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一文读懂脉冲功率技术有多牛,这些公司已经布

作者:澳门金沙官网 时间:2019-06-19 15:52

  脉冲功率技术(Pulse Power)是一门研究高功率、高电压、大电流的新兴学科,又称高功率脉冲技术,它是研究在相对长的时间里把能量存储起来,然后经过快速压缩、转换,最后有效释放给负载的新兴科技领域。脉冲功率技术是指将初级能量(通常为几百千焦至几十兆焦)储存在储能元件中通常为电容器、电感器、飞轮储能等,然后通过快速开关和脉冲成形网络,将此能量在毫微秒、甚至是纳秒时间内释放到负载上,以得到极高的功率。

  这些公司已经布局

  高功率脉冲电源首先将能量储存于初级能源,而后通过中间储能和脉冲形成系统充电,最后经过压缩、脉冲成形或转化等过程后,快速放电给负载。

  现阶段常用的初级能源主要包括:以电场形式储能的电容器或者Marx发生器、具有磁能的电感或者脉冲变压器、具有一定转动惯量的各类机械能发电机、化学能装置、核能装置。常用的中间储能系统和脉冲成形系统包括:脉冲变压器、容性传输线(形成线)、感性储能器、磁通压缩器(磁放大器)、磁流体发电机的通道发电系统、以及使用机械能的感应发电系统等。转换系统包括:电源内各种转换开关,包括闭合开关和断路开关两类。各种开关根据其应用方式不同可以分布在脉冲电源的不同位置。

  查阅公开资料,目前国内不少公司已经有相关产品进入产业链当中。

  转换系统方面:

  株洲中车时代电气(3898.HK)——目前有3种型号脉冲功率组件产品。半导体事业部是株洲中车时代下属的核心业务单位,专业从事大功率半导体器件的研发与制造,是我国最早开发大功率半导体器件的单位之一。

  台基股份(300046.SZ)——目前研发生产的高功率脉冲开关组件,应用于军民融合高端装备和新能源技术领域,以高脉冲功率晶闸管研发为载体,开展多项新技术的研究和应用,能够满足国家重大项目需求。2018年公司持续在该产品技术领域保持领先,在特种电源和新能源领域呈现迅速增长态势。

  初级能源方面:

  火炬电子(603678.SH)——已布局脉冲功率陶瓷电容器,其主要成熟产品包括片式多层陶瓷电容器(业界常指MLCC)、引线式多层陶瓷电容器、多芯组陶瓷电容器。2016年推出“火炬牌”钽电容器、布局超级电容器等系列新品,产品广泛应用于航空、航天、船舶及通讯、电力、轨道交通、新能源等高端领域。

  中间储能系统和脉冲成形系统方面:

  杰瑞电子——主要产品的核心技术之一是基于两级拓扑的脉冲电源电路技术,针对lT/R组件等脉冲负载特性的特殊应用场合,通过主功率开关器件和控制环路优化,使得电源模块能够瞬间输出极大的脉冲功率,同时获得优异的输出动态响应性能。中国海防(600764.SH)4月发布收购草案,完成后将拥有杰瑞电子100%股权。

  国睿科技(600562.SH)——安徽省脉冲功率电子工程技术研究中心隶属于公司。

  郑州华航科技(832695.OC)——成立于2005年,主要产品包括射频、脉冲功率放大器,甚高频地空通信电台及外设配件等,澳门金沙,其射频、脉冲功率放大器的主要客户为甚高频设备生产企业和科研机构。

  脉冲功率技术应用广泛

  目前脉冲功率技术进步的方向和热点有:  

  1. 由单次脉冲向高重频脉冲发展。过去脉冲功率技术主要为国防科研服务,并且大多是单次运行,随着脉冲功率技术的进步,单次脉冲可靠稳定后,许多应用领域提出了脉冲功率重复使用的要求,而且在满足一定功率的情况下重复频率要求越来越高。 

  2. 储能技术——研制高储能密度、小型化的储能电源。在很多应用场合下,脉冲功率系统的体积和重量的大小是决定性因素,如飞机探测水下物体技术、电磁炮等,都要求产生很大的脉冲功率,而且系统又不能过于庞大和笨重。

  3. 开关技术——探讨新的大功率开关和研制高重复频率开关。开关元件的参数直接影响整个脉冲功率系统的性能,是脉冲功率技术中一个重要的关键技术。目前大功率开关技术包括以下几个方面: 短脉冲技术、同步技术、高重复频率技术、长寿命技术,而难点在于大功率、长寿命和高重复频率的开关技术。因此,具有耐高电压强电流、击穿时延短且分散性小、电感和电阻小、电极烧毁少以及能在重复的脉冲下稳定工作的各种类型开关元件的研制,是当前国内外脉冲功率技术中又一个十分受重视的研究课题。

  4. 积极开辟新的应用领域。过去和现在脉冲功率技术的主要在高新技术、国防科研等领域应用,包括可控聚变、电热炮、高功率微波、高功率激光、电磁轨道炮、强电磁脉冲、X射线拍照、航母电磁弹射、无人机弹射等方面,目前也逐渐发展到民用部门,如人工电磁环境产生、脱硫脱硝、电除尘、污水处理、灭菌消毒、勘探探测检测、油井截堵疏通、医疗碎石、表面工艺处理等领域,应用越来越广泛。

  1)国防军工领域

  脉冲功率技术在国防军工领域可应用到电热炮、电磁炮、电磁弹射、定向能武器、激光武器、电磁脉冲武器、粒子束武器等方面。

  电热炮能突破传统火药发射的速度极限,大幅提升火炮的初速。而电磁能发射相比化学能发射,具有初速更高、速度容易调控,发射过程更安全、成本更低、能量补充更容易、发射征候更小等优点,相比直接或间接利用化学能发射的技术具有划时代意义。电磁弹射可代替传统蒸汽弹射用于航母的舰载机的起飞,也可用于大型无人机的电磁弹射,或代替卫星或火箭的初级点火发射,实现初级冷发射。

  2)工业应用

  工业应用领域之一是可控聚变,即利用脉冲功率电源释放的大电流产生强磁场,约束高温等离子体到很小的范围内,使较轻的原子核聚合成较重的原子核,同时释放出巨大的能量的过程。为实现磁力约束,需要一个能产生足够强的环形磁场的装置,这种装置被称作“托卡马克装置”,俗称“人造太阳”。受控核聚靠约束高温等离子团控制反应物密度,从而使该聚变过程可控,达到可人工利用的地步,为人类提供一种无限的、清洁的、安全的新能源。

  除此之外,还有岩石钻孔、电爆炸焊接、矿藏勘探、微波除冰、表面改性处理、臭氧制备、纳米粉制备等应用领域,脉冲功率技术能实现其他技术或方法无法达到的水平。

  3)环境保护领域

  我国的环境形势异常严峻,长期积累的环境问题和新污染源的出现使生存环境进一步恶化。近年来,脉冲功率技术开始大量应用于污水处理、废气处理、静电除尘和杀菌消毒等方面,逐渐成为环境工程中重要的处理手段之一。

  如利用高压脉冲的脱硫脱硝,技术成本较低,无二次污染,形成的副产物可回收利用。也可以实现高压静电除尘以及高压脉冲灭菌。同时,高压脉冲电源极易使处理对象的分子结构发生改变,产生活性物质,促使水中的有机物降解,达到净化污水的效果,所以在污水处理领域也大有可为。

  4)医疗卫生领域

  目前脉冲功率技术在医疗卫生领域有很多应用,通过高压电源产生X射线进行X光拍照,产生强磁场进行核磁共振诊断等,产生激光脉冲或γ射线进行相关手术治疗,体外冲击波碎石是利用水中发生高功率脉冲放电时形成“液电效应”而产生冲击波,当冲击波从人体外部传入人体内部并在人体内部的结石处聚焦时,处在冲击波焦点范围内的结石在聚焦后的强烈冲击波反复冲击下逐渐破碎。高压脉冲水下的液电效应也能用来清砂和除垢等工业应用。随着脉冲功率的技术进步,金沙官网导航,在医疗领域会得到更多地应用。