[发明专利]一种无人机混合动力系统的混合整流装置及控制方法

说明书

本发明公开了混合动力、发动机控制、电机控制技术领域的一种无人机混合动力系统的混合整流装置及控制方法。该混合整流装置包括连接在发电机与备用电池之间的整流电路，所述备用电池支路上串接用于控制备用电池电流流向的开关电路；所述整流电路包括二极管整流桥和功率MOS管整流桥，所述二极管整流桥与功率MOS管整流桥并联连接发电机，所述二极管整流桥包括六个整流二级管，所述功率MOS管整流桥包括六个功率MOS管逆变器，所述二极管整流桥的输出端并联六个续流二极管；所述功率MOS管整流桥的母线上串接第一继电器，所述二极管整流桥的母线上串接第二继电器。本发明的优点是采用主动整流和被动整流的混合，根据不同工况切换整流控制方式，实现恒压输出。

技术领域

本发明涉及混合动力、发动机控制、电机控制技术领域，特别涉及一种无人机混合动力系统的混合整流装置及控制方法。

背景技术

多旋翼无人机可以实现垂直起降、悬停等，机动性、灵活性好，结构简单、控制简单，市场接受度高，广泛的用于农林植保、电力巡检、军事侦察等军农用领域，发展潜力巨大，有很明朗的市场前景。目前多旋翼无人机普遍采用动力电池供电的方式，航时较短，载重较小，且冬季或高原低温环境下电池容量减小，航时明显缩短。燃油驱动无人机动力强劲，航时长，载重大，但是燃油发动机具有明显的非线性特性，调速复杂，响应速度慢，控制困难，且燃油驱动需要结构复杂、体积庞大的传动变速机构，功重比下降。采用航空混合动力系统的解决方案，集成动力电池驱动和燃油驱动的优点，实现无人机航时长、载重大，结构简单、控制简单的目标。

现有技术的无人机混合动力系统通过高速两冲程汽油机与高速永磁同步发电机同轴机械连接组成，通过舵机连杆机构调节发动机节气门控制混合动力系统转速。永磁同步发电机转子由永磁体构成，无法调节励磁来控制发电机实现恒压输出。采用六个二极管组成整流桥，通过节气门控制发动机转速实现恒压输出。当节气门达到最大位置时，直流侧负载继续增大时，根据发动机外特性，随着负载增加，转速降低，输出电压下降。即无人机大负荷工况时，混合动力系统无法恒压输出，不满足无人机的用电需求。并且发动机最大功率点对应转速范围较小，采用被动整流控转速的控制方法时，最大功率输出电压很难与目标电压匹配。

发明内容

本发明的目的是提供一种主动整流与被动整流结合的无人机混合动力系统的混合整流装置及控制方法。

为了实现上述发明目的，本发明无人机混合动力系统的混合整流装置及控制方法采用的如下技术方案：

一种无人机混合动力系统的混合整流装置，包括连接在发电机与备用电池之间的整流电路，所述备用电池支路上串接用于控制备用电池电流流向的开关电路；所述整流电路包括二极管整流桥和功率MOS管整流桥，所述二极管整流桥与功率MOS管整流桥并联连接发电机，所述二极管整流桥包括六个整流二级管，所述功率MOS管整流桥包括六个功率MOS管逆变器，所述二极管整流桥的输出端并联六个续流二极管；所述功率MOS管整流桥的母线上串接第一继电器，所述二极管整流桥的母线上串接第二继电器。

优选的，所述开关电路包括并联设置在备用电池支路上的第一开关电路和第二开关电路，所述第一开关电路上串联第三继电器和第一截流二极管，第一截流二极管的正极与第三继电器连接，第一截流二极管的负极与整流电路连接；所述第二开关电路上串联第四继电器和第二截流二极管，第二截流二极管的正极与整流电路连接，第二截流二极管的负极与第四继电器连接。

一种无人机混合动力系统的控制方法，包括如下步骤：

(1)系统初始化，舵机归零，发动机节气门至怠速位置；

(2)判断是否为起动模式，若为起动模式，开通第三继电器和第一继电器，开启起动算法，判断发动机转速若大于4000r/min，维持当前转速，等待整流命令；若发动机转速小于4000r/min，继续起动算法，直至发动机转速大于4000r/min；

(3)检测整流命令状态，若其为关断状态，维持发动机当前转速，等待整流命令；