Optimized GaN-Based Dual Active Bridge (DAB) Converter for More Electric Aircraft (MEA)
Notice bibliographique
Résumé
Sustainable transportation and electrified transportation have gained traction in recent years. Gallium Nitride High Electron Mobility Transistors (GaN HEMTs) enable higher efficiency, higher power density, and smaller passive components resulting in lighter, smaller and more efficient electrical systems as opposed to conventional Silicon (Si) based devices. This thesis investigates the detailed benefits of using GaN devices in transportation electrification applications. The material properties of GaN including the applications of GaN HEMTs at different switch ratings are presented. The challenges currently facing the transportation industry are introduced, and possible solutions are presented. A detailed review of the use of GaN in the Electric Vehicle (EV) powertrain is discussed. The implementation of GaN devices in aircraft, ships, rail vehicles, and heavy-duty vehicles is briefly covered. Future trends of GaN devices in terms of cost, voltage level, gate driver design, thermal management and packaging are investigated. With the aim towards lighter and more efficient electrical systems in future aircraft, design of DC/DC converters with high efficiency, power density and improved thermal management becomes necessary. The detailed design of isolated bidirectional DC/DC converters for more electric aircraft (MEA) is investigated. Use of wide bandgap (WBG) devices to enhance system efficiency is considered. The control strategy of the discussed configurations are verified in the PLECS simulation environment. Dual active bridge (DAB), input-series output-parallel (ISOP), neutral point clamped (NPC) and active neutral point clamped (ANPC) converters are considered to exploit benefits offered by WBG devices for MEA. A comparison is performed in terms of efficiency, thermal management, power density and electromagnetic interference (EMI). An optimized modulation scheme for a DC/DC converter operating at various voltage and power levels is proposed. The proposed control strategy maximizes power transmission efficiency between the high voltage DC (HVDC) link and the low voltage (LV) bus, on the aircraft. The optimization algorithm is developed for a Gallium Nitride (GaN)-Silicon (Si) based DAB converter. GaN is considered for minimizing the switching losses on the HVDC bus, and maximizing efficiency. The dual phase shift (DPS) and extended phase shift (EPS) modulation techniques are optimized using Genetic Algorithm (GA). The proposed algorithm generates optimal phase shift angles at minimum backflow power (BFP) and peak current. A 3 kW GaN-Si DAB converter prototype is designed, and the analysis is experimentally validated.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,005 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».