一种系留浮翼平台电源系统的制作方法

1.本实用新型涉及系留浮翼平台供电技术领域，特别是涉及一种系留浮翼平台电源系统。


背景技术：

2.系留浮翼平台是一种依靠囊体内充入氦气作为浮升气体获得升力、同时通过尾翼可借助风力获得辅助升力，并通过立面翼面控制迎风航向、利用系缆实现定点留空的小型浮空器，其具有小型化、低成本、易操作、机动性好等特点，可以实现简便、快捷地展开并升空作业，将来在行业应用上会越来越广泛。
3.但是，系留浮翼平台工作需要稳定可靠的电源供应，系留供电系统的主要任务是给系留飞行器的载荷持续地供电，要求全天候工作和稳定可靠地工作。系留供电系统分为地面电源和机载电源，其中地面电源将交流市电转换为直流高电压，然后通过系留线缆供给机载电源，机载电源将输入的高电压转换为飞行器载荷所需的直流电压。
4.目前，行业内系留电源设计除了给载荷供电之外，为维持无人机持久的升力，还需要给无人机提供持续的电力，所以机载电源设计的功率比较大，对散热设计要求也很高，从而重量也比较重。且，系留浮翼平台的载重有限，且其大部分升力主要提供给应用载荷，因此，需要对机载电源进行轻量化设计。
5.因此，需要为系留浮翼平台设计一种可降低机载电源的输出功率和重量的系留电源系统。


技术实现要素：

6.基于此，本实用新型的目的在于提供一种系留浮翼平台电源系统，用于降低机载电源的输出功率和重量。
7.本实用新型实施例提供了一种系留浮翼平台电源系统，包括：地面电源、机载电源、光电复合缆和系留浮翼平台，所述机载电源挂载在所述系留浮翼平台上；其中，
8.所述地面电源包括地面升压变换装置和地面光电转换模块，所述地面升压变换装置分别与三相220vac电源和所述光电复合缆连接，所述地面光电转换模块与所述光电复合缆连接；
9.所述机载电源包括光电混装连接器、降压变换装置、电源转换模块和机载光电转换模块，所述降压变换模块分别与所述电源转换模块和所述系留浮翼平台搭载的载荷连接，以及通过所述光电混装连接器与所述光电复合缆连接，所述电源转换模块与所述机载光电转换模块连接，所述机载光电转换模块与所述载荷连接。
10.在本实用新型实施例中，通过先对地面电源进行升压的方式，再通过光电复合缆远距离传输到机载电源降低线损，然后机载电源再对高压输入进行降压变换到载荷所需工作电压，可以为系留浮翼平台提供持续电源传输能力，从而实现对系留浮翼平台所搭载的载荷供电或充电的功能。此外，光电复合缆在起到电源传输和光信号传输的同时，其缆绳还
可以通过系留的方式使系留浮翼平台能持续留空工作，不至于飞走。由于不需要像系留无人机一样给无人机提供其维持飞行的电源，系留浮翼平台依靠囊体内充入氦气作为浮升气体获得升力，不需要额外能源供应，从而可以进一步降低机载电源的输出功率，按系留浮翼平台所搭载载荷所需功率配置即可。此外，机载电源通过光电混装连接器与光电复合缆连接，可以在便于机载电源与光电复合缆连接的同时，还可以便于机载电源的小型化、轻量化设计，进一步可以降低系留浮翼平台的载荷重量。
11.可选地，所述光电混装连接器为光电混装接插件。
12.可选地，所述地面升压变换装置包括防雷电路、滤波电路、功率因素校正电路、第一级dc/dc电压变换电路和第一整流滤波电路；
13.所述防雷电路的输入端与所述三相220vac电源连接，输出端与所述滤波电路的输入端连接；
14.所述滤波电路的输出端与所述功率因素校正电路的输入端连接；
15.所述功率因素校正电路的输出端与所述第一级dc/dc电压变换电路的输入端连接；
16.第一级dc/dc电压变换电路的输出端与所述第一整流滤波电路的输入端连接；
17.所述第一整流滤波电路的输出端与所述光电复合缆连接。
18.可选地，所述地面升压变换装置还包括第一电压转换控制电路；
19.所述第一电压转换控制电路分别与功率因素校正电路、第一级dc/dc电压电压变换电路的控制端连接。
20.可选地，所述降压装置包括输入滤波电路、第二级dc/dc电压变换电路和第二整流滤波电路；
21.所述输入滤波电路的输入端通过所述光电混装连接器与所述光电复合缆连接，输出端与所述第二级dc/dc电压变换电路的输入端连接；
22.所述第二级dc/dc电压变换电路的输出端与所述第二整流滤波电路的输入端连接；
23.所述第二整流滤波电路的输出端分别与所述电源转换模块和系留浮翼平台搭载的载荷连接。
24.可选地，所述输入滤波电路的输入端设有二极管，所述二极管的阳极与通过所述光电混装连接器与所述光电复合缆连接。
25.可选地，所述降压变换装置还包括第二电压转换控制电路，所述第二电压转换控制电路与所述第二级dc/dc电压变换电路的控制端连接。
26.可选地，所述电源转换模块包括第三级dc/dc电压变换电路，所述第三级dc/dc电压变换电路的输入端与所述第二整流滤波电路的输出端，输出端与所述机载光电转换模块连接。
27.可选地，所述光电复合缆的一端固定于系留浮翼平台，另一端锚泊于地面。
28.可选地，所述系留浮翼平台电源系统还包括：地面收放线器，所述地面电源放置在所述地面收放线器上，所述光电复合缆缠绕在所述地面收放线器上。
29.相较于现有技术而言，本实用新型实施例提供的系留浮翼平台电源系统，可以通过地面电源、机载电源可以为系留浮翼平台提供持续电源传输能力，光电复合缆在起到电
源传输和光信号传输的同时，其缆绳还可以通过系留的方式使系留浮翼平台能持续留空工作，不至于飞走，系留浮翼平台依靠囊体内充入氦气作为浮升气体获得升力，不需要额外能源供应，可以进一步降低机载电源的输出功率，按系留浮翼平台所搭载载荷所需功率配置即可，还可以通过光电混装连接器将机载电源进行小型化、轻量化设计，进一步降低了系留浮翼平台的载荷重量。本实用新型实施例提供的系留浮翼平台电源系统可具有降低机载电源的输出功率和重量等特点。
30.为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型。
附图说明
31.图1为本实用新型实施例提供的一种系留浮翼平台电源系统的架构示意图；
32.图2为本实用新型实施例提供的一种地面升压变换装置的结构示意图；
33.图3为本实用新型实施例提供的一种地面电源的输入部分的结构示意图；
34.图4为本实用新型实施例提供的一种地面电源的电压变换部分的结构示意图；
35.图5为本实用新型实施例提供的一种地面电源的控制部分的结构示意图；
36.图6为本实用新型实施例提供的一种地面电源的电压变换部分与控制部分之间的连接示意图；
37.图7为本实用新型实施例提供的一种降压变换装置的结构示意图；
38.图8为本实用新型实施例提供的一种机载电源的输入部分的结构示意图；
39.图9为本实用新型实施例提供的一种机载电源的电压变换部分的结构示意图；
40.图10为本实用新型实施例提供的一种机载电源的控制部分的结构示意图；
41.图11为本实用新型实施例提供的一种电源转换模块的结构示意图；
42.图12为本实用新型实施例提供的另一种系留浮翼平台电源系统的架构示意图。
具体实施方式
43.在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于其构造进行定义的，它们是相对的概念。因此，有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。
44.以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与本公开的一些方面相一致的实施方式的例子。
45.在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。本文中所使用的的“第一”、“第二”等序词是用于区分不同对象。
46.附图中各个部件的形状和大小不反映真实比例，目的只是示意说明以下示例性实施例中所描述的实施方式。
47.下面将结合附图详细介绍本实用新型实施例提供的技术方案。
48.请参考图1所示，本实用新型实施例提供的系留浮翼平台电源系统，包括：地面电
源1、机载电源2、光电复合缆3和系留浮翼平台，机载电源2挂载在系留浮翼平台上。
49.可选地，地面电源1包括地面升压变换装置11和地面光电转换模块12，地面升压变换装置11分别与三相220vac电源(即电网)和光电复合缆3连接，地面光电转换模块12与光电复合缆3连接。
50.可选地，机载电源2包括光电混装连接器21、降压变换装置22、电源转换模块23和机载光电转换模块24，降压变换模块分别与电源转换模块23和系留浮翼平台搭载的载荷连接，以及通过光电混装连接器21与光电复合缆3连接，电源转换模块23与机载光电转换模块24连接，机载光电转换模块24与该载荷连接。
51.本实用新型实施例提供的系留浮翼平台电源系统的工作原理如下：
52.该系留浮翼平台电源系统可以进行电源和数据的传输。其中，在电源传输中，地面电源1可以通过地面升压变换装置11将地面三相220vac电源输出的交流电压转换为390v直流电压，通过光电复合缆3传输到机载电源2的光电混装连接器21；机载电源2可以通过降压变换装置22将390v直流电压降低至12v直流电压，并输出两路12v直流电压，一路12v直流电压为系留浮翼平台搭载的载荷提供电源，另一路12v直流电压通过电源转换模块23降低至5v直流电压，为机载光电转换模块24等提供持续电源。在数据传输中，系留浮翼平台搭载的载荷可以通过光电复合缆3的光纤传输到地面电源1，与地面进行数据信息交互，通过专用软件可以起到空中状态检测和地面操作控制的作用。比如，地面电源1的地面光电转换模块12和机载电源2的机载光电转换模块24，通过光电复合缆3中的光纤进行空中与地面上下行信号传输，地面终端可通过网口对系留浮翼平台空中状态进行实时监测及地面发送操作指令对空中载荷进行操作控制的作用。
53.在本实用新型实施例中，通过先对地面电源1进行升压的方式，再通过光电复合缆3远距离传输到机载电源2降低线损，然后机载电源2再对高压输入进行降压变换到系留浮翼平台搭载的载荷所需工作电压，可以为系留浮翼平台提供持续电源传输能力，从而实现对系留浮翼平台所搭载的载荷供电或充电的功能，例如对安控模块充电。此外，光电复合缆3在起到电源传输和光信号传输的同时，其缆绳还可以通过系留的方式使系留浮翼平台能持续留空工作，不至于飞走。由于不需要像系留无人机一样给无人机提供其维持飞行的电源，系留浮翼平台依靠囊体内充入氦气作为浮升气体获得升力，不需要额外能源供应，从而可以进一步降低机载电源2的输出功率，按系留浮翼平台所搭载载荷所需功率配置即可，一般在200w以内。此外，机载电源2通过光电混装连接器21与光电复合缆3连接，可以在便于机载电源2与光电复合缆3连接的同时，还可以便于机载电源2的小型化、轻量化设计，进一步可以降低系留浮翼平台的载荷重量。
54.可选地，系留浮翼平台电源系统还包括：地面收放线器。其中，地面电源1放置在地面收放线器上，光电复合缆3缠绕在地面收放线器上，便于光电复合缆3的收放。示例性的，地面收放线器可以设有光电滑环，用于收放光电复合缆3。
55.可选地，光电复合缆3可以由空中线缆和光纤经高分子纤维护套复合而成，其中，光电复合缆3中的电缆可以用于地面电源1往机载电源2供电，光缆用于数据传输。光电复合缆3的护套采用属轻质高强材料编织，由于光电复合缆3一端固定于系留浮翼平台另一端锚泊于地面(收纳于地面收放线器的线筒)，因此，光电复合缆3可以用于使浮翼平台的系留驻空，护套承受绝大部分的拉力，可承受拉力达600kg。
56.可选地，光电混装连接器21为光电混装接插件，可以以快接快拆的方式优化了机载电源2与光电复合缆3连接操作的快捷性，还可以降低机载电源2的重量，进一步的可以降低系留浮翼平台的载重负担。具体地，该光电混装接插件可以是轻型、小型化的光电混装接插件。
57.可选地，结合图1-4、12所示，地面升压变换装置11包括防雷电路111、滤波电路112、功率因素校正电路113、第一级dc/dc电压变换电路114和第一整流滤波电路115。其中，防雷电路111的输入端与三相220vac电源连接，输出端与滤波电路112的输入端连接，滤波电路112的输出端与功率因素校正电路113的输入端连接，功率因素校正电路113的输出端与第一级dc/dc电压变换电路114的输入端连接，第一级dc/dc电压变换电路114的输出端与第一整流滤波电路115的输入端连接，第一整流滤波电路115的输出端与光电复合缆3连接。
58.具体地，如图3所示，可以在三相220vac电源与防雷电路之间设置一个输入开关，用于控制是否给防雷电路111输出交流电。防雷电路主要由m3、m4、m6、znr2、znr4等电子元件组成。滤波电路主要由c7、fl2、c10、fl3等电子元件组成。功率因素校正电路113主要由c9、dg1、d2、d11、c48、q49等电子元件组成。
59.具体地，如图4所示，第一级dc/dc电压变换电路114主要由q6、t1等电子元件组成。其中，通过t1可以实现第一级dc/dc电压变换电路114的输入输出电气隔离。第一整流滤波电路115主要由q1、q2、c20、c9、c3、fl2等电子元件组整成。
60.本实用新型实施例中，防雷电路111、滤波电路112、功率因素校正电路113可以作为地面电源1的输入部分。其中，三相220vac电源输出的220v交流电压(即电网电压)进入防雷电路111，通过防雷电路111把过高的交流电压吸收，防止过高交流电压进入而损坏地面电源1，保护后级电路正常工作。防雷电路111输出的交流电压经过滤波电路112后，可以滤掉干扰波，再整流出220v直流电压传输到功率因素校正电路113。功率因素校正电路113可以使220v直流电压的功率因素达到0.9以上，能够减少地面电源1对电网的干扰，并输出220v的稳定电压，为后级电压变换作准备。
61.在本实用新型实施例中，第一级dc/dc电压变换电路114和第一整流滤波电路115可以作为地面电源1的电压变换部分。其中，第一级dc/dc电压变换电路114和第一整流滤波电路115，可以把功率因数校正电路输出电压变换成直流390v，输出给光电复合缆3，并可以实现输入输出电气隔离。
62.可选地，结合图1-6所示，地面升压变换装置11还包括第一电压转换控制电路116。其中，第一电压转换控制电路116分别与功率因素校正电路113、第一级dc/dc电压变换电路114的控制端连接。
63.具体地，如图5-6所示，第一电压转换控制电路116主要由型号为tea1716的ic3等电子元件组成。
64.在本实用新型实施例中，第一电压转换控制电路116可以作为地面电源1的控制部分。第一电压转换控制电路116可以对功率因素校正电路113进行功率因素校正控制管理，以及对第一级dc/dc电压变换电路114进行电压变换控制管理。
65.可选地，结合图1-10、12所示，降压装置包括输入滤波电路221、第二级dc/dc电压变换电路222和第二整流滤波电路223。其中，输入滤波电路221的输入端通过光电混装连接器21与光电复合缆3连接，输出端与第二级dc/dc电压变换电路222的输入端连接，第二级
dc/dc电压变换电路222的输出端与第二整流滤波电路223的输入端连接，第二整流滤波电路223的输出端分别与电源转换模块23和系留浮翼平台搭载的载荷连接。
66.具体地，如图8所示，输入滤波电路221主要由c83、fl8、c81、f82、d6等电子元件组成。其中，二极管d6设在输入滤波电路221的输入端，d6阳极与通过光电混装连接器21与光电复合缆3连接，可以起到防反接的作用。
67.具体地，如图9所示，第二级dc/dc电压变换电路222主要由q16、q17、t3等电子元件组成。第二整流滤波电路223主要由型号为tea1995的同步整流芯片ic2、q15、q13、c66、c68、c69、c64、fl7等元件组成。
68.在本实用新型实施例中，输入滤波电路221可以作为机载电源2的输入部分。其中，输入滤波电路221可以对光电复合缆3输出的390v电压进行过滤，滤掉干扰波，再将过滤后的390v直流电压输出给第二级dc/dc电压变换电路222。
69.在本实用新型实施例中，第二级dc/dc电压变换电路222和第二整流滤波电路223可以作为机载电源2的电压变换部分。其中，第二级dc/dc电压变换电路222和第二滤波电路可以将输入滤波电路221输出的380v直流电压变换成12v直流电压，且电流为17a。
70.可选地，结合图1-10所示，地面升压变换装置11还包括第二电压转换控制电路224，第二电压转换控制电路224与第二级dc/dc电压变换电路222的控制端连接。
71.具体地，如图10所示，第二电压转换控制电路224主要由型号为tea1716ic1的ic1等元件组成。
72.在本实用新型实施例中，第二电压转换控制电路224可以作为机载电源2的控制部分。第二电压转换控制电路224可以对第二级dc/dc电压变换电路222进行电压变换控制管理。
73.可选地，结合图1-11所示，电源转换模块23包括第三级dc/dc电压变换电路231，第三级dc/dc电压变换电路231的输入端与第二整流滤波电路223的输出端，输出端与机载光电转换模块24连接。
74.具体地，如图11所示，第三级dc/dc电压变换电路231主要由型号为apw7301的ic6，dg2、fl6等元件组成。
75.在本实用新型实施例中，第三级dc/dc电压变换电路231可以将第二整流滤波电路223输出的一路12v直流电压变换成5v直流电压，其电流为2a，为机载光电转换模块24进行供电。
76.需要说明的是，上述图2-6、图7-11中电路中所涉及的断线，表示为可根据实际需求连接相应的电子元件或者相应的功能电路。图12中的终端输出可以为上述电源转换模块23的输出。输入、输出接插件可以为光电混装接插件，便于减低机载电源2的重量。
77.通过以上描述内容可知，相对于现有技术，在本实用新型实施例提供的系留浮翼平台电源系统中，通过地面电源1、机载电源2可以为系留浮翼平台提供持续电源传输能力，光电复合缆3在起到电源传输和光信号传输的同时，其缆绳还可以通过系留的方式使系留浮翼平台能持续留空工作,不至于飞走，无需要像系留无人机一样给无人机提供其维持飞行的电源，系留浮翼平台依靠囊体内充入氦气作为浮升气体获得升力，不需要额外能源供应，可以进一步降低机载电源2的输出功率，按系留浮翼平台所搭载载荷所需功率配置即可，还可以通过光电混装连接器21将机载电源2进行小型化、轻量化设计，进一步降低了系
留浮翼平台的载荷重量。本实用新型实施例提供的系留浮翼平台电源系统可具有降低机载电源的输出功率和重量等特点。
78.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。