基于高壓離線供電的懸浮作業系統的制作方法

文檔序號:19835746發布日期:2020-02-04 12:59
基于高壓離線供電的懸浮作業系統的制作方法

本發明屬于高壓高速電驅系統技術,具體為一種基于高壓離線供電的懸浮作業系統。



背景技術:

目前多旋翼飛行器的負荷和運行時間往往受到電池等供電系統限制,而不能長時間攜帶作業設備運行。同時,由于電池的能量密度有限,且重量大,占用了飛行器大部分升力,降低了機動性。

中國專利cn201520446148提出了一種多旋翼無人機有線供電系統,通過地面遠距離供電(油),但是傳統的電動無人機系統采用幾十到上百伏的驅動方案,這導致傳輸線重量隨著放線距離增長而極具增加,從而限制了無人機的飛行范圍。



技術實現要素:

本發明的目的在于提出了一種基于高壓離線供電的懸浮作業系統。

實現本發明的技術解決方案為:一種基于高壓離線供電的懸浮作業系統,包括載運設備和無人機,所述載運設備設置有發電設備及升壓設備,所述發電設備用于提供交流電,所述升壓設備用于將交流電升壓后變換成高壓直流電,所述高壓直流電通過傳輸電纜傳輸至無人機。

優選地,無人機設置有高壓電驅、高壓高速電機、涵道式螺旋槳,所述高壓電驅與傳輸電纜連接,所述高壓電驅驅動高壓高速電機,所述高壓高速電機驅動涵道式螺旋槳以提供電力。

優選地,所述升壓設備包括變壓器和整流裝置,所述變壓器用于將發電機的交流電升壓形成高壓高頻交流電,所述整流裝置用于將高壓高頻交流電變換成高壓直流電。

優選地,所述升壓設備與傳輸電纜間設置有自鎖式線盤。

本發明與現有技術相比,其顯著優點為:本發明解決了小型系統中長距離傳輸線對無人機飛行范圍的限制,大幅拓展了無人機的飛行半徑;本發明中驅動電機的能量由重型載運設備上布置的高壓供電系統通過高壓直流傳輸線提供,高電壓可以大幅減小輸電線徑,從而減小線重,以便長距離放線,大幅擴大無人機活動范圍

下面結合附圖對本發明做進一步詳細的描述。

附圖說明

圖1是一種基于高壓離線供電的懸浮作業系統。

圖2為無人機懸浮作業平臺示意圖。

圖3為重型載運裝置上的供電系統示意圖。

具體實施方式

如圖1所示,一種基于高壓離線供電的懸浮作業系統,包括載運設備1和無人機3,所述載運設備1設置有發電設備11及升壓設備12,所述發電設備11用于提供交流電,所述升壓設備12用于將交流電升壓后變換成高壓直流電,所述高壓直流電通過傳輸電纜2傳輸至無人機3。發電設備11連接升壓設備12,升壓設備12通過自縮式線盤13傳輸電纜2將電能傳輸至無人機。

在某些實施例中,載運設備1可以是重型車輛、船舶,亦或是大型運輸機、客機,也可以是固定建筑,甚至是軍用重型載運設備。

在某些實施例中,重型載運設備1中設置的發電設備11可以是柴油發電機等大功率以液態燃料作為能源的發電機設備,為提高功率密度,可以使用高速發電機,且發出交流電頻率應當盡可能高,例如1khz。

重型載運設備1中的發電設備11為無人機供電,通過高壓直流傳輸線,采用直流高電壓技術,傳輸電壓在2kv以上,從而實現小電流、細電纜供電,以限制電纜重量,增大飛行器飛行半徑。

進一步的實施例中,無人機3設置有高壓電驅31、高壓高速電機32、涵道式螺旋槳33,所述高壓電驅31與傳輸電纜2連接,所述高壓電驅31驅動高壓高速電機32,所述高壓高速電機32驅動涵道式螺旋槳33以提供電力。無人機3的動力系統采用高壓直驅,高壓電驅31采用高壓逆變器(逆變器驅動高壓高速電機32),逆變器直流母線電壓直接從高壓傳輸電纜2獲得。

在某些實施例中,無人機3的動力由高壓高速電機32提供,額定電壓在2kv以上,轉速在1萬轉到十萬轉不等,該電機軸直接驅動無人機3的涵道式螺旋槳33。以一臺20kw的無人機為例,在2kv直驅系統中,輸電線電流只有10a,100m長的該型號高壓電纜重量只有2.5kg,而100m的作業高度已經可以解決絕大部分實際問題;如果進一步提高電壓,則可以使用更輕的輸電線纜,考慮高壓絕緣材料的重量與成本,可以設定一個折衷的高電壓等級。

進一步的實施例中,所述升壓設備12包括變壓器和整流裝置,所述變壓器用于將發電機的交流電升壓形成高壓高頻交流電,所述整流裝置用于將高壓高頻交流電變換成高壓直流電。

進一步的實施例中,所述升壓設備12與傳輸電纜2間設置有自鎖式線盤13。

如此,本發明中,無人機3以有線的形式在重型載運設備1附近飛行,拓展地面作業設備的機動性,由于不需攜帶電池,無人機3的續航時間得以突破,且機動性大幅提高,所裝備動力裝置需為高壓高速電機,由輸電線高電壓直接驅動,以避免使用電源變換器,從而減小無人機重量。驅動電機的能量由重型載運設備上布置的高壓供電系統通過高壓直流傳輸線提供,高電壓可以大幅減小輸電線徑,從而減小線重,以便長距離放線,大幅擴大無人機活動范圍。

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