高压电源的高频化小型化对于电源在稳定性、纹波和精度等性能的提升和应用场景的拓展,是提高X射线源以及电子显微镜、电子束曝光机等很多大型高端科学仪器整体性能所必须要面对的关键问题和技术难点。
本成果以国家重大战略需求为目标,以整体自主设计、关键技术创新为核心,在国家重点研发计划项目支持下,经过系统深入的理论和技术研究和多个工程应用项目示范化应用和验证,实现了理论、技术和应用的多项创新性成果。取得主要技术创新内容如下:
1、研究了高频高压环境下全功率范围谐振变换器拓扑、软开关和谐振参数设计和优化方法,为高压电源高频化设计提供了理论支撑;同时采取基于碳化硅的第三代半导体高频驱动技术,在工程上给出小型化解决方案,解决了高频小型化条件下高压电源高效稳定工作的理论和技术难题。
2、研究了复合绝缘导热材料的绝缘特性和传热特性,确定了绝缘介质和封装材料的最优配比参数及制备工艺,并设计了框架式层叠固态灌封结构以改善散热性能,缓解了现有封装介质高导热和高击穿场强的矛盾,有效解决了小体积高功率密度装置的绝缘散热问题。
3、提出了基于深度学习理论的高压电源状态分析、故障检测和预测算法模型,实际应用证明了算法的有效性,产品无故障运行时间MTBF指标达到5000小时以上。
4、研究了高压电源的纹波及稳定度测试方法,研究了高压电源温度及功率监测方法,建立了相应的检测检验规范和企业标准,保证了产品产业化生产的良品率