空间电荷对混合动力飞机电源母线局部放电影响的仿真研究

本文主要探讨了空间电荷对未来混合动力飞机专用电源母线中局部放电起始电压的影响，这是在减少温室气体排放、优化能源利用和提升航空技术背景下的一项关键研究。随着电动汽车技术的发展，尤其是半导体和介电材料性能的提高，电力电子元件的集成度和效率得以显著提升，这在混合动力推进飞机中尤为明显。电力系统的设计重点转向了高压直流(HVDC)电力母线，其中固体介电材料被用于提供必要的绝缘。 论文的研究目标是基于一个专门为混合动力飞机设计的功率转换器母线拓扑模型，通过在聚四氟乙烯(PTFE)绝缘子的不同空间电荷条件下进行仿真，来分析局部放电现象。局部放电是电绝缘系统中的一个重要问题，它可能会对电力系统的稳定性和可靠性造成威胁。论文的作者们特别关注了在不同空间电荷密度下，如从0.5 C / m3增加到2 C / m3，电场强度的变化对局部放电起始电压的影响。 研究发现，空间电荷的积累和分布对电介质性能的敏感性不容忽视，即使在较低的空间电荷密度下，电荷在电介质中的位置也会影响局部放电风险。当电介质内部积累的电荷增加时，局部放电的电场阈值显著下降，电场降低幅度达到450%。这表明，有效的空间电荷管理对于确保电源母线在极端环境条件下的稳定运行至关重要。 通过模拟，论文揭示了空间电荷对电力母线局部放电行为的直接影响，这对于设计和优化未来混合动力飞机的电力系统具有实际意义。研究结果不仅有助于提升航空电子设备的安全性，也有助于推动整个电力系统的创新和改进，以适应不断发展的航空工业需求。 该研究发表在《电路与系统》杂志上，提供了重要的科学依据和技术指导，对于减少航空领域的电气故障风险，以及实现更高效、环保的飞行技术进步具有深远影响。