Prinzipaufbau der Stator-/Rotorwicklung eines (einpoligen) Resolvers

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1 Prinzip der Resolverfehlerkorrektur Warum tritt ein Resolverfehler auf? Als Rückführsystem arbeitet der Resolver nach dem Induktionsprinzip: In zwei Statorwicklungen (Sin-/Cos-Wicklung) wird eine Spannung induziert, so dass die resultierende Spannung, die in der umlaufenden Referenzwicklung induziert wird, Null beträgt. Anhand der Amplitude und Phase der Quellspannungen kann die Lage des Resolverrotors bestimmt werden. Die Sin-/Cos-Spannungen werden im Servoregler in eine Rotorposition umgerechnet: Abb. 1: Prinzipaufbau der Stator-/Rotorwicklung eines (einpoligen) Resolvers Im tatsächlichen Aufbau eines Resolvers gibt es stets eine geringe Linearitätsabweichung zwischen dem physikalischen Rotorwinkel und dem aus der Sinus-/Cosinus-Spannung errechneten Position. Ursache hierfür ist, dass... der Luftspalt zwischen Resolverrotor und Resolverstator je nach Mittenversatz unterschiedlich groß ist. Dies wirkt sich auf die magnetische Kopplung zwischen Rotor und Statorwicklung aus und führt zu leichten Signalverzerrungen.... Stator- und Rotorwicklungen geringfügige Abweichungen im elektrischen Widerstands- und Induktivitätswert aufweisen. Unter diesem Aspekt betrachtet, zeigt die folgende Kennlinie die Linearitätsabweichung zwischen dem physikalischen Drehwinkel und der gemessenen Resolverposition: ϕgemessen ϕgemessen gemessene Resolverposition ϕ(ϕphysikalisch) physikalische Rotorposition ϕ ϕphysikalisch ϕ(ϕgemessen) ϕphysikalisch Abb. 2: Typische Kennlinie zwischen physikalischem Drehwinkel und gemessener Resolverposition AKB_ResolverFaultCompensation_D.doc / Seite 1 von 5 Version 1.0

2 Das Diagramm zeigt die Oszillation des Abweichungswinkels ϕ = f(ϕ physikalisch ) für eine Resolverumdrehung. Die Kennlinie ist für jeden Resolver unterschiedlich. Rechnet man die Kennlinie in Drehzahlsignale um, so ist klar ersichtlich, dass die Oszillation aufgrund des Resolverfehlers ϕ mit höheren Resolverdrehzahlen zunimmt: nreal nreal Resolverposition (physikalische) Resolverdrehzahl (gemessene) Resolverdrehzahl t Resolverposition (physikalische) Resolverdrehzahl (gemessene) Resolverdrehzahl t Abb. 3: Gemessenes Drehzahlsignal bei niedriger Drehzahl Abb. 4: Gemessenes Drehzahlsignal bei hoher Drehzahl Es zeigt sich deutlich, dass die durch den Resolverfehler entstehende Oszillation des Drehzahlsignals insbesondere bei zunehmender Resolverdrehzahl zu einer verringerten Antriebsleistung führt. Wie funktioniert die Resolverfehlerkorrektur? Wenn der Resolverfehler korrigiert werden kann, kann das aus der Resolverposition bestimmte Drehzahlsignal geglättet werden. Hierfür ist es bei der Resolverfehlerkorrektur erforderlich, dass die in Abbildung 2 beschriebene Korrekturfunktion ϕ = f(ϕ gemessen ) bekannt ist. Wenn die Kalibrierungskurve ϕ = f(ϕ gemessen ) bekannt ist, kann die physikalische Resolverposition berechnet werden: ϕ physical = ϕ measure + ϕ ( ϕ ) measure Im Folgenden werden die Möglichkeiten der Resolverfehlerkorrektur kurz vorgestellt. AKB_ResolverFaultCompensation_D.doc / Seite 2 von 5 Version 1.0

3 Korrektur über Codestelle C : Während der Motor-Endprüfung bei Lenze kann der Resolver kalibriert werden: Hierfür wird der Motor mit einem zusätzlichen Referenzpositionssensor ausgestattet. Die Motorwelle wird langsam gedreht und die Referenzposition ϕ gemessen mit der Resolverposition ϕ gemessen verglichen. Die Oberwellen der sich ergebenden Kalibrierungskurve ϕ -1 = f -1 (ϕ gemessen ) werden analysiert. Die Amplitude und Phase der Grundschwingung und der ersten Oberwelle werden ausgewertet und auf das Motor-Typenschild gedruckt. Der Anwender muss diese Nummer dem Motor-Typenschild entnehmen und in Codestelle C0416 eintragen. 8-stellige Nummer zur Resolverfehlerkorrektur (bitte diesen Wert in Codestelle C0416 übertragen) Abb. 5: Resolverfehlerkorrektur-Daten für C0416 auf dem Motor-Typenschild Hinweis: Der C0416-Wert ist immer ein 8-stelliger Wert mit dem folgenden Format: C0416: Amplitude der Grundschwingung (kodiert*) Phasenverschiebung d. Grundschwing. (kodiert*) Amplitude der ersten Harmonischen (kodiert*) Phasenverschiebung d. ersten Harmonischen (kodiert*) * Amplitude und Phase sind in einer speziellen Kodierung skaliert. Abb. 6: Bedeutung der 8-stelligen Nummer für die Resolverfehlerkorrektur in C0416 Hinweis: Die Resolverfehlerkorrektur über die Codestellennummer C0416 kann für Servoregler der Gerätereihe 9300 und der Gerätereihe 9400 bis Firmware V5.0 angewandt werden. Ab Firmware V7.0 wird ein anderes Prinzip der Resolverfehlermessung für die Gerätereihe 9400 eingesetzt. Die Codestelle C0416 ist nicht mehr wirksam. Statt dessen gibt es den auf der nächsten Seite beschriebenen Gerätebefehl C0002 = gilt für Servoregler der Gerätereihe 9300 und 9400 bis Firmware V5.0 AKB_ResolverFaultCompensation_D.doc / Seite 3 von 5 Version 1.0

4 Korrektur über Gerätebefehl C0002 = 59 (9400 ab Firmware V7.0): Bei den neueren Firmware-Releases der Gerätereihe 9400 wurde das Prinzip der Resolverfehlermessung geändert: Mit Hilfe des Gerätebefehls C0002 = 59 ('Resolverfehler- Identifizierung') kann der Anwender die richtigen Korrekturparameter selbst ermitteln. Der Ablauf ist wie folgt: Start Voraussetzungen: Der Antrieb läuft mit einer konstanten Drehzahl n Motor > 500[rpm] 2. JA? NEIN Start Dreht sich der Motor mit einer konstanten Drezahl über 500[rpm]? Schritt 1 Aktivieren Sie die Resolverfehler-Identifizierung über den folgenden Gerätebefehl: Schritt 2 Überwachen Sie den Verlauf der Resolverfehler-Identifizierung in der Engineer- Software: Hinweis: Während der Resolverfehler-Identifizierung darf die Motordrehzahl 500[rpm] nicht unterschreiten. JA? NEIN 2 Ist die Resolverfehler-Identifizierung abgeschlossen? 2 z. B. durch Verwendung der Funktion "Handfahren" in Verbindung mit der entsprechenden Handfahrgeschwindigkeit. AKB_ResolverFaultCompensation_D.doc / Seite 4 von 5 Version 1.0

5 Schritt 3 Nach erfolgreichemabschluss der Resolverfehler-Identifizierung können sich die folgenden Parameter gegenüber den Werkseinstellungen geändert haben: Codestelle Einstellungen: Default Bereich Hinweis C Resolverfehlerkorrektur-Codestelle siehe Motor- Typenschild Hinweis: Ab Firmware V7.0 ist diese Codestelle unwirksam. C {1[%]} Verstärkungsfaktor für Resolverauswertung C C : inaktiv 1: aktiv Auswahlcodestelle: Aktivierung/Deaktivierung der Resolverfehlerkorrektur über Codestellennummer C0417, C2862/1, C2862/2 und C Korrekturfaktoren für die Sinus-/Cosinus-Spurverstärkung des Resolvers (Resolverfehlerkorrektur): Subcodestelle 1: Resolver-Sinusspur Subcodestelle 2: resolver-cosinusspur C Korrekturwinkel für Resolverfehlerkorrektur Speichern Sie diese Werte nichtflüchtig mit dem Engineer-Gerätebefehl C0002 = 11 im Antriebsspeicher: Ende AKB_ResolverFaultCompensation_D.doc / Seite 5 von 5 Version 1.0