無人機不間斷供電系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及雙路電源無縫切換技術領域，尤其涉及一種無人機不間斷供電系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]無人機機載電源分為發(fā)電機電源和應急電源兩類。正常情況下，由發(fā)電機為全機提供連續(xù)電能；在發(fā)電機電源失效的情況下，采用機載蓄電池作為應急電源為無人機供電。在發(fā)電機與蓄電池的電源切換過程中，會出現(xiàn)供電中斷間隙。而無人機控制系統(tǒng)中的飛控、慣導等設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的發(fā)電機輸出額定電壓為28.5V，現(xiàn)國內多采用標稱電壓為24V的蓄電池直接掛靠于相應的匯流條。發(fā)電機正常工作輸出額定電壓時，蓄電池處于浮充狀態(tài)，不對外放電；當發(fā)電機電壓跌落至24V以下時，自動切換到蓄電池供電。
[0005]缺點:采用浮充方式連接蓄電池時，要求蓄電池的電壓低于發(fā)電機電壓下限。蓄電池電壓偏低將導致送達用電設備端的電源電壓也有較大幅度的偏低。尤其當蓄電池負載較大時，蓄電池帶載電壓進一步降低，輸電線路壓降進一步增大，有可能導致送達用電設備端的電源電壓低于設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的電壓，并在飛機上增加大容量電容。這也必然增加飛機的重量和成本，對于無人機這類輕型飛機來說代價較大。
[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能夠輸出較高電壓并同時減輕蓄電池重量，可將蓄電池電壓提高至比發(fā)電機電壓略高的水平，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，需設置相應的主電源與應急電源轉換控制電路，以防止蓄電池在非應急工作時放電。由此帶來另一個問題:在發(fā)電機電源與蓄電池電源供電切換的過程中，會產生短暫的斷電，需設置專門的不間斷供電電路保證無人機飛控、慣導等設備的正常工作，以保證其數據不丟失。根據航空工業(yè)相關標準，對于具有不間斷供電要求的數字式航空電子設備，允許供電中斷時間應小于50 μ So
[0008]如圖1所示，目前國內多采用快速反應繼電器作為供電切換器件，并通過在用電設備端設置大容量支撐電容來消除不間斷供電設備在電源切換時出現(xiàn)的供電中斷間隙。以匯流條電壓采樣值作為控制驅動電路的輸入，當匯流條電壓值低于某門限值后，由控制驅動電路驅動繼電器動作，將發(fā)電機電源切換至蓄電池電源。電源切換開關器件選用響應速度快的繼電器，可盡量縮短電源切換中出現(xiàn)的掉電間隔時間，再通過在設備端合理配置電容，可滿足設備的不間斷供電要求。
[0009]綜上所述，現(xiàn)有技術的缺點主要有以下兩點:
[0010]—是電路較復雜，同時也降低了電路的基本可靠性；
[0011 ] 二是以快速反應繼電器作為不間斷供電切換電路的切換器件，機械觸點動作時仍存在短時的電源掉電時間，需通過外加支撐電容實現(xiàn)不間斷供電，增加了電路的重量和復雜程度，同時帶來了無人機重量增加問題。

【發(fā)明內容】

[0012]本發(fā)明的目的是為解決目前無人機雙電源供電時，兩路電源之間的切換存在短時的掉電時間，需通過外加支撐電容實現(xiàn)不間斷供電，切換系統(tǒng)的重量大，復雜程度高，可靠性低的技術問題。
[0013]為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種無人機不間斷供電系統(tǒng)，包括發(fā)電機、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不間斷負載分配電源，所述主匯流條直接向無人機其他負載分配電源；所述不間斷控制電路用于根據發(fā)電機輸出電壓進行供電回路切換，當發(fā)電機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，該不間斷控制電路導通，當發(fā)電機輸出電壓使不間斷匯流條電壓高于最低工作電壓閾值時，該不間斷控制電路關斷，所述最低工作電壓閾值由所述不間斷負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)壓電路和模擬開關電路串聯(lián)構成，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電路輸入端，用于穩(wěn)定所述模擬開關電路的輸入電壓；所述模擬開關電路輸出端與所述不間斷匯流條連接，當所述不間斷匯流條電壓低于最低工作電壓閾值時，該模擬開關電路導通并放大蓄電池的供電電流，當所述不間斷匯流條電壓高于最低工作電壓閾值時，該模擬開關電路關斷。
[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)構成，所述限流電阻連接所述穩(wěn)壓二極管的負極，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電路壓降之和。
[0017]優(yōu)選地，所述模擬開關電路由多個三極管或場效應管串聯(lián)組成。
[0018]優(yōu)選地，所述模擬開關電路由三只三極管或場效應管串聯(lián)組成。
[0019]優(yōu)選地，所述模擬開關電路由達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有蓄電池開關。
[0023]本發(fā)明結構簡單、成本低、重量輕，僅以少數三極管、穩(wěn)壓管等分立元件構建無人機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，精簡的電路設計提高了系統(tǒng)的可靠性；電源切換無間隔，以三極管(或場效應管)構建供電切換電路，而不使用現(xiàn)有技術中普遍采用的繼電器、接觸器之類的機械觸點開關，從而避免了觸點切換過程中出現(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)電機電源電位的蓄電池作為發(fā)電機的備用電源，使得發(fā)電機失效情況下設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)明實施例一的系統(tǒng)結構圖；
[0027]圖4為本發(fā)明實施例二的系統(tǒng)結構圖；
[0028]圖5為本發(fā)明實施例中供電電壓監(jiān)測結果圖；
[0029]圖6為本發(fā)明實施例中供電電壓示波器實時監(jiān)測圖。
[0030]圖中，蓄電池1 ;蓄電池開關2 ;不間斷控制電路3 ;不間斷匯流條4 ;發(fā)電機5 ;主匯流條6 ;不間斷用電設備7 ;其他機載用電設備8。
【具體實施方式】
[0031]現(xiàn)在結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結構，因此其僅顯示與本發(fā)明有關的構成，且其不應理解為對本發(fā)明的限制。
[0032]如圖2所示的原理框圖，本發(fā)明的無人機不間斷供電系統(tǒng)，蓄電池1通過蓄電池開關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備(或稱不間斷負載)7 ;發(fā)電機5通過主匯流條6分別連接到不間斷匯流條4和其他機載用電設備(或稱其他機載負載)8，發(fā)電機5正常工作時，為不間斷用電設備7和其他機載用電設備8供電。當發(fā)電機5故障時，其輸出電壓跌落，當發(fā)電機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，不間斷控制電路3導通，切換到由蓄電池1通過不間斷匯流條4為不間斷用電設備7供電，保證了無人機的飛控、慣導等不間斷負載設備在發(fā)電機故障時正常工作；當發(fā)電機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，發(fā)電機5的故障排除，不間斷