基于高压离线供电的悬浮作业系统技术方案

本发明专利技术提出了一种基于高压离线供电的悬浮作业系统，包括载运设备和无人机，所述载运设备设置有发电设备及升压设备，所述发电设备用于提供交流电，所述升压设备用于将交流电升压后变换成高压直流电，所述高压直流电通过传输电缆传输至无人机。本发明专利技术解决了小型系统中长距离传输线对无人机飞行范围的限制，大幅拓展了无人机的飞行半径。

Suspension operation system based on high voltage off-line power supply

【技术实现步骤摘要】
基于高压离线供电的悬浮作业系统
本专利技术属于高压高速电驱系统技术，具体为一种基于高压离线供电的悬浮作业系统。
技术介绍
目前多旋翼飞行器的负荷和运行时间往往受到电池等供电系统限制，而不能长时间携带作业设备运行。同时，由于电池的能量密度有限，且重量大，占用了飞行器大部分升力，降低了机动性。中国专利CN201520446148提出了一种多旋翼无人机有线供电系统，通过地面远距离供电(油)，但是传统的电动无人机系统采用几十到上百伏的驱动方案，这导致传输线重量随着放线距离增长而极具增加，从而限制了无人机的飞行范围。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出了一种基于高压离线供电的悬浮作业系统。实现本专利技术的技术解决方案为：一种基于高压离线供电的悬浮作业系统，包括载运设备和无人机，所述载运设备设置有发电设备及升压设备，所述发电设备用于提供交流电，所述升压设备用于将交流电升压后变换成高压直流电，所述高压直流电通过传输电缆传输至无人机。优选地，无人机设置有高压电驱、高压高速电机、涵道式螺旋桨，所述高压电驱与传输电缆连接，所述高压电驱驱动高压高速电机，所述高压高速电机驱动涵道式螺旋桨以提供电力。优选地，所述升压设备包括变压器和整流装置，所述变压器用于将发电机的交流电升压形成高压高频交流电，所述整流装置用于将高压高频交流电变换成高压直流电。优选地，所述升压设备与传输电缆间设置有自锁式线盘。本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：本专利技术解决了小型系统中长距离传输线对无人机飞行范围的限制，大幅拓展了无人机的飞行半径；本专利技术中驱动电机的能量由重型载运设备上布置的高压供电系统通过高压直流传输线提供，高电压可以大幅减小输电线径，从而减小线重，以便长距离放线，大幅扩大无人机活动范围下面结合附图对本专利技术做进一步详细的描述。附图说明图1是一种基于高压离线供电的悬浮作业系统。图2为无人机悬浮作业平台示意图。图3为重型载运装置上的供电系统示意图。具体实施方式如图1所示，一种基于高压离线供电的悬浮作业系统，包括载运设备1和无人机3，所述载运设备1设置有发电设备11及升压设备12，所述发电设备11用于提供交流电，所述升压设备12用于将交流电升压后变换成高压直流电，所述高压直流电通过传输电缆2传输至无人机3。发电设备11连接升压设备12，升压设备12通过自缩式线盘13传输电缆2将电能传输至无人机。在某些实施例中，载运设备1可以是重型车辆、船舶，亦或是大型运输机、客机，也可以是固定建筑，甚至是军用重型载运设备。在某些实施例中，重型载运设备1中设置的发电设备11可以是柴油发电机等大功率以液态燃料作为能源的发电机设备，为提高功率密度，可以使用高速发电机，且发出交流电频率应当尽可能高，例如1kHz。重型载运设备1中的发电设备11为无人机供电，通过高压直流传输线，采用直流高电压技术，传输电压在2kV以上，从而实现小电流、细电缆供电，以限制电缆重量，增大飞行器飞行半径。进一步的实施例中，无人机3设置有高压电驱31、高压高速电机32、涵道式螺旋桨33，所述高压电驱31与传输电缆2连接，所述高压电驱31驱动高压高速电机32，所述高压高速电机32驱动涵道式螺旋桨33以提供电力。无人机3的动力系统采用高压直驱，高压电驱31采用高压逆变器(逆变器驱动高压高速电机32)，逆变器直流母线电压直接从高压传输电缆2获得。在某些实施例中，无人机3的动力由高压高速电机32提供，额定电压在2kV以上,转速在1万转到十万转不等，该电机轴直接驱动无人机3的涵道式螺旋桨33。以一台20kW的无人机为例，在2kV直驱系统中，输电线电流只有10A，100m长的该型号高压电缆重量只有2.5kg，而100m的作业高度已经可以解决绝大部分实际问题；如果进一步提高电压，则可以使用更轻的输电线缆，考虑高压绝缘材料的重量与成本，可以设定一个折衷的高电压等级。进一步的实施例中，所述升压设备12包括变压器和整流装置，所述变压器用于将发电机的交流电升压形成高压高频交流电，所述整流装置用于将高压高频交流电变换成高压直流电。进一步的实施例中，所述升压设备12与传输电缆2间设置有自锁式线盘13。如此，本专利技术中，无人机3以有线的形式在重型载运设备1附近飞行，拓展地面作业设备的机动性，由于不需携带电池，无人机3的续航时间得以突破，且机动性大幅提高，所装备动力装置需为高压高速电机，由输电线高电压直接驱动，以避免使用电源变换器，从而减小无人机重量。驱动电机的能量由重型载运设备上布置的高压供电系统通过高压直流传输线提供，高电压可以大幅减小输电线径，从而减小线重，以便长距离放线，大幅扩大无人机活动范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于高压离线供电的悬浮作业系统，其特征在于，包括载运设备(1)和无人机(3)，所述载运设备(1)设置有发电设备(11)及升压设备(12)，所述发电设备(11)用于提供交流电，所述升压设备(12)用于将交流电升压后变换成高压直流电，所述高压直流电通过传输电缆(2)传输至无人机(3)。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于高压离线供电的悬浮作业系统，其特征在于，包括载运设备(1)和无人机(3)，所述载运设备(1)设置有发电设备(11)及升压设备(12)，所述发电设备(11)用于提供交流电，所述升压设备(12)用于将交流电升压后变换成高压直流电，所述高压直流电通过传输电缆(2)传输至无人机(3)。


2.根据权利要求1所述的基于高压离线供电的悬浮作业系统，其特征在于，无人机(3)设置有高压电驱(31)、高压高速电机(32)、涵道式螺旋桨(33)，所述高压电驱(31)与传输电缆(2)连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙乐，汪诚，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32