高能物理重粒子加速器是支撐國家基礎(chǔ)物理領(lǐng)域前沿研究的重要設(shè)備，也是重離子癌癥治療的有效工具。在加速器系統(tǒng)中，大功率水冷電源承擔(dān)著為加速器各級(jí)電磁裝置提供能量的重任，電源輸出穩(wěn)定度越高，重粒子的定位精度和1C能量穩(wěn)定性越好。隨著前沿基礎(chǔ)物理研究的深入，對(duì)穩(wěn)定度和紋波噪聲指標(biāo)提出了更高的要求，突破10-6量級(jí)成為需要攻克的目標(biāo)。
大華公司將這個(gè)艱巨的任務(wù)賦予了大功率水冷電源創(chuàng)新工作室。近年來，創(chuàng)新工作室主導(dǎo)開發(fā)了大功率自動(dòng)量程直流電源、大功率雙象限電源、特種裝備供電電源、先進(jìn)電源系統(tǒng)、半導(dǎo)體激光驅(qū)動(dòng)電源等一批國家JY測(cè)試電源型號(hào)項(xiàng)目和科研領(lǐng)域優(yōu)質(zhì)項(xiàng)目，可謂身經(jīng)大戰(zhàn)。
曉戰(zhàn)隨金鼓，宵眠抱玉鞍。高穩(wěn)定度水冷電源項(xiàng)目的研發(fā)是大華公司一次新的探索，也是一次重大的考驗(yàn)。由于項(xiàng)目周期短、難度大、標(biāo)準(zhǔn)高，團(tuán)隊(duì)成員秉承著“特別能吃苦，特別能奉獻(xiàn)”的精神，從草長鶯飛的春天到銀裝素裹的冬日，加班加點(diǎn)，不舍晝夜，在需求分析、產(chǎn)品策劃、方案設(shè)計(jì)、模塊調(diào)試、整機(jī)測(cè)試等各個(gè)環(huán)節(jié)，群策群力、緊盯細(xì)節(jié)，不斷進(jìn)行試驗(yàn)優(yōu)化和設(shè)計(jì)迭代，成功攻克了大功率多疊層水冷散熱、多相光纖交錯(cuò)控制、高密度磁元件集成、電流諧波數(shù)字化補(bǔ)償?shù)榷鄠€(gè)關(guān)鍵技術(shù)。最終工作室在2021年底成功完成了500V/30kW的模塊開發(fā)和1480A/240kW的整機(jī)研發(fā)；整機(jī)效率高達(dá)96%，突破了10-6量級(jí)的長時(shí)間輸出電流穩(wěn)定度和電流紋波，成為公司第一款數(shù)百kW級(jí)高性能、高可靠水冷電源。
在該項(xiàng)目的技術(shù)指標(biāo)中，重粒子加速器領(lǐng)域最為關(guān)心的是輸出電流8/72小時(shí)穩(wěn)定度和輸出電流紋波要求。團(tuán)隊(duì)成員在前期力保設(shè)備高可靠性的前提下，重點(diǎn)針對(duì)此兩項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行迭代設(shè)計(jì)，每進(jìn)行一次優(yōu)化調(diào)整，均需要連續(xù)觀察11～73個(gè)小時(shí)才能取得有效數(shù)據(jù)，其間還需要關(guān)聯(lián)環(huán)境溫度、控制誤差、負(fù)載變量等多個(gè)參數(shù)。工作室安排成員倒班接力、晝夜奮戰(zhàn)，經(jīng)過了20余次優(yōu)化設(shè)計(jì)，終于將輸出電流穩(wěn)定度指標(biāo)突破到了±6.55e-6/8h，輸出電流紋波指標(biāo)突破到了±7.9e-6/8h，相當(dāng)于1050A輸出電流12小時(shí)僅漂移了18mA；這兩項(xiàng)指標(biāo)超出高能物理粒子加速器領(lǐng)域客戶要求指標(biāo)約4倍，在行業(yè)內(nèi)處于國內(nèi)領(lǐng)先位置。
玉非精琢難成器，鐵經(jīng)百煉而成鋼。項(xiàng)目的成功交付，是工作室全體9名成員通力合作、共同奮戰(zhàn)的成果，其中的艱辛和困難也是團(tuán)隊(duì)成長、錘煉的過程，工作室中行業(yè)經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)帶頭人、數(shù)字智能控制專家、高級(jí)電源研發(fā)工程師鄧長吉，帶領(lǐng)著一批年輕而富有創(chuàng)新活力的生力軍——高洪峰、王偉、孫全龍、王宇峰、張?zhí)?、趙超娟，一路攻堅(jiān)克難，剛剛畢業(yè)不久的馬潘、李曉婉不禁感慨和慶幸，感慨的是苦干實(shí)干的精神，慶幸的是團(tuán)結(jié)和睦的團(tuán)隊(duì)。這段寶貴經(jīng)歷也讓工作室逐漸成長為一支敬業(yè)、精益、專注、創(chuàng)新的標(biāo)桿團(tuán)隊(duì)。
2021年，大功率高穩(wěn)定度水冷電源工作室根據(jù)關(guān)鍵技術(shù)突破情況申請(qǐng)了數(shù)件相關(guān)發(fā)明專利和實(shí)用新型專利。作為公司基礎(chǔ)研究成果的重要組成部分，已經(jīng)開始為公司帶來良好的經(jīng)濟(jì)收益和社會(huì)效益，相關(guān)技術(shù)成果正在擴(kuò)展至高能物理相關(guān)行業(yè)以及衛(wèi)星測(cè)試、半導(dǎo)體激光領(lǐng)域，行業(yè)前景光明。
功崇惟志，業(yè)廣惟勤。目前，創(chuàng)新工作室整裝再發(fā)，為突破大功率脈沖水冷電源方向的全儲(chǔ)能高速快沿技術(shù)繼續(xù)披荊斬棘，為加快融入北京電控芯屏產(chǎn)業(yè)生態(tài)、實(shí)現(xiàn)儀器儀表產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展做出更大貢獻(xiàn)。
供稿：大華公司 特種事業(yè)部 黨群工作部 宣
