[发明专利]用于飞行载具的滞环控制的DC-DC升压转换器

说明书

一种功率转换单元可包括用于向电气负载(诸如，飞行载具上的一个或多个推进马达)提供高电压直流功率的两个或更多个功率模块。所述功率模块中的每一个可通过滞环控制，并且可包括一对或多对晶体管，所述一对或多对晶体管由门驱动器基于在参考电流与穿过升压电感器的感测电流之间的差值进行切换。所述功率模块的数量、大小和形状可被选择以适应所述电气负载，并且可根据需要导通或关断。所述功率转换单元可具有比满足所有预期的电气负载所需的功率模块至少多一个的功率模块，从而确保即使在所述功率模块中的一个发生任何类型的故障的情况下，所述功率转换单元也可继续提供功率。

背景技术

如今，无人飞行载具(或“UAV”)在越来越多的应用中得到越来越频繁的使用，包括但不限于监视、执法、军事、安全、作物管理、检查或交付操作。现代无人飞行载具通常是包括许多螺旋桨、马达、通信装备、成像装置、功率源和各种其他部件或机器的集成系统，并且在一些实施方案中，其可被配置来取回、运输或存放各种大小的有效载荷。与其他动力载具(例如，有人飞行载具)相比，无人飞行载具的特征在于它们相对小的大小和高可操纵性，无人飞行载具通常可以较低的成本执行任务，并且对人类的风险水平也较低。

无人飞行载具包括用于为各种推进马达、控制面、控制系统、有效载荷接合系统和在其上设置的其他电气负载供电的电路。通常，无人飞行载具包括诸如直流(DC)电池的功率源，所述功率源通过成对的正极和负极引线向机载电气负载提供功率。此类功率源通常被构造来以标称电压电平或接近标称电压电平来提供功率，并且可例如通过从无人飞行载具中移除功率源并将功率源连接到充电引线来对其进行再充电，或者通过在无人飞行载具内部原地给功率源再充电来对其进行再充电。

电池的输出电压是其充电状态的函数。随着电池放电，电池的输出电压也随时间下降。在为无人飞行载具的一个或多个推进马达提供电池作为功率源的情况下，电池的输出电压的降低必然减少无人飞行载具可生成的推力的量。此外，无人飞行载具上的许多电气负载(诸如，推进马达)都经受起动电流或其他因素的激增，这可能会导致无人飞行载具上的电压电平以不当程度波动。

附图说明

图1A和图1B是根据本公开的实施方案的具有功率转换单元的一个飞行器的各方面的视图。

图2是根据本公开的实施方案的一个功率转换单元的框图。

图3是根据本公开的实施方案的可设置在功率转换单元中的一个功率级的原理图。

图4A和图4B是根据本公开的实施方案的用于操作功率转换单元的一个过程的流程图。

图5是根据本公开的实施方案的流动穿过一个功率转换单元的电流的曲线图。

图6A是根据本公开的实施方案的可设置在功率转换单元的功率级中的一个滞环控制器的原理图。

图6B和图6C是根据本公开的实施方案的流动穿过图6A的滞环控制器的电流的曲线图。

图7是根据本公开的实施方案的具有功率转换单元的一个飞行载具的各方面的视图。

图8是根据本公开的一个实施方案的瞬态输出功率的曲线图。

图9是根据本公开的一个实施方案的效率与功率的曲线图。

图10是根据本公开的一个实施方案的负载瞬态响应的曲线图。

图11是根据本公开的一个实施方案的输入电压瞬态响应的曲线图。

图12是根据本公开的模块故障期间的输出电压的曲线图。

图13是根据本公开的实施方案的一个系统的框图。

具体实施方式