奖项类别

科技进步奖（技术开发类）

完成单位

中国科学院合肥物质科学研究院，荣信汇科电气股份有限公司，安徽省祥雨电气有限公司

主要完成人

吴亚楠，卢晶，黄懿赟，李俊，茆华风，许留伟，田贇祥，谭亮，王鹏飞，何师

项目亮点

项目攻克了冲击预测补偿、低频阻尼调控、极端工况自适应抗扰等关键技术，研制了聚变冲击补偿、低频抑制等高性能装备，实现了电源系统百兆瓦、长脉冲稳定运行。

项目介绍

核聚变能是面向国家重大需求的战略能源，高功率电源系统是磁约束核聚变能量传输、功率变换、运行控制的核心。为将等离子体加热到上亿度、约束到上千秒，电源系统需提供四象限灵活可变、千秒时间尺度的百兆瓦功率，由此引发的无功快速冲击、低频持续振荡，给高功率电源系统电能质量调控带来极大的挑战，是聚变装置能否实现高功率、长脉冲运行必须解决的关键问题。

依托国家重大科学工程EAST、国际热核聚变堆ITER等项目，在冲击补偿、低频抑制、自适应抗扰等关键技术上取得重要进展，主要创新成果概括如下：

1.研发了等离子体控制参量映射的冲击预测补偿技术，突破了国际上超大容量动态补偿装置的时延瓶颈。揭示了磁体电流、触发脉冲对冲击强度的影响机理，掌握了等离子体放电全阶段的无功特性，发明了等离子体控制参量映射的冲击预测补偿技术，将大容量补偿响应时间大幅降低，突破了聚变大容量补偿的时延瓶颈，解决了ITER补偿响应慢导致电源百兆瓦运行困难的问题。

2.研发了混联注入式低频阻尼调控技术，解决了聚变电源系统低频谐振导致长脉冲放电中断的难题。揭示了聚变低频形成、传导和谐振机理，提出了级联准比例谐振低频提取、同步差流复合矢量控制方法，开发了低频阻尼混联调控技术，相较于德国ASDEX-U、韩国KSTAR 等装置，低频抑制率大幅提升，避免了系统振荡造成的长脉冲放电中断，为EAST创造千秒等离子体运行世界纪录提供了稳定可靠的电磁条件。

3.研发了自适应锁相和功率耦合控制技术，提升了聚变极端工况下电能质量调控装置的频偏适应和不平衡抗扰性能。提出了级联陷波嵌入同步锁相的方法，开发了频率自适应高性能锁相环，实现了严重频偏下电压相位的准确快速跟踪；发明了四桥臂中点串联耦合支路的拓扑，研发了不平衡功率耦合电容的控制方法，大幅提升了电能质量调控装置的频偏适应和不平衡抗扰性能，保障了超导磁体失超、等离子体破裂等极端工况下聚变电源系统的运行安全。

项目关键技术自主可控，授权发明专利24项，制定国家和专项/行业标准6项，发表SCI/EI论文43篇，获安徽省与中国科学院共建有突出贡献的科技团队、省首台套重大技术装备等荣誉。研制了国际容量最大的ITER动态补偿装置，创建了具有CNAS资质的百兆瓦电能质量检测实验室，提升了我国磁约束聚变技术的国际影响力。项目成果在“两机”高端装备用国内最大规格热等静压机、高压混合有源滤波器等推广落地，近三年经济效益显著，推动我国电源装备制造业高质量发展。

项目图片

项目整体研究思路

聚变电源电能质量实验平台

低频阻尼调控技术

完成单位介绍及对项目的贡献

中国科学院合肥物质科学研究院是中国科学院所属的综合性科研机构之一，立足于国家重大科技基础设施对于聚变电源系统的应用需求，组织了本项目的申报与实施具体事宜，基于项目需求组建了一支磁约束聚变电源系统电能质量关键技术研究团队，配备了需求的科研仪器为项目的开展提供了有利的平台，确保了整个项目的顺利开展，该项目的成果均由中国科学院合肥物质科学研究院完成，对第1、2、3条创新点做出了重要贡献，推动了项目关键技术在国家重大科技基础设施和国际热核聚变实验堆等重大装备变流系统中的应用。

荣信汇科电气股份有限公司是专业从事柔性交直流输配电成套装置及大功率变流器等高端装备的研发、制造、销售及服务的高新技术企业，是本项目的主要参与单位，与中国科学院合肥物质科学研究院共同建立了国际上容量最大的补偿装置性能试验方法，为百兆乏无功冲击快速补偿和准确评价提供了有效手段和重要依据。荣信汇科电气股份有限公司对该项目中第1条创新点做出了重要贡献。

安徽省祥雨电气有限公司是本项目的主要参与单位，与中国科学院合肥物质科学研究院共同研发了混联注入式低频阻尼调控技术与装备，攻克了有源/无源滤波无法有效抑制聚变低频谐振的难题，为EAST千秒等离子体运行世界纪录创造了稳定可靠的电磁条件。安徽省祥雨电气有限公司对该项目中第2、3条创新点做出了重要贡献。

第一完成人简介

吴亚楠 副研究员

中国科学院合肥物质科学研究院

吴亚楠副研究员长期从事高功率特种电源电能质量控制及先进储能技术研究，近年主持国家重大科技基础设施CRAFT分系统、国际科技合作计划ITER课题、国家自然科学基金等10余项。获得安徽省自然科学基金杰出青年项目、中国科学院青年创新促进会会员等人才计划资助；入选中国科学院特聘研究骨干、合肥市领军人才等；担任中国电源学会电能质量专委会常委、中国电工技术学会电能质量专委会委员等学术职务。荣获安徽省与中国科学院共建项目突出贡献奖、安徽省首台套重大技术装备奖、安徽省重点产学研合作项目奖；牵头/参与制定国家和行业标准4项，以第一/通讯作者在发表学术论文20余篇，授权发明专利10余项。