DCDC 전력 변환기는 현재 항공 우주 및 방위 산업에서 이미 널리 사용되고 있습니다. 이것은 주로 모든 상업용 항공기, 헬리콥터, 비즈니스 제트기에서 볼 수 있는 28VDC 네트워크가 존재하기 때문입니다. 이 네트워크는 주로 항공전자공학과 같은 항공기의 보조 시스템에 전원을 공급하는 데 사용됩니다.
이 기사에서는 More Electrical Aircrafts 개발의 핵심 시스템인 항공 우주 고전력 양방향 dc-dc 변환기에 초점을 맞출 것입니다.
차례
더 많은 전기 항공기:
더 많은 전기 항공기는 전통적인 항공기 설계에 더 많은 전기 시스템의 통합을 추진하는 설계 추세입니다. 그 이유는 전기 시스템을 사용하여 항공기 성능을 향상시키고 유지 보수 비용을 줄이며 무게를 줄이기 때문입니다. 추가 전기 항공기 설계 단계에는 세 가지 주요 단계가 있습니다.
더 많은 전기 항공기 설계:
보잉 787 항공기는 이 첫 번째 MEA 개발 단계를 보여주는 가장 좋은 예입니다. 787 프로그램을 통해 보잉은 역사적으로 항공기 블리드 및 날개 제빙에 사용되었던 Air Power 네트워크를 제거할 수 있었습니다. 보잉은 전기 날개 제빙, 전기 캐빈 압력 시스템, 전기 스타터/발전기,…
이 새로운 전기 항공기 설계는 분배 및 변환에 대한 더 높은 전력 요구 사항을 초래합니다. 배전 네트워크의 무게를 최적화하기 위해 Boeing은 270에 새로운 787VDC 네트워크를 통합했습니다.
하이브리드 전기 항공기 설계:
더 많은 전기 항공기를 향한 두 번째 단계는 하이브리드-전기 설계 솔루션입니다. 이 솔루션은 항공기 전기 추진력에 동력을 공급하기 위해 고에너지 저장 시스템과 함께 기존 연료 엔진을 사용하는 것으로 구성됩니다.
Zunum, Airbus – Rolce-Royce, XTI, Bell Helicopter Air Taxi와 같은 프로젝트는 현재 개발 중입니다. 이 디자인을 사용하여 개발 중인 현재 항공기는 4인승 VTOL 항공기에서 100인승 지역 상업용 항공기의 크기를 가질 수 있습니다. 이 솔루션의 이점은 연료 소모와 범위를 최적화하는 것입니다.
모든 전기 항공기 디자인:
More Electric Aircraft 트렌드의 마지막이자 궁극적인 솔루션은 모든 전기 항공기 설계입니다. 이는 에너지 저장 시스템이 모든 항공기 비행 요구 사항(추진, 항공 전자공학, 제빙, 객실 등)에 필요한 에너지를 완전히 제공할 수 있음을 의미합니다.
이 설계의 가장 큰 한계는 현재 모든 항공 우주 안전 요구 사항을 충족하는 대형 항공기에 필요한 필요한 출력/중량 비율과 일치하지 않는 에너지 저장 시스템에 있습니다. 반면에 이 설계는 eVTOL 항공기(<4명)에 대한 현재 기술로 완전히 실행 가능합니다. 예는 다음과 같습니다. 나리, 조비 에어로, 바하나(에어버스), 오로라(보잉), 코라(키티호크 | 구글 보잉),…
영국 노팅엄 대학교의 Patt Wheeler 교수의 더 많은 전기 항공기
더 많은 전기 항공기의 미래 기회:
100명 이상의 승객이 모든 전기로 비행하는 상업용 항공기를 목격하기 전에 아직 몇 년을 기다려야 하지만, 오늘날 우리는 미래의 항공기가 More Electric이 될 것이라는 것을 알고 있습니다. 몇 년 전 이러한 추세가 시작되면서 다음 범주에서 새로운 시장 기회가 부상하고 있습니다.
- 전기 기계 액추에이터
- 전동 캐빈 압력 시스템
- 전기 제빙
- 전기 추진
- 배전
- 전력 변환(ACDC, DCDC, DCAC)
- 에너지 저장 (배터리 기술, 연료 전지,..)
- ...
항공우주 전력 변환 기회 및 과제:
더 많은 전기 항공기가 필요하기 때문에 미래의 항공기 설계에 더 많은 전력이 필요합니다. 전력 요구 사항의 이러한 증가와 함께 우리는 항공기의 고전력 DC 네트워크를 변환하는 에너지 저장 시스템의 용량 증가를 지원합니다. 보잉 270에 도입된 787VDC 전원 네트워크는 이러한 방식으로 항공기 제조업체의 첫 번째 움직임입니다. 다음은 항공기 설계에 따른 미래의 잠재적 DC 네트워크 요구 사항에 대한 개요입니다.
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270VDC |
1단계 모어 전기항공기(B787) |
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600VDC ~ 1000VDC |
10석 H- 전기 항공기 | 4인용 eVTOL |
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2000VDC ~ 5000VDC |
+100석 H- 전기 | -100석은 모두 전동식 |
이러한 DC 전력 네트워크의 증가로 인해 현재 전력 변환 시스템(AC DC, DC DC, DC AC)에 대한 새로운 기회가 목격되고 있습니다.
AC-DC 발전(엔진)에서 DC 네트워크로의 변환에 필요합니다.
DC-AC DC 네트워크에서 AC 시스템으로 변환하는 데 필요합니다(전기 추진, 기존 AC 네트워크로는 전원을 공급할 수 없는 기타 잠재적 시스템 등).
DC-DC DC 네트워크에서 DC 시스템(배터리, 보조 시스템,…)으로의 변환에 필요합니다.
전력 변환 장비의 과제는 항공기 제조업체가 요구하는 성능을 일치시키는 것입니다. 우리는 현재 8kW/kg의 비율과 15kW/kg의 가까운 미래를 목표로 하는 R&D 단계의 장비를 보고 있습니다. 우리는 또한 미래의 더 많은 전기 항공기 설계에 대한 전력 요구 사항의 상당한 증가를 보고 있습니다.
항공우주용 고전력 양방향 dc-dc 컨버터 장비 제공업체:
현재 DC DC 컨버터는 28차 시스템의 변환 문제에만 사용됩니다. 다양한 DC 입력이 있는 이 보조 시스템은 XNUMXVDC 항공기 네트워크에서 전원을 가져와야 합니다. 고전력 dc-dc 변환은 높은 DC 전압 네트워크를 변환하기 위해 새로운 모든 전기 또는 새로운 하이브리드 전기 항공기의 필요성과 함께 나타납니다.
다음은 항공우주 애플리케이션을 위한 고전력 양방향 dc-dc 컨버터 개발로 이동할 수 있는 장비 제공업체 목록입니다.
전통적인 항공우주 기업:
메기트:
Meggitt는 More Electric Aircraft 및 전기 또는 하이브리드 전기 프로젝트에 대한 새로운 맞춤형 전력 요구 사항에 대해 논의할 때 가장 진보된 의사 소통을 합니다.
모터, 액추에이터, 전원 시스템, 배터리 등 항공기를 위한 다양한 솔루션이 포함된 전용 페이지가 있습니다. 그들은 완전한 솔루션을 제공하기 위해 흥미로운 단계별 분석 접근 방식을 제안합니다. 여기에 더 많은 정보가 있습니다.
제너럴 일렉트릭:
GE는 아마도 고전력 DC DC 변환 시스템을 포함한 항공기 전력 변환, 발전, 분배의 개발에서 가장 진보된 전통적 행위자일 것입니다.
2012년에 오픈한 전전기 하이브리드 항공기 파워일렉트로닉 연구센터 기사 참조. 그들의 현재 전력 변환 제품 라인 다양한 주요 항공기에 내장되어 있습니다.
사프란 그룹:
Safran Electronic & Power와 Zodiac Electronic & Power의 전문 지식을 결합한 Safran 그룹은 항공기 발전, 변환 및 분배의 주요 솔루션 제공업체입니다. 그들은 더 많은 전기 항공기 개발에 확실히 관여하고 있으며 여기에서 그들이 발표한 일부 정보.
탈레스:
Thales는 전력 변환, 배전 및 발전 장비의 주요 공급업체입니다. 그들은 More Electrical 항공기를 위한 전기 시스템에 대한 능력을 개발하고 있습니다. 다음은 그들이 전달한 내용입니다.
크레인 항공 우주 및 전자
Crane은 Airbus, Boeing 등의 전통적이고 역사적인 장비 제공업체입니다... 그들의 DC DC 기능은 소형 전력 변환기 장치, 배터리 관리 시스템, DC 네트워크 분배 및 관리에 있으며 사용자 정의가 가능하고 변환 모듈을 포함할 수 있습니다. 여기에 더 많은 정보를 제공합니다.
KGS 항공우주:
KGS는 dc dc 컨버터를 포함하여 꽤 큰 전력 컨버터 제품 라인을 보유하고 있습니다. 그들의 DC dc 제품은 저전력 요구 사항으로 문제가 되는 XNUMX차 변환에 중점을 두고 있습니다. 그들의 능력에 대한 추가 정보.
세계 협정시:
가장 큰 항공우주 장비 제공업체는 실제로 More Electric Aircraft 설계에 참여하고 있습니다. 그들이 전력 분배 및 발전에 노력을 집중하고 있지만 여전히 이 주제에 대해 언급할 흥미로운 배우입니다. 보잉 787에 대한 그들의 작업을 참조하십시오.
천문학:
Astronics Corporation은 항공기 동력 변환 분배 및 생성과 관련된 전통적인 행위자이기도 합니다. Astronics는 특히 승객석 전원 공급 장치, 조리실 전원 공급 장치와 같은 객실 전력 변환 시스템에 관여하고 있습니다. Astronics의 현재 제품 포트폴리오는 7kW 이상의 애플리케이션에 대한 전원 시스템을 보여주지 않습니다. 다음은 해당 기능에 대한 추가 정보입니다.
새로운 선수 :
지멘스 :
독일 회사는 전기 비행 개발에 대한 주요 파트너십 및 R&D 프로젝트를 보여주는 지난 몇 년 동안 정말 적극적이었습니다. 개발 중인 주요 프로젝트는 에어버스 EfanX, 시티 에어버스, 지멘스 매그너스 이퓨전,…
이 회사는 전기 추진 시스템, 전력 변환(DC-AC 및 DCDC), 다양한 전력 등급에 대한 배전 개발에 주력하고 있습니다.
Tame-Power는 항공우주 맞춤형 기능을 갖춘 자동차 및 산업 전력 변환 솔루션 제공업체입니다. 기존 DC DC 컨버터 제품 라인은 액체, 팬, 자연 냉각으로 3,5kW에서 80kW까지의 출력을 제공합니다.
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