[发明专利]一种小型长航时固定翼无人机电源控制器系统及运行方法

说明书

本发明提出一种小型长航时固定翼无人机电源控制器系统及运行方法，包括整流稳压模块，利用三相整流桥将发电机发出的三相交流电转化为无人机机载电控设备所需要的直流电，并稳压在一定范围；区间发电模块，包括频率转电压模块和电压转开关量模块，共同控制决定发动机在不同频率区间段内是否发电的功能；电源切换模块，实现无人机机载设备供电来源的切换。本发明旨在利用发动机发电为机载电控设备供电，同时不希望引入复杂单片机控制，仅通过硬件设计即可区分发动机转速并实现在适宜区间内供电，在蓄电池组和发电机供电之间流畅转换。

技术领域

本发明属于无人机技术领域，具体涉及一种小型长航时固定翼无人机电源控制器设计系统及运行方法。

背景技术

随着无人机技术的进步，小型无人机已广泛应用于边防巡逻、航空摄影、物流配送、军事侦查等领域。无人机续航时间超过24小时即称为长航时无人机，长航时无人机一般用于执行战略或战役侦察任务，具备持久的情报收集和战场监视能力，并且可用作无人作战平台，因而成为当今各国武器装备发展的重点。

限制无人机长航时的因素除了动力方面外还有无人机机载电控设备的供电问题，目前大多数无人机仍然采用单一的蓄电池组的供电方案，蓄电池组的密度非常大，装在小型长航时无人机上非常不合理，而且一旦蓄电池组出现故障，必将导致严重的后果。此外，虽然有一些公司提出利用无人机发动机发电为机载电控设备供电，但较少人考虑到蓄电池组和发电机电路的切换问题，更无人考虑到无人机发动机在怠速工况下和全功率输出时不宜分出额外功率为机载电控设备提供电力。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种小型长航时固定翼无人机电源控制器系统及运行方法，主要目的就是从无人机电控设备供电问题上解决或者提升无人机的续航能力，研制出一种电源控制器，可以利用无人机自身发动机发电为电控设备供电，并合理解决蓄电池组和发电机电路切换问题。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种小型长航时固定翼无人机电源控制器系统，包括整流稳压模块、区间发电模块和电源切换模块，其中：

无人机的发动机分别连接有发电机和所述区间发电模块，再分别连接所述整流稳压模块，所述区间发电模块控制发动机在不同频率区间段内是否发电；

所述整流稳压模块连接有电源切换模块，所述电源切换模块控制机载设备与蓄电池组供电模块或所述整流稳压模块连接，实现无人机机载设备供电来源的切换。

进一步的，所述区间发电模块依次包括频率转电压模块和电压转开关量模块，共同控制决定发动机在不同频率区间段内是否发电的功能。

进一步的，所述频率转电压模块设有“频率/电压”转换器。

进一步的，所述整流稳压模块利用三相整流桥将发电机发出的三相交流电转化为无人机机载设备所需要的直流电，稳压输出电压30～55V，输出电流16.8～20A，耐压100V。

上述的小型长航时固定翼无人机电源控制器系统的运行方法，根据发动机转速高低判定该转速下是否适宜发电机发电，并据此实现在相应区间内发电，使发动机运行稳定；具体步骤如下：

1)无人机飞行分为高转速全负荷/过载工况下的起飞阶段、中间转速工况下的巡航阶段和低转速怠速工况下的降落阶段；

2)区间发电模块根据发动机在不同阶段的不同转速产生的电压信号经过处理，得到开关量信号，并据此控制电源切换模块；

3)所述区间发电模块划分发电区间为：高转速全负荷/过载工况和低转速怠速工况下，不发电；中间转速工况下进行发电；

4)所述电源切换模块控制决定无人机机载设备的供电来源：在中间转速的巡航阶段区间内由发电机为机载电控设备供电，在低转速怠速或者高转速全负荷/过载的区间内由蓄电池组为机载电控设备供电。