無人機(jī)不間斷供電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及雙路電源無縫切換技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無人機(jī)不間斷供電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]無人機(jī)機(jī)載電源分為發(fā)電機(jī)電源和應(yīng)急電源兩類。正常情況下，由發(fā)電機(jī)為全機(jī)提供連續(xù)電能；在發(fā)電機(jī)電源失效的情況下，采用機(jī)載蓄電池作為應(yīng)急電源為無人機(jī)供電。在發(fā)電機(jī)與蓄電池的電源切換過程中，會(huì)出現(xiàn)供電中斷間隙。而無人機(jī)控制系統(tǒng)中的飛控、慣導(dǎo)等設(shè)備作為一種全電控制系統(tǒng)，要求工作電源不能間斷。為了滿足這些設(shè)備的不間斷供電要求，一般采取以下兩種方式:
[0003]一、采用直連浮充方式連接蓄電池
[0004]低壓直流供電無人機(jī)的發(fā)電機(jī)輸出額定電壓為28.5V，現(xiàn)國(guó)內(nèi)多采用標(biāo)稱電壓為24V的蓄電池直接掛靠于相應(yīng)的匯流條。發(fā)電機(jī)正常工作輸出額定電壓時(shí)，蓄電池處于浮充狀態(tài)，不對(duì)外放電；當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓跌落至24V以下時(shí)，自動(dòng)切換到蓄電池供電。
[0005]缺點(diǎn):采用浮充方式連接蓄電池時(shí)，要求蓄電池的電壓低于發(fā)電機(jī)電壓下限。蓄電池電壓偏低將導(dǎo)致送達(dá)用電設(shè)備端的電源電壓也有較大幅度的偏低。尤其當(dāng)蓄電池負(fù)載較大時(shí)，蓄電池帶載電壓進(jìn)一步降低，輸電線路壓降進(jìn)一步增大，有可能導(dǎo)致送達(dá)用電設(shè)備端的電源電壓低于設(shè)備正常工作電壓范圍。目前一般采用增大蓄電池容量的方式提高其帶載時(shí)的電壓，并在飛機(jī)上增加大容量電容。這也必然增加飛機(jī)的重量和成本，對(duì)于無人機(jī)這類輕型飛機(jī)來說代價(jià)較大。
[0006]二、采用繼電器和大容量支撐電容的不間斷供電切換電路
[0007]為了使蓄電池供電時(shí)能夠輸出較高電壓并同時(shí)減輕蓄電池重量，可將蓄電池電壓提高至比發(fā)電機(jī)電壓略高的水平，如30V左右。而蓄電池電壓提高后，便不能將蓄電池與匯流條直接連接，需設(shè)置相應(yīng)的主電源與應(yīng)急電源轉(zhuǎn)換控制電路，以防止蓄電池在非應(yīng)急工作時(shí)放電。由此帶來另一個(gè)問題:在發(fā)電機(jī)電源與蓄電池電源供電切換的過程中，會(huì)產(chǎn)生短暫的斷電，需設(shè)置專門的不間斷供電電路保證無人機(jī)飛控、慣導(dǎo)等設(shè)備的正常工作，以保證其數(shù)據(jù)不丟失。根據(jù)航空工業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于具有不間斷供電要求的數(shù)字式航空電子設(shè)備，允許供電中斷時(shí)間應(yīng)小于50 μ So
[0008]如圖1所示，目前國(guó)內(nèi)多采用快速反應(yīng)繼電器作為供電切換器件，并通過在用電設(shè)備端設(shè)置大容量支撐電容來消除不間斷供電設(shè)備在電源切換時(shí)出現(xiàn)的供電中斷間隙。以匯流條電壓采樣值作為控制驅(qū)動(dòng)電路的輸入，當(dāng)匯流條電壓值低于某門限值后，由控制驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作，將發(fā)電機(jī)電源切換至蓄電池電源。電源切換開關(guān)器件選用響應(yīng)速度快的繼電器，可盡量縮短電源切換中出現(xiàn)的掉電間隔時(shí)間，再通過在設(shè)備端合理配置電容，可滿足設(shè)備的不間斷供電要求。
[0009]綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)主要有以下兩點(diǎn):
[0010]—是電路較復(fù)雜，同時(shí)也降低了電路的基本可靠性；
[0011 ] 二是以快速反應(yīng)繼電器作為不間斷供電切換電路的切換器件，機(jī)械觸點(diǎn)動(dòng)作時(shí)仍存在短時(shí)的電源掉電時(shí)間，需通過外加支撐電容實(shí)現(xiàn)不間斷供電，增加了電路的重量和復(fù)雜程度，同時(shí)帶來了無人機(jī)重量增加問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的是為解決目前無人機(jī)雙電源供電時(shí)，兩路電源之間的切換存在短時(shí)的掉電時(shí)間，需通過外加支撐電容實(shí)現(xiàn)不間斷供電，切換系統(tǒng)的重量大，復(fù)雜程度高，可靠性低的技術(shù)問題。
[0013]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種無人機(jī)不間斷供電系統(tǒng)，包括發(fā)電機(jī)、蓄電池、不間斷控制電路、不間斷匯流條和主匯流條，其中，所述蓄電池與所述不間斷控制電路輸入端連接，該不間斷控制電路輸出端連接所述不間斷匯流條，所述發(fā)電機(jī)與所述主匯流條連接，并通過主匯流條連接所述不間斷匯流條；所述不間斷匯流條直接向無人機(jī)不間斷負(fù)載分配電源，所述主匯流條直接向無人機(jī)其他負(fù)載分配電源；所述不間斷控制電路用于根據(jù)發(fā)電機(jī)輸出電壓進(jìn)行供電回路切換，當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出電壓使所述不間斷匯流條電壓低于最低工作電壓閾值時(shí)，該不間斷控制電路導(dǎo)通，當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出電壓使不間斷匯流條電壓高于最低工作電壓閾值時(shí)，該不間斷控制電路關(guān)斷，所述最低工作電壓閾值由所述不間斷負(fù)載的最低工作電壓決定。
[0014]優(yōu)選地，所述不間斷控制電路由穩(wěn)壓電路和模擬開關(guān)電路串聯(lián)構(gòu)成，所述穩(wěn)壓電路的輸入端連接所述蓄電池，該穩(wěn)壓電路輸出端連接所述模擬開關(guān)電路輸入端，用于穩(wěn)定所述模擬開關(guān)電路的輸入電壓；所述模擬開關(guān)電路輸出端與所述不間斷匯流條連接，當(dāng)所述不間斷匯流條電壓低于最低工作電壓閾值時(shí)，該模擬開關(guān)電路導(dǎo)通并放大蓄電池的供電電流，當(dāng)所述不間斷匯流條電壓高于最低工作電壓閾值時(shí)，該模擬開關(guān)電路關(guān)斷。
[0015]優(yōu)選地，所述穩(wěn)壓電路由限流電阻和穩(wěn)壓二極管串聯(lián)構(gòu)成，所述限流電阻連接所述穩(wěn)壓二極管的負(fù)極，穩(wěn)壓二極管的正極接地。
[0016]優(yōu)選地，所述穩(wěn)壓二極管的門限電壓為所述不間斷匯流條最低工作電壓閾值與所述模擬開關(guān)電路壓降之和。
[0017]優(yōu)選地，所述模擬開關(guān)電路由多個(gè)三極管或場(chǎng)效應(yīng)管串聯(lián)組成。
[0018]優(yōu)選地，所述模擬開關(guān)電路由三只三極管或場(chǎng)效應(yīng)管串聯(lián)組成。
[0019]優(yōu)選地，所述模擬開關(guān)電路由達(dá)林頓放大電路和三極管串聯(lián)組成。
[0020]優(yōu)選地，所述主匯流條和不間斷匯流條之間設(shè)有隔離電路，該隔離電路用于阻斷所述蓄電池的電流通過所述不間斷匯流條進(jìn)入主匯流條。
[0021]優(yōu)選地，所述隔離電路為一組并聯(lián)的二極管，該組二極管的正極連接所述主匯流條，其負(fù)極連接所述不間斷匯流條。
[0022]優(yōu)選地，在所述蓄電池和所述不間斷控制電路之間設(shè)有蓄電池開關(guān)。
[0023]本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、重量輕，僅以少數(shù)三極管、穩(wěn)壓管等分立元件構(gòu)建無人機(jī)的雙路電源供電切換電路，減少了系統(tǒng)的體積、重量，也能夠極大地節(jié)省成本；可靠性高，精簡(jiǎn)的電路設(shè)計(jì)提高了系統(tǒng)的可靠性；電源切換無間隔，以三極管(或場(chǎng)效應(yīng)管)構(gòu)建供電切換電路，而不使用現(xiàn)有技術(shù)中普遍采用的繼電器、接觸器之類的機(jī)械觸點(diǎn)開關(guān)，從而避免了觸點(diǎn)切換過程中出現(xiàn)的電源電壓跌落的現(xiàn)象；支持高電位的蓄電池作為不間斷電源，系統(tǒng)將高于發(fā)電機(jī)電源電位的蓄電池作為發(fā)電機(jī)的備用電源，使得發(fā)電機(jī)失效情況下設(shè)備仍能獲得較高電位的電源，避免傳統(tǒng)浮充方式連接蓄電池時(shí)所出現(xiàn)的供電電壓不足的情況。
【附圖說明】
[0024]圖1為現(xiàn)有技術(shù)原理框圖；
[0025]圖2為本發(fā)明的原理框圖；
[0026]圖3為本發(fā)明實(shí)施例一的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0027]圖4為本發(fā)明實(shí)施例二的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0028]圖5為本發(fā)明實(shí)施例中供電電壓監(jiān)測(cè)結(jié)果圖；
[0029]圖6為本發(fā)明實(shí)施例中供電電壓示波器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)圖。
[0030]圖中，蓄電池1 ;蓄電池開關(guān)2 ;不間斷控制電路3 ;不間斷匯流條4 ;發(fā)電機(jī)5 ;主匯流條6 ;不間斷用電設(shè)備7 ;其他機(jī)載用電設(shè)備8。
【具體實(shí)施方式】
[0031]現(xiàn)在結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成，且其不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0032]如圖2所示的原理框圖，本發(fā)明的無人機(jī)不間斷供電系統(tǒng)，蓄電池1通過蓄電池開關(guān)2連接到不間斷控制電路3，不間斷控制電路3通過不間斷匯流條4連接到不間斷用電設(shè)備(或稱不間斷負(fù)載)7 ;發(fā)電機(jī)5通過主匯流條6分別連接到不間斷匯流條4和其他機(jī)載用電設(shè)備(或稱其他機(jī)載負(fù)載)8，發(fā)電機(jī)5正常工作時(shí)，為不間斷用電設(shè)備7和其他機(jī)載用電設(shè)備8供電。當(dāng)發(fā)電機(jī)5故障時(shí)，其輸出電壓跌落，當(dāng)發(fā)電機(jī)5的輸出電壓使不間斷匯流條電壓低于最低工作電壓閾值VI時(shí)，不間斷控制電路3導(dǎo)通，切換到由蓄電池1通過不間斷匯流條4為不間斷用電設(shè)備7供電，保證了無人機(jī)的飛控、慣導(dǎo)等不間斷負(fù)載設(shè)備在發(fā)電機(jī)故障時(shí)正常工作；當(dāng)發(fā)電機(jī)5的輸出電壓使不間斷匯流條電壓高于最低工作電壓閾值VI時(shí)，發(fā)電機(jī)5的故障排除，不間斷