高明，余伟臣，王杉杉，王荣闯，石健将

浙江大学 电气工程学院，杭州 310027

太阳能无人机作为一种新颖的高空飞行器，因其无污染排放、理论续航时间长等优点，受到多个飞行器制造企业和科研单位的广泛关注[1-2]。它以柔性高效的光伏电池组件替代氢动力或汽柴油活塞动力装置，直接将可再生的太阳能作为无人机的动力能源，这完全改变了无人机能源系统的构成形式，呈现出明显的全电化特点，这也使得更多的电气领域专业人员参与到太阳能无人机能源系统及能量管理器的研究当中[3-4]。

与地面光-储发电系统相比，太阳能无人机的能源系统具有类似的硬件构成，均由通过导线互连的光伏电池、蓄电池和电源控制器组成[5]。但是地面光-储系统的运行，尤其是光伏电池的运行，仅受到地表太阳辐照和地面气温的影响；而太阳能无人机能源系统的运行不仅受无人机所处海拔的太阳辐照和气温影响，同时自身飞行姿态的改变也使得布置在机翼上的光伏电池受光角度发生变化，从而影响光伏电池发电功率。能源系统的运行与大气环境和飞行姿态间所呈现出的强耦合特征，使得太阳能无人机的能源系统和能量管理器设计，尤其是能量管理算法的开发和验证工作与地面系统相比更为复杂，对于能源系统建模的准确性要求也更高。

国内外对于无人机能源系统的建模研究已有一定成果：文献[6]给出了太阳能飞机的一套总体设计方法，其中解释了各个主要模型之间的基本关系；……