Analysis of Exchange Power in the Power System of an Unmanned Aerial Vehicle with a BlDC Engine

Autor: Dmytro Mykolaiets
Rok vydání: 2023
Předmět:
Zdroj: Electronics and Control Systems; Vol. 1 No. 75 (2023); 73-77
Электроника и системы управления; Том 1 № 75 (2023); 73-77
Електроніка та системи управління; Том 1 № 75 (2023); 73-77
ISSN: 1990-5548
DOI: 10.18372/1990-5548.75.17559
Popis: The purpose of this work is the analysis of the power supply system of unmanned aerial vehicle. One of the most important tasks of this system is to ensure the smallest possible losses in order to achieve greater endurance of the aircraft, which means – the ability to complete the mission. The presence of an inactive component of consumed power obviously reduces the efficiency of the entire unmanned aerial vehicle. Considering also that due to the influence of wind, speed changes and other factors, the power system spends a significant amount of time in the transition mode, the impact of this phenomenon becomes even more significant. Thus, the phenomenon of the occurrence of exchange power in the power supply system of an unmanned aerial vehicle is analyzed. One of the most common solutions for unmanned aerial vehicles is the use of a BLDC motor, which is a further development of DC motors and was created with the aim of improving their basic characteristics. This type of engine has gained its popularity due to numerous advantages: high reliability, efficiency, speed and others. The principles of control of the BLDС engine are given. The unmanned aerial vehicle power supply system, built on the basis of a buck converter and a bridge inverter, was analyzed. An equivalent circuit of the converter is built, taking into account the losses in the electric circuit. On its basis the relations for determining the value of exchange power in the power supply system are derived. With the help of these expressions, it is possible to determine the value of the exchange energy at an arbitrary time interval in the real power supply system of the aircraft. A model of the power supply system of an unmanned aerial vehicle with a BLDC engine was built in the Matlab Simulink software environment. A time diagram is obtained, on the basis of which it is possible to draw a conclusion about the content of exchange power in the converter circuit. To minimize this phenomenon, it is necessary to develop a compensation system or an intelligent control system. Метою даної роботи є аналіз системи електроживлення безпілотного літального апарату. Одне з найважливіших завдань цієї системи – забезпечити якомога менші втрати, для досягнення більшої витривалості літака, а значить – здатності виконати місію. Наявність неактивної складової споживаної потужності явно знижує ефективність всього безпілотного літального апарату. Враховуючи також, що через вплив вітру, зміни швидкості та інших факторів енергосистема проводить значну кількість часу в перехідному режимі, вплив цього явища стає ще більш значним. Таким чином, проаналізовано явище виникнення обмінної потужності в системі живлення безпілотного літального апарату. Одним із найпоширеніших рішень для безпілотного літального апарату є використання двигуна BLDC, який є подальшим розвитком двигунів постійного струму і створений з метою покращення їх основних характеристик. Цей тип двигуна отримав свою популярність завдяки численним перевагам: високим надійності, коефіцієнта корисної дії, швидкості та іншим. Наведено принципи керування двигуном BLDC. Проаналізовано систему живлення безпілотного літального апарату, побудовану на основі понижувального перетворювача та мостового інвертора. Побудована еквівалентна схема перетворювача з урахуванням втрат в електричному колі. На її основі виведено співвідношення для визначення величини обмінної потужності в системі електропостачання. За допомогою цих виразів можна визначити величину обмінної енергії на довільному інтервалі часу в реальній системі живлення літака. У програмному середовищі Matlab Simulink побудовано модель системи електроживлення безпілотного літального апарату з BLDC двигуном. Отримано часову діаграму, на підставі якої можна зробити висновок про вміст обмінної потужності в схемі перетворювача. Щоб мінімізувати це явище, необхідною є розробка системи компенсації або інтелектуальної системи керування.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: