[发明专利]一种小型无人机余度供电系统及其设计方法

说明书

本发明涉及一种小型无人机余度供电系统及其设计方法，本方法的核心是采用永磁发电机与交流/直流变换模块构成直流供电系统。永磁发电机具有双绕组，能够同时输出两路三相交流电源。三相交流电源经交流/直流变换模块后输出直流电能。两路三相交流电源经由两组交流/直流变换模块输出两路直流电能，实现了直流余度电源。特别地，设置参数监控和通讯板实时监控发电机参数和变换器参数，存储并传输给上位机。本发明提高了小型无人机供电系统的小型化、模块化、余度化、可靠性。

技术领域

本发明涉及无人机电气系统领域，尤其是涉及小型无人机供电系统。

背景技术

无人机电气系统一般由供电系统、配电系统和用电设备组成，其中供电电系统有的采用直流有刷发电机和发电机控制器构成，也有采用无刷直流发电机和发电机控制器构成。近年来，小型无人机多采用永磁发电机加交流/直流变换器构成的直流供电系统。小型无人机一般采用活塞发动机作为动力，其工作转速随工作状态变化，最高可达6000-7000r/min。发电机与发动机同轴或皮带轮连接，发电机转速变化大，输出交流电压范围宽。小型无人机供电系统如何实现供电的多余度、模块化组装，为机载用电设备提供满足性能要求的电源日益重要。

基于此，我们研制的供电系统，采用永磁发电机加变换器构成直流电源，永磁发电机具有双绕组特征，输出双路三相交流电源，经交流/直流变换器输出直流电能，变换器输出端可以直接并联，即提高供电可靠性，又便于实现容量扩增。供电系统设置参数监控和通讯板，实时获取发电机电压、电流等参数，以及交流/直流变换器输出电压、电流等参数和变换器状态、温度信息，通过CAN总线向配电系统进行数据传输。

发明内容

为了提高小型无人机供电系统可靠性、性价比，本发明旨在提供一种小型无人机供电系统设计方法，提高了小型无人机供电系统的集成度，结构紧凑且可靠性高。

为了实现上述效果，本发明申请提供一种小型无人机供电系统，所述供电系统包含永磁发电机、交直流变换模块、参数监控和通讯板、航空电连接器；其中，

所述的永磁交流发电机通过安装支架与发动机机械连接，其位于发动机与螺旋桨之间，所述永磁交流发电机的输出绕组通过航空电连接器输出两组三相交流电；

所述的交直流变换器具有两组完全相同的三相整流器、滤波器、直流变换器模块；所述的直流变换器模块，将变化的直流电能变换为稳定的直流电能；

所述参数监控和通讯板上包含DSP、存储器、接口电路，实现供电控制和监测功能。

进一步的，所述的永磁交流发电机具有外转子结构，所述外转子内表面粘贴X只磁钢；

所述的永磁交流发电机包含定子，所述定子具有输出绕组，所述输出绕组为双绕组结构，两套绕组电气参数相同，输出两组三相交流电源；

所述输出绕组通过航空电连接器输出两组三相交流电。

进一步的，所述输出绕组采用浸漆处理，定子采用矽钢片材质，矽钢片外表面涂绝缘漆，并进行防霉菌、防潮湿、防盐雾处理；所述外转子为铝合金材质，阳极化表面处理。

进一步的，所述的交直流变换器由铝合金壳体、输入输出电连接器、变换器电路板、监控板和风机构成；其中，

所述铝合金壳体表面为增加散热面积，具有散热沟道，并采用黑色阳极化处理；所述铝合金壳体一侧面板开有对流进气孔，对应一侧面板安装两只风机，对内部元器件强迫通风冷却。

进一步的，所述的交直流变换器，其输入直流滤波器、直流变换器模块安装于一块PCB电路板上；

所述三相整流器输出端的直流电连于PCB电路板上输入直流滤波器输入端；

所述的交直流变换器中滤波器具有T型滤波器结构，滤波输出的直流电能，经PCB电路板铜导体连于直流变换器模块输入端，变换后输出稳定直流电能；

所述的直流变换器模块将变化的直流电能变换为稳定的直流电能；