# Resolver Simulation

URL: https://irs.systems/docs/resolver-simulation

Der IRS-cRIO-Resolver-Simulator kann in einem Compact-RIO-Chassis von National Instruments eingesetzt werden, um das Signal des Resolver-Sensors von Elektromotoren zu simulieren.



## Zweck

Dieses Dokument beschreibt die Hardwarefunktionen und die Verwendung der Softwareschnittstelle des IRS-Resolver-Simulationsmoduls.

## Resolver-Sensor

Resolver-Sensoren werden häufig im Antriebsstrang von Elektro- oder Hybridfahrzeugen eingesetzt. Die folgende Abbildung zeigt das Prinzip eines typischen Resolvers, bei dem sich die Erregerwicklung „R“ dreht. Die beiden Statorwicklungen erhalten die Energie von der Erregung und erzeugen ein Signal, dessen Amplitude von der Rotorposition abhängt.

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  <img src="/docs/assets/resolver-simulation/images/ressi-resolver-principle.png" alt="Resolver-Prinzip mit rotierender Erregerwicklung R und den Statorwicklungen S1 und S2">
  <figcaption>Abbildung 1: Resolver-Prinzip</figcaption>
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Wenn sich die Erregerwicklung dreht, zeigen die beiden Statorwicklungen ein Signal ähnlich wie in der folgenden Abbildung.

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  <img src="/docs/assets/resolver-simulation/images/ressi-resolver-signal.png" alt="Signale R, S1 und S2 über einen Drehwinkel von 0 bis 360 Grad">
  <figcaption>Abbildung 2: Resolver-Signal</figcaption>
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## Resolver-Simulation

Bei Komponententests der Leistungsendstufen des Motortreibers ist es oft nicht erwünscht, einen Originalmotor mit seinen Sensoren in den Tester einzubinden. Andererseits soll das Resolver-Signal sowohl für Funktionstests und End-of-Line-Tests als auch für Lebensdauertests während der Designvalidierung erzeugt werden.

Speziell für Lebensdauertests bietet IRS Prüfsysteme an, die den Originalmotor mithilfe passiver induktiver Lasten nachbilden. Mit diesem Aufbau lassen sich hohe Phasenströme von 400 A<sub>rms</sub> erzeugen, während die Verlustleistung sehr gering bleibt, da die Energie als Blindleistung in den Lastspulen gespeichert wird.

Der Wechselrichter, der geprüft wird und die Phasenströme durch die Lastspulen erzeugt, muss dieselben Bedingungen „sehen“ wie mit einem realen Elektromotor im Fahrzeug. Daher muss das Sensorsignal der elektrischen Maschine emuliert werden. An dieser Stelle kommt die Resolver-Simulation ins Spiel.

Die Resolver-Simulation kann das Sensorsignal einer rotierenden Maschine simulieren oder bestimmte Positionen des Elektromotors emulieren. Das Modul lässt sich per Software so steuern, dass es an bestimmten Positionen stehen bleibt oder eine kontinuierliche Modulation ausführt, wie es ein rotierender Elektromotor tut. Die folgende Abbildung zeigt einen typischen Signalverlauf des Resolver-Simulators:

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  <img src="/docs/assets/resolver-simulation/images/ressi-typical-waveform.png" alt="Oszilloskopaufnahme von Erregung, Sinus- und Kosinusausgang">
  <figcaption>Abbildung 3: Typischer Signalverlauf der Simulation</figcaption>
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## RVDT-Sensor

Ein RVDT (Rotary Variable Differential Transformer) ist ein Transformator zur Messung von Winkelauslenkungen. Die folgende Abbildung zeigt das Prinzip eines typischen Sensors, bei dem der Metallkern in einem begrenzten Winkelbereich drehbar ist. Die beiden Wicklungen auf Seite „B“ erhalten die Energie von der Erregung auf Seite „A“ und erzeugen ein Signal, dessen Amplitude von der Kernposition abhängt. Die Auslenkungsrichtung (Vorzeichen) lässt sich aus der Phase des Ausgangssignals im Vergleich zum Erregersignal bestimmen (positiver Winkel -> 0°; negativer Winkel -> 180°).

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  <img src="/docs/assets/resolver-simulation/images/ressi-rvdt-principle.png" alt="RVDT-Prinzip mit Erregerwicklung A, drehbarem Kern und zwei Wicklungen B">
  <figcaption>Abbildung 4: RVDT-Prinzip</figcaption>
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## Abkürzungen

| Abkürzung | Beschreibung |
| --- | --- |
| cRIO | Compact Reconfigurable Input Output Module (kompaktes rekonfigurierbares Ein-/Ausgabemodul) |
| FIFO | First In First Out |
| FPGA | Field Programmable Gate Array |
| LUT | Look-up Table (Nachschlagetabelle) |
| MAX | Measurement & Automation Explorer |
| PGA | Programmable Gain Amplifier (Verstärker mit programmierbarer Verstärkung) |
| RPM | Revolutions per Minute (Umdrehungen pro Minute) |
| RT | Real Time (Echtzeit) |
| SPI | Serial Peripheral Interface (serielle Peripherieschnittstelle) |
| VI | Virtual Instrument (virtuelles Instrument) |
| ResSi | Resolver Simulation |
| RVDT | Rotary Variable Differential Transformer |

*Tabelle 2: Abkürzungen*