РадиоЛоцман - Все об электронике

Технология SiC позволила разместить мегаваттный инвертор в объеме компактного чемодана

General Electric

В рамках программы, получившей название AAVP (Advanced Air Vehicles Program), General Electric (GE) сотрудничает с NASA, чтобы в будущем появилась возможность полета больших коммерческих самолетов с электрическим двигателем. Команда проекта разрабатывает драйвер двигателя нового поколения, размеры которого, мощность, КПД и способность работать на больших высотах должны отвечать требованиям, определенным НАСА для летных применений.

Технология SiC позволила разместить мегаваттный инвертор в объеме компактного чемодана

Использование разработанной GE технологии изготовления карбидокремниевых (SiC) полупроводниковых приборов обеспечит значительное увеличение плотности мощности, что позволит специалистам GE разработать достаточно компактный инвертор, который сможет поставлять необходимую мощность для поддержания электрического полета. GE обладает более чем 15-летним опытом исследований в области технологий SiC и внедрения своих наработок в различных отраслях промышленности, включая коммерческие приложения, обеспечивающие электроэнергией авионику и электрические системы современных коммерческих самолетов.

Технология SiC позволила разместить мегаваттный инвертор в объеме компактного чемодана

Конрад Вибер (Konrad Weeber), главный инженер по силовым электроустановкам исследовательского отдела GE, сказал: «По сути, мы упаковываем 1 МВт мощности в объем компактного чемодана, в котором сможет преобразовываться достаточно энергии, чтобы создать гибридно-электрическую двигательную установку для коммерческих самолетов. Мы успешно создали инверторы и продемонстрировали их на уровне земли, показав, что по мощности, размерам и КПД они отвечают требованиям электрического полета. Следующим шагом будет демонстрация того, что устройство готово к работе на высоте».

Вибер отметил, что управление электроэнергией при требуемых высоких напряжениях усложняет разработку систем изоляции, которые могли бы надежно работать на больших высотах. К счастью, чтобы преодолеть этот технический барьер, инженеры GE смогут использовать накопленные за десятилетия знания и опыт в области разработки изоляционных материалов для силовых систем в энергетике, промышленности и на транспорте.

«Благодаря недавним достижениям в области материалов и силовой электроники, мы начинаем преодолевать проблемы, возникающие при разработке концепций электрификации и снижения энергопотребления, и работа над этим инвертором является критически важным этапом в усилиях NASA по созданию самолетов, приводимых в движение электричеством, – сказала Эми Янковски, руководитель подпроекта гибридных газоэлектрических двигателей исследовательского центра имени Гленна в NASA. – Наше партнерство с GE является ключом к внедрению авиационных компонентов мегаваттного класса».

Финансирование программы в соотношении 50/50 распределено между GE и NASA. Архитектуру электрических самолетов NASA изучает с начала 2000-х годов, активно разрабатывая экспериментальные самолеты, демонстрирующие концепции электрических движителей, которые позволят значительно сократить потребление топлива и выбросы вредных веществ.

Эта новая программа основана на технических решениях в области сверхкомпактных инверторов мегаваттного и киловольтового классов, разработанных ранее в партнерстве с Министерством энергетики США и AAVP и проверенных на соответствие требованиям технического задания в исследовательских центрах GE.

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: SiC to Enable 1MW Inverter in the Size of a Compact Suitcase

Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя
Фрагменты обсуждения:Полный вариант обсуждения »
  • Все это хорошо, развивается электроника. А вот "электрические", самолеты, извините - гретенизм. Самые передовые батареи имеют плотность энергии в 70 раз ниже, чем бензин. Далеко не полетиш ...
  • Статья мне напомнила об интересном видео, в котором разбирают электродвигатель Tesla, правда старой модели. [url]https://youtu.be/wvLmBfwmA04?t=291[/url] Там тоже "плотность энергии" неплохая, как для решения на дискретных элементах. Опять же, посмотрите сколько внимания уделено охлаждению и как спроектирован сам отсек электроники. Это особенно интересно. Ну а упаковать 1 МВт в "чемодан", как это стараются сделать авторы статьи, наверное не сложно. Особенно если для этого изготовить специализированные ключи или макросборки. Но сколько тепла придётся отводить от такого чемодана, даже с лучшими транзисторами в отрасли - вопрос. Но, может быть, благодаря этому теплу будет автоматически решена проблема обледенения крыльев :-)
  • Абсолютно нет - это нормальный этап развития цивилизации... К тому же с батареями работают - сейчас это мейнстрим в исследованиях [(бабло*количество мелких организаций)-(требования на публикации статей, что занимает много времени в пустую)= наработка вариантов ЭХ схем]. в стандартных компонентах очень сложно (если даже невозможно)... Ну равзве, что вот тут в статье молчат. Ведь самый важный показатель для размера - КПД. Да и понятие «небольшой чемодан» ну о-о-оч-е-е-ень растяжимое. Кроме того, специфическое использование, когда вместо вентилятора охлаждения используется ну просто боьшого пропеллер. При КПД 99% (реально достижимо) нужно отводить 1% или 10 кВт (для чемодана это много). При КПД 99.9% (фантастика) нужно отводить 0.1% или 1 кВт с этим справится и обычная система охлаждения. Т.е. «назовите его имя миледи»© т.е. укажите КПД инвертора, но статья, по видимому, написана для утренней газеты.
  • Пару лет назад под эгидой Google проходил [URL="http://littleboxchallengecetpower.com/"]Little Box Challenge[/URL] с этим победителем. Вот небольшой [URL="https://habr.com/ru/post/391329/"]обзор достигнутых результатов на Хабре[/URL]. Кстати, если не ошибаюсь, одним из условий было, чтобы чтобы на корпусе инвертора температура не превышала 60 градусов. А это ведь существенно усложняет задачу. Если же нет ограничений на температуру корпуса, и если взять лучшую из достигнутых тогда цифру плотности мощности ~ 9 Вт/см3, то выходит, что мегаватт можно "впихнуть" в объём 50*50*50 см. Понятно, что цифры эти я привожу грубо говоря "с потолка", и будет куча сложностей, но [B]всё же Little Box Challenge - это прецедент[/B]. Правда, там использовали GaN транзисторы, но за последние 3-5 лет их разновидностей появилось много. А рецепты, что предлагали тогда разработчики, просты - высокая частота + эффективные транзисторы + топология преобразователя. Я сам когда-то был удивлён, как много можно взять от обычных 300-амперных IGBT модулей, если построить резонансный преобразователь, отказавшись от жесткой коммутации. В общем, всё это интересно конечно, но нам денег на это никто не даст, к сожалению.