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김수호(Suho KIM),김장목(Jang-Mok KIM),허일라(Ilra HEO),황선웅(Seonwoong HWANG),허재성(Jaesung HUH) 한국추진공학회 2023 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2023 No.11
하이브리드 전기추진항공기의 추진시스템은 인버터와 모터, 프로펠러로 구동력을 발생시킨다. 배터리 전력용량의 제한으로 비행중 발전을 통한 하이브리드 전기추진방식의 시스템 연구가 활발하며 본 논문은 하이브리드 전기추진시스템용 모터제어 인버터의 운용 안전성을 확보하기 위해 6상으로 설계하였고 항공기 탑재가 가능하도록 경량화 설계를 반영하였다. 6상 인버터설계시 방열부의 구조 개선과 전력반도체 배치 방식의 설계에 대한 해석을 수행하였으며 실험을 통해 운용성을 확인하였다. The propulsion system of a hybrid electric propulsion aircraft generates driving force using an inverter, motor, and propeller. Due to limitations in battery power capacity, research on hybrid electric propulsion systems through in-flight power generation is active, and in this paper designed a six-phase motor control inverter for hybrid electric propulsion systems to ensure operational safety and lightweight to enable installation on aircraft. The design was reflected. When designing a 6-phase inverter, analysis was performed on the structure improvement of the heat dissipation part and the design of the power semiconductor arrangement method, and operability was confirmed through experiments.
UAM용 150kW급 인버터의 냉각을 위한 복합 냉각방식 연구
김수호(Suho KIM),김장목(Jang-Mok KIM),허일라(Ilra HEO),황선웅(Seonwoong HWANG) 한국추진공학회 2023 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2023 No.11
전기추진항공기용 모터제어 인버터는 배터리의 DC전력을 스위칭을 통하여 AC전력으로 변환하여 모터를 구동하여 프로펠러의 추력을 생성한다. 스위칭 디바이스는 차세대 전력반도체인 실리콘카바이드 MOSFET을 사용하여 기존의 IGBT와 MOSFET계열의 전력반도체보다 낮은 발열 특성으로 방열부의 무게를 줄일 수 있으며 인버터 케이스의 부피도 줄일 수 있어 경량화가 요구되는 항공기용으로 적합한 특징을 가진다. 인버터는 수냉방식으로 방열판을 냉각하는 것이 일반적인 인버터의 설계이지만 외부에서 유입되는 공기의 유량이 발생할 경우 인버터를 냉각한 후 냉각수의 온도를 낮출 수 있다면 비행체의 냉각시스템 설계에 도움이 될 수 있으므로 수냉과 공랭방식을 결합한 구조를 적용하여 해석하였다. The motor control inverter for electric propulsion aircraft converts DC power from the battery into AC power through switching and drives the motor to generate thrust for the propeller. The switching device uses silicon carbide MOSFET, a next-generation power semiconductor, and has lower heat generation characteristics than existing IGBT and MOSFET series power semiconductors, reducing the weight of the heat sink and reducing the volume of the inverter case, making it suitable for aircraft that require lightweight. The common inverter design that cools the heat sink using a water cooling method, but if there is a flow of air flowing in from the outside, if the temperature of the coolant can be lowered after cooling the inverter, it can be helpful in designing the cooling system of the aircraft, so water cooling and The analysis was conducted by applying a structure combining the air cooling method.