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西安专家打造世界领先特种电源

2021-07-09 05:25      点击次数:

飞机降落之后,发动机已经停止工作,但是飞机上的电子设备仍在运行,如何为功率大、精度要求高的机载设备供电?这就必须将电网中的电能通过特种电源进行转换。然而,我国大功率电源技术在跟踪精度、稳定度、低纹波、高效节能等方面无法满足加速器、飞机、电

  飞机降落之后,发动机已经停止工作,但是飞机上的电子设备仍在运行,如何为功率大、精度要求高的机载设备供电?这就必须将电网中的电能通过特种电源进行转换。然而,我国大功率电源技术在跟踪精度、稳定度、低纹波、高效节能等方面无法满足加速器、飞机、电力系统等领域的使用要求。

  西安交大电气学院杨旭教授研究团队与合作单位经过10余年科研攻关,成功研发出“大功率特种电源多时间尺度精确控制技术”,前不久该项目荣获2015年度国家科学技术进步二等奖。

  传统电源体积大、损耗大、效率低,性能差、电流不稳定、损害电池寿命,而且不能满足粒子加速器、飞机、电力系统等领域的使用要求。

  从1998年起,项目团队王兆安教授、卓放教授、裴云庆教授等经10余年科研攻关,在大功率特种电源的数字控制系统建模、多频段优化控制等基础理论方面取得了长足进展,在纳秒分辨率错相串并联、微秒级延时压缩、秒级扰动抑制等关键技术上取得了突破,研制出多个系列的产品,取得了显著的经济和社会效益。

  2006年,上海应用物理所对特种电源提出了更高的要求:电流波动不能超过供电电流的十万分之二(20ppm),当时国际做到最好的也只是40ppm。当年暑假,项目团队挑战高难度,连续工作两个月,找到了行之有效的解决途径,破解了技术难题,获得了上海应用物理研究所以及国际专家的认可,提高了我国加速器磁铁用特种电源技术指标和加速器束流精度水平。

  如今,项目成果应用于我国在建和在运行的3个大型加速器和1个大型受控核聚变装置,并推广应用到民航飞机地面电源、电力操作电源、电化学电源、光伏并网逆变及微网逆变电源等,部分产品销往国外,经济效益累计达55亿元,为我国科研、航空、电力、电化学工业等领域打破国外垄断、实现技术超越和经济发展作出了重要贡献。

  校企合作产学研结合树典范“这个研究项目顺利进行,是校企紧密合作、优势互补、协同创新的结果。”河南许继电气股份有限公司负责人于文斌感慨不已:“没想到,1998年一次博览会上的面谈竟促成了长达18年的合作关系。”他告诉记者,从1998年开始,河南许继电气股份有限公司就与西安交大电气学院科研团队牵手,一直保持着紧密合作的关系,优势互补,共同完成了这一项目。于文斌认为,对许继电气来说,跟交大合作最大的收获不是产品、技术,而是团队的成长。www.83022.com正是在这样的合作下,许继电气产业化优势持续增长,设备制造能力先进,市场能力不断增强。

  “校企合作最重要的就是要定位、分工明确,合作中学校做学校擅长的事情,企业做企业擅长的事情,优势互补。”另一合作伙伴——西安爱科赛博电气股份有限公司总经理白小青深有体会:“高校为企业提供关键技术,解决技术难点;产品开发,工程项目实施,企业更具优势。”

  杨旭教授说,通过合作,许多核心技术取得突破,疑难问题得到解决,双方一起参加了很多国家大科学工程。这次获奖的两个领域高性能加速器电源、飞机地面电源,都是校企长期合作发展的结果。企业核心竞争力得到了增强,而学校则可以更好地把科研成果产业化,实现了双赢。

  助力世界最大粒子加速器建造“大功率特种电源多时间尺度精确控制技术”研发过程中,西安交大十多位教师、100多位电气学子都曾为此付出过艰辛的劳动。

  2008年,项目团队在上海现场做加速器电源调试,发现一个“诡异”的问题:电源每到早晨8点左右就会出现明显的波动,影响加速器的运行。科研团队进行了大量的数据分析和对比研究,迟迟找不到原因。正当大家一筹莫展的时候,一位老师提出,8点钟有什么特殊的呢?正好是上班时间。大家上班进入电源大厅,大厅门就会断断续续被打开,外面的冷空气就会进来,从而导致电源的运行温度发生波动。最后经过反复查找,确定了对环境温度敏感的元件,替换后成功解决了问题。

  2015年10月,中科院高能物理研究所宣布中国将于2020年至2025年间开始建造世界上最大的粒子加速器,至少将比由“欧洲核子研究中心(cern)”建造的目前全球最大加速器的强子对撞机lhc(长27公里)还要大上两倍。特种电源问题的解决,无疑会对粒子加速器的建设铺平道路,为基础科学研究奠定基础。“技术要求不断提高,科学技术的进步永远没有终点,我们仍要努力向前。”杨旭教授表示。

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