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南京航空航天大学学报 2022年第5期54卷 969-984页

作者：张卓然许彦武姚一鸣于立严仰光南京航空航天大学多电飞机电气系统工业和信息化部重点实验室南京211106

多电飞机将机载二次能源逐步统一为电能,有效提高了飞机的燃油经济性、可靠性和维护性,已成为航空科技发展的重要方向。作为机载二次能源系统的核心,电力系统在多电飞机发展过程中起到了关键支撑作用。电力系统及其关键技术的创新发展... 详细信息

多电飞机将机载二次能源逐步统一为电能,有效提高了飞机的燃油经济性、可靠性和维护性,已成为航空科技发展的重要方向。作为机载二次能源系统的核心,电力系统在多电飞机发展过程中起到了关键支撑作用。电力系统及其关键技术的创新发展是实现飞机综合性能提升和全局优化的必要基础。本文从多电飞机的基本概念与特点出发,分析对比了典型多电飞机的电力系统架构,在此基础上系统地总结了支撑多电飞机电力系统发展的关键技术,讨论了未来多电飞机电力系统高压、直流和智能化的发展趋势。

关键词：多电飞机电力系统绿色航空高压直流电源智能化

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电推进飞机移相双绕组永磁电机特性分析

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航空学报 2022年第5期43卷 402-411页

作者：陆嘉伟张卓然李进才孔祥浩南京航空航天大学多电飞机电气系统工业和信息化部重点实验室南京210016 南京航空航天大学江苏省航空动力系统重点实验室南京210016

对飞机电推进系统双通道永磁电机进行了研究,首先阐述了双通道电机系统在电推进飞机上的冗余输出原理,随后对比了不同绕组形式的双三相电机,提出了采用移相双三相绕组的双通道永磁电机形式,着重研究了移相双三相电机的电磁特性。然后分... 详细信息

对飞机电推进系统双通道永磁电机进行了研究,首先阐述了双通道电机系统在电推进飞机上的冗余输出原理,随后对比了不同绕组形式的双三相电机,提出了采用移相双三相绕组的双通道永磁电机形式,着重研究了移相双三相电机的电磁特性。然后分析了其不同工况下的定子损耗分布特性,并结合电机冷却方式和散热能力,计算了电机在发生局部故障以单通道运行时的输出能力。最后研制了110 kW双通道永磁电机原理样机,通过实验对分析结果进行了验证。计算结果表明电机在单通道运行时可维持至少70%额定功率的输出,可为飞机在应急情况下提供冗余动力。

关键词：电推进飞机推进电机双通道永磁电机移相双三相绕组电磁特性损耗分布特性冗余输出能力

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多电飞机大功率高压直流起动发电机系统研究与实现

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航空学报 2020年第2期41卷 319-330页

作者：张卓然李进才韩建斌陆嘉伟石珩南京航空航天大学多电飞机电气系统工业和信息化部重点实验室南京211106

起动发电(SG)一体化是多电飞机(MEA)和全电飞机(AEA)机载主电源系统的重要特征与关键技术。高压直流电源(HVDC)系统输出不受交流电频率约束,电机可工作在更高转速从而提高功率密度,且易于并联提高供电可靠性,已经成为飞机电源系统的重... 详细信息

起动发电(SG)一体化是多电飞机(MEA)和全电飞机(AEA)机载主电源系统的重要特征与关键技术。高压直流电源(HVDC)系统输出不受交流电频率约束,电机可工作在更高转速从而提高功率密度,且易于并联提高供电可靠性,已经成为飞机电源系统的重要发展方向。提出三级式高压直流起动发电系统架构,阐述了其组成和工作原理,分析了发电和起动模态下永磁发电机(PMG)、励磁机(ME)和主电机(MG)的运行特性,以及发电模态下励磁机的恒流源和电流放大器特性;研究了起动模态下主电机的转矩产生机理和影响因素以及励磁机单相交流励磁特性。研制成功120kW/270V高压直流起动发电机系统,构建起动发电一体化实验平台,完成了发电及发动机模拟起动运行实验,实验与仿真结果一致,为大功率高压直流起动发电系统在新一代飞机上的应用奠定了理论和技术基础。

关键词：多电飞机起动发电系统三级式无刷电机高压直流电源(HVDC) 恒流源电流放大器交流励磁

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面向多电飞机的脉冲波形下局部放电规律

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航空学报 2020年第9期41卷 201-210页

作者：江军张本栋王凯李文源张潮海南京航空航天大学多电飞机电气系统工业和信息化部重点实验室南京210016 曼彻斯特大学工学部电气与电子工程学院曼彻斯特M139PL

为满足多电飞机(MEA)的大功率用电需求,系统工作电压需要进一步提高,而较高电压会增加相关部件的绝缘失效风险。面向多电飞机特定工作场景和参数,搭建了模拟飞机电作动器中的绕组间绝缘故障测试平台,开展了1kHz范围内的局部放电(PD)大... 详细信息

为满足多电飞机(MEA)的大功率用电需求,系统工作电压需要进一步提高,而较高电压会增加相关部件的绝缘失效风险。面向多电飞机特定工作场景和参数,搭建了模拟飞机电作动器中的绕组间绝缘故障测试平台,开展了1kHz范围内的局部放电(PD)大量重复实验,研究了特定电压幅值、正弦波和方波脉冲波形下局部放电幅值、放电重复率和放电相位等统计特征,并计算评估了不同频率值下多电飞机中的局部放电行为。实验结果表明:在设定频域范围内,方波脉冲下的起始放电电压(PDIV)都低于正弦,方波脉冲波形对绝缘影响更大;随着频率升高,放电幅值逐渐降低,但放电重复率几乎呈线性增长;放电时刻集中于上升沿/下降沿末端。以50Hz作为对比基准频率,1kHz时的放电幅值降低80%,而放电重复率增加11.92倍,较高频率下多次累积的小幅值击穿成为威胁绝缘失效的主要原因。计算分析认为高频下空间电荷场强变化导致的放电延迟时间减少和周期数目增加分别导致局部放电脉冲幅值降低和放电重复率增加。本实验结果有助于针对多电飞机电气系统和相关装备开展针对性绝缘测试和评估,并有望为多电飞机向大功率高电压方向的设计提供参考和借鉴。

关键词：局部放电脉冲电压多电飞机绝缘系统频率

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电气化飞机电力系统智能化设计研究综述

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航空学报 2019年第2期40卷 5-19页

作者：王莉戴泽华杨善水毛玲严仰光南京航空航天大学多电飞机电气系统工业和信息化部重点实验室南京210016

能源危机和环境问题推动了绿色航空的发展,飞机电气化是绿色航空的主要实现手段,已经成为航空技术发展的重要方向。本文介绍了飞机电气化的发展历程,阐述了电气化飞机电力系统的关键技术及其研究现状,分析了先进飞机电力系统设计的关键... 详细信息

能源危机和环境问题推动了绿色航空的发展,飞机电气化是绿色航空的主要实现手段,已经成为航空技术发展的重要方向。本文介绍了飞机电气化的发展历程,阐述了电气化飞机电力系统的关键技术及其研究现状,分析了先进飞机电力系统设计的关键技术,指出了飞机电力系统综合化、智能化的发展特点。在分析飞机电力系统设计存在的问题的基础上,文章初步提出了电气化飞机电力系统智能化设计平台的理论框架、功能和特点,分析了支撑电力系统智能化设计平台的关键技术,指出了航空智能化设计的研究方向。

关键词：电气化多电/全电电推进电力系统系统级研究智能化设计多学科设计优化

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一种SiC MOSFET并联的稳态电-热分布预测模型

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电工电能新技术 2021年第12期40卷 1-9页

作者：朱梓悦秦海鸿陈迪克潘国威常州大学华罗庚学院机器人产业学院江苏常州213164 多电飞机电气系统工业与信息化部重点实验室南京航空航天大学江苏南京211106

SiC MOSFET分立器件的并联已在中大功率的电力电子设备中广泛使用,为充分利用并联使用的优势,避免不当并联可能产生的电-热失衡现象,需提前预测开关管并联工作时的稳态电-热分布情况。而由于半导体器件在生产过程中的差异性不可避免,即... 详细信息

SiC MOSFET分立器件的并联已在中大功率的电力电子设备中广泛使用,为充分利用并联使用的优势,避免不当并联可能产生的电-热失衡现象,需提前预测开关管并联工作时的稳态电-热分布情况。而由于半导体器件在生产过程中的差异性不可避免,即使是同一厂商生产的同一型号SiC MOSFET,在关键参数如阈值电压U_(TH)和导通电阻R_(DS(ON))上都有所差异,而这些参数正是影响器件并联动静态电流分布和电-热分布的关键参数。本文研究了影响器件并联动静态电流分布和电-热分布的因素以及关键参数的温度分布特性,并在此基础上提出了一种电-热分布特性的预测模型,最后搭建了实验平台验证了预测模型的准确性。

关键词： SiC MOSFET 并联开关管电-热分布预测模型

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650V eGaN HEMT短路特性研究

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电工电能新技术 2020年第2期39卷 10-20页

作者：张英秦海鸿彭子和修强荀倩多电飞机电气系统工业与信息化部重点实验室南京航空航天大学江苏南京211106 查尔姆斯理工大学瑞典哥德堡999034

增强型GaN HEMT(eGaN HEMT)可以大幅提升变换器的效率和功率密度,具有广泛的应用前景。但实际应用中由桥臂串扰引起的误导通,以及负载侧短路等都会导致eGaN HEMT流过较大的电流。因此,为了确保eGaN HEMT在过载、短路等工况下安全可靠工... 详细信息

增强型GaN HEMT(eGaN HEMT)可以大幅提升变换器的效率和功率密度,具有广泛的应用前景。但实际应用中由桥臂串扰引起的误导通,以及负载侧短路等都会导致eGaN HEMT流过较大的电流。因此,为了确保eGaN HEMT在过载、短路等工况下安全可靠工作,必须深入探究eGaN HEMT的短路工作原理以及电路参数对其短路特性的影响。本文首先建立了硬开关模式下的短路测试平台对eGaN HEMT的短路过程进行了研究,并利用eGaN HEMT热网络模型,分析了其短路过程中结温变化情况,进一步地探究了不同结温对其短路特性的影响。在此基础上对不同电路参数对eGaN HEMT短路特性的影响进行研究和对比,揭示了影响eGaN HEMT短路特性关键因素,为e GaN HEMT短路保护设计提供了一定的指导。

关键词：增强型GaN HEMT 短路特性短路保护温度依赖性

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高压eGaN HEMT开关行为及其影响因素研究

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电工电能新技术 2020年第4期39卷 17-26页

作者：彭子和秦海鸿张英修强储师舜多电飞机电气系统工业与信息化部重点实验室南京航空航天大学江苏南京211106 苏州华碧微科检测技术有限公司江苏苏州215021

为了探究高压eGaN HEMT的开关行为及其影响因素,首先详细分析了eGaN HEMT的开关过程,推导出开关各个阶段的持续时间及影响因素,并将其归纳为器件参数、驱动电路参数和工况,通过实验对eGaN HEMT开关过程和驱动电路参数以及工况对eGaN HEM... 详细信息

为了探究高压eGaN HEMT的开关行为及其影响因素,首先详细分析了eGaN HEMT的开关过程,推导出开关各个阶段的持续时间及影响因素,并将其归纳为器件参数、驱动电路参数和工况,通过实验对eGaN HEMT开关过程和驱动电路参数以及工况对eGaN HEMT高速开关行为的影响规律进行验证,探究了实际电路中存在寄生电感对开关行为的影响。实验结果表明,调整驱动电路参数可以提高开关速度,降低开关损耗,但不可避免地会引起电压、电流的振荡和过冲,设计驱动电路时需要折衷考虑,工况对开关时间影响较大,桥臂电路应用需要根据不同的工况调整死区时间以达到最优的效果,寄生电感会使开关过程中的电流、电压出现振荡,影响开关速度和可靠性,实验结果为eGaN HEMT驱动电路的设计和应用提供了有益的帮助。

关键词： eGaN HEMT 驱动电路开关行为工况驱动电路参数寄生电感

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涡流效应对脉冲漏磁检测信号的影响

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无损检测 2018年第5期40卷 1-5,16页

作者：徐中行许鹏南京航空航天大学多电飞机电气系统工业和信息化部重点实验室南京211106

为了研究脉冲漏磁检测中涡流效应对漏磁信号的影响,应用有限元分析软件建立了脉冲漏磁检测仿真模型,对被测样本内磁场与涡流分布随时间变化的情况进行了分析,进而研究了基于不同激励电压和磁芯磁导率仿真模型的漏磁信号波形。仿真结果表... 详细信息

为了研究脉冲漏磁检测中涡流效应对漏磁信号的影响,应用有限元分析软件建立了脉冲漏磁检测仿真模型,对被测样本内磁场与涡流分布随时间变化的情况进行了分析,进而研究了基于不同激励电压和磁芯磁导率仿真模型的漏磁信号波形。仿真结果表明,当磁场激励较小时,漏磁信号在脉冲激励电压的上升阶段存在过冲现象,随后达到稳态。搭建了检测平台进行检测试验,检测结果与仿真结果相一致,研究表明在缺陷检测中应用检测信号峰值特征评估缺陷深度的方法具有更高的精度。

关键词：脉冲漏磁检测涡流效应有限元分析缺陷检测

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一种适用于SiC基变换器的桥臂串扰抑制方法

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南京航空航天大学学报 2017年第6期49卷 872-882页

作者：秦海鸿朱梓悦王丹谢昊天徐华娟南京航空航天大学多电飞机电气系统工业和信息化部重点实验室南京210016

在对碳化硅基变换器中的桥臂串扰产生机理进行深入分析的基础上,提出一种新型有源箝位桥臂串扰抑制方法,并构成适用于碳化硅(Silicon carbide,SiC)基桥臂电路的串扰抑制驱动电路。给出其等效电路模态分析,讨论了关键参数的设计方法。设... 详细信息

在对碳化硅基变换器中的桥臂串扰产生机理进行深入分析的基础上,提出一种新型有源箝位桥臂串扰抑制方法,并构成适用于碳化硅(Silicon carbide,SiC)基桥臂电路的串扰抑制驱动电路。给出其等效电路模态分析,讨论了关键参数的设计方法。设计制作了串扰抑制驱动电路模块板,并在1kW永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor,PMSM)驱动实验平台上进行了验证。实验结果表明,该方法能够有效抑制SiC基变换器中的桥臂串扰。

关键词：电力电子碳化硅桥臂串扰抑制

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