特種電源發(fā)展走向淺析

一、背景

特種電源是為滿足科研、軍事、工程等領(lǐng)域特殊負載或特殊應(yīng)用需求設(shè)計研發(fā)的電源，其特殊之處在于或輸出電壓、功率、紋波系數(shù)等技術(shù)參數(shù)要求高，或要求能夠適應(yīng)高低溫、輻射、強電磁、強振動等特殊環(huán)境。

特種電源在工業(yè)、環(huán)保、醫(yī)療、國防和科研等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，并且其發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

二、特種電源技術(shù)

早期特種電源技術(shù)是從交、直流電源技術(shù)衍生發(fā)展的。20世紀中葉，隨著雷達、加速器等新型裝備、設(shè)施的發(fā)展，常規(guī)交、直流電源已難以滿足相關(guān)需求，特種電源逐步受到重視，在脈沖X光機、電磁軌道炮、高功率微波、加速器、環(huán)境應(yīng)用等方面有廣泛的應(yīng)用。

特種電源主要通過電力電子變換技術(shù)將國家電網(wǎng)通用電能，精準轉(zhuǎn)換成不同電壓、電流、頻率、波形的專用電能，滿足特殊負載用電需求。

從電路結(jié)構(gòu)來看，除常用的交直流電路結(jié)構(gòu)外，特種電源設(shè)計中涉及的電路拓撲結(jié)構(gòu)還包括：Marx發(fā)生器（沖擊發(fā)生器）、脈沖形成線（網(wǎng)絡(luò)）、LTD（Linear Transformer Driver）、脈沖變壓器等。

由于其較高的參數(shù)和性能要求，特種電源對基礎(chǔ)技術(shù)和器件的依賴性較強，國內(nèi)外領(lǐng)先的特種電源技術(shù)研究機構(gòu)均投入大量資源開展基礎(chǔ)技術(shù)研究及器件研制工作。

三、發(fā)展及應(yīng)用

特種電源屬于電力電子設(shè)備行業(yè)，是國家重點支持的高新技術(shù)領(lǐng)域之一。

2022年6月科學技術(shù)部、國家發(fā)展和改革委員會等九部門發(fā)布《科技支撐碳達峰碳中和實施方案（2022—2030年）》提出，以電力輸配等終端用能環(huán)節(jié)為重點，研發(fā)和推廣高效電能轉(zhuǎn)換及能效提升技術(shù)。該政策有助于特種電源產(chǎn)業(yè)加大研發(fā)投入，提升生產(chǎn)技術(shù)，提升產(chǎn)品質(zhì)量。

近30年來，我國特種電源技術(shù)研究取得長足進步，產(chǎn)品研制能力也得到了大幅度提升。

特種電源技術(shù)在核技術(shù)、航空航天、國防、高能物理等工程領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，是大科學裝置和高性能裝備的重要基礎(chǔ)技術(shù)。

森木磊石積極參與并研制了PSM高壓電源系統(tǒng)、高頻逆變式高壓電源系統(tǒng)、陽極高壓電源及高精度磁鐵電源、kicker高壓充電機、束線四級鐵電源等一系列電源裝置，助力我國大科學裝置技術(shù)發(fā)展。

在高壓電源、脈沖電源和加速器電源系統(tǒng)中，我司電源產(chǎn)品均基于PPEC數(shù)字電源控制芯片研發(fā)，可提供高電壓、大電流、高精度及高穩(wěn)定度的輸出。

根據(jù)全國特種電源學術(shù)交流會會議報告和論文反映出，近年來國內(nèi)特種電源電路拓撲結(jié)構(gòu)與仿真、關(guān)鍵器件、控制技術(shù)、系統(tǒng)設(shè)計和應(yīng)用技術(shù)等多個方面均取得了巨大進步。

電源控制芯片技術(shù)的創(chuàng)新不僅提高了特種電源的效率和穩(wěn)定性，也促進了特種電源的普及。目前，國內(nèi)外許多公司都在不斷研發(fā)和改進電源控制芯片，以滿足特種電源技術(shù)的需求和市場發(fā)展。

其中，森木磊石研發(fā)的PPEC電源控制芯片，以其獨家免代碼開發(fā)技術(shù)填補了國內(nèi)該領(lǐng)域技術(shù)空白，為特種電源的發(fā)展注入新的動力。

PPEC電源控制芯片融合了電力電子核心算法，覆蓋常用拓撲結(jié)構(gòu)，采用圖形化平臺及菜單式配置實現(xiàn)了電源的免代碼快速開發(fā)，為電源研發(fā)企業(yè)降本增效。其廣泛適用于直流電源、逆變器、充電機、交流伺服系統(tǒng)、UPS、變頻器、常規(guī)或特種電源等，助力電源行業(yè)高速發(fā)展。

從目前來看，特種電源技術(shù)的發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在：高轉(zhuǎn)換效率、高功率密度、高可靠性、小型化輕量化、模塊化以及數(shù)字化智能化控制幾個方面。

▍高轉(zhuǎn)換效率：通過高頻化技術(shù)減少能量損失，提高能源利用效率。

▍高功率密度：在相同體積或重量下輸出更大功率，滿足特定領(lǐng)域需求。

▍高可靠性：采用先進材料和工藝，實施冗余設(shè)計和故障保護，確保電源穩(wěn)定運行。

▍小型化輕量化：優(yōu)化設(shè)計和封裝技術(shù)，降低電源體積和重量，提高便攜性。

▍模塊化：電源系統(tǒng)更加靈活和可擴展，能根據(jù)不同的應(yīng)用需求進行靈活組合，滿足復雜多變的應(yīng)用需求。

▍數(shù)字化智能化控制：集成智能芯片和通信模塊，實現(xiàn)遠程監(jiān)控、故障診斷和自動調(diào)整，提高電源靈活性和可維護性。

在當前科技創(chuàng)新和軍民融合的大背景下，特種電源技術(shù)正逐漸成為科研領(lǐng)域的新焦點。隨著各行業(yè)對特種電源需求的不斷增長，以及大型科學實驗設(shè)備和國家重點工業(yè)項目的發(fā)展，特種電源技術(shù)正朝著高效、緊湊、可靠和智能化的方向發(fā)展，以適應(yīng)不斷演變的市場需求和技術(shù)挑戰(zhàn)。