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一种实验室模拟无人机电源系统

阅读：1024发布：2020-08-12

专利汇可以提供一种实验室模拟无人机电源系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种实验室模拟无人机电源系统，其包括主控制器，主控制器上连接有中频电源、电参采集模块、负载管理模块、实验类型选择模块和实验控制模块，中频电源与主控制器之间设置有整流变压器；电参采集模块包括直流电参采集模块和交流电参采集模块，负载管理模块上连接有感性负载箱、两个阻性负载箱和容性负载箱。本方案通过在实验室内搭载的模拟无人机电源系统，通过中频电源代替无人机原有的机载电源，模拟出无人机电源的实时供电情况，对无人机电源的供电情况进行实时研究。，下面是一种实验室模拟无人机电源系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种实验室模拟无人机电源系统，其特征在于，包括主控制器，所述主控制器上连接有中频电源、电参采集模块、负载管理模块、实验类型选择模块和实验控制模块，所述中频电源与主控制器之间设置有整流变压器；所述电参采集模块包括直流电参采集模块和交流电参采集模块，所述负载管理模块上连接有感性负载箱、两个阻性负载箱和容性负载箱，所述直流电参采集模块和交流电参采集模块均与负载管理模块连接。
2.根据权利要求1所述的实验室模拟无人机电源系统，其特征在于，所述主控制器上连接有地面辅助电源，所述地面辅助电源为3相1KVA中频电源。
3.根据权利要求1所述的实验室模拟无人机电源系统，其特征在于，所述主控制器上还连接有应急电源，所述应急电源为20Ah免维护航空镍镉蓄电池。
4.根据权利要求1所述的实验室模拟无人机电源系统，其特征在于，所述主控制器为ARM920T 内核的S3C2440A芯片。
5.根据权利要求1所述的实验室模拟无人机电源系统，其特征在于，所述直流电参采集模块包括直流电压检测电路和直流电流检测电路。
6.根据权利要求5所述的实验室模拟无人机电源系统，其特征在于，所述直流电压检测电路包括运算放大器U6，所述运算放大器U6的正端和负端并联有调节电位器VR2、电容C59、电阻R19、无极电容C60，所述运算放大器U6的正端和负端接负载管理模块的输入端，所述运算放大器U6的输出端接负载管理模块的输出端。
7.根据权利要求5所述的实验室模拟无人机电源系统，其特征在于，所述直流电流检测电路包括运算放大器U8，所述运算放大器U8的正端和负端并联有电阻R17，所述运算放大器U8的正端和负端接负载管理模块的输入端，所述运算放大器U8的输出端接负载管理模块的输出端。
8.根据权利要求1所述的实验室模拟无人机电源系统，其特征在于，所述交流电参采集模块包括交流电压检测电路和交流电流检测电路。
9.根据权利要求8所述的实验室模拟无人机电源系统，其特征在于，所述交流电压检测电路包括运算放大器U6，所述运算放大器U6的正端和负端并联有调节电位器VR2、电阻R19和变压器T，所述变压器T的输入端接负载管理模块的输入端，所述运算放大器U6的输出端接负载管理模块的输出端。

说明书全文

一种实验室模拟无人机电源系统

技术领域

[0001] 本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种实验室模拟无人机电源系统。

背景技术

[0002] 无人机电气系统是无人机电力系统的核心部件，其性能在某种程度上决定了无人机性能的优劣；为满足未来无人机航空维修市场对维修人员的需求，针对性培养无人机配电系统维修人才，提高学院教学及科研能力，因此必须配备一套无人机电源系统，以便了解、研究电源系统工作原理、配电保护、故障查询、故障排除等相关知识。

[0003] 无人机电气系统可分为机载电气系统与地面电气系统两部分；机载电气系统主要由主电源、应急电源、电气设备控制与保护装置及辅助设备组成；电气部分一般包括电源、配电系统、用电设备三部分，电源与配电两者统称为供电系统；供电系统的功能是向无人机各用电系统或设备提供满足预定设计需求的电能；用电设备即消耗电能满足其他设备需求的设备。

[0004] 为了真实地再现无人机电气系统的供、配电网络，观察电源系统的实际工作情况，如发电机供电状态、电瓶供电状态、故障保护、应急供电等电气状态，电源实验室建设将以无人机电气系统为标准，建设一套机载模拟电源系统，使学生更直观地了解、观察实际机载电源系统的运行情况。在此实验室基础上，结合工程实际，可以开展飞机电气系统概述、配电工作原理、电网络设计教学，更加直观的了解无人机供电的实现与控制。

发明内容

[0005] 针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种能进行电源运行特性分析的实验室模拟无人机电源系统。

[0006] 为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：

[0007] 提供一种实验室模拟无人机电源系统，其包括主控制器，主控制器上连接有中频电源、电参采集模块、负载管理模块、实验类型选择模块和实验控制模块，中频电源与主控制器之间设置有整流变压器；电参采集模块包括直流电参采集模块和交流电参采集模块，负载管理模块上连接有感性负载箱、两个阻性负载箱和容性负载箱，直流电参采集模块和交流电参采集模块均与负载管理模块连接。

[0008] 进一步地，主控制器上连接有地面辅助电源，地面辅助电源为3相1KVA中频电源。

[0009] 进一步地，主控制器上还连接有应急电源，应急电源为20Ah免维护航空镍镉蓄电池。

[0010] 进一步地，主控制器为ARM920T 内核的S3C2440A芯片。

[0011] 进一步地，直流电参采集模块包括直流电压检测电路和直流电流检测电路。

[0012] 进一步地，直流电压检测电路包括运算放大器U6，运算放大器U6的正端和负端并联有调节电位器VR2、电容C59、电阻R19、无极电容C60，运算放大器U6的正端和负端接负载管理模块的输入端，运算放大器U6的输出端接负载管理模块的输出端。

[0013] 进一步地，直流电流检测电路包括运算放大器U8，运算放大器U8的正端和负端并联有电阻R17，运算放大器U8的正端和负端接负载管理模块的输入端，运算放大器U8的输出端接负载管理模块的输出端。

[0014] 进一步地，交流电参采集模块包括交流电压检测电路和交流电流检测电路。

[0015] 进一步地，交流电压检测电路包括运算放大器U6，运算放大器U6的正端和负端并联有调节电位器VR2、电阻R19和变压器T，变压器T的输入端接负载管理模块的输入端，运算放大器U6的输出端接负载管理模块的输出端。

[0016] 本发明的有益效果为：本方案通过在实验室内搭载的模拟无人机电源系统，通过中频电源代替无人机原有的机载电源，降低实验成本；整流变压器可将实验室用的115V交流电变换为28V专用航空直流电；本系统配备2套阻性负载箱、感性负载箱和容性负载箱，实验类型选择模块和实验控制模块实现对不同的负载类型进行选择、不同电压、电流值之间的切换、串并联加载与卸载实验的选择；电参采集系统由直流电参采集模块与交流电参采集模块组成，可对系统内的直流电和交流电进行实时采集。应急电源模拟无人机在主电源失效的情况下的供电，并通过实验控制模块进行控制选择，地面辅助电源模拟地面负载情况。

[0017] 本发明真实地再现无人机电气系统的供、配电网络，观察电源系统的实际工作情况，建设一套机载模拟电源系统，使学生更直观地了解、观察实际机载电源系统的运行情况。附图说明

[0018] 图1为实验室模拟无人机电源系统的原理图。

[0019] 图2为直流电压检测电路图。

[0020] 图3为直流电流检测电路图。

[0021] 图4为交流电压检测电路图。

具体实施方式

[0022] 下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

[0023] 如图1所示，实验室模拟无人机电源系统包括主控制器，主控制器上连接有中频电源、电参采集模块、负载管理模块、实验类型选择模块和实验控制模块，中频电源与主控制器之间设置有整流变压器；电参采集模块包括直流电参采集模块和交流电参采集模块，负载管理模块上连接有感性负载箱、两个阻性负载箱和容性负载箱，直流电参采集模块和交流电参采集模块均与负载管理模块连接。

[0024] 本方案通过在实验室内搭载的模拟无人机电源系统，通过中频电源代替无人机原有的机载电源，降低实验成本；整流变压器可将实验室用的115V交流电变换为28V专用航空直流电；本系统配备2套阻性负载箱、感性负载箱和容性负载箱，实验类型选择模块和实验控制模块实现对不同的负载类型进行选择、不同电压、电流值之间的切换、串并联加载与卸载实验的选择；电参采集系统由直流电参采集模块与交流电参采集模块组成，可对系统内的直流电和交流电进行实时采集。

[0025] 电参采集模块、负载管理模块、实验类型选择模块和实验控制模块均选用基于Cortex-M3 32位的RISC内核架构的STM32F103xx处理器。阻性负载箱、感性负载箱和容性负载箱均为程控型设备，控制接口为RS485，实验台操作时系统软件通过解析RS485指令实现对不同类型、不同值之间的切换、串并联加载与卸载实验。变压整流器可选用基于PWM控制技术直流电源，其特点是响应速度快、动态性能好、稳压精度高、重量轻等。

[0026] 主控制器上连接有地面辅助电源，地面辅助电源为3相1KVA中频电源，其输出频率可调、电压三相单独可调，可以模拟发电机的各种输出故障；主控制器上还连接有应急电源，应急电源为20Ah免维护航空镍镉蓄电池。应急电源模拟无人机在主电源失效的情况下的供电情况，并且通过实验控制模块进行控制选择，地面辅助电源模拟地面负载情况。

[0027] 主控制器为ARM920T内核的S3C2440A芯片。直流电参采集模块包括直流电压检测电路和直流电流检测电路；如图2所示，直流电压检测电路包括运算放大器U6，运算放大器U6的正端和负端并联有调节电位器VR2、电容C59、电阻R19、无极电容C60，运算放大器U6的正端和负端接负载管理模块的输入端，运算放大器U6的输出端接负载管理模块的输出端。

[0028] 如图3所示，直流电流检测电路包括运算放大器U8，运算放大器U8的正端和负端并联有电阻R17，运算放大器U8的正端和负端接负载管理模块的输入端，运算放大器U8的输出端接负载管理模块的输出端。

[0029] 如图4所示，交流电参采集模块包括交流电压检测电路和交流电流检测电路；交流电压检测电路包括运算放大器U6，运算放大器U6的正端和负端并联有调节电位器VR2、电阻R19和变压器T，变压器T的输入端接负载管理模块的输入端，运算放大器U6的输出端接负载管理模块的输出端。

[0030] 本发明真实地再现无人机电气系统的供、配电网络，观察电源系统的实际工作情况，建设一套机载模拟电源系统，使学生更直观地了解、观察实际机载电源系统的运行情况。

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