剧情简介
在设计无人机(UAV)用的电源系统时,设计人员所关心的参数是尺寸(S)、重量(W)、功率密度(P)、功率重量比、效率、热管理、灵活性和复杂性。体积小、重量轻、功率密度高(SWaP)可以让无人机携带更多的有效负载,飞行和续航时间更长,并完成更多的任务。 更高的效率可以尽可能利用能源效率,大限度地延迟续航时间和飞行时间,也可使热管理尽可能容易,因为即使是较少的 功率损耗也会导致热传递。
高灵活性和低复杂性不仅可以使电源系统设计更加容易,而且还可让无人机设计人员专注于无人机设计之其他部分,而不是在电源系统设 计上面花大量的时间;它不仅可节省设计完成时间,还可降低设计复杂性。 为了充分利用上述优势,Vicor模组电源解决方案可通过最全面产品组合的高效率、高密度、配电架构,为效能关键性无人机应用提供完整的电源解决方案。 无人机的种类: 无人机可以从远端位置进行控制,或基于预编程组态自动运行。无人机有许多应用,从具结到消防,都可以由不同类别的无人机来实现。
无人机的电源: 根据子系统之负载要求,无人机有几个电源选项。 锂离子电池是一种常用的电源,体积较小、成本较低,因此是100瓦和运行数天的无人机的理想选择。 为了有更高的能量密度和功率密度,还可以选择其他的备选电源,包括太阳能电池系统、燃气轮机以及柴油发电机等。
在典型的无人机电源链中,有一个基于涡轮的发电机提供3相AC电源,其可通过整流器转换为270VDC电源,然后通过隔离式DC-DC转换器转换为48VDC电源或28VDC电源。 无人机上有许多有效负载,包括雷达、影像、航空电子、导航、制导、飞控系统和数据传输链路,其中每一个都需要一个3.3V、5V及12V等的电压范围。因此,下游DC-DC转换器或非隔离式负载点(niPoL)都需要为所需的负载电压提供28V或48V DC母线。
为了实现高效率,高电压DC母线(270V、48V或28V)沿着无人机的电源链进行优先配电。配电引起的功率损耗系以I2R(R线阻)为主,由于提高电压可以大限度地降低配电损耗,因而可减少电流;对于大型无人机更是如此,因为有很长的配电长度。 在安全方面,在高电压DC母线(270V)和低电压DC母线之间需要进行隔离,当低于60V的电压与高电压隔离开时,就符合安全超低电压(SELV)要求。 根据图1所显示的电源链,有两级DC-DC转换,由于稳压在下一级完成,其中第一级需要隔离之非稳压DC-DC转换 器,而由于隔离在上游完成,第二级则需要稳压之非隔离DC-DC转换器。为了实现更高的效率和更低的解决方案成本,隔离和稳压没有在DC-DC转换器的每 一级重复。