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数字化智能电机驱动器的驱动方法(霍尔电流传感器 ACS712/AH91X 应用案例)
作者:阿尔法 来源: 日期:2022/11/4 11:50:20

    随着无人机和多电飞机的发展,更高的功率和效率成了机载 电机驱动器的主要研究方向之一。现有的 Si MOSFET 开关速度虽 快,但耐压和耐流能力有限,无法实现大功率输出,而 IGBT 由于 存在关断拖尾电流,开关速度较慢,开关损耗较大。SiC MOSFET 的高耐压、高开关速度能有效提升电机驱动器的功率和效率,但 更高的开关速度和更大的功率对驱动器的快速响应能力和故障快 速保护能力提出了更高的要求。此外,舵机控制器内部兼具功率 驱动电路和信息处理电路,SiC MOSFET 功率驱动电路高速开关带 来的电磁干扰问题会影响信息处理电路部分工作,有甚者会影响 到上级系统工作。这对舵机控制器信息处理电路及上级系统抗干 扰设计提出了较高要求。如何突破舵机控制器设计瓶颈,解决 SiC  MOSFET 驱动设计难题,提高舵系统可靠性和抗干扰性能成为业内 探索的一个热门方向。

   随着电子技术的发展,数字信号处理电路数字化、智能化、集成 化设计以成为一种发展趋势,也为解决上述难题提供了一个新思 路。通过将 Si 基功率器件替换为 SiC MOSFET,可以有效提高功 率电路的电压、电流等级,同时其较高的开关速度也能降低开关 损耗,提高驱动器动态控制性能。然而,由于 SiCMOSFET 的高速 开关行为,会给驱动电路引入桥臂串扰和高频电磁干扰,且开关 频率提升后,死区时间占整个周期的比例变大,会增加电机的电 压电流波形畸变,影响电机性能,同时高速开关要求控制电路有 更高的动态响应能力,因此电机驱动器需要针对 SiC MOSFET 的 特点进行优化。而数字化、智能化的设计思路可以有效解决 SiC  MOSFET 带来的问题,实现整个电机驱动器系统的优化设计。 

    在这一设计中,功率驱动单元的优化设计是重要一环,如何 实现功率驱动单元与数字信息处理单元的数据交互,如何在信息 处理平台与功率驱动单元相距 5~10 米的远距离条件下实现两者 长距传输通讯抗干扰,如何在不同负载条件下对驱动参数进行实 时的自适应优化,如何在故障后尽快且尽量安全的对功率电路进 行保护是重要的研究内容。

    本文针对基于 SiC MOSFET 的三相全桥电机驱动器应用场 景,提供一种数字化智能电机驱动器及驱动方法,为解决 SiC  MOSFET 智能驱动问题、数字电路与功率驱动电路数据交互抗干 扰问题、桥臂串扰问题、死区时间自适应优化问题、功率驱动器过流过压保护问题、电机霍尔及位置传感器供电问题等提供一种 行之有效的解决方案。


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