisk feil er kjerneindikatoren for resolverkroppens nøyaktighet, men det er ikke hele historien for systemvinkelnøyaktighet. For å forstå resolverens nøyaktighet er tre nøkkelpunkter avgjørende:

1. Skille mellom elektrisk feil og vinkelnøyaktighet på systemnivå;

2. Bekreft om enheten er mekanisk eller elektrisk vinkel;

3. Vurder testforhold, feilkurver og faktiske driftsforhold.

Om tallet ser bra ut på papiret er én ting; om den er stabil og nøyaktig når den er integrert i systemet er det ultimate kriteriet.