报告人介绍：

哈尔滨工业大学电气学院18级硕士研究生张宏宇，硕士期间研究方向为大功率固态功率控制器的设计。导师：王淑娟教授。

报告内容简介：

本次学术活动定于2020年5月16日,研究所师生共19人参与，参加老师有叶雪荣老师、陈岑老师。本次学术活动主要介绍了基于有限元仿真软件Icepak的固态功率控制器的电热仿真研究，通过热路理论计算和有限元仿真两种方法分析了固态功率控制器的热特性，其中包括稳态热分析和暂态热分析，研究发现目前的功率等级下，本课题所设计的固态功率控制器的稳态热性能和暂态热性能均可满足需求。

叶老师提了两个意见，第一个是与科通沟通进行固态功率控制器实际工作时的温度测试，通过测试结果进一步证明仿真结果的准确性；第二个是提问了单路热仿真结果与整机热仿真结果的差异，报告人张宏宇对该问题做出了回答。

国内外相关技术前沿：

SSPC作为飞机配电系统的关键元器件得到了广泛发展。早在20世纪的60年代初，国外便希望在飞机的配电系统中应用SSPC。到60年代末，随着相关学科，尤其是半导体学科的发展，国外对SSPC的研究得到了较大突破，第一次将SSPC搭载在某个飞机配电系统的某些负载中。80年代初，随着电力电子技术与计算机技术的发展，国外开始将航空电子信息与电源进行综合，搭建相应系统。1991年开始，国家航空与航天局和美国国防部正式研制全电飞机。而全电飞机的实现，也使得SSPC的发展有了更加举足轻重的地位。美国的DDC与Leach公司已经研制出了高性能的SSPC产品。另外，NHI、SENSITRON等公司也在不断对SSPC产品进行开发与研究。其中，DDC公司型号为RP-28001000N0的SSPC可以实现12独立通道控制、保护和连续监控150A的负载，其具有更高的可靠性。

国内对SSPC的研究较晚，很多技术落后于国外。目前对其研究的机构主要有北京科通厂、航空105厂、航空165厂、791厂以及611所与773所等。当中，比较突出的是北京科通厂与航空165厂，正逐步在智能电源管理方面应用SSPC。西工大、南航、北航等国内的高校也在进行相关研究。在SSPC的产品方面，国内市场仍然不够成熟，仅有很少的公司研制出了SSPC产品，如北京科通厂和航天165厂。科通厂的28 VDC SSPC，为8通道产品，最大额定工作电流能达到280A，电流采样精度±2%，270 VDC SSPC可覆盖工作电压区间60～400VDC，最大额定工作电流能达到70A，可编程设置额定工作电流。相比之下，航空 165厂的SSPC产品种类较少。该公司智能配电盒系列产品有30路SSPC输出单元，单路输出最小电流1A，最大电流20A，最大控制电流150 A，总功耗约42W，重量3.2 kg，使用温度范围－40～70℃。

通过分析我国SSPC的发展现状，可知SSPC的研制存在额定电流较小，功率密度低的不足。随着全电飞机上装备的电子设备越来越多，对配电系统功率的要求越来越高，因此研制更高额定电流的SSPC势在必行。目前，国内已有SSPC重量较大，功率密度低，不仅会占用全电飞机更大的体积，且产生更高的功率消耗。针对目前存在的问题，本项目应用新一代半导体器件SiC MOSFET，其具有更低的导通电阻，更高的导通电流与耐压，可以大大提高SSPC的额定电流等级及功率密度，减小散热的损耗及散热所需体积。

参考文献:

[1]     吴秀杰, 江鹏, 杨彬彬, 等. 基于多电飞机概念下的飞机电气发展方向[J]. 电子世界, 2014 (13): 62-62.

[2]     Rosero J A, Ortega J A, Aldabas E, et al. Moving towards a more electric aircraft[J]. Aerospace and Electronic Systems Magazine, IEEE, 2007, 22(3): 3-9.

[3]     李剑, 吴晓辉. 飞机直流28V固态功率控制器(SSPC)的研发设计[J]. 中国科技纵横, 2014(2): 70-71.

[4]     叶雪荣, 郑志洪, 陈哲,等. 固态功率控制器国内外发展现状[J]. 电器与能效管理技术, 2015(2): 1-5.

[5]     Joseph Fabre, Philippe Ladoux,.Characterization and implementation of Dual-SiC MOSFET modules for future use in traction converters [J]. IEEE Trans．On Power Electronics Aug,2015,30(8):4079-4090.

[6]     J Hayes, Bidirectional. SiC Module-based Solid-State Circuit Breakers for 270 VDC MEA /AEA systems [J]. Wide Bandgap Power Devices & Applications , 2016 :70-77.

[7]     朱煜. 国外固态功率控制器概况[J]. 机电元件, 2014 , 34 (5): 49-60