[发明专利]一种无人机用微型混合动力的电机控制系统

说明书

本发明提供一种无人机用微型混合动力的电机控制系统，包括直流电源、微型混合动力系统起发一体电机、功率电路、控制芯片、转速测量电路，所述直流电源与所述微型混合动力系统起发一体电机组成闭合回路，所述功率电路和所述转速测量电路分别连接于所述控制芯片与所述闭合回路之间；取消了传统的转速传感器，实现了PWM控制下的直流电机无传感器转速测量，将转速测量和调速集成在一个控制器上，提高了系统的可靠性，降低了成本。

技术领域

本发明属于无人机技术领域，具体涉及一种无人机用微型混合动力的电机控制系统。

背景技术

微小型航空混合动力系统由于续航时间长，载重能力强，是当前工业无人机常用的动力系统解决方案。工业无人机用微小型航空混合动力系统的核心部件为高速二冲程小排量活塞发动机和直流有刷电机。

微小型航空混合动力系统具备如下特点，1)其发动机为高速大压缩比活塞机，起动阻力矩大，阻力矩的波动剧烈，发动机点火转速一般在3000～4000转/分钟；2)电机转子系统连接在发动机输出轴上，一定程度上增加了系统转轴的转动惯量，并且由于电机齿槽转矩的存在，起动阻力和阻力矩的波动进一步加剧。

对于起动阻力矩大的微小型混合动力系统，在起动和工作过程中都需要对起发电机进行转速测量从而控制其转矩和速度。目前比较常用的是安装位置或转速传感器，通过电机轴的某些机械特征转换成电信号测量。传感器的安装既增加了成本和体积，而且一旦损坏就不能工作，可靠性低。

为了解决上述问题，提出一种无人机用微型混合动力的电机控制系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种无人机用微型混合动力的电机控制系统，以解决现有的无人机用微型混合动力电机需要安装传感器进行测速，传感器在使用过程中存在安装成本高、安装不方便和可靠性低的问题。

本发明提供了如下的技术方案：

一种无人机用微型混合动力的电机控制系统，包括直流电源、微型混合动力系统起发一体电机、功率电路、控制芯片、转速测量电路，所述直流电源与所述微型混合动力系统起发一体电机组成闭合回路，所述功率电路和所述转速测量电路分别连接于所述控制芯片与所述闭合回路之间。

优选的，所述功率电路包括三级管放大驱动电路，并通过N型MOSFET连接于所述闭合回路，以实现低端驱动。

优选的，所述转速测量电路包括依次连接的采样电阻、两级差分放大电路、带通滤波电路、电压比较电路，所述采样电路串联于所述闭合回路中。

优选的，所述采样电阻为低温漂、精密型电阻。

优选的，所述微型混合动力系统起发一体电机为直流有刷电机，其输出轴端与混动系统发动机曲轴直接轴联。

优选的，所述微型混合动力系统起发一体电机采用PWM控制，幅值可兼容3.3V和5V，频率在100Hz-5KHz之间，其转子轴末端安装有散热风扇，工作时转子轴带动风扇转动，为其内部散热。

优选的，所述控制芯片具有PWM信号发出功能，兼容3.3V和5V电源，同时其片上具有脉冲计数功能。

本发明的有益效果是：

本发明公开一种无人机用微型混合动力的电机控制系统，提出该微型混合动力系统电机采用直流有刷电机，采用PWM(脉冲宽度调制)控制；电机转速的测量采用采样电阻采样后，通过硬件电路进行两级差分放大、带通滤波、电压比较后转换成纹波脉冲，通过对其计数计算电机转速。本发明提出的电机转速无传感器测量方法和调速方式，取消了传统的转速传感器，实现了PWM控制下的直流电机无传感器转速测量，将转速测量和调速集成在一个控制器上，提高了系统的可靠性，降低了成本。

附图说明