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电气化飞行:航空领域的实时仿真 先驱

电气化飞行:航空领域的实时仿真 先驱

以严格的安全标准和谨慎的创新著称的商业航空领域,正在经历电力推进的变革性转变。2019 年 12 月 10 日,magniX 与 Harbour Air Seaplanes 合作进行了全球首次商用电动飞机飞行,这是一个重要的里程碑。此次飞行由 magniX 的 560 千瓦电力推进系统提供动力,标志着可持续发展与技术进步相融合的航空新时代的到来。

克服电气化挑战

尽管有望实现飞行电气化,但仍面临巨大挑战。喷气燃料的能量密度是锂离子电池的 40 多倍,这给电动航空带来了障碍。然而,magniX 通过高效的电力电子设备、功率密度高的电动马达和热管理解决方案解决了这些问题。港湾航空(Harbour Air)运营的短途地区航线是电动飞机的理想试验平台。通过这些飞行,像 magni500 电机这样的电力推进系统可以在实际条件下得到验证,从而证明电池供电航空在实际应用中的可行性。

实时仿真:改变游戏规则

magniX 公司之所以能够取得快速发展,关键在于其使用了 OPAL-RT 的实时仿真 系统,该系统简化了电力推进控制软件的开发和验证过程。正如 magniX 公司的电力电子工程师 Akshat Yadav 所解释的那样:

目的是在很短的时间内测试飞行控制软件。OPAL-RT 系统实现了硬件的快速建模和仿真,以便进行验证和确认。

Akshat Yadav

电力电子工程师

引用图片

这种仿真 能力使工程师能够在集成前对硬件进行虚拟分析,从而加快开发速度,同时最大限度地降低风险和成本。

图中的框图说明了使用 OP5707 硬件和 RT-LAB 软件进行实时仿真 和控制的设置。流程的起点是一台运行 RT-LAB 的计算机,该计算机与 OP5707 实时模拟器相连。OP5707 运行基于 FPGA 的电力电子工具箱 (eHS),并与两个电机(电机 1 和电机 2)连接。该装置还包括一个接口板,用于将 OP5707 连接到控制器板和 RCP(快速控制原型)平台。连接用箭头表示,显示组件之间的数据流
magniX 使用 OP5707 和 OPAL-RT 基于 FPGA 的电力电子工具箱 (eHS)仿真 其 magniDrive 逆变器和 magni 系列电机,以进行控制器开发和测试。

创新工程,提高效率

MagniX 采用 OPAL-RT 的 OP5707 仿真器和基于 FPGA 的电力电子工具箱 (eHS) 来集成和测试其 magniDrive 逆变器和 magni-Series 电机。团队采用迭代方法,首先仿真了一个简单的 R-L 负载模型,然后再仿真完整的电机模型。实时测量和基于 Python- 的 API 自动化提高了效率、减少了错误并加强了软件验证。

在安装过程中,OPAL-RT 团队给予了大力支持。连接器和外围设备与我们的控制模块和测量单元实现了无缝集成。

Akshat Yadav

电力电子工程师

引用图片

这些先进的仿真 工具有助于开发 magniDrive 逆变器,为 eBeaver 和 eCaravan(世界上最大的全电动商用飞机)提供动力。

可持续航空之路

电动航空具有令人信服的经济效益。eBeaver 30 分钟的试飞电费仅为 8.20 美元,而燃油飞机的电费为 135 美元。电动飞机在运行过程中零排放,成本大大降低,有望彻底改变支线航空旅行。

MagniX 的突破性进展表明,电动飞行并非遥不可及的梦想,而是迫在眉睫的现实。通过整合实时仿真 工具,该公司推动了航空电气化的发展,证明了可持续性和效率可以在天空中共存。

magniX 和港湾航空团队站在机库内一架改装的亮黄色和蓝色电动飞机前的合影。飞机上展示着 "Powered by magniX "标志,代表着双方在推进可持续航空技术方面的合作。
首次成功飞行后,magniX 团队在机库中。eBeaver 在后面。

展望未来

随着电池技术和电力电子设备的不断进步,电动航空将超越区域飞行。magniX 的 eBeaver 和 eCaravan 飞行的成功预示着该行业的新轨迹。实时仿真 仍将是一块基石,使工程师们能够突破创新界限,重新定义全球运输。在 magniX 等先驱的引领下,能源和电气化的融合不仅将重塑航空业,还将重塑全球交通的未来。

在众多 HIL 系统中,我们决定使用 OPAL-RT,因为它在研究和工业领域得到广泛应用,能够快速、准确地模拟复杂的电力电子硬件,并提供优质的客户支持。

Akshat Yadav

电力电子工程师

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