[发明专利]一种适用于高空气球的循环能源供电系统

说明书

本发明实施例提供一种适用于高空气球的循环能源供电系统，包括：太阳电池阵、储能电池组、能源管理器和配电器，储能电池组包括主储能电池组和应急储能电池组。太阳电池阵用于将太阳能转换为电能,储能电池组用于在无太阳光照期间给负载供电；能源管理器用于追踪太阳电池阵最大功率给储能电池组充电和负载供电；配电器用于将太阳电池阵和储能电池组的母线电压转换为不同的电压，并在主储能电池组出现故障时自动切换到应急储能电池组。本发明利用太阳电池和储能电池组成的循环能源供电系统实现高空气球能源系统的能量平衡，有效延长高空气球的驻空时间，提供稳定可靠的能源供给，该循环能源供电系统也适用于其它低动态高空长航时飞行平台。

技术领域

本发明涉及能源技术领域，尤其涉及一种适用于高空气球的循环能源供电系统。

背景技术

浮空器是指利用浮升介质如氢气或氦气升空的飞行器。浮空器大致上可以分为系留气球、高空气球和飞艇等几类。近年来，临近空间独特的资源优势已经成为各国关注的热点。高空气球一般工作于临近空间的中下部，离地面20km-50km的范围，属于无动力浮空器，利用高空气球搭载有效载荷对宇宙射线和电磁辐射研究以及通过高空气球进行通信、对地观测和遥感等方面有着巨大的应用价值。

相对于探空火箭，高空气球有较低的飞行速度，较好的稳定性和较高的对地观测精度；相对于卫星或航天飞机，高空气球具有更低的运转轨道，更自由的发放空间和窗口；另外，相对上述几类平台，高空气球一次飞行试验的成本低廉，有着更广阔的应用前景和发展潜力。

现有的国内高空气球供电大多采用储能电池组供电方式，但储能电池组电量用完就不能继续使用，无法实现高空气球的长航时飞行，而长航时飞行对高空气球开展应用具有更大的意义。

因此，亟需发明一种适用于长航时飞行的高空气球的可再生循环能源系统，解决高空气球长航时飞行的难题。

发明内容

针对上述问题，本发明实施例提供一种适用于高空气球的循环能源供电系统。

本发明实施例提供一种适用于高空气球的循环能源供电系统，包括：

太阳电池阵、储能电池组、能源管理器和配电器，所述储能电池组包括主储能电池组和应急储能电池组，其中，所述太阳电池阵与所述能源管理器的第一端连接，所述主储能电池组与所述能源管理器的第二端连接，所述能源管理器的第三端与所述配电器的第一端连接，所述配电器的第二端与负载连接，所述配电器的第三端与所述应急储能电池组连接；

所述太阳电池阵一共由五组太阳电池组成，分布在高空气球吊舱四周和上表面，用于将太阳能转换为电能；

所述主储能电池组用于在无太阳光照时间段给所述负载供电，所述应急储能电池组用于在所述主储能电池组出现故障时给重要负载供电；

所述能源管理器利用所述太阳电池阵为所述储能电池组充电，并为所述负载供电，并分别追踪每组太阳电池的最大功率；

所述配电器，一方面用于将所述太阳电池阵和所述储能电池组输出的母线电压转换为不同负载需要的电压；另一方面用于在所述主储能电池组出现故障时自动切换到所述应急储能电池组。

优选地，所述太阳电池阵中任意四组太阳电池安装在所述高空气球吊舱四周，第五组安装在所述高空气球吊舱上表面，所述任意四组太阳电池采用单轴跟踪式四面结构铺设的安装方式；

其中，所述单轴跟踪式四面结构具体包括：基座、太阳电池板和若干支撑杆，所述基座为四方体，所述基座上表面的每一边分别与每一太阳电池板连接，所述基座上表面的每一边与每一太阳电池板具有一定夹角，每一太阳电池板与所述基座通过支撑杆连接。

优选地，所述能源管理器包括DC-DC1电路和DC-DC2电路，其中：