Elektrisches Fliegen
DC-DC-Wandler mit 32 kW pro Liter für elektrische Flugzeuge
Gaia Converter und die Universidad Politécnica de Madrid haben einen DC-DC-Wandler für elektrische Flugzeuge entwickelt, der bis zu 1,5 kW bei einer Leistungsdichte von 32 kW pro Liter liefert.
DC-DC-Wandler sind von entscheidender Bedeutung für den laufenden Übergang zu MEA (More Electric Aircraft). Der Ersatz von hydraulischen und pneumatischen Systemen durch elektrische Lösungen erfordert größen-, gewichts- und leistungsoptimierte Wandler, die zudem ein hohes Maß an Isolation gewährleisten.
Das Forschungs- und Entwicklungsteam von Gaia Converter arbeitete eng mit der Universidad Politécnica de Madrid zusammen, um ein neues automatisiertes Designwerkzeug zu entwickeln und zu implementieren, das auf einem Optimierungsalgorithmus basiert. Das Team konnte die strengen MEA-Spezifikationen erfüllen, einschließlich mechanischer Abmessungen, thermischer Bedingungen und EMI-Standards, und gleichzeitig die Designoptimierung auf eine neue Stufe zu heben.
Aus diesem Projekt heraus entstand ein optimierter Prototyp eines LLC-Resonanzwandlers mit einer Schaltfrequenz von 1 MHz. Die 1,5 kW starke Stromversorgung kann Eingangsspannungen im Bereich von 220 V bis 320 V in eine stabile Ausgangsspannung von 28 V mit einem Wirkungsgrad von über 96 Prozent bei voller Leistung liefern. Die Leistungsdichte liegt bei 32 kW/l (Half-Brick-Gehäuse) und die Schaltfrequenz schwankt um nur 15 Prozent.
DC-DC-Wandler mit 32 kW pro Liter für Elektroflugzeuge
Das Design aller Schlüsselkomponenten des LLC-Wandlers wurde auf der Grundlage des Optimierungsalgorithmus ausgewählt. Durch das Tool konnte das Team die optimalen Parameter des Resonanztanks, das Design des Matrix-Transformators und die Halbleiter für die Wechselrichter- und Gleichrichterstufen entsprechend den spezifischen Designanforderungen auswählen, die während des gesamten Prozesses validiert wurden.
Diese Forschung dürfte den Entwurfsprozess für hocheffiziente DC-DC-Wandler, die die MEA-Normen erfüllen, vereinfachen und den Weg für zukünftige Innovationen im Bereich der Leistungsverdichtung ebnen.
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