Vicor電源模塊為佰才邦系留無(wú)人機提供強大動(dòng)力源

 無(wú)人機 由于可以快速部署等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應用到各行各業(yè)。目前大部分無(wú)人機采用機載充電 鋰電池 供電，導致續航時(shí)間較短，然而某些應用場(chǎng)景要求無(wú)人機能夠長(cháng)時(shí)間不間斷留空作業(yè)，系留無(wú)人機應運而生。系留無(wú)人機通過(guò)系留線(xiàn)纜將地面電源傳輸至無(wú)人機作為動(dòng)力源來(lái)保證無(wú)人機長(cháng)時(shí)間穩定工作。

系留無(wú)人機應用

佰才邦作為通訊領(lǐng)域的優(yōu)秀企業(yè)，近幾年來(lái)在系留式多旋翼無(wú)人機系統方面的發(fā)展取得了顯著(zhù)成績(jì)。目前主打機型最大飛行高度為200米，最大負載能力15公斤，定點(diǎn)懸停時(shí)間在4-24小時(shí)，具有長(cháng)時(shí)間無(wú)故障連續飛行的能力。

系留無(wú)人機系統包括無(wú)人機、系留箱、機載電源、地面電源、系留線(xiàn)纜等子系統。在自然災害造成的通訊中斷搶險中，傳統應急方案可能需要長(cháng)達4小時(shí)的到位時(shí)間，但系留無(wú)人機從運輸到展開(kāi)業(yè)務(wù)僅需20分鐘，超短的展開(kāi)、回收時(shí)間使得系留無(wú)人機備受青睞。

系留無(wú)人機應用領(lǐng)域包括：

●   應急通訊：自然災害發(fā)生時(shí)通訊被中斷，地面公共網(wǎng)絡(luò )癱瘓，系留無(wú)人機攜帶移動(dòng)基站快速投入，確保通訊網(wǎng)絡(luò )長(cháng)時(shí)間工作；

●   科研院校：將特定設備長(cháng)時(shí)間放置于空中進(jìn)行測試，系留無(wú)人機為科研院所的課題研究起到極大助推作用；

●   安保監控：系留無(wú)人機攜帶各種類(lèi)型的攝像頭在特定時(shí)間、特定地點(diǎn)進(jìn)行長(cháng)時(shí)間空中視頻監控；

系留無(wú)人機電源結構分布

系留無(wú)人機電源子系統

系留無(wú)人機電源結構細化分布發(fā)電機輸出的220V/380V交流電壓通過(guò)地面電源子系統轉換為400V高壓，400V高壓通過(guò)系留電纜傳輸至空中機載電源子系統，在此系統中通過(guò)Vicor BCM電源模塊轉成至48V電壓為馬達系統供電。系統的運行功率大致為5kW，但為了保證足夠的抗風(fēng)能力將設計指標提升至7kW，系統中使用若干BCM電源模塊。

系留無(wú)人機對電源的需求

系留無(wú)人機在空中作業(yè)時(shí)機載電源子系統是端到端系統中的核心部件，為無(wú)人機電機以及機載負載設備工作提供動(dòng)力源，是保證系統長(cháng)時(shí)間、不間斷、安全可靠飛行的基礎。如下是系統對機載電源的需求：

●   電源設備重量輕、體積?。簷C載電源自身重量的降低會(huì )提升系統的整體負載能力；

●   輸入、輸出電壓穩定性高：保證系統在強風(fēng)、高海拔等多種條件下穩定工作；

●   能量密度大、負載能力強：保證系統裕量設計時(shí)不增加器件數量；

●   效率高：發(fā)熱量少降低了散熱設備的重量，進(jìn)一步為提升系統整體負載能力做出貢獻；

產(chǎn)品特點(diǎn)

采用VIA封裝的Vicor BCM4414是一款高效率的母線(xiàn)轉換器，通過(guò)260V-410V DC高壓母線(xiàn)工作，可提供32.5V-51.3V DC的隔離式非穩壓低壓。獨特的超薄模塊將 DC-DC 轉換、集成型濾波和 PMBus?指令及控制整合在底座或PCB安裝封裝中。BCM可提供低噪聲、快速瞬態(tài)響應以及業(yè)界領(lǐng)先的效率和功率密度。低壓側參考的 PMBus 兼容型遙測控制接口可提供對BCM 配置、故障監控以及其它遙測功能的訪(fǎng)問(wèn)。BCM模塊利用Vicor VIA封裝技術(shù)的散熱及密度優(yōu)勢，能夠使用上下兩面極低的熱阻抗提供高度靈活的散熱管理選項。與下游 Vicor DC-DC轉換組件及穩壓器相結合時(shí)，BCM允許電源設計工程師采用簡(jiǎn)單、纖薄的設計，這將在不影響成本或性能指標的情況下，為終端系統實(shí)現差異化。

特性與優(yōu)勢：

●   輸出35A的恒定電流；

●   1/8 的固定變壓比 (K)；

●   高達797W/in3的功率密度；

●   97.7%的峰值效率；

●   內部集成EMI濾波器和浪涌保護電路；

●   支持數千瓦陣列的并行工作；

●   OV、OC、UV、短路和熱保護；

●   4414封裝，重量141g；

●   平均無(wú)故障時(shí)間長(cháng)；

●   散熱增強型VIA封裝；

●   PMBus? 通訊功能；

●   熱插拔應用

Vicor產(chǎn)品的優(yōu)勢：

系留無(wú)人機應用中，Vicor電源產(chǎn)品的優(yōu)勢如下：

●   功率密度大、體積小、重量輕；

●   轉換效率高，峰值效率高達98%，比市面上同類(lèi)產(chǎn)品高出2～3個(gè)百分點(diǎn)；

●   散熱性能卓越，簡(jiǎn)化了散熱器設計結構，降低了散熱器體積，降低了重量，散熱器體積是其他產(chǎn)品的1/10；

●   輸入端工作電壓高，機載前端在400V高電壓工作時(shí)系留線(xiàn)纜上產(chǎn)生的熱損降低，得益于此線(xiàn)纜設計得到優(yōu)化，負載重量進(jìn)一步減少；

●   BCM模塊可以對電壓、電流、溫度等關(guān)鍵指標進(jìn)行實(shí)時(shí)工作狀態(tài)的監控，若監控系統發(fā)現這些指標超過(guò)門(mén)限則提前預警，必要時(shí)觸發(fā)迫降程序進(jìn)行安全降落，避免對人員的傷害和設備損害，確保系統安全；

●   BCM模塊可以對電壓、電流、溫度等工作門(mén)限進(jìn)行設置，其它子系統的設計也得到優(yōu)化；

●   BCM模塊輸入端的集成式共模電感及防浪涌設計解決了系統的EMC問(wèn)題；

系統測試：

相對于其它產(chǎn)品，系留無(wú)人機的測試更為嚴格、全面和復雜。佰才邦系留無(wú)人機的測試包括：

●   子系統測試：針對電源子系統進(jìn)行功能和性能方面的全面測試，通過(guò)長(cháng)時(shí)間運行來(lái)考察工作狀態(tài)是否正常，溫度狀態(tài)是否在設計范圍；

●   子系統和全系統的實(shí)驗室聯(lián)調測試：搭建實(shí)驗室模擬環(huán)境，將機載電源，地面電源，系留電纜，模擬負載等進(jìn)行聯(lián)調，測試端到端輸出情況，對監控系統、飛控系統、保護功能進(jìn)行全面評估；

●   外場(chǎng)測試：在不同負載，不同功率，不同高度，不同天氣工況，不同飛行時(shí)間等條件下對系統進(jìn)行組合飛行，完整的考察系統的所有設計指標性能。

雙向設計滿(mǎn)足需求：

佰才邦在4G/5G小基站方面有較深積累，在無(wú)人機與通信基站的結合方面有大量研究和產(chǎn)品創(chuàng )新。系留無(wú)人機未來(lái)會(huì )支持更大的負載能力、更高的飛行高度，能力上限需要不斷提升，對電源模塊的要求更為嚴苛。Vicor在電源模塊領(lǐng)域處于行業(yè)領(lǐng)先地位，雙方進(jìn)一步的合作，將為行業(yè)應用和創(chuàng )新提供性能卓越的產(chǎn)品。

佰才邦在基站設計方面處于行業(yè)領(lǐng)先地位，對行業(yè)的深入理解和細節把控上都有自己獨到見(jiàn)解。比如，應急移動(dòng)通信基站的施放、安裝、間距及抗干擾等都是系留無(wú)人機設計之初需要考慮的關(guān)鍵因素。同樣，也會(huì )根據系留無(wú)人機的特點(diǎn)對應急移動(dòng)通信基站進(jìn)行產(chǎn)品優(yōu)化，這種雙向設計，讓系統更加適應不同應用場(chǎng)景，發(fā)揮最大作用。

未來(lái)規劃：

除了現有應用領(lǐng)域外，佰才邦在系留無(wú)人機應用方面也在積極探索，開(kāi)拓未來(lái)可能進(jìn)入的新領(lǐng)域，比如環(huán)境監控、空氣質(zhì)量采集、應急照明服務(wù)等。在談到未來(lái)產(chǎn)品規劃時(shí)，佰才邦公司無(wú)人機產(chǎn)品總監李明表示，很大程度上未來(lái)應用的負載會(huì )更重、飛行高度會(huì )更高，能力上限需要不斷提升，對電源模塊的要求更為嚴苛。佰才邦認為Vicor在電源模塊領(lǐng)域處于行業(yè)領(lǐng)先地位，期望雙方進(jìn)一步緊密合作，為行業(yè)應用和創(chuàng )新提供性能卓越的產(chǎn)品。