【案例分享】适用于无人机ESC的无传感器高速 FOC的方案

方案介绍

ESC 模块是非军用无人机中非常重要的子系统，用户需要更高效的机型，以实现更长的飞行时间、更好的动态行为和更加平顺、稳定的性能。这一设计采用了普遍用于无人飞行器 (UAV) 或无人机的电子调速器 (ESC)。

速度控制通过无传感器的方式完成，使用 FOC 速度控制对电机进行了测试，高达 1.2kHz 电气频率（12kRPM，6 极对电机）。我们的无人机 ESC 高速无传感器 FOC 参考设计拥有一流的 FOC 算法实施，可实现更长的飞行时间、更佳的动态性能，且具有更高的集成度，因此电路板尺寸更小，BOM 组件更少。无传感器高速 FOC 控制使用 TI 的 FAST™ 软件观测器，利用了 InstaSPIN-Motion™ C2000™ LaunchPad 和 DRV8305 BoosterPack

应用范围

无人机和 UAV

高速电机

电池供电的电动工具

特色

InstaSPIN-FOC™ 无传感器 FOC 可实现最高的动态性能；

使用三节锂聚合物电池在高达 12,000 RPM 转速下进行了测试；

高动态性能：在不到 0.2s 的时间内将转速从 1kRPM 提高到 10kRPM（电气频率 100Hz 至 1kHz），从而实现高性能偏转和俯仰动作；

适于完成翻转动作的快速翻转能力；

通过阻塞换向提高 FOC 效率，因此可实现更长的飞行时间 ；

更高的 PWM 开关频率（经测试高达 60kHz），可 针对低电感高速电机降低电流/扭矩纹波，并且可以 避免干扰超声波传感器；

灵活的功率级支持两节到六节锂聚合物电池；

由于 InstaSPIN-FOC 的自动电机参数识别：自动调 优无传感器 FOC 解决方案，因此可缩短产品上市时间；

根据绕组电阻变化进行电机温度估算，从而保护电机在临时过载情况下免受损坏。

系统方块图

ESC模块方块图

无人机系统方块图