多機能な観測システム
FlyFocus は、Vicor の DCM DC-DC コンバータを使用して、継続的なミッションクリティカルな監視を可能にする取り外し可能なテザー式 UAV をどのように開発したかを明らかにしています。
FlyFocus は、民間市場および法執行機関向けの UAV の設計と製造を専門としています。 アプリケーションには、国境、発電所、軍事施設などの重要なエリアの監視が含まれます。 ただし、その製品は高速道路の監視や車両数のカウント、スタジアムの群衆監視、無線妨害、無線中継などのさまざまな分野でも使用されています。
典型的な地上局と追跡システム
これらの用途は多様ではありますが、長時間の連続飛行に耐えるという共通の要件を共有しています。 この要件は、FlyFocus の主力製品である CableGuard によって満たされます。これは、テザリングされた UAV、地上局、および追跡システムで構成される完全なシステムです。
UAV は動作寿命のほとんどをテザーモードで過ごし、対象エリア上空最大 70 m の高度でホバリングします。 このモードでは、電気モーターと搭載電子機器は、地上局から 400VDC を供給するテザー ケーブルを介して電力を供給されます。 この DC 電圧は 230VAC 入力から得られ、通常はポータブル発電機によって供給されます。 したがって、UAV は事実上無期限に監視役割を実行でき、最大 30 日間の連続飛行時間を記録しています。 ただし、実際には、ベアリングやその他の機械部品の保守点検を可能にするために、車両を毎週程度着陸させることをお勧めします。
カメラアイの中で
UAV のカメラの XNUMX つが走行中の車などの不審な物体を発見した場合、リモート コマンドによってテザー ケーブルを即座に取り外すことができます。 パラシュートが展開され、ケーブルが地上局の近くに着陸します。
このデモ UAV は ZVS 降圧を使用します
一方、搭載バッテリーが車両の電源をシームレスに引き継ぐため、昼光カメラ ペイロードを 30 台搭載した UAV は、着陸前に最大 20 分間自由に飛行および追跡できます。 デュアルカメラ (サーマルプラス日光) セットアップにより、XNUMX 分間の繋がれない飛行時間が可能です。 この自由な飛行時間により、FlyFocus は監視アプリケーションでの競争力を高めます。 ミッション終了後、車両は監視役割を継続するために地上局に再接続される場合があります。
5kW の UAV は、現在市場で入手可能なテザー型の中で最も強力であると評価されています。 FlyFocus は、この余力を利用して車両のパフォーマンスと機能性の両方を強化しました。 10 つのモーターを搭載しており、4 つのモーターが停止しても安全に着陸できます。 付属のカメラは光学640倍ズームとデジタルズーム4倍のフルHDタイプと、デジタルズームXNUMX倍のナイトビジョンIR XNUMXpカメラのXNUMX台。
電力容量により、FlyFocus は、高冷却サーマル タイプやより優れたズーム機能を備えたカメラなど、より高品質のカメラを使用できるようになります。 さらに、通信機器や個別の顧客要件に対応するその他の特定のソリューションなど、さまざまなペイロード モジュールを追加するための新しい視点が開かれます。
Vicor の絶縁型安定化 DC-DC コンバータは、テザー ケーブルから UAV のモーターや電子機器までの電力供給ネットワークに組み込まれるように設計されています。 これらのデバイスは、さまざまな方法で CableGuard UAV の電力容量と競争力に貢献してきました。 まず、400VDC から UAV の動作電圧まで降圧する能力は、テザー ケーブルを介して 400VDC で電力を供給できることを意味します。 この高い電圧は、より低い電流とより低い I2R 損失を意味します。 したがって、より小さく、より軽いケーブルを使用することができる。
次に、FlyFocus は、DCM の電力密度が他のサプライヤーの電力密度をはるかに上回っていることを発見しました。 これは、効率的な動作と併せて、ヒートシンク/ファンを 600 つだけ備えた 5 つの XNUMXW モジュールを UAV の下の限られたサイズのポッドに詰め込み、UAV の XNUMX つのモーター、XNUMX つのカメラ、および関連するアビオニクスに合計 XNUMXkW 近くの電力を供給できることを意味します。 。
FlyFocus は、この「コンパクト パワー」の展開を、各顧客の優先順位や好みに合わせて調整できます。 同社は、上で説明したように、より高性能のペイロードを最適化できます。 あるいは、競合メーカーのコンバータと比較して DCM モジュールの重量と容積が節約されるため、より長い飛行時間を実現するように設計できます。 FlyFocus は、モジュールの軽量化は約 1.3kg に達すると推定しており、これは現在の UAV のテザーなし飛行時間の XNUMX 分の XNUMX から半分に貢献します。
FlyFocus は XNUMX 年間の製品使用中に DCM の誤動作を一度も経験していないため、モジュールは仕様だけでなく性能においても堅牢であることが証明されています。
モジュールが功績を残す
最大 1244W/インチ3 電力密度に加え、最大 1,300 W、連続 46.43 A の電力定格を備えた絶縁型安定化 DC-DC コンバータの DCM ファミリは、最大 96% のピーク効率で動作できます。 この高い効率は、高周波ゼロ電圧スイッチング (ZVS) トポロジーによるものです。 無調整の広範囲入力で動作し、完全に動作する電流制限を備えた絶縁出力を生成できます。 過電圧 (OV)、過電流 (OC)、不足電圧 (UV)、短絡、および熱保護が提供されます。
DCM モジュールは、ChiP (パッケージに組み込まれたコンバータ) パッケージと VIA (Vicor アダプタ) パッケージの両方で使用できます。 Vicor ChiP パッケージング技術の熱と密度の利点を活用して、DCM ChiP モジュールは、上面と底面の熱インピーダンスが非常に低い柔軟な熱管理オプションを提供します。 VIA は、熱管理を容易にする「熱に熟達した」パッケージでもあります。 プリント基板に実装する必要はありませんが、必要に応じてこれを可能にするピン配置オプションがあります。
CableGuard UAV 電力供給ネットワーク。XNUMX 台の Vicor DCM 絶縁型安定化 DC-DC コンバータを示しています
さらに、DCM VIA モジュールは、従来のブリック アーキテクチャの基本的な設計利点を維持しながら、EMI フィルタリング、すべてのラインおよび負荷条件にわたる厳密な出力電圧レギュレーション、トリム、イネーブル、およびリモート センス動作のための二次基準制御インターフェイスを提供します。
このコンバータは、優れた電力システム性能と、さまざまな非安定化電源から負荷点までの接続性を提供します。 さらに、最大 XNUMX ユニットのアレイを電力ディレーティングなしで組み立てることができます。
Vicor の電源システムはモジュールに基づいているため、FlyFocus は、新しい実装ごとにコンポーネント レベルから設計したり、コンポーネント ベースの設計を変更したりする場合に比べて、そのような要件に迅速かつ簡単に対応できます。 しかし、FlyFocus が Vicor を選択し、今後も Vicor と協力し続ける理由は DCM 仕様だけではありません。
「サポートは私たちにとって特に重要な問題です」と FlyFocus の副社長、Julian Zyromski 氏は言います。 「私たちは、洗練されたカスタム プロジェクトのために、さまざまなタイプの機械部品や電子部品を常に購入しています。 いつか必ず助けが必要になるでしょう。 実際、特定のアプリケーション向けに市場で最も魅力的な仕様のコンポーネントを特定した後でも、そのサポートの品質が仕様の品質と一致していると確信できない限り、それを購入するつもりはありません。」
Vicor のサポートはコンバータ自体に限定されませんでした。 FlyFocus は、DCM の電圧安定化を強化する回路を設計する必要がありました。 これにより、オペレーターがスロットルを全開にしたり、突風に反応したりすることによって引き起こされる高い突入電流の影響を受けにくくなります。 Vicor のドキュメントとそのエンジニアのアドバイスが、FlyFocus がこの回路を開発する際に役立つことがわかりました。
Vicor の DCM モジュールにより、FlyFocus はこの競争の激しい市場で成功することができます。 高い DC 入力電圧により、細くて軽量なテザー ケーブルの使用が容易になり、また、効率と電力密度が高いため、最小限のスペースに多数のテザー ケーブルを詰め込むことができます。 パワーモジュールのペイロード重量が最小限に抑えられ、より長い飛行時間が可能になり、ハイスペックペイロードを持ち上げてサポートするために十分なスペースとパワーが利用可能になります。
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出典: https://www.aero-mag.com/uavs-on-a-power-trip/
