一種系留旋翼平臺電源傳輸系統與方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及動力傳動裝置領域，具體而言涉及一種系留旋翼平臺電源傳輸系統與方法。
【背景技術】
[0002]系留旋翼平臺是一種以多旋翼電動飛行器為空中平臺、通過輸電纜繩從地面為其提供電源的升空平臺。其中，電源傳輸是其中關鍵的一個組成部分。載荷能力超過15kg的系留旋翼平臺需要的電源功率超過10kW，在電源傳輸過程中，輸電纜繩的重量和損耗直接影響到系留旋翼平臺的重量和功耗，需要采用先升壓再降壓的電源傳輸方式。
[0003]目前，國外僅見以色列的系留旋翼平臺產品，但尚未發現其電源傳輸方法的相關技術。國內多旋翼電動飛行器雖然較多，但均采用電池提供電源，不涉及到電源傳輸。
[0004]電源傳輸雖然在電力系統等較長傳輸距離的應用中技術成熟，但這些電源傳輸方式對重量沒有嚴格要求，往往電源降壓裝置的重量較重，無法滿足系留旋翼平臺的設計要求

【發明內容】

[0005]針對現有技術中系留旋翼平臺對電源降壓設備、輸電纜繩重量的嚴格限制問題，本發明的目的旨在提出一種系留旋翼平臺電源傳輸系統與方法，為系留旋翼平臺提供超過1kff的電源傳輸能力，以支撐系留旋翼平臺持續留空工作，降低系留旋翼平臺整體重量和電源功率需求。
[0006]為達成上述目的，本發明所采用的技術方案如下:
[0007]—種系留旋翼平臺電源傳輸系統，包括:地面升壓變換裝置、三相380V AC電源、輸電裝置和多旋翼電動飛行器，多旋翼電動飛行器包括降壓變換裝置、電子速度控制器、無刷電機、電源轉換模塊、飛行控制器、傳感器組和螺旋槳，其中:
[0008]地面升壓變換裝置通過電纜分別接三相380V AC電源和輸電裝置；
[0009]輸電裝置通過電纜連接至安裝在多旋翼電動飛行器上的降壓變換裝置上；
[0010]降壓變換裝置通過電纜分別連接至電子速度控制器和電源轉換模塊上；
[0011]電源轉換模塊再通過電纜分別與飛行控制器及傳感器組連接；
[0012]電子速度控制器通過電纜再分別與飛行控制器和無刷電機相連接；
[0013]飛行控制器還通過電纜與降壓變換裝置連接；
[0014]螺旋槳通過螺母與無刷電機固定連接；
[0015]所述地面升壓變換裝置將所述三相380VAC電源的電源變換為400VDC電源，然后通過所述輸電裝置將電源傳輸到空中的降壓變換裝置，所述降壓變換裝置將電壓變換為40VDC?50VDC后，供給所述電子速度控制器和電源轉換模塊；所述電源轉換模塊將40VDC?50VDC的電源變換為5VDC供應給飛行控制器以及傳感器組，電子速度控制器在飛行控制器的控制下，調節無刷電機的轉速，帶動螺旋槳產生推力。
[0016]進一步的實施例中，所述輸電裝置包括電滑環、儲纜筒、減速電機、變頻器、排纜裝置、承力電纜、鍍銀銅線、承力填芯以及承力接插件，其中:
[0017]電滑環的轉動部分連接在儲纜筒的一端減速電機與儲纜筒的另一端連接，變頻器通過電纜連接并控制減速電機；承力纜繩的一端采用膠裝方式與承力接插件連接，其另一端穿過排纜裝置卷繞在儲纜筒上，然后與電滑環焊接；承力纜繩的內部由所述鍍銀銅線和承力填芯組成。
[0018]進一步的實施例中，降壓變換裝置由一高壓輸入接插件、一電源輸出接插件、多個BCM模塊以及一電源降壓變換電路板組成，高壓輸入接插件、電源輸出接插件分別連接在電源降壓變換電路板的兩個對端，高壓輸入接插件與承力接插件連接，BCM模塊包括用于降壓變換的總線轉換器，其芯片型號為BCM384X480T325A00。
[0019]進一步的實施例中，所述電源降壓變換電路板中，經所述輸電裝置的承力接插件的輸出電源接入高壓輸入接口，該高壓輸入接口與所述高壓輸入接插件適配，經過濾波模塊處理后，接入BCM模塊進行降壓變換，然后接到電源輸出接口輸出至電子速度控制器和電源轉換模塊，該電源輸出接口與所述電源輸出接插件適配。
[0020]進一步的實施例中，所述電源轉換模塊將40VDC?50VDC的電源變換為5VDC供應給飛行控制器以及傳感器組，其中，飛行控制器通過控制信號對降壓變換裝置進行開關控制。
[0021]根據本發明的改進，本發明的另一方面還提出一種系留旋翼平臺電源傳輸方法，包括以下步驟:
[0022]利用地面升壓變換裝置將三相380VAC電源轉換為400V直流電源；
[0023]將400V直流電源通過輸電裝置傳輸到空中的多旋翼電動飛行器上；
[0024]利用降壓變換裝置將電壓變換到40VDC?50VDC，為多旋翼電動飛行器的電子速度控制器(ESC)及無刷電機提供電源；
[0025]將40VDC?50VDC通過電源轉換模塊將電壓降低至5VDC，為多旋翼電動飛行器的飛行控制器、傳感器組提供持續電源。
[0026]進一步的實施例中，前述降壓變換裝置利用BCM芯片將400V直流電源變換成40VDC ?50VDC 輸出。
[0027]由以上本發明的技術方案可知，，本發明所提供的系留旋翼平臺電源傳輸系統與方法，通過在地面的轉換、輸電，以及在系留旋翼平臺的電壓變換，為系留旋翼平臺提供超過1kW的電源傳輸能力，以支撐系留旋翼平臺持續留空工作，降低系留旋翼平臺整體重量和電源功率需求。與現有技術相比，其顯著效果在于:
[0028]I)利用本發明的系統與方法，可使多旋翼電動飛行器通過輸電纜繩提供大功率持續電源；
[0029]2)利用本發明的系統與方法，可降低系留旋翼平臺輸電纜繩重量，使系留旋翼平臺降壓變換裝置具有較輕的重量，有效降低系留旋翼平臺纜繩電源損耗；
[0030]3)利用本發明的系統與方法，顯著提升輸電纜繩電源傳輸功率。
【附圖說明】
[0031]圖1為本發明一實施方式系留旋翼平臺電源傳輸系統的示意圖。
[0032]圖2為圖1實施例中輸電裝置的一個示例性示意圖。
[0033]圖3為圖1實施例中降壓變換裝置的一個示例性示意圖。
[0034]圖4為圖3實施例中電源降壓變換電路板的一個示例性示意圖。
【具體實施方式】
[0035]為了更了解本發明的技術內容，特舉具體實施例并配合所附圖式說明如下。
[0036]圖1所示為本發明一實施方式系留旋翼平臺電源傳輸系統的示意圖，其中，一種系留旋翼平臺電源傳輸系統，包括:地面升壓變換裝置1、三相380V AC電源2、輸電裝置3和多旋翼電動飛行器4，多旋翼電動飛行器4包括降壓變換裝置5、電子速度控制器6、無刷電機7、電源轉換模塊8、飛行控制器9、傳感器組10和螺旋槳11。
[0037]如圖1所示，地面升壓變換裝置I通過電纜分別接三相380V AC電源2和輸電裝置3 ;輸電裝置3通過電纜連接至安裝在多旋翼電動飛行器上的降壓變換裝置5上；降壓變換裝置5通過電纜再分別連接至電子速度控制器6和電源轉換模塊8上；電源轉換模塊8再通過電纜分別與飛行控制器9及傳感器組10連接。電子速度控制器6通過電纜再分別與飛行控制器9和無刷電機7相連接。飛行控制器9還通過電纜與降壓變換裝置5連接；螺旋槳11通過螺母與無刷電機7固定連接。
[0038]參考圖1所示,所述地面升壓變換裝置I將所述三相380VAC電源2的電源變換為400VDC電源，然后通過所述輸電裝置3將電源傳輸到空中的降壓變換裝置5，所述降壓變換裝置5將電壓變換為40VDC?50VDC后，供給所述電子速度控制器6和電源轉換模塊8 ;所述電源轉換模塊8將40VDC?50VDC的電源變換為5VDC供應給飛行控制器9以及傳感器組10，電子速度控制器6在飛行控制器9的控制下，調節無刷電機7的轉速，帶動螺旋槳11產生推力。
[0039]飛行控制器9采集傳感器組10的信息，按照控制要求實現多旋翼電動飛行器4進行升空以及平穩飛行。
[0040]如圖2所示為