Ako interpretovať presnosť uhla rozkladača a elektrickú chybu?

Pri riadení motora, elektrických pohonoch nových energetických vozidiel, výbere alebo testovaní servosystému sa inžinieri najčastejšie pýtajú: 'Aká je presnosť tohto resolvera?' Technické listy však často uvádzajú parametre ako 'Elektrická chyba ≤ ±10′', 'Presnosť uhla ±15′', 'Rozlíšenie 16 bitov' atď.

Sú elektrická chyba a presnosť uhla to isté? Aká veľká je presne 10′? Ako by ste si mali prečítať údajový list bez toho, aby ste sa nechali oklamať číslami?

I. Najprv rozlišujte dva pojmy: Presnosť uhla ≠ Elektrická chyba

Samotný resolver vydáva analógové sínusové/kosínusové signály, nie priamo digitálny uhol. Na získanie hodnoty uhla je potrebný následný RDC (prevodník z prevodníka na digitálny) alebo softvérová demodulácia.

Preto to, čo bežne nazývame 'presnosť uhla', je v skutočnosti  špecifikácia na úrovni systému  , ktorá zahŕňa aspoň:

• Vlastná elektrická chyba resolvera

• Chyba dekodéra (RDC).

• Montážna excentricita a montážne tolerancie

• Chyby káblov, tienenia a úpravy signálu

'Elektrická chyba' je vlastná uhlová odchýlka tela resolvera za ideálnych podmienok dekódovania. Dá sa to chápať ako 'surová presnosť' resolvera.

Analógia:

• Elektrická chyba analyzátora je ako chyba gradácie samotného pravítka;

• Presnosť uhla je ako konečná chyba merania, keď použijete toto pravítko na meranie obrobku.

• Či je pravítko presné, závisí od elektrickej chyby; či je meranie presné, závisí aj od toho, ako stabilnú máte ruku a ako dobre ju čítate.

Elektrická chyba je teda základnou vnútornou špecifikáciou resolvera, ale nie je to celý príbeh pre presnosť systému.

II. Čo je elektrická chyba a odkiaľ pochádza?

Pri ideálnom budení a ideálnych podmienkach dekódovania je odchýlka medzi uhlom vypočítaným z výstupných signálov resolvera a skutočným mechanickým uhlom elektrickou chybou.

Spoločnou jednotkou je oblúková minúta, ktorá sa značí ′.

Konverzia:

•  1° = 60′

•  10' = 10/60° ≈ 0,167°

•  1′≈ 0,0167°

Napríklad, ak sa v údajovom liste uvádza 'Elektrická chyba ≤ ±10′', znamená to, že v žiadnej polohe odchýlka medzi dekódovaným uhlom a skutočným uhlom nepresahuje 10 oblúkových minút, približne 0,167°.

Medzi hlavné zdroje elektrickej chyby patria:

Tieto faktory sa kombinujú a vytvárajú krivku elektrickej chyby resolvera.

III. Ako čítať 'Elektrická chyba' v údajovom liste?

Keď v údajovom hárku uvidíte 'Elektrická chyba ≤ ±10′', nepozerajte sa len na číslo. Najprv si položte tri otázky:

1. Je jednotka mechanický uhol alebo elektrický uhol?

Toto je obzvlášť dôležité pre viacpólové rozkladače.

Pre jednopólový resolver sa mechanický uhol rovná elektrickému uhlu, takže nie je potrebné žiadne rozlišovanie. Ale pre viacpólové rozkladače:

Elektrický uhol = Mechanický uhol × Počet párov pólov

Ak 4-pólový rozkladač špecifikuje 'Elektrická chyba ≤ ±10′' a týka sa elektrickej chyby uhla, potom ekvivalentná mechanická chyba uhla je len:

10′ ÷ 4 = 2,5′

Mechanická presnosť je v skutočnosti vyššia.

Ale ak špecifikuje mechanickú uhlovú chybu ±10′, potom ekvivalentná elektrická uhlová chyba bude:

10′ × 4 = 40′ ≈ 0,667° elektrické

To by sa mohlo blížiť k hornej hranici pre aplikácie FOC (field-oriented control).

Preto, keď uvidíte elektrickú chybu, najprv skontrolujte, či ide o mechanickú chybu uhla alebo chybu elektrického uhla.  Mnoho výrobcov resolverov štandardne používa chybu domény elektrického uhla, ale prax sa líši. V prípade potreby požiadajte pôvodného výrobcu o vysvetlenie.

2. Aké sú podmienky testu?

Elektrická chyba nie je opravená; je ovplyvnená teplotou, rýchlosťou, budiacim napätím a frekvenciou.

Bežné vyhlásenia údajového listu zahŕňajú:

·  Elektrická chyba pri izbovej teplote ≤ ±10′

·  Elektrická chyba pri plnej teplote ≤ ±15′

·  Dynamická chyba 0~10000 ot./min ≤ ±20′

Pozerať sa len na špecifikáciu izbovej teploty je nedostatočné. Pri elektrických pohonoch nových energetických vozidiel, vysokoteplotných servoaplikáciách atď. musíte venovať pozornosť elektrickej chybe v celom rozsahu teplôt a otáčok.

3. Je to maximálna chyba, vrchol-špička alebo RMS?

Elektrická chyba môže byť vyjadrená niekoľkými spôsobmi:

•  Maximálna absolútna chyba : maximálna absolútna odchýlka medzi všetkými meranými bodmi

•  Chyba od vrcholu k vrcholu : rozdiel medzi maximálnou kladnou odchýlkou ​​a maximálnou zápornou odchýlkou

•  Chyba RMS : efektívna hodnota, ktorá odráža celkovú úroveň chyby

Údajové listy zvyčajne špecifikujú 'maximálna elektrická chyba' alebo 'elektrická chyba od špičky po špičku.' Ak sa jednoducho uvádza 'Presnosť ±10′', vo všeobecnosti sa to chápe ako maximálna absolútna chyba.

IV. Ako interpretovať chybovú krivku?

Ak môžete získať správu o teste resolvera, najlepším spôsobom je priamo skontrolovať chybovú krivku.

Typická krivka elektrickej chyby má mechanický uhol na horizontálnej osi a chybu na vertikálnej osi. Tvar krivky pomáha identifikovať zdroje chýb.

Bežné chybové charakteristiky:

Všeobecné pravidlo:

Čím je krivka chýb hladšia a pravidelnejšia, tým je výrobný proces resolvera stabilnejší a chyba je predvídateľná a kompenzovateľná.
Ak má krivka veľa chýb alebo veľkých skokov, najskôr skontrolujte testovacie prostredie, tienenie a kvalitu signálu budenia, než aby ste sa ponáhľali posudzovať presnosť resolvera.

V servopohonoch alebo elektrických pohonných systémoch niektoré riešenia implementujú tabuľky kompenzácie chýb. Kompenzácia však vyžaduje, aby bola chyba opakovateľná. Ak sa chyba mení pri každom teste, kompenzácia nemá zmysel.

V. Stručná praktická metóda na meranie elektrickej chyby

Ak chcete sami zmerať elektrickú chybu resolvera, základný prístup je:

1. Ako referenčný uhol použite vysoko presný kódovač, optickú mriežku alebo indexovaciu hlavu.

2. Poskytnite do resolvera štandardné budiace signály.

3. Súčasne získajte sínusové/kosínusové výstupy resolvera.

4. Dekódujte uhol pomocou RDC alebo algoritmu.

5. Porovnajte s referenčným uhlom a zaznamenajte chybu nad 360°.

6. Vypočítajte maximálnu chybu, vrchol-k-vrchol, RMS a nakreslite krivku chyby.

Bezpečnostné opatrenia počas testovania:

• Udržujte nízku rýchlosť, aby ste predišli miešaniu dynamických chýb.

• Použite krátke káble, diferenciálne snímanie a tienenie.

• Nastavte budiacu frekvenciu a napätie tak, aby zodpovedali skutočným prevádzkovým podmienkam.

• Pri viacpólových rozkladačoch jasne zaznamenajte, či je výsledkom elektrický alebo mechanický uhol.

VI. Ako použiť tieto špecifikácie pri výbere?

Príklad:

Predpokladajme, že motor má 4 páry pólov a ovládanie FOC vyžaduje, aby sa elektrická chyba uhla ovládala v rozsahu 1° elektrickej energie.

Ak je elektrická chyba resolvera ±10′ elektrickej, tj približne ±0,167° elektrickej, chyba tela je malá. Po pridaní dekodéra a montážnych chýb môže byť celková chyba elektrického uhla systému stále v rozmedzí 1°, takže riešenie je realizovateľné.

Ak však iný resolver špecifikuje mechanickú uhlovú chybu ±10′, potom pre 4-pólový párový motor bude elektrická uhlová chyba zosilnená na približne ±0,667°. Po pridaní dekódovacích a montážnych tolerancií sa môže celková chyba elektrického uhla priblížiť alebo dokonca prekročiť 1°, čo si vyžaduje prehodnotenie.

Preto pri výbere resolvera jednoducho neporovnávajte čísla; previesť všetko na elektrický uhol rovnomerne a potom pridať rozpočet na systémové chyby.

Záver

Elektrická chyba je základným ukazovateľom presnosti tela rozkladača, ale nie je to celý príbeh pre presnosť systémového uhla. Na správne pochopenie presnosti resolvera sú dôležité tri kľúčové body:

1. Rozlišujte medzi elektrickou chybou a presnosťou uhla na úrovni systému;

2. Skontrolujte, či je jednotka mechanická alebo elektrická;

3. Zvážte testovacie podmienky, chybové krivky a skutočné prevádzkové podmienky.

Či číslo vyzerá dobre na papieri, je jedna vec; či je stabilný a presný, keď je integrovaný do systému, je konečným kritériom.