CN119117319A - 低电磁干扰的电场耦合无人机无线充电系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无线充电领域，公开了低电磁干扰的电场耦合无人机无线充电系统及控制方法，此无人机无线充电系统包括，原边能量传输单元，其包括依次连接的直流电源、高频逆变器和原边补偿子电路；副边能量传输单元，其包括依次连接的储能器、整流器和副边补偿子电路；中间单元，分别与所述原边补偿子电路和副边补偿子电路相连其，包括耦合机构和与之相连的开关模组；本发明耦合机构发射端以四极板耦合机构为基础，并将发射极板和电介质层置于无人机归中装置四个侧壁的内壁上，耦合机构接收端仍采用嵌套于起落架底部圆柱外侧的圆柱形接收极板，且满足无人机归中后无论接收极板纵向分布还是横向分布均可通过控制相应的发射极板通断实现无线供电需求。

Description

低电磁干扰的电场耦合无人机无线充电系统及控制方法

技术领域

本发明涉及无人机无线充电技术领域，尤其涉及一种低电磁干扰的电场耦合无人机无线充电系统及控制方法。

背景技术

无人机由于其具有轻便灵活、安全可靠使用维护简单、成本低等优势，已经广泛应用在应急搜救、电路巡检和商品配送等领域。然而，受限于无人机的电池容量，无人机的续航能力受到严重制约，因此无人机的能量的智能补给是亟待解决的问题。然而，传统的换电式和插拔式补能存在一些明显的弊端，换电式导致无人机续航能力受限、工作效率降低，插拔式补能导致接口严重磨损，存在安全隐患。因此，安全、高效、智能的供能方式是无人机的迫切需求。

无线电能传输(WPT)技术是一种通过电磁波或机械波等实现从电源到负载无电气接触地进行电能传输的新型输电技术。由于WPT技术在传输过程中电源与负载间不存在任何物理连接，因此相比于传统接触式传输方法，WPT技术可以避免因硬件连接所带来的各种隐患，也能极大地提升用电设备的灵活性。其中基于电场耦合的电能传输(ECPT)技术具有以下优势：1)耦合机构采用轻量化金属作为发射和接收电极，展现出轻薄、可塑性好等优点；2)ECPT技术利用交变电场实现能量传输，系统可以实现跨越金属障碍的电能传输；3)相比于磁耦合无线电能传输系统，ECPT系统在周围金属异物上引起的涡流损耗可以忽略。因此，ECPT技术更适合应用于无人机无线充电领域。

目前，适用于无人机无线充电系统的电场耦合机构的相关研究仍较少。现有文献中提出了一种一对圆盘极板及一对圆环极板的耦合机构，其中圆盘接收极板安装在无人机机身腹部，圆环接收极板安装于无人机起落架上。由于该电场耦合机构能够有效提高有效耦合面积，能够大幅提升系统传输功率。但无人机机身腹部通常用于搭载可见光摄像机等功能设备，该ECPT系统中的圆盘极板显然会阻碍这些功能设备的安装。此外，安装在无人机起落架上的圆环极板会改变无人机的外形，可能会导致无人机原本的流体力学和空气动力学模型改变进而导致飞行性能受到影响。

针对上述问题，现有文献提出一种以平行式矩形板作为发射极板，将接收极板嵌套于两根起落架底部圆柱横杆外侧的耦合结构，该耦合结构具有一定的安装适应性，并且降低了耦合机构接收端的体积和重量，但由于该耦合机构发射极板相较于接收极板较大，会导致较大的漏电场，更容易对无人机造成电磁干扰。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有无人机无线充电系统存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明目的是提供一种低电磁干扰的电场耦合无人机无线充电系统，其目的在于解决现有基于电场耦合的无人机无线充电系统漏电场较大且适应度较低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种低电磁干扰的电场耦合无人机无线充电系统，此充电系统包括，原边能力传输电路、副边能量传输电路以及耦合机构；所述耦合机构发射端包括分别设置在无人机归中装置四个侧壁上的第一发射极板P_T1、第二发射极板P_T2、第三发射极板P_T3、第四发射极板P_T4；所述第一发射极板P_T1和第二发射极板P_T2相对设置，所述第三发射极板P_T3和第四发射极板P_T4相对设置，所述耦合机构发射端与原边能量传输电路之间通过开关模组连接，所述开关模组用于控制所述第一发射极板P_T1、第二发射极板P_T2或第三发射极板P_T3和第四发射极板P_T4与所述原边能量传输电路的输出端连接。

作为本发明所述低电磁干扰的电场耦合无人机无线充电系统的一种优选方案，其中：所述开关模组用于控制所述第一发射极板P_T1、第二发射极板P_T2或第三发射极板P_T3和第四发射极板P_T4与所述原边能量传输电路的输出端连接，其包括第一开关S₁、第二开关S₂、第三开关S3和第四开关S₄；

所述第一开关S₁和第三开关S₃分别与第一发射极板P_T1和第三发射极板P_T3连接，所述第一开关S₁和第三开关S₃的另一端均与所述原边能量传输电路一个输出端连接；

所述第二开关S₂和第四开关S₄的一端分别与第二发射极板P_T2和第四发射极P_T4连接，所述第二开关S₂和第四开关S₄的另一端均与所述原边能量传输电路另一个输出端连接。

作为本发明所述低电磁干扰的电场耦合无人机无线充电系统的一种优选方案，其中：所述耦合机构接收端包括第一接收极板P_R1和第二接收极板P_R2；所述第一接收极板P_R1和第二接收极板P_R2分别安装在无人机起落架底部的两端，所述第一接收极板P_R1和第二接收极板P_R2分别与副边能量传输电路两个输入端连接。

作为本发明所述低电磁干扰的电场耦合无人机无线充电系统的一种优选方案，其中：所述第一接收极板P_R1和第二接收极板P_R2为分别嵌套于起落架底部两端圆柱外侧的圆柱形接收极板。

作为本发明所述低电磁干扰的电场耦合无人机无线充电系统的一种优选方案，其中：所述原边能量传输电路包括依次连接的直流电源E_dc、高频逆变器和原边补偿子电路；所述原边补偿子电路的输出端为原边能量传输电路的输出端。

作为本发明所述低电磁干扰的电场耦合无人机无线充电系统的一种优选方案，其中：所述述副边能量传输电路包括依次连接的副边补偿子电路和整流器；所述副边补偿子电路的输入端为所述副边能量传输电路的输入端，所述整流器的输出端通过DC-DC变换器与无人机的负载RL连接。

作为本发明所述低电磁干扰的电场耦合无人机无线充电系统的一种优选方案，其中：所述原边补偿子电路和副边补偿子电路采用对称设置的LC网络拓扑结构。

作为本发明所述低电磁干扰的电场耦合无人机无线充电系统的一种优选方案，其中：所述第一发射极板P_T1、第二发射极板P_T2、第三发射极板P_T3和第四发射极板P_T4远离无人机归中装置侧壁的一侧端面上均安装有电介质板。

作为本发明所述低电磁干扰的电场耦合无人机无线充电系统的一种优选方案，其中：还包括，系统控制器，所述第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3和第四开关S4均通过所述系统控制器控制导通或断开。

本发明目的是提供一种低电磁干扰的电场耦合无人机无线充电系统的控制方法，该控制方法用于对上述的低电磁干扰的电场耦合无人机无线充电系统进行控制，具体步骤为：

S1：无人机降落后与无人机巢进行通信，通过归中装置完成归中，初始时刻，系统控制器默认控制第一开关S₁和第二开关S₂导通且第一开关S₃和第二开关S₄断开；

S2：对系统进行小功率测试，采集系统输入电压电流和输出电压电流，并判断无人机归中后是否发生旋转90°偏移，若未发生则转至步骤S₄，若发生则转至步骤S₃；

S3：系统控制器控制第一开关S₁和第二开关S₂断开且第一开关S₃和第二开关S₄导通；

S4：开始充电，并采集输出电压电流，判断输出电压电流是否满足充电需求，若满足则继续充电，若不满足则控制DC-DC变换器直至满足充电需求；

S5：判断无人机负载RL的电量是否充满，若充满则结束充电，若未充满则继续充电直至满电。

本发明的有益效果：

1、本申请耦合机构发射端以四极板耦合机构为基础，并将发射极板和电介质层置于无人机归中装置四个侧壁的内壁上，耦合机构接收端仍采用嵌套于起落架底部圆柱外侧的圆柱形接收极板，将耦合机构主要工作耦合区域由竖直方向优化为水平方向，有效减小了纵向漏电场分布进而降低对无人机的电磁干扰，且满足无人机归中后无论接收极板纵向分布还是横向分布均可通过控制相应的发射极板通断实现无线供电需求。

2、本申请第一接收极板和第二接收极板均由无人机起落架绕制铜箔或铝箔所形成，能够在不改变无人机原本外形的情况下实现轻量化，且体积较小，降低接收极板对无人机原有空气动力学模型的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明电场耦合无人机无线充电系统的结构示意图。

图2为本发明接收极板横向分布时耦合机构的结构示意图。

图3为本发明接收极板纵向分布时耦合机构的结构示意图。

图4为本发明电场耦合无人机无线充电系统的等效电路图。

图5为本发明电场耦合无人机无线充电系统控制方法的流程图。

图6为本发明系统仿真时各极板间电压波形图。

图7为本发明系统耦合机构的强耦合场分布图。

图8为本发明系统耦合机构的竖直方向漏电场分布图。

图9为本发明系统耦合机构的水平方向漏电场分布图。

图10为本发明对比仿真中传统耦合机构的水平方向漏电场分布图。

图11为本发明对比仿真中传统耦合机构的竖直方向漏电场分布图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

再其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

实施例1

参照图1，为本发明第一个实施例，提供了一种低电磁干扰的电场耦合无人机无线充电系统，此无人机无线充电系统包括原边能量传输电路、副边能量传输电路以及耦合机构，耦合机构发射端包括分别设置在无人机归中装置四个侧壁上的第一发射极板P_T1、第二发射极板P_T2、第三发射极板P_T3、第四发射极板P_T4。

第一发射极板P_T1和第二发射极板P_T2相对设置，第三发射极板P_T3和第四发射极板P_T4相对设置，耦合机构发射端与原边能量传输电路之间通过开关模组连接，开关模组用于控制第一发射极板P_T1、第二发射极板P_T2或第三发射极板P_T3和第四发射极板P_T4与原边能量传输电路的输出端连接。

在本实施例中，通过上述设置使第一发射极板P_T1和第二发射极板P_T2导通且第三发射极板P_T3和第四发射极板P_T4断开，或第三发射极板P_T3和第四发射极板P_T4导通且第一发射极板P_T1和第二发射极板P_T2断开，两种接收极板分布情况下的耦合电容基本一致。为增大耦合机构的耦合电容以实现高功率高效电能传输，在第一发射极板P_T1、第二发射极板P_T2、第三发射极板P_T3和第四发射极板P_T4远离无人机归中装置侧壁的一侧端面上均安装有电介质板P_d。在本实施例中，电介质板P_d选用钢化玻璃。

作为本发明的一种实施例，如图1所示，开关模组包括第一开关S₁、第二开关S₂、第三开关S₃和第四开关S₄；

第一开关S₁和第三开关S₃分别与第一发射极板P_T1和第三发射极板P_T3连接，第一开关S₁和第三开关S₃的另一端均与原边能量传输电路一个输出端连接；

第二开关S₂和第四开关S₄的一端分别与第二发射极板P_T2和第四发射极P_T4连接，第二开关S₂和第四开关S₄的另一端均与原边能量传输电路另一个输出端连接。

在本实施例中，由于无人机自身系统抗电磁干扰能力较弱，因此需要着重关注电场耦合机构的漏电场分布情况。本申请所提出的电场耦合机构发射极板和电介质位于经过归中后的无人机起落架两侧而不是无人机起落架下方，因此其主要工作耦合面为起落架水平方向而不是起落架竖直方向，能够极大程度上减小竖直方向上的漏电场分布，尽可能地减小对无人机机身部分的电磁干扰的同时仍能保证满足系统功率传输和效率指标要求的耦合电容。与此同时，尽管目前无人机归中装置应用较为成熟，但对于电场耦合无人机无线充电应用场合而言，无人机归中后可能发生的旋转90°偏移会对传统电场耦合机构的耦合电容产生极大影响，而本发明所提出的电场耦合无人机无线充电系统通过对四块发射极板的激励开关控制，使无论无人机归中后是否产生旋转90°偏移，均能保证较高耦合电容以实现满足需求的高效功率传输。

作为本发明的一种实施例，如图1所示，耦合机构接收端包括第一接收极板P_R1和第二接收极板P_R2；

第一接收极板P_R1和第二接收极板P_R2分别安装在无人机起落架底部的两端，第一接收极板P_R1和第二接收极板P_R2分别与副边能量传输电路两个输入端连接，第一接收极板P_R1和第二接收极板P_R2为分别嵌套于起落架底部两端圆柱外侧的圆柱形接收极板。

在本实施例中，第一接收极板P_R1和第二接收极板P_R2均由无人机起落架绕制铜箔或铝箔所形成，能够在不改变无人机原本外形的情况下实现轻量化。

作为本发明的一种实施例，如图1和图4所示，原边能量传输电路包括依次连接的直流电源E_dc、高频逆变器和原边补偿子电路；

原边补偿子电路的输出端为原边能量传输电路的输出端。

在本实施例中，直流电源E_dc提供的直流输入电压通过高频逆变器转变为高频交流电供给后级电路，原边补偿子电路实现滤波、补偿无功、泵生电压等功能得到高频激励电压。

作为本发明的一种实施例，如图1和图4所示，副边能量传输电路包括依次连接的副边补偿子电路和整流器；

副边补偿子电路的输入端为副边能量传输电路的输入端，整流器的输出端通过DC-DC变换器与无人机的负载R_L连接。

在本实施例中，相对应的两对极板在高频高压激励下产生“位移电流”，从而实现电能的传输。副边补偿子电路实现阻抗匹配，整流器将得到的高频交流电转换为直流电。考虑到转换的直流电压、电流与无人机电池存在不匹配的情况，在整流输出后接DC-DC变换器以满足无人机电池充电要求。在本实施例中，负载R_L为无人机的供电电源。

作为本发明的一种实施例，如图1和图4所示，原边补偿子电路和副边补偿子电路采用对称设置的LC网络拓扑结构。

在本实施例中，高频逆变器选用电压型全桥逆变器，由四个功率MOSFET S₁～S₄组成，整流器由四个肖特基二极管D₁～D₄和滤波电容C_f组成。原边补偿子电路包括原边补偿电容C_ex1和原边补偿电感L₁，副边补偿子电路包括副边补偿电容C_ex2和副边补偿电感L₂。

作为本发明的一种实施例，如图1所示，还包括系统控制器，第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3和第四开关S4均通过系统控制器控制导通或断开。

在本实施例中，系统控制器默认控制第一开关S₁和第二开关S₂导通且第一开关S₃和第二开关S₄断开，为发射极板P_T1和P_T2提供高频激励电压。系统控制器通过通信模块将整流输出电压电流反馈至系统控制器，同时比较逆变输出电压电流反馈，确定无人机接收极板分布情况(判断无人机归中后是否发生旋转90°偏移)，并控制对应开关开断(若发生偏移则系统控制器控制第一开关S₁和第二开关S₂断开且第一开关S₃和第二开关S₄导通)。

实施例2

参照图1，为本发明的第二个实施例，该实施例不同于第一个实施例的是：提供了一种低电磁干扰的电场耦合无人机无线充电系统的控制方法，如图5中所示的，用于对实施例1的低电磁干扰的电场耦合无人机无线充电系统进行控制，具体步骤为：

S1：无人机降落后与无人机巢进行通信，通过归中装置完成归中，初始时刻，系统控制器默认控制第一开关S₁和第二开关S₂导通且第一开关S₃和第二开关S₄断开；

S2：对系统进行小功率测试，采集系统输入电压电流和输出电压电流，并判断无人机归中后是否发生旋转90°偏移，若未发生则转至步骤S4，若发生则转至步骤S3；

S3：系统控制器控制第一开关S1和第二开关S2断开且第一开关S3和第二开关S4导通；

S4：开始充电，并采集输出电压电流，判断输出电压电流是否满足充电需求，若满足则继续充电，若不满足则控制DC-DC变换器直至满足充电需求；

S5：判断无人机负载R_L的电量是否充满，若充满则结束充电，若未充满则继续充电直至满电。

S6：系统仿真：

S6.1性能仿真：为验证该新型耦合机构能够实现漏电场区域的减小进而降低对无人机的电磁干扰，基于Maxwell有限元仿真平台搭建如图2所示的耦合机构模型。由于静态场仿真下的发射极板与接收极板激励电压为固定值，因此，需要在Matlab/Simulink仿真平台上搭建如图4所示的整个无线充电系统的电路模型并进行仿真，得到某一时刻下各极板间的电压。该系统能够实现144W的功率传输，系统参数如表1所示。

表1系统参数

各板间电压波形如图6所示。当发射极板P_T1或P_T3与接收极板P_R1间电压最大时，各板间电压瞬时值如表2所示。

表2各极板间电压瞬时值

假设第二发射极板P_T2或第四发射极板P_T4激励电压为0V，则根据表2数据设置P_T1或P_T3、P_R1和P_R2的激励电压，通过仿真得到该耦合机构的强耦合场分布和漏电场分布，如图7、图8和图9所示。由图7可以发现，发射极板与接收极板能够形成有效耦合，强耦合区域聚集在接收极板和发射极板之间。由图8和图9可知，该耦合机构主要工作耦合区域为水平方向而非竖直方向，因此该耦合机构的在竖直方向上的漏电场分布较小，在耦合机构上方90mm处的漏电场强度低于333V/m，对无人机的造成的电磁干扰十分有限。该耦合机构对于水平方向上的漏电场分布同样较小，其在耦合机构外侧80mm处的漏电场强度低于333V/m，低于2MHz下的漏电场强度412V/m，为安全区域。

S6.2对比仿真：搭建传统的耦合机构，发射极板位于接收极板竖直下方，根据Maxwell有限元仿真平台和交叉耦合电容计算公式可得，两类耦合机构的耦合电容和耦合系数，如表3所示。可以看到，本发明所提出的耦合机构能够在有效减小发射端体积的情况下，实现与传统基本相同的耦合互容，且由于极板交叉耦合电容的较少其耦合系数高于传统。

表3两类耦合机构的耦合电容和耦合系数

当两种耦合机构均在相同电压激励下，传统耦合机构漏电场分布情况如图10和图11所示，可以看到，传统耦合机构的主要工作耦合面纵向分布，其在接收极板上方400mm处仍存在电场强度高于1333V/m的区域。而本方案所提出的新型耦合机构在接收极板上方90mm处即可实现电场强度低于333V/m。本申请提出的新型耦合机构具有更小的漏电场区域，对无人机造成的电磁干扰显著减小。此外，本方案所提出的新型耦合机构在水平面上的漏电场分布同样优于传统耦合机构，这归功于其发射极板较小且与接收极板相匹配的设计。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.低电磁干扰的电场耦合无人机无线充电系统，其特征在于：包括，

原边能力传输电路、副边能量传输电路以及耦合机构；

所述耦合机构发射端包括分别设置在无人机归中装置四个侧壁上的第一发射极板P_T1、第二发射极板P_T2、第三发射极板P_T3、第四发射极板P_T4；

所述第一发射极板P_T1和第二发射极板P_T2相对设置，所述第三发射极板P_T3和第四发射极板P_T4相对设置，所述耦合机构发射端与原边能量传输电路之间通过开关模组连接，所述开关模组用于控制所述第一发射极板P_T1、第二发射极板P_T2或第三发射极板P_T3和第四发射极板P_T4与所述原边能量传输电路的输出端连接。

2.根据权利要求1所述的低电磁干扰的电场耦合无人机无线充电系统，其特征在于：所述开关模组用于控制所述第一发射极板P_T1、第二发射极板P_T2或第三发射极板P_T3和第四发射极板P_T4与所述原边能量传输电路的输出端连接，其包括第一开关S₁、第二开关S₂、第三开关S₃和第四开关S₄；

所述第一开关S₁和第三开关S₃分别与第一发射极板P_T1和第三发射极板P_T3连接，所述第一开关S₁和第三开关S₃的另一端均与所述原边能量传输电路一个输出端连接；

所述第二开关S₂和第四开关S₄的一端分别与第二发射极板P_T2和第四发射极P_T4连接，所述第二开关S₂和第四开关S₄的另一端均与所述原边能量传输电路另一个输出端连接。

3.根据权利要求2所述的低电磁干扰的电场耦合无人机无线充电系统，其特征在于：所述耦合机构接收端包括第一接收极板P_R1和第二接收极板P_R2；

所述第一接收极板P_R1和第二接收极板P_R2分别安装在无人机起落架底部的两端，所述第一接收极板P_R1和第二接收极板P_R2分别与副边能量传输电路两个输入端连接。

4.根据权利要求3所述的低电磁干扰的电场耦合无人机无线充电系统，其特征在于：所述第一接收极板P_R1和第二接收极板P_R2为分别嵌套于起落架底部两端圆柱外侧的圆柱形接收极板。

5.根据权利要求4所述的低电磁干扰的电场耦合无人机无线充电系统，其特征在于：所述原边能量传输电路包括依次连接的直流电源、高频逆变器和原边补偿子电路；

所述原边补偿子电路的输出端为原边能量传输电路的输出端。

6.根据权利要求5所述的低电磁干扰的电场耦合无人机无线充电系统，其特征在于：所述述副边能量传输电路包括依次连接的副边补偿子电路和整流器；

所述副边补偿子电路的输入端为所述副边能量传输电路的输入端，所述整流器的输出端通过DC-DC变换器与无人机的负载连接。

7.根据权利要求6所述的低电磁干扰的电场耦合无人机无线充电系统，其特征在于：所述原边补偿子电路和副边补偿子电路采用对称设置的LC网络拓扑结构。

8.根据权利要求7所述的低电磁干扰的电场耦合无人机无线充电系统，其特征在于：所述第一发射极板P_T1、第二发射极板P_T2、第三发射极板P_T3和第四发射极板P_T4远离无人机归中装置侧壁的一侧端面上均安装有电介质板。

9.根据权利要求8所述的低电磁干扰的电场耦合无人机无线充电系统，其特征在于：还包括，

系统控制器，所述第一开关S₁、第二开关S₂、第三开关S₃和第四开关S₄均通过所述系统控制器控制导通或断开。

10.一种低电磁干扰的电场耦合无人机无线充电系统的控制方法，其特征在于，用于对权利要求1-9任一项所述的低电磁干扰的电场耦合无人机无线充电系统进行控制，具体步骤为：

S1：无人机降落后与无人机巢进行通信，通过归中装置完成归中，初始时刻，系统控制器默认控制第一开关S₁和第二开关S₂导通且第一开关S₃和第二开关S₄断开；

S2：对系统进行小功率测试，采集系统输入电压电流和输出电压电流，并判断无人机归中后是否发生旋转90°偏移，若未发生则转至步骤S₄，若发生则转至步骤S₃；

S3：系统控制器控制第一开关S₁和第二开关S₂断开且第一开关S₃和第二开关S₄导通；

S4：开始充电，并采集输出电压电流，判断输出电压电流是否满足充电需求，若满足则继续充电，若不满足则控制DC-DC变换器直至满足充电需求；

S5：判断无人机负载RL的电量是否充满，若充满则结束充电，若未充满则继续充电直至满电。