中大型無人機電源管理機由EMI濾波電路、SSPC智能功率控制開關(guān)、MCU電源管理控制電路、通訊電路、檢測電路、殼體以及航空連接器等組成。
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(fù)責(zé)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(zhuǎn)換為DC28V低壓直流電源,為飛機航電設(shè)備供電,是飛機低壓母線主要電力來源。應(yīng)急電源負(fù)責(zé)在高壓電源故障時的整機應(yīng)急系統(tǒng)供電,實現(xiàn)無人機的應(yīng)急返航和著陸。應(yīng)急電源與高壓電源和地面電源進(jìn)行并網(wǎng)使用,電源輸入和輸出經(jīng)由SSPC智能功率開關(guān)進(jìn)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(zhuǎn)換模塊變換成DC28V對全機供電,DC-DC轉(zhuǎn)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(fù)責(zé)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(hù)和顯示,并對各種信號進(jìn)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(fù)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(zhuǎn)換模塊,SSPC智能功率開關(guān),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(dāng)?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(jìn)行保護(hù)。
c)
接通地面電源時自動關(guān)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(zhuǎn)換及并網(wǎng)
a)
在機載高壓電源供電時,由DC/DC轉(zhuǎn)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(hù),輸入/輸出過/欠壓保護(hù),負(fù)載短路保護(hù),過流保護(hù)等保護(hù)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(yīng)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(fù)正常供電時,斷開機載低壓鋰電池組(應(yīng)急電源)供電狀態(tài),恢復(fù)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(jìn)行供電。
3.3 低壓鋰電池組應(yīng)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(yīng)急電源自動接入飛機電網(wǎng)進(jìn)行應(yīng)急匯流條供電,同時斷開正常匯流條供電。
3.4 電源轉(zhuǎn)換
a)
當(dāng)?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(jìn)行供電。
b)
當(dāng)?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(zhuǎn)換成28V直流電壓,同時向飛機電網(wǎng)供電。
c)
當(dāng)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(guān)閉,同時自動將低壓鋰電池組接入飛機電網(wǎng)進(jìn)行供電,斷開可卸載的設(shè)備供電(正常匯流條),以保障常開負(fù)載(應(yīng)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(guān)閉所有供電。
e)
當(dāng)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(shè)備供電。
3.5 電源保護(hù)及故障處理
a)
電源管理機在后級用電設(shè)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(guān)進(jìn)行保護(hù),避免由于負(fù)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(zhuǎn)換電路故障時,通過電源管理器將應(yīng)急電源轉(zhuǎn)換至飛機28V電網(wǎng)供電,以維持應(yīng)急系統(tǒng)供電。