CN205945056U - 无人机的供电系统和无人机 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种无人机的供电系统和无人机。其中,该系统包括:交流电源,用于提供交流电;高压电源,与交流电源电连接,用于将交流电转换为直流电;高压电调,与高压电源电连接,用于使用直流电为无人机的高压电机供电;降压设备,与高压电源电连接,用于将直流电降压后为无人机的主控设备供电。本实用新型解决了现有技术中系留旋翼无人机中使用大功率降压模块,占用无人机允许装载的负载的技术问题。

Description

无人机的供电系统和无人机
技术领域
本实用新型涉及无人机领域,具体而言,涉及一种无人机的供电系统和无人机。
背景技术
传统无人机通过机载能源方式供电,无不受到机载能源有限的影响,飞行航时短(大多20~30分钟),不能满足长航时任务需求。
系留旋翼平台是一种以多旋翼电动飞行器为空中平台、通过输电缆绳从地面为其提供电源的升空平台,能够保证无人机长时间飞行,其中,电源传输是其中关键的一个组成部分。载荷能力超过15kg的系留旋翼平台需要的电源功率超过10kW,在电源传输过程中,输电缆绳的重量和损耗直接影响到系留旋翼平台的重量和功耗,需要采用先升压再降压的电源传输方式。
针对现有技术中系留旋翼无人机中使用大功率降压模块,占用无人机允许装载的负载的技术问题,目前尚未提出有效的解决方案。
实用新型内容
本实用新型实施例提供了一种无人机的供电系统和无人机,以至少解决现有技术中无人机通过机载能源供电,由于机载能源有限导致无人机飞行航时短的技术问题。
根据本实用新型实施例的一个方面,提供了一种无人机的供电系统,包括:交流电源,用于提供交流电;高压电源,与交流电源电连接,用于将交流电转换为直流电;高压电调,与高压电源电连接,用于使用直流电为无人机的高压电机供电;降压设备,与高压电源电连接,用于将直流电降压后为无人机的主控设备供电。
进一步地,系统还包括:系缆线,分别连接于高压电源与高压电调、降压设备之间,用于将高压电源输出的直流电传输至高压电调和降压设备。
进一步地,交流电源包括:市电电源,发电机,用于在市电电源断开时提供交流电。
进一步地,降压设备的重量小于或等于500g。
进一步地,无人机的主控设备用于控制高压电调调整高压电机的转速。
进一步地,高压电源输出的直流电压处于300V至600V的范围内。
进一步地,交流电源提供的交流电压为380V。
进一步地,降压设备将直流电降压至预设电压后为无人机的主控设备,其中,预设电压小于或等于12V。
进一步地,高压电源包括:变压器或开关电源。
进一步地,系统还包括:系缆线盘,用于收放系缆线。
根据本实用新型实施例的另一方面,还提供了一种无人机,包括:上述任意一种无人机的供电系统。
在本实用新型实施例中,本实用新型通过交流电源提供交流电,通过与交流电源电连接的高压电源将交流电转换为直流电,通过与高压电源电连接高压电调使用直流电为无人机的高压电机供电,通过与高压电源电连接的降压设备将直流电降压后为无人机的主控设备供电。上述方案采用高压电机驱动器、高压电机,输送高压直接用于驱动电机设备,一方面可省去大功率降压模块重量,使无人机能允许更多负载重量;另一方面,采用高压直接驱动,流过设备的电流更小,减小无人机系统的发热量,提高能源利用率。从而解决了现有技术中系留旋翼无人机中使用大功率降压模块,占用无人机允许装载的负载的技术问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解,构成本申请的一部分,本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
图1是根据本实用新型实施例的一种无人机的供电系统的结构示意图;
图2是根据本实用新型的一种可选的无人机的供电系统的结构示意图;以及
图3是根据本实用新型图2中的无人机内部供电系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案,下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本实用新型保护的范围。
需要说明的是,本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列单元的系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它单元。
实施例1
图1是根据本实用新型实施例的一种无人机的供电系统的结构示意图,如图1所示,该系统包括:
交流电源10,用于提供交流电。
具体的,在上述系统中,交流电源提供的交流电可以是三相交流电。
高压电源12,与交流电源电连接,用于将交流电转换为直流电。
具体的,在上述系统中,高压电源可以是逆变器、开关电源等设备。
高压电调14,与高压电源电连接,用于使用直流电为无人机的高压电机供电。
具体的,高压电机为无人机的主要动力源,高压电调通过调整电机的转速实现对无人机的控制,其中,上述高压电机可以为高压无刷直流电机。
此处需要说明的是,本申请上述系统直接采用高压电调,使得高压电调能够直接与高压电源相连,直接获取高压电源输出的高压直流电,而无需在高压电源和高压电调之间加入大功率降压设备。
降压设备16,与高压电源电连接,用于将直流电降压后为无人机的主控设备供电。
具体的,主控设备用于控制高压电调,来调整高压电机的转速。
此处需要说明的是,上述降压设备在接收到高压电源输出的高压直流电后,对高压直流电进行降压,将降压后的直流电输出至主控设备,由于主控设备需要的直流电压较小(通常为12VDC),因此上述降压设备为小功率降压设备,通常小功率降压设备的重量为几十克至几百克之间。如果使用普通电调,则需要通过降压设备对高压电源输出的高压直流电降压之后,再传输至普通电调,该降压设备为大功率降压设备,重量比小功率降压设备相比重很多。
因此采用高压驱动部件(高压电调、高压电机),使得无人机内部的供电系统无需质量较重的大功率降压部件,而采用质量较轻的小功率降压部件,从而允许无人机能够装载更多的负载。
由上可知,本实用新型通过交流电源提供交流电,通过与交流电源电连接的高压电源将交流电转换为直流电,通过与高压电源电连接高压电调使用直流电为无人机的高压电机供电,通过与高压电源电连接的降压设备将直流电降压后为无人机的主控设备供电。上述方案采用高压电机驱动器、高压电机,输送高压直接用于驱动电机设备,在保证地面直流高压输送的方式可以使无人机24h持续飞行的情况下,一方面可省去大功率降压模块重量,使无人机能允许更多负载重量;另一方面,采用高压直接驱动,流过设备的电流更小,减小无人机系统的发热量,提高能源利用率。从而解决了现有技术中系留旋翼无人机中使用大功率降压模块,占用无人机允许装载的负载的技术问题。
可选的,根据本申请上述实施例,上述系统还包括:系缆线,分别连接于高压电源与高压电调、降压设备之间,用于将高压电源输出的直流电传输至高压电调和降压设备。
由上可知,本实用新型上述系统通过使用系缆线将无人机与地面的电源连接,使得地面上的电源能够持续为我人机供电,从而使得无人机能够持续飞行。
可选的,根据本申请上述实施例,上述交流电源包括:
市电电源。
具体的,市电电源通常来源与电网,可以是380V交流电。
发电机,用于在市电电源断开时提供交流电。
在上述系统中,通过在系统中加入发电机,来实现在三相交流电中加入冗余电源设计,当市电断开时,可以使用发电机为无人机提供电能。
可选的,根据本申请上述实施例,降压设备的重量小于500g。
需要说明的是,由于现有技术的无人机所使用的电调为普通电调,使得现有技术中的降压设备不仅需要为主控及其辅助电路降压,还需要为电调降压,因此现有技术所使用的降压设备的工作功率较高,从而重量较大,通常高达30至45kg;而本申请由于使用了高压电调,高压电调能够直接接收高压直流电源输出的高压电,因此本申请中的降压设备仅为主控设备及其辅助电路降压,只需要较小的工作功率即可(例如:12W),功率较小的降压设备重量也较小,以12W的降压设备为例,12W的降压设备能够轻达300g,因此使用重量较轻的降压设备,能够减少无人机的负载,从而使无人机能够装载更多的负载。
可选的,根据本申请上述实施例,无人机的主控设备用于控制高压电调调整高压电机的转速。
可选的,根据本申请上述实施例,高压电源输出的直流电压处于300V至600V的范围内。
可选的,根据本申请上述实施例,交流电源提供的交流电压为380V。
可选的,根据本申请上述实施例,降压设备将直流电降压至预设电压后为无人机的主控设备供电,其中,预设电压小于或等于12V。
具体的,上述主控设备可以是PLC、DSP等设备,在上述系统中,预设电压为主控设备的供电电压,可以为5V。
可选的,根据本申请上述实施例,高压电源包括:变压器或开关电源。
可选的,根据本申请上述实施例,上述系统还包括:系缆线盘,用于收放系缆线。
图2是根据本实用新型的一种可选的无人机的供电系统的结构示意图,在一种可选的实施例中,结合图2所示的示例,三相交流发电机和三相交流电源(即380VAC)均与高压电源相连,在三相交流电源正常工作时,向高压直流电源输出380V交流电,在三相交流电源断开时,三相交流发电机来发电,向高压直流电源供电,高压直流电源将接收到的三相交流电转化为400V直流电,并通过系缆线传输至无人机,其中,系缆线盘用于根据无人机的高低来收放系缆线。
图3是根据本实用新型图2中的无人机内部供电系统的结构示意图,在一种可选的实施例中,系缆线将高压直流电源输出的直流电传输至无人机的高压电调和降压模块,降压模块将400V直流电将压至12V并输出至主控设备及其辅助电路,主控设备依靠降压模块输出的12V直流电供电,根据控制程序来控制高压电调,高压电调直接接收高压直流电源输出的400V直流电,并与无人机的高压电机相连,根据主控设备的控制来调整高压电机的转速。
上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述,不代表实施例的优劣。
在本实用新型的上述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有详述的部分,可以参见其他实施例的相关描述。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (11)

1.一种无人机的供电系统,其特征在于,包括:
交流电源,用于提供交流电;
高压电源,与所述交流电源电连接,用于将所述交流电转换为直流电;
高压电调,与所述高压电源电连接,用于使用所述直流电为所述无人机的高压电机供电;
降压设备,与所述高压电源电连接,用于将所述直流电降压后为所述无人机的主控设备供电。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述系统还包括:
系缆线,分别连接于所述高压电源与所述高压电调、所述降压设备之间,用于将所述高压电源输出的所述直流电传输至所述高压电调和所述降压设备。
3.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述交流电源,包括:
市电电源,
发电机,用于在所述市电电源断开时提供所述交流电。
4.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述降压设备的重量小于或等于500g。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的系统,其特征在于,所述无人机的主控设备用于控制所述高压电调调整所述高压电机的转速。
6.根据权利要求1至4中任意一项所述的系统,其特征在于,所述高压电源输出的直流电压处于300V至600V的范围内。
7.根据权利要求1至4中任意一项所述的系统,其特征在于,所述交流电源提供的交流电压为380V。
8.根据权利要求1至4中任意一项所述的系统,其特征在于,所述降压设备将所述直流电降压至预设电压后为所述无人机的主控设备供电,其中,所述预设电压小于或等于12V。
9.根据权利要求1至4中任意一项所述的系统,其特征在于,所述高压电源包括:变压器或开关电源。
10.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述系统还包括:
系缆线盘,用于收放所述系缆线。
11.一种无人机,其特征在于,包括权利要求1至10中任意一项所述的无人机的供电系统。
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