一种不中断转换供电的无人直升机电源系统技术

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电子基础
0 引言
直升机上用电设备使用了大量的集成元器件，它们对机
载电源的供电质量提出了很高的要求，即使是正常的电源转换，如果不采取必要的措施，也会对机载用电设备的工作产生影响[1]。

在传统的直升机供电系统中，由于工作转换导致短暂的电源供电中断现象是不可避免的，这种短暂的供电中断（时间不超过50ms）对过去模拟式的电气电子设备的工作可能影响不大，但随着航空技术的飞速发展，现代数字式的电子电气设备的正常工作必然会产生很大的干扰，甚至会改变原有的工作状态[2]。

因此，直升机电源系统的转换供电
技术对保证飞机的供电裕度、可靠性和安全性而言，就显得非常重要[3]。

尤其对于无人直升机来说，像飞控管理计算机这样的综合电子系统，作为全机的“大脑”，一旦承受不住这种短暂的供电中断，直升机将会失去控制，甚至坠毁。

本文就以某型无人直升机的机载电源系统为平台，阐述了一种
不中断转换供电的电源系统技术。

1 机载电源系统
某型无人直升机电源系统主要由外电源系统、蓄电池系
统、发电机系统组成，为全机用电设备提供28V 直流电和
12V 直流电两种供电体制。

其电源系统原理图如图1所示。

图1 某型无人直升机的机载电源系统原理图
28V 直流电用于机载任务设备用电，由一台交流发电机
通过电源变换器整流输出28V 直流电源，应急情况供电由一台24V 蓄电池组和12V/22V 电源模块共同输出24V 直流电
源，地面供电通过外电源接口由机外电源输入24V 直流电源。

12V 直流电用于动力控制系统用电。

由发动机自带的交
流发电机通过变压整流后输出12V 直流电源，应急情况供电由一台12V 蓄电池组输出12V 直流电源，地面供电通过外电源接口由机外电源输入12V 直流电源。

■1.1 外电源系统
外电源插座安装在机头右侧，在直升机处于地面状态下
通过外电源插座由机外电源为全机提供独立的28V 直流电和12V 直流电，外电源系统优先于发电机系统供电。

■1.2 蓄电池系统
蓄电池系统由一台24V 蓄电池组和一台12V 蓄电池组
组成，每台蓄电池都集成了智能管理系统，能够根据内部单体电芯的电压、电流和温度信息来实现蓄电池的充放电管理和保护。

蓄电池系统为应急供电系统，只有当直升机发电机系统
故障或未满足发电要求时，为PP1汇流条和PP2汇流条提供直流应急电源。

■1.3 发电机系统
发电机系统由28V 发电系统和12V 发电系统组成。

28V 发电系统由无人直升机交流发电机和电源变换器构
成，交流发电机额定容量为2100VA，电源变换器实现发电系统的电压调节、故障保护及通讯功能。

12V 发电系统由无人直升机动力装置自带的交流磁电机
和变压整流器构成，交流磁电机的额定容量为250VA，经
变压整流器整流后给PP1汇流条供电。

2 电源系统运行模式
根据某型无人直升机的运行状态及电源系统的构型状态，电源系统工作模式可分为： ■2.1 外电源地面供电状态
系统设计为外电源优先供电，接通外电源情况下，机上
发电机自动断开。

开车前阶段为直升机静止处于地面状态，全机供电通过外电源接口由机外电源输入12V、28V 直流电源至PP1、PP2汇流条，由外电源给机上12V 和28V 用电设
备供电。

外电源供电时同时可接通蓄电池组，给蓄电池组充电。

一种不中断转换供电的无人直升机电源系统技术
舒宗燕，陈敏
（中国直升机设计研究所，景德镇，333001）
摘要：文中以某型无人直升机的机载电源系统为平台，分析了该机型的电源系统的组成和运行模式，重点介绍了供电转换技术的基本原理，其中对不中断转换供电做了详细说明。

关键词：无人直升机；电源系统；不中断转换供电
电源转为24V蓄电池供电，24V蓄电池转为发电机供电。

可知存在两处的供电转换阶段。

■3.1 外电源转24V蓄电池供电
外电源供电时同时给24V蓄电池充电，当断开外电源时，蓄电池不会断开，机上用电设备由24V蓄电池供电。

由于转换过程中蓄电池一直并网，从而实现不中断供电，保证了用电设备的正常工作。

从实测波形图（图2）可以看出PP2汇流条未出现供电中断。

■3.2 24V蓄电池转发电机
当断开外电源，机上由24V蓄电池供电时，发动机起动完成后，发电机可以正常接通，此时蓄电池不断开，由发动机给机上用电设备供电，同时给24V蓄电池充电。

由于转换过程中蓄电池一直并网，从而实现不中断供电，保证了用电设备的正常工作。

从实测波形图（图3）可以看出PP2图2 外电源转24V蓄电池波形图
图3 24V蓄电池转发电机波形图
4 结论
为保证机载电子设备的可靠工作，需尽量缩短甚至消除供电模式转换过程中的供电中断时间，本文所介绍的机载电源系统利用蓄电池作为缓冲，能够实现不中断供电，从而保证了机载用电设备的正常工作。

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