用于无人机的油电混合供电系统、油电混合式无人机技术方案

本发明专利技术公开一种用于无人机的油电混合供电系统、油电混合式无人机，该供电系统包括：燃油发动机，用于将燃油的化学能转换为动能，提供给交流发电机；交流发电机，用于将燃油发动机提供的动能转换为交流电，输出给电能转换模块；电能转换模块，包括由三个两相桥式整流电路并联连接构成的整流单元，用于将交流发电机输出的交流电经过各两相桥式整流电路后，转换为直流电提供给无人机供电。本发明专利技术具有结构简单、成本低、重量小、冗余度及安全稳定性高且续航时间长等优点。

An oil electric hybrid power supply system and an oil electric hybrid UAV for UAVs.

The invention discloses an oil and electricity hybrid power supply system for UAV and an oil and electricity hybrid UAV. The power supply system includes a fuel engine, which is used to convert the chemical energy of fuel to kinetic energy and to an AC generator; a alternator is used to convert the kinetic energy provided by a fuel engine to alternating current and output to electricity. The energy conversion module, including the rectifier unit composed of three two phase bridge rectifier circuits connected in parallel, is used to convert the alternating current from the alternating current generator to the two phase bridge rectifier circuit and convert it into DC power supply to the UAV. The invention has the advantages of simple structure, low cost, small weight, high redundancy, high safety and stability, and long service life.

【技术实现步骤摘要】
用于无人机的油电混合供电系统、油电混合式无人机
本专利技术涉及无人机
，尤其涉及一种用于无人机的油电混合供电系统、油电混合式无人机。
技术介绍
目前大多数小型无人机通常都是采用单一动力系统供电，如采用锂电池或采用甲醇、汽油等燃料的内燃机给无人机供电。而采用锂电池供电，由于无人机本身要求载重重量尽可能小，因而对电池的重量具有一定限制，小重量的电池能提供的能量非常有限，使得无人机供电的续航时间短，无法满足无人机长时间、长距离续航的需求；采用汽油、甲醇等内燃机的油动无人机，内燃机通过燃油转化提供机械能，带动桨叶旋转而提供升力，但是装置的体积重量大、响应速度慢，还会产生较大的噪声，且通常仅能用于固定翼无人机上，难以适用于旋翼及倾转翼无人机中。为解决上述问题，有从业者提出使用电池与燃油两套动力系统结合的方式为无人机供电，但是通常都是将两套动力系统分别独立使用，使得既有电动供电系统，又有油动供电系统。如中国专利申请CN204264457U，通过将燃油发动机作为主动力系统，电动机、锂电池作为副动力系统，主旋翼使用主动力系统驱动，副旋翼使用副动力系统供电；以及中国专利申请CN206968978U公开一种混合动力倾转机翼无人机，通过在无人机起飞、降落阶段，使用电动系统，在平飞状态时由油动力系统驱动无人机飞行。但是采用上述无人机，仅仅是电动供电与油动驱动两种模式的混合使用，由于是独立使用电动供电系统、油动系统驱动，无法实现两套系统的充分利用，其使用电动供电系统供电时，仍然存在上述续航时间短等问题，而油动系统也仍然存在上述体积重量大、响应速度慢以及噪声大等问题，并未实现真正的油电混合供电。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种结构简单、成本低、重量小、冗余度及安全稳定性高且续航时间长的用于无人机的油电混合供电系统、油电混合式无人机。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种用于无人机的油电混合供电系统，包括：燃油发动机，用于将燃油的化学能转换为动能，提供给交流发电机；交流发电机，用于将所述燃油发动机提供的动能转换为交流电，输出给电能转换模块；电能转换模块，包括由三个两相桥式整流电路并联连接构成的整流单元，用于将所述交流发电机输出的交流电经过各所述两相桥式整流电路后，转换为直流电提供给无人机供电。作为本专利技术系统的进一步改进：还包括与所述电能转换模块连接的电池模块，用于将所述电能转换模块输出的电能进行稳压后储存以及将储存的电能提供给无人机供电。作为本专利技术系统的进一步改进：当所述电能转换模块输出的电压大于所述电池模块的电压时，控制所述电能转换模块给无人机供电，同时给所述电池模块充电；当所述电能转换模块输出的电压小于所述电池模块的电压时，控制所述电能转换模块与电池模块同时给无人机供电，当所述电能转换模块处于异常状态时，控制所述电池模块单独给无人机供电以提供应急电源。作为本专利技术系统的进一步改进：所述电池模块为锂电池。作为本专利技术系统的进一步改进：所述整流单元的输出端还设置有滤波单元。作为本专利技术系统的进一步改进：所述滤波单元为电容滤波电路、电感滤波电路、由电容与电感构成的滤波电路中的任意一种。作为本专利技术系统的进一步改进：所述电能转换模块的输出端还设置有稳压单元。作为本专利技术系统的进一步改进：所述稳压单元为包括稳压管的稳压电路。一种油电混合动力无人机，所述无人机内设置有如上述的供电系统。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1)本专利技术通过由燃油发动机、交流发电机以及电能转换模块构成一套油电混合供电系统，由燃油发动机提供动能给交流发电机，交流发电机转换为交流电后通过电能转换模块转换为直流电，使得由燃油最终转换为电能进行供电，能够结合油动、电动方式给无人机提供持续供电，解决了单一电动续航时间短、油动内燃机体积重量大、响应时间慢等的问题，且相比于传统的混合使用油电两种供电方式，能够实现真正的油电混合发电有效提高无人机续航时间，同时减少系统的重量，保证无人机长时间、长距离飞行。2)本专利技术电能转换模块中由三个两相桥式整流电路实现整流，采用三个两相桥式整流方式，结构简单、重量小，能够减小无人机的载重，同时相比于传统的如三相桥式整流方式，输出电压稳定性好，且当其中任意一相整流电路出现故障时系统仍可以正常工作，有效提高了系统的冗余度以及安全可靠性。3)本专利技术进一步设置电池模块，在电能转换模块输出的能量充足时进行储能充电，在电能转换模块输出的能量不足时释放能量以补充不足的电能，实现稳压功能，同时由电池模块还可以实现多余能量的存储，以及在能量不足时提供补充能量或在异常状态时提供应急电源等，有效提高供电系统的能源利用率，同时进一步提高了供电系统的供电稳定性，延长无人机的续航时间。附图说明图1是本专利技术实施例1用于无人机的油电混合供电系统的结构示意图。图2是三相桥式整流电路的结构原理示意图。图3是本专利技术实施例1使用的两相桥式整流电路的结构示意图。图4是本专利技术实施例1中滤波前后的波形对比图。图5是本专利技术实施例2用于无人机的油电混合供电系统的结构示意图。图例说明：1、燃油发动机；2、交流发电机；3、电能转换模块；31、整流单元；32、滤波单元；33、稳压单元；4、电池模块。具体实施方式以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本专利技术作进一步描述，但并不因此而限制本专利技术的保护范围。实施例1：如图1所示，本实施例用于无人机的油电混合供电系统，包括：燃油发动机1，用于将燃油的化学能转换为动能，提供给交流发电机2；交流发电机2，用于将燃油发动机1提供的动能转换为交流电，输出给电能转换模块3；电能转换模块3，包括由三个两相桥式整流电路并联连接构成的整流单元31，用于将交流发电机2输出的交流电经过各两相桥式整流电路后，转换为直流电提供给无人机供电。本实施例通过由燃油发动机1、交流发电机2以及电能转换模块构3成一套油电混合供电系统，由燃油发动机1提供动能给交流发电机2，交流发电机3转换为交流电后通过电能转换模块转换为直流电，使得由燃油最终转换为电能进行供电，能够结合油动、电动方式给无人机提供持续供电，解决了单一电动续航时间短、油动内燃机体积重量大、响应时间慢等的问题，且相比于传统的混合使用油电两种供电方式，能够实现真正的油电混合发电，有效提高无人机续航时间，同时减少系统的重量，保证无人机长时间、长距离飞行。本实施例首先考虑无人机的载重问题，电能转换模块3中使用桥式整流电路实现整流，能够减小无人机的载重，且输出电压性能好，而传统的通常是使用如三相桥式整流电路实现整流，三相桥式整流电路如图2所示，使用三相桥式整流电路进行整流后仍然存在电压波动，且当电路中任意一相输出故障时即无法正常工作，而无人机对于供电的稳定可靠性要求较高，若直接采用该三相桥式整流电路至上述供电系统中，可靠性降低；本实施例进一步考虑无人机供电的稳定可靠性，电能转换模块3由三个两相桥式整流电路实现整流，采用三个两相桥式整流方式，相比于传统的如三相桥式整流方式，输出电压稳定性好，且当其中任意一相整流电路出现故障时系统仍可以正常工作，有效提高了系统的冗余度以及安全可靠性，保证了无人机供电的稳定可靠性。本实施例采用的两相桥式整流电路具体如图3所示，每个两相桥式整流电路为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于无人机的油电混合供电系统，其特征在于，包括：燃油发动机(1)，用于将燃油的化学能转换为动能，提供给交流发电机(2)；交流发电机(2)，用于将所述燃油发动机(1)提供的动能转换为交流电，输出给电能转换模块(3)；电能转换模块(3)，包括由三个两相桥式整流电路并联连接构成的整流单元(31)，用于将所述交流发电机(2)输出的交流电经过各所述两相桥式整流电路后，转换为直流电提供给无人机供电。

【技术特征摘要】
1.一种用于无人机的油电混合供电系统，其特征在于，包括：燃油发动机(1)，用于将燃油的化学能转换为动能，提供给交流发电机(2)；交流发电机(2)，用于将所述燃油发动机(1)提供的动能转换为交流电，输出给电能转换模块(3)；电能转换模块(3)，包括由三个两相桥式整流电路并联连接构成的整流单元(31)，用于将所述交流发电机(2)输出的交流电经过各所述两相桥式整流电路后，转换为直流电提供给无人机供电。2.根据权利要求1所述的用于无人机的油电混合供电系统，其特征在于：还包括与所述电能转换模块(3)连接的电池模块(4)，用于将所述电能转换模块(3)输出的电能进行稳压后储存以及将储存的电能提供给无人机供电。3.根据权利要求2所述的用于无人机的油电混合供电系统，其特征在于：当所述电能转换模块(3)输出的电压大于所述电池模块(4)的电压时，控制所述电能转换模块(3)给无人机供电，同时给所述电池模块(4)充电；当所述电能转换模块(3)输出的电压小于所述电池模块(4)的电压时，控制所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张代智，杨超，叶祖峰，
申请(专利权)人：中科灵动航空科技成都有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51