小型长程飞行器不间断供电系统的技术研究

摘要

随着技术不断发展，各类飞行器均朝着长制空、长航程不断发展。对于此类长程飞行器中的电源系统需要完成飞行阶段全程的供电任务，在满足供电质量的同时，对电源系统的长时间不间断的可靠性提出了更高的要求。目前，在各类飞行器上，电源系统设计方案各有不同，相比较而言长程飞行器中，主电源多采用发电机系统供电，对于应急电源或不间断电源的实现方式上各有不同，尤其是在电池或超级电容等储能设备的接入方面，实现手段各有不同。对于飞机而言，因为在重复使用性、人员安全性、飞机的载重和设备安装空间等条件方面均能相应的对应急电源或不间断电源环节进行设置，极大提高飞机电源系统的供电可靠性。但在某些特殊飞行器中因受到各种条件的制约，在长程飞行过程中无法装载或设置大容量大体积的应急电池，因此在长程飞行工作的过程中终会存在电源系统无应急电源的不可靠因素。
　　 随着电池技术和开关电源技术的不断发展，使得在检测、数据处理、控制驱动、供电隔离等电路硬件方面均实现集成化和小型化，在电池的容量体积比、放电密度等指标方面更为优化。为在某些长程飞行器上实现不间断供电或满足短时应急供电需要提供技术基础。
　　 本文通过对某类长程飞行器典型负载情况的分析，得出某种典型飞行器负载对电源系统的功率需求。特别是分析了发电机和直流电池之间功率分配情况。找到直流电源所对应的负载情况，由此选择合适的蓄电池类型和指标。提出一种通过双向变换器电路对蓄电池充放电的方法。选择典型的buck-boost电路作为双向变换器主电路。通过对双向变换器中高速开关的有效控制，实现蓄电池的储能和应急放电。针对本文提出的蓄电池特性和电源系统负载情况，提出蓄电池放电和充电过程的两种模糊控制策略。为在某些小型飞行器的电源系统中增加对发电机系统提供短时应急或补充电源提出一种技术方法。解决在小型长航程飞行器电源系统不间断可靠供电要求的同时，最大程度的提高电池工作效率，达到减少供电系统电路器件数量和减少电池体积重量。