无人机及无人机的电机控制系统和电机故障检测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种无人机及无人机的电机控制系统和电机故障检测方法，其中，系统包括飞行控制器和电子调速器，电子调速器包括三相全桥电路、驱动单元、电流检测单元和控制单元，控制单元用于接收飞行控制器发出的启动信号，并在接收到启动信号后通过驱动单元驱动三相全桥电路以对电机依次输出三次检测电压，以及基于三次检测电压相应获取电流检测单元检测的三次电流，并根据检测的三次电流和电机的三相电压计算电机的三相电阻阻值和三相电阻的平均阻值，以及根据电机的三相电阻阻值和三相电阻的平均阻值判断电机是否发生异常故障。该系统能够在无人机每次起飞时准确判断出电机是否发生异常，从而有效避免因电机异常导致的起飞异常。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无人机
，特别涉及一种无人机及无人机的电机控制系统和电机故障检测方法。
技术介绍
目前，应用在无人机上的电机大多是三相无刷直流电机，需要电子调速器进行控制，电子调速器一般采用六拍式方波的方式来控制。通常，无人机在正常起飞之前，为避免电机启动异常导致炸机情况发生，在无人机上电时会进行电机的自检，然而，有的电子调速器没有电流检测，仅通过上电后电机是否发出声响来人为判断，判断不准确；有的电子调速器具有电流检测，但大多数是对直流母线电流进行检测，而且采用康铜丝电流采样方式，精度不高，无法准确获取电机的定子电阻，另外，该方法也无法检测出电机的三相电阻不对称的情况，此外，该方法仅在电机上电时对电机进行检测，对无人机多次起降不会进行检测，因而无法保证每次飞行的启动故障保护。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的第一个目的在于提出一种无人机的电机控制系统，该系统能够在无人机每次起飞时，通过计算的电机的三相电阻阻值和三相电阻的平均
阻值准确判断出电机是否发生异常，从而有效避免因电机异常导致的无人机起飞异常的问题。本专利技术的第二个目的在于提出一种无人机。本专利技术的第三个目的在于提出一种无人机的电机故障检测方法。为实现上述目的，本专利技术第一方面实施例提出的一种无人机的电机控制系统，包括：飞行控制器；电子调速器，所述电子调速器与所述飞行控制器相连，所述电子调速器包括：三相全桥电路，所述三相全桥电路的输出端与电机相连；驱动单元，所述驱动单元用于驱动所述三相全桥电路中的开关管；电流检测单元，所述电流检测单元用于检测所述三相全桥电路中每相桥臂的电流；控制单元，所述控制单元用于接收所述飞行控制器发出的启动信号，并在接收到所述启动信号后通过所述驱动单元驱动所述三相全桥电路以对所述电机依次输出三次检测电压，以及基于所述三相全桥电路依次输出的三次检测电压相应获取所述电流检测单元检测的三次电流，并根据所述电流检测单元检测的三次电流和所述电机的三相电压计算所述电机的三相电阻阻值和三相电阻的平均阻值，以及根据所述电机的三相电阻阻值和三相电阻的平均阻值判断所述电机是否发生异常故障。根据本专利技术实施例的无人机的电机控制系统，控制单元在接收到飞行控制器发出的启动信号后，通过驱动单元驱动三相全桥电路以对电机依次输出三次检测电压，以及基于三相全桥电路依次输出的三次检测电压相应获取电流检测单元检测的三次电流，并根据电流检测单元检测的三次电流和电机的三相电压计算电机的三相电阻阻值和三相电阻的平均阻值，以及根据电机的三相电阻阻值和三相电阻的平均阻值判断电机是否发生异常故障。因此，该系统能够在无人机每次起飞时，通过计算的电机的三相电阻阻值和三相电阻的平均阻值准确
判断出电机是否发生异常，从而有效避免因电机异常导致的无人机起飞异常的问题。根据本专利技术的一个实施例，所述三相全桥电路中的每相桥臂包括上桥开关管和下桥开关管，其中，所述控制单元通过对第一相桥臂的上桥开关管进行PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)控制、控制第二相桥臂的下桥开关管处于常开通状态以及控制所述第一相桥臂的下桥开关管、所述第二相桥臂的上桥开关管和第三相桥臂的上下桥开关管处于关断状态，以使所述三相全桥电路对所述电机输出第一次检测电压，同时通过所述电流检测单元检测所述第二相桥臂的电流以获取第一次电流；所述控制单元通过对所述第一相桥臂的上桥开关管进行PWM控制、控制所述第三相桥臂的下桥开关管处于常开通状态以及控制所述第一相桥臂的下桥开关管、所述第二相桥臂的上下桥开关管和所述第三相桥臂的上桥开关管处于关断状态，以使所述三相全桥电路对所述电机输出第二次检测电压，同时通过所述电流检测单元检测所述第三相桥臂的电流以获取第二次电流；所述控制单元通过对所述第二相桥臂的上桥开关管进行PWM控制、控制所述第三相桥臂的下桥开关管处于常开通状态以及控制所述第一相桥臂的上下桥开关管、所述第二相桥臂的下桥开关管和所述第三相桥臂的上桥开关管处于关断状态，以使所述三相全桥电路对所述电机输出第三次检测电压，同时通过所述电流检测单元检测所述第三相桥臂的电流以获取第三次电流。根据本专利技术的一个实施例，所述电流检测单元包括第一采样电阻、第二采样电阻和第三采样电阻，所述第一采样电阻连接在第一相桥臂的下桥开关管与地之间，所述第二采样电阻连接在第二相桥臂的下桥开关管与地之间，所述第三采样电阻连接在第三相桥臂的下桥开关管与地之间。根据本专利技术的一个实施例，所述控制单元还用于获取所述电机的直流母线电压，并根据PWM信号的占空比和所述直流母线电压计算所述电机的三相电压。根据本专利技术的一个实施例，所述控制单元根据所述电机的三相电阻阻值和三相电阻的平均阻值判断所述电机是否发生异常故障时，其中，如果所述三相电阻阻值中任意一相电阻阻值与所述三相电阻的平均阻值之间的差值大于预设值，所述控制单元则判断所述电机发生三相电阻不平衡故障。根据本专利技术的一个实施例，所述控制单元在判断所述电机发生异常故障后，还通过控制所述三相全桥电路输出预设电压以使所述电机发出报警声。根据本专利技术的一个实施例，所述控制单元在判断所述电机发生异常故障后，还发送电机异常故障信号至所述飞行控制器，所述飞行控制器根据所述电机异常故障信号控制所述无人机终止起飞并发出报警提示。为实现上述目的，本专利技术第二方面实施例提出了一种无人机，其包括上述的无人机的电机控制系统。本专利技术实施例的无人机，通过上述的电机控制系统，能够在无人机每次起飞时，通过计算的电机的三相电阻阻值和三相电阻的平均阻值准确判断出电机是否发生异常，从而有效避免因电机异常导致的无人机起飞异常的问题。为实现上述目的，本专利技术第三方面实施例提出了一种无人机的电机故障检测方法，所述无人机包括飞行控制器和电子调速器，所述电子调速器与所述飞行控制器相连，所述电子调速器包括驱动单元和三相全桥电路，所述驱动单元用于驱动所述三相全桥电路中的开关管，所述三相全桥电路的输出端与电机相连，所述方法包括以下步骤：所述电子调速器接收所述飞行控制器发出的启动信号，并在接收到所述启动信号后通过所述驱动单元驱动所述三相全桥电路以
对所述电机依次输出三次检测电压，以及基于所述三相全桥电路依次输出的三次检测电压相应获取所述三相全桥电路的三次电流；根据所述三次电流和所述电机的三相电压计算所述电机的三相电阻阻值和三相电阻的平均阻值；以及根据所述电机的三相电阻阻值和三相电阻的平均阻值判断所述电机是否发生异常故障。根据本专利技术实施例的无人机的电机故障检测方法，电子调速器在接收到飞行控制器发出的启动信号后，通过驱动单元驱动三相全桥电路以对电机依次输出三次检测电压，以及基于三相全桥电路依次输出的三次检测电压相应获取三相全桥电路的三次电流，然后，根据三次电流和电机的三相电压计算电机的三相电阻阻值和三相电阻的平均阻值，并根据电机的三相电阻阻值和三相电阻的平均阻值判断电机是否发生异常故障。因此，该方法能够在无人机每次起飞时，通过计算的电机的三相电阻阻值和三相电阻的平均阻值准确判断出电机是否发生异常，从而有效避免因电机异常导致的无人机起飞异常的问题。根据本专利技术的一个实施例，所述三相全桥电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无人机的电机控制系统，其特征在于，包括：飞行控制器；电子调速器，所述电子调速器与所述飞行控制器相连，所述电子调速器包括：三相全桥电路，所述三相全桥电路的输出端与电机相连；驱动单元，所述驱动单元用于驱动所述三相全桥电路中的开关管；电流检测单元，所述电流检测单元用于检测所述三相全桥电路中每相桥臂的电流；控制单元，所述控制单元用于接收所述飞行控制器发出的启动信号，并在接收到所述启动信号后通过所述驱动单元驱动所述三相全桥电路以对所述电机依次输出三次检测电压，以及基于所述三相全桥电路依次输出的三次检测电压相应获取所述电流检测单元检测的三次电流，并根据所述电流检测单元检测的三次电流和所述电机的三相电压计算所述电机的三相电阻阻值和三相电阻的平均阻值，以及根据所述电机的三相电阻阻值和三相电阻的平均阻值判断所述电机是否发生异常故障。

【技术特征摘要】
1.一种无人机的电机控制系统，其特征在于，包括：飞行控制器；电子调速器，所述电子调速器与所述飞行控制器相连，所述电子调速器包括：三相全桥电路，所述三相全桥电路的输出端与电机相连；驱动单元，所述驱动单元用于驱动所述三相全桥电路中的开关管；电流检测单元，所述电流检测单元用于检测所述三相全桥电路中每相桥臂的电流；控制单元，所述控制单元用于接收所述飞行控制器发出的启动信号，并在接收到所述启动信号后通过所述驱动单元驱动所述三相全桥电路以对所述电机依次输出三次检测电压，以及基于所述三相全桥电路依次输出的三次检测电压相应获取所述电流检测单元检测的三次电流，并根据所述电流检测单元检测的三次电流和所述电机的三相电压计算所述电机的三相电阻阻值和三相电阻的平均阻值，以及根据所述电机的三相电阻阻值和三相电阻的平均阻值判断所述电机是否发生异常故障。2.根据权利要求1所述的无人机的电机控制系统，其特征在于，所述三相全桥电路中的每相桥臂包括上桥开关管和下桥开关管，其中，所述控制单元通过对第一相桥臂的上桥开关管进行PWM控制、控制第二相桥臂的下桥开关管处于常开通状态以及控制所述第一相桥臂的下桥开关管、所述第二相桥臂的上桥开关管和第三相桥臂的上下桥开关管处于关断状态，以使所述三相全桥电路对所述电机输出第一次检测电压，同时通过所述电流检测单
\t元检测所述第二相桥臂的电流以获取第一次电流；所述控制单元通过对所述第一相桥臂的上桥开关管进行PWM控制、控制所述第三相桥臂的下桥开关管处于常开通状态以及控制所述第一相桥臂的下桥开关管、所述第二相桥臂的上下桥开关管和所述第三相桥臂的上桥开关管处于关断状态，以使所述三相全桥电路对所述电机输出第二次检测电压，同时通过所述电流检测单元检测所述第三相桥臂的电流以获取第二次电流；所述控制单元通过对所述第二相桥臂的上桥开关管进行PWM控制、控制所述第三相桥臂的下桥开关管处于常开通状态以及控制所述第一相桥臂的上下桥开关管、所述第二相桥臂的下桥开关管和所述第三相桥臂的上桥开关管处于关断状态，以使所述三相全桥电路对所述电机输出第三次检测电压，同时通过所述电流检测单元检测所述第三相桥臂的电流以获取第三次电流。3.根据权利要求2所述的无人机的电机控制系统，其特征在于，所述电流检测单元包括第一采样电阻、第二采样电阻和第三采样电阻，所述第一采样电阻连接在第一相桥臂的下桥开关管与地之间，所述第二采样电阻连接在第二相桥臂的下桥开关管与地之间，所述第三采样电阻连接在第三相桥臂的下桥开关管与地之间。4.根据权利要求2所述的无人机的电机控制系统，其特征在于，所述控制单元还用于获取所述电机的直流母线电压，并根据PWM信号的占空比和所述直流母线电压计算所述电机的三相电压。5.根据权利要求1-4中任一项所述的无人机的电机控制系统，其特征在于，所述控制单元根据所述电机的三相电阻阻值和三相电阻的平均阻值判断所述电机是否发生异常故障时，其中，如果所述三相电阻阻值中任意一相电阻阻值与所述三相电阻的平均阻值
\t之间的差值大于预设值，所述控制单元则判断所述电机发生三相电阻不平衡故障。6.根据权利要求5所述的无人机的电机控制系统，其特征在于，所述控制单元在判断所述电机发生异常故障后，还通过控制所述三相全桥电路输出预设电压以使所述电机发出报警声。7.根据权利要求5所述的无人机的电机控制系统，其特征在于，所述控制单元在判断所述电机发生异常故障后，还发送电机异常故障信号至所述飞行控制器，所述飞行控制器根据所述电机...

【专利技术属性】
技术研发人员：于江涛，
申请(专利权)人：广州极飞电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44