【案例分享】適用于無人機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中非常重要的子系統，用戶需要更高效的機型，以實現更長的飛行時間、更好的動態行為和更加平順、穩定的性能。這一設計采用了普遍用于無人飛行器 (UAV) 或無人機的電子調速器 (ESC)。

速度控制通過無傳感器的方式完成，使用 FOC 速度控制對電機進行了測試，高達 1.2kHz 電氣頻率（12kRPM，6 極對電機）。我們的無人機 ESC 高速無傳感器 FOC 參考設計擁有一流的 FOC 算法實施，可實現更長的飛行時間、更佳的動態性能，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

應用范圍

無人機和 UAV

高速電機

電池供電的電動工具

特色

InstaSPIN-FOC? 無傳感器 FOC 可實現最高的動態性能；

使用三節鋰聚合物電池在高達 12,000 RPM 轉速下進行了測試；

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

適于完成翻轉動作的快速翻轉能力；

通過阻塞換向提高 FOC 效率，因此可實現更長的飛行時間 ；

更高的 PWM 開關頻率（經測試高達 60kHz），可 針對低電感高速電機降低電流/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到六節鋰聚合物電池；

由于 InstaSPIN-FOC 的自動電機參數識別：自動調 優無傳感器 FOC 解決方案，因此可縮短產品上市時間；

根據繞組電阻變化進行電機溫度估算，從而保護電機在臨時過載情況下免受損壞。

系統方塊圖

ESC模塊方塊圖

無人機系統方塊圖