無人機電源管理機作為無人機的一個重要的組成部分,其工作的可靠性對無人機的安全自主飛行具有非常重要的意義。通過電源管理機,實現(xiàn)對無人機全機電源的智能控制和管理,合理分配無人機的電能,提高無人機的飛行可靠性。電源管理機負責所需電源的切換功能管理、狀態(tài)監(jiān)控等。
BPMS3000系列無人機配電管理機將飛機高壓直流電源轉換為DC28V低壓直流電源,為飛機航電設備供電,是飛機低壓母線主要電力來源。應急電源負責在高壓電源故障時的整機應急系統(tǒng)供電,實現(xiàn)無人機的應急返航和著陸。應急電源與高壓電源和地面電源進行并網(wǎng)使用,電源輸入和輸出經(jīng)由SSPC智能功率開關進行切換和控制,滿足飛機不同工作模式下的供電要求。地面調(diào)試由地面電源供電,正常飛行時由高壓電源經(jīng)DC-DC轉換模塊變換成DC28V對全機供電,DC-DC轉換模塊故障時由低壓鋰電池組供電。MCU電源管理控制電路負責接收飛控計算機的指令,電源管理系統(tǒng)的運行狀態(tài)監(jiān)控,電源系統(tǒng)控制、保護和顯示,并對各種信號進行處理以及數(shù)據(jù)傳輸以及功能切換等,以滿足飛機各種負載條件下的用電需求。
二、工作原理介紹
電源管理機組成及原理框圖如圖4 所示,由DC/DC電源轉換模塊,SSPC智能功率開關,MCU控制單元,通訊電路,檢測電路,殼體以及航空連接器等組成。
圖4 電源管理器原理框圖
三、電源管理機功能
3.1飛機地面供電
a)
將飛機地面電源接入飛機電網(wǎng)。
b)
當?shù)孛骐娫礃O性接反時,能防止地面電源接入飛機電網(wǎng),對機上電網(wǎng)進行保護。
c)
接通地面電源時自動關閉高壓電源與飛機電網(wǎng)的連接,同時切換到地面電源供電,防止地面電源與機上電源并聯(lián)供電。
3.2 高壓電源轉換及并網(wǎng)
a)
在機載高壓電源供電時,由DC/DC轉換模塊輸出28V直流電壓供電接入飛機電網(wǎng),此時將地面電源從飛機電網(wǎng)斷開。
b)
在機載高壓電源供電期間,電源管理機具有輸入反接保護,輸入/輸出過/欠壓保護,負載短路保護,過流保護等保護功能。在機載高壓電源發(fā)生故障時,電源管理機將故障狀態(tài)向飛控計算機上報,并將機載鋰電池組(應急電源)自動接入飛機電網(wǎng),斷開正常匯流條供電。
c)
在機載高壓電源恢復正常供電時,斷開機載低壓鋰電池組(應急電源)供電狀態(tài),恢復到機載高壓電源供電狀態(tài)。通過MCU控制電路將機載高壓電源供電再次接入飛機電網(wǎng)進行供電。
3.3 低壓鋰電池組應急供電
a)
在地面工作狀態(tài),地面電源未向飛機供電,機載高壓電源未工作時,可用機載低壓鋰電池組向飛機電網(wǎng)供電。
b)
在空中,機載高壓電源供電發(fā)生故障時,機載低壓鋰電池組作為應急電源自動接入飛機電網(wǎng)進行應急匯流條供電,同時斷開正常匯流條供電。
3.4 電源轉換
a)
當?shù)孛?8V電源供電正常時,電源管理機優(yōu)先將地面28V電源接入飛機電網(wǎng)進行供電。
b)
當?shù)孛?8V電源斷開時,電源管理機將輸入的DC650V直流高壓電源轉換成28V直流電壓,同時向飛機電網(wǎng)供電。
c)
當DC750V直流高壓電源發(fā)生故障時,電源管理機通過模塊的使能端自動將高壓電源關閉,同時自動將低壓鋰電池組接入飛機電網(wǎng)進行供電,斷開可卸載的設備供電(正常匯流條),以保障常開負載(應急匯流條)的用電需求,保證飛機安全回收。
d)
以上電源切換是在電源管理機接收到飛控計算機發(fā)出的運行命令后實現(xiàn)電源的優(yōu)先級切換功能,在飛控計算機未發(fā)送啟動命令時,電源管理機將關閉所有供電。
e)
當電源管理機控制電路MCU失效后,低壓電源管理器自動接通28V鋰電池組為后級設備供電。
3.5 電源保護及故障處理
a)
電源管理機在后級用電設備出現(xiàn)過流或是短路故障時,電源管理機將通過SSPC智能功率開關進行保護,避免由于負載短路或長時間過載損壞電源管理器。
b)
電源管理機在內(nèi)部電源轉換電路故障時,通過電源管理器將應急電源轉換至飛機28V電網(wǎng)供電,以維持應急系統(tǒng)供電。