← 返回
用于电动飞机推进的2-kV 1-MW 20000-r/min集成模块化电机驱动系统
2-kV 1-MW 20000-r/min Integrated Modular Motor Drive for Electrified Aircraft Propulsion
| 作者 | Jin Wang · Thomas M. Jahns · Patrick McCluskey · John Kizito · Bulent Sarlioglu · Robert Borjas |
| 期刊 | IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics |
| 出版日期 | 2023年6月 |
| 技术分类 | 电动汽车驱动 |
| 技术标签 | 可靠性分析 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 全球气候变化 电动推进 集成模块化电机驱动器 高海拔高压 测试结果 |
语言:
中文摘要
应对全球气候变化亟需实现飞机推进系统的电气化。未来兆瓦级电动推进系统面临的关键挑战之一是在高海拔下高电压引发的局部放电问题,可能严重影响系统可靠性。针对此问题,多学科研究团队提出、设计并初步测试了一台额定参数为2 kV、1 MW、20000 r/min的集成模块化电机驱动系统(IMMD),其功率重量密度达9 kW/kg,为目前最高水平。本文介绍了该系统的整体架构、关键设计方法、电力电子子系统在额定工况下的试验结果,以及IMMD整机原型的初步测试数据。后续将在美国国家航空航天局(NASA)试验 facility 开展全功率与系统级高空模拟测试。
English Abstract
The fight against global climate change demands the electrification of aircraft propulsion. One of the most significant and distinct challenges that future multimegawatt electrified propulsion will face is high voltage at high altitudes, which could cause significant partial discharge and reduce the reliability of the propulsion system. Recognizing this challenge, a multidisciplinary research team has proposed, designed, built, and preliminarily tested a 2-kV 1-MW 20000-r/min integrated modular motor drive (IMMD) with an unprecedented weight power density of 9 kW/kg. This article presents the architecture, major design approaches, test results of associated power electronics systems at the rated voltage and current, and preliminary test results of the full IMMD prototype. Full power and system-level altitude tests of the IMMD are already planned at the National Aeronautics and Space Administration (NASA) test facility.
S
SunView 深度解读
该2kV高压集成模块化驱动技术对阳光电源具有重要借鉴价值。其9kW/kg功率密度设计理念可直接应用于ST系列储能变流器的功率模块优化,通过SiC器件与集成化封装提升系统功率密度。高压局部放电抑制技术对1500V光伏逆变器和高压储能系统的绝缘设计具有指导意义,可提升高海拔地区设备可靠性。模块化架构思想可应用于PowerTitan储能系统,实现MW级功率单元的冗余设计。20000rpm高速电机驱动控制策略可迁移至新能源汽车电机控制器,提升电驱系统效率。该研究的多学科协同设计方法论对阳光电源电力电子、热管理、控制算法的集成开发具有方法论参考价值。