【案例分享】適用于無人機(jī)ESC的無傳感器高速 FOC的方案

方案介紹

ESC 模塊是非軍用無人機(jī)中非常重要的子系統(tǒng)，用戶需要更高效的機(jī)型，以實現(xiàn)更長的飛行時間、更好的動態(tài)行為和更加平順、穩(wěn)定的性能。這一設(shè)計采用了普遍用于無人飛行器 (UAV) 或無人機(jī)的電子調(diào)速器 (ESC)。

速度控制通過無傳感器的方式完成，使用 FOC 速度控制對電機(jī)進(jìn)行了測試，高達(dá) 1.2kHz 電氣頻率（12kRPM，6 極對電機(jī)）。我們的無人機(jī) ESC 高速無傳感器 FOC 參考設(shè)計擁有一流的 FOC 算法實施，可實現(xiàn)更長的飛行時間、更佳的動態(tài)性能，且具有更高的集成度，因此電路板尺寸更小，BOM 組件更少。無傳感器高速 FOC 控制使用 TI 的 FAST? 軟件觀測器，利用了 InstaSPIN-Motion? C2000? LaunchPad 和 DRV8305 BoosterPack

應(yīng)用范圍

無人機(jī)和 UAV

高速電機(jī)

電池供電的電動工具

特色

InstaSPIN-FOC? 無傳感器 FOC 可實現(xiàn)最高的動態(tài)性能；

使用三節(jié)鋰聚合物電池在高達(dá) 12,000 RPM 轉(zhuǎn)速下進(jìn)行了測試；

高動態(tài)性能：在不到 0.2s 的時間內(nèi)將轉(zhuǎn)速從 1kRPM 提高到 10kRPM（電氣頻率 100Hz 至 1kHz），從而實現(xiàn)高性能偏轉(zhuǎn)和俯仰動作；

適于完成翻轉(zhuǎn)動作的快速翻轉(zhuǎn)能力；

通過阻塞換向提高 FOC 效率，因此可實現(xiàn)更長的飛行時間 ；

更高的 PWM 開關(guān)頻率（經(jīng)測試高達(dá) 60kHz），可 針對低電感高速電機(jī)降低電流/扭矩紋波，并且可以 避免干擾超聲波傳感器；

靈活的功率級支持兩節(jié)到六節(jié)鋰聚合物電池；

由于 InstaSPIN-FOC 的自動電機(jī)參數(shù)識別：自動調(diào) 優(yōu)無傳感器 FOC 解決方案，因此可縮短產(chǎn)品上市時間；

根據(jù)繞組電阻變化進(jìn)行電機(jī)溫度估算，從而保護(hù)電機(jī)在臨時過載情況下免受損壞。

系統(tǒng)方塊圖

ESC模塊方塊圖

無人機(jī)系統(tǒng)方塊圖