核聚变商用加速丨电源控制系统国产化解决方案

随着全球能源需求增长和对清洁能源的追求，核聚变技术正加速发展并逐步走向商业化。近年来，核聚变领域的研究热度持续升温，电源控制系统作为 "磁约束与等离子体控制"的核心装备，其性能直接影响装置运行效率与稳定性。

然而，当前应用在核聚变研究领域的电源控制系统主要还是依赖国外进口的 RIO 架构硬件+光纤转接模块来实现，虽能满足高控制速率与模块化扩展需求，但弊端明显。

成本高昂：进口设备价格居高不下，大规模系统搭建成本高。

进口依赖：硬件完全依赖进口，供应链安全存风险。

响应滞后：国外售后周期长，关键技术支持不足。

场景适配弱：通用型产品难以满足核聚变电源的特殊需求。

森木磊石作为国内数字电源行业全生命周期解决方案服务商，针对核聚变电源控制系统的痛点，特推出国产化电源控制系统解决方案，打破国外垄断，为核聚变装置提供高效、稳定的国产化解决方案。

一、国产化核聚变电源控制系统解决方案

森木磊石核聚变电源控制系统解决方案基于国产 PXI RIO 硬件，支持模块化扩展，满足高功率密度、脉冲工作模式等需求。

1、国产化硬件，自主可控

森木磊石电源控制系统采用CPU+FPGA硬件架构，结合PXIe机箱的模块化设计，实现了系统的高性能、高扩展性和高可靠性。

一个完整的控制系统由 IO 模块、FPGA/ASIC、背板/基座、CPU构成。系统架构如下：

单台 PXI 控制器通过数字信号和光电转换系统与电源进行交互，根据电源模组数量的不同，可以灵活配置IO模块以满足扩展需求。PXI控制系统交互框架如下：

2、专业电源控制优化方案

森木磊石依托多年电源开发经验，可为客户提供行业内专业的电源应用的控制解决方案。如，使用PSM+PWM 混合控制、载波移相控制等多种控制方式，显著提高电源的稳定性和动态响应速度。

上图为我司电源控制器 PSM 电源常规解决方案，通过控制每个PSM电源的输出时序逻辑，实现高压输出。

3、图形化开发环境，控制系统快速搭建

PXI 控制系统硬件支持基于图形化开发环境（如LabVIEW等），提供模块化功能代码。用户可通过拖拽、调整等便捷操作完成系统搭建与调试，大幅缩短开发周期，提升系统可维护性。

功能模块示例：

▍模块级脉冲通道控制模块

▍多模块时序编排模块

*更多功能模块详询客服

二、应用案例

▍PPECinside高频逆变式高压电源系统

PPEC inside 模块化高频逆变式高压电源系统是国内首套自主研制的逆变式高压电源解决方案，由126个逆变功率模块、3套超级电容供电系统、测量控制系统、交流供电系统及辅助供电系统组成。

PPECinside高频逆变式高压电源系统

该系统基于 PPEC 电源控制芯片开发，采用PSM+PWM混合控制方式，支持0~120kV宽范围电压调节，可提供120kV、6MW稳定可靠的高压电能。

系统采用先进的高频逆变技术、高频高压隔离变压器研制技术以及超高压绝缘工艺。相较于传统的 PSM 电源，具备更高的可靠性、稳定度、功率密度等优点。特别适用于中性束注入加热系统、可控核聚变装置及高能物理实验等领域，能够为复杂科研环境提供稳定可靠的高压电源支持。

▍PPEC inside PSM高压电源系统

PPEC inside PSM 高压电源系统主要由64个PSM模块电源通过输出串联组成。系统基于PPEC电源控制芯片开发，支持稳态和脉冲两种工作模式，脉冲频率0-10KHz可调。且系统具备自动闭环控制功能，能自动调节PSM模块开通数量，实现精确输出电压调节，当前已实现8MW的大功率输出。

PPEC inside PSM高压电源系统

系统具有效率高、功率器件温升低、输出特性好、可靠性高等优点，适用于可控核聚变研究、高能物理实验、工业自动化控制等领域。

▍PPEC inside阳极高压电源

PPEC inside 阳极高压电源主要由60个600V的电源模块组成。设备基于PPEC电源控制芯片开发，采用PSM高压电源技术，实现了0~35kV可调输出。

PPEC inside阳极高压电源

设备支持长脉冲运行和5kHz高频率调制，且具有us级快速响应能力，适用于X射线设备、核能工业，医疗设备，高能物理实验等领域。

核聚变商用化进程加速，电源控制系统的国产化是关键一步。森木磊石国产化核聚变电源控制系统解决方案可为核聚变装置提供可靠支持，助力我国在这一领域实现自主可控，为核聚变早日实现商用发电提供坚实保障。