Luftfahrtgerechte Leistungselektronik, Leistungsverteilung und Steuerung für hybrid-elektrische Antriebssysteme

Abstract

Ausgehend von der Systemarchitektur eines bemannten hybrid-elektrischen Fluggeräts, wurden die Spezifikationen für die elektrischen Energieversorgung und Antriebstechnik erstellt, die Anforderungen für die Antriebskomponenten, Leistungsverteilung, und Steuerung hergeleitet. Zusätzlich wurde die Stabilisierung der HVDC-Netze analysiert und ihre Eignung für zukünftige elektrische Luftfahrzeuge bewertet. Im Rahmen des Projekts wurde luftfahrtgerechte Leistungselektronik (Topologie, Halbleitertechnologie, Treiberschaltung, Aufbau- und Verbindungstechnik sowie Kühlung) erforscht und in Technologieträgern umgesetzt. Die technologischen Befähiger für luftfahrtgerechte Leistungsverteilung wurden bearbeitet. Hierbei lag ein Schwerpunkt auf der Untersuchung intelligenter Leistungsverteilungskonzepte sowie der Umsetzung Leistungsverteilungskomponenten. Schwerpunkt der Liebherr-Electronics and Drives GmbH waren hier insbesondere die sogenannten Solid State Power Controller und die Weiterentwicklung von Schutzkonzepten. Ein weiterer Arbeitsinhalt war die Untersuchung der Auswirkung hoher Spannungen bei niedrigem Druck. Des Weiteren wurden die Steuerungen für die entwickelten Luftfahrtanwendungen untersucht. Neben der Untersuchung neuartiger Steuerungsarchitekturen unter Berücksichtigung der hohen Sicherheitsanforderungen wurde ein Hardware-Demonstrator mit den notwendigen Betriebs- und Testsoftwares entwickelt und schließlich die Steuerungssoftware für die Anwendung für eine Luftfahrtapplikationen erstellt. Darüber hinaus wurde das Projekt mit Simulationen im Kontext einer agilen, modellbasierten Technologieentwicklung und –validierung in Luftfahrtanwendungen begleitet. Anschließend wurden diversen Demonstratoren aufgebaut, getestet und die Testergebnisse evaluiert.