太阳能无人机作为以清洁能源为动力的航空飞行器备受各国青睐,它留空时间长、飞行范围广,能够代替卫星和常规飞行器完成多种空中任务,具有十分广阔的应用前景。能源系统是太阳能无人机的核心组成部分,在整个空中飞行过程中为无人机的动力系统及电子设备提供能量。本文重点围绕能源系统的关键技术展开研究,旨在为能源系统的能量获取、关键参数设计以及能量管理策略设计方面提供理论依据和实践指导,进而改善能源系统的工作性能,具有重要的工程意义。研究内容包括:(1)基于太阳能电池仿真模型研究了不同环境下太阳能电池的输出特性,根据搭建的四种太阳能电池阵列拓扑结构并基于典型飞行工况研究了不同拓扑结构下电池阵列的功率输出水平,通过上述研究提出了能源系统获取更多能量的方法。(2)研究常见的MPPT控制算法的原理并改进了其中一种算法,在基于Boost电路的算法测试平台上,对改进算法与其他固定步长算法在稳态环境下的工作性能进行比较,测试结果表明所提算法的MPP跟踪性能较好,可以减少太阳能电池阵列由于自身输出功率的振荡现象而引起的能量损耗,进而增加能源系统的能量供给。(3)重点研究太阳能无人机能源系统储能方案的能源匹配原理,针对电池储能方案和联合储能方案,分别完成了两者基于巡航状态下的能量平衡策略的建模工作,为能源系统关键参数的设计及分析奠定了基础。(4)根据上述两种能源系统储能方案并结合太阳能无人机巡航状态下的功率匹配关系完成了能源系统关键参数的设计步骤建模,在Visual Studio 2012平台下开发了基于上述关键参数求解模型的能源系统辅助设计软件并对软件的功能进行了测试,然后基于该软件重点分析了影响能源系统关键参数设计的因素,根据分析结果提出了优化能源系统关键参数的途径。最后,论文根据搭建的太阳光照模型分析了不同飞行空域下的太阳光照强度变化,结合之前章节的内容对能源系统的能量管理策略的设计流程进行了初步研究,并基于实例进行了应用分析,为后期详细设计能源系统的能量管理策略建立了基础。