作者 | 文昌先生

封面 | 铭普光磁

 

编者按

 

2026年以来，固态变压器（SST）产业化进程明显提速。

 

据国盛证券7月19日发布的电力设备研究报告显示，仅2026年上半年，已有十余家代表性企业发布固态变压器（SST）产品。

 

图/国盛证券

 

未来随着固态变压器（SST）商业化落地以及渗透率的快速提升，固态变压器（SST）产业链将一同共振。作为实现高频、高效电能变换的核心器件之一，高频变压器直接决定了固态变压器（SST）系统的功率密度、效率与稳定性。

 

然而，从材料层面的高饱和磁通密度、低损耗磁芯与高绝缘耐压线材选择，到器件层面的高频大功率损耗抑制与参数一致，再到应用层面的系统适配和稳定性，一系列技术难题正考验着整个产业链。

 

本期对话栏目聚焦SST用高频变压器，采访福州大学、西安交通大学、许继电力、铭普光磁、东阳光、宇盛电子等高校名企专家，围绕AI服务器电源、储能等前沿场景，深度探讨SST用高频变压器的技术突破核心难点。我们将试图通过产学研专家的视角，为读者描摹一条清晰的SST用高频变压器的技术演进与落地路径。

 

 

报告透露：高频变压器是固态变压器（SST）核心部件，需要完成电气隔离、实现体积缩减。

固态变压器（SST）各相独立设计，高压侧级联低压侧并联，由旁路开关、中压功率单元、高频变压器和低压功率单元组成。高频变压器将高压部分和低压部分进行电气隔离，通过提升工作频率，在同等功率条件下大幅压缩磁芯与绕组体积，减小体积和重量，提升了系统功率密度。

图/《磁性元件与电源》制作

随着SiC 器件的广泛应用，固态变压器（SST）开关频率持续提升，虽然有利于减小变压器体积与重量，但也导致磁芯损耗与绕组损耗显著增加，损耗密度大幅上升，使固态变压器（SST）的散热与温升问题愈发突出。

不同设计方案下变压器损耗差异较大，通过优化设计可有效降低损耗、缓解温升压力；但高频工况下的损耗优化难度远高于传统低频变压器，通常需要结合理论建模与电磁场仿真综合分析。

综合来看，绝缘可靠性是当前SST用高频变压器技术落地的最大瓶颈。

SST用高频变压器兼具高频、高压、高功率密度特征，绝缘可靠性成为制约其性能的关键瓶颈，也是当前面临的核心技术挑战。其绝缘水平高度依赖绝缘材料特性、绝缘结构设计与制造工艺。

目前，绝缘材料在工频与高频复合电压下的绝缘性能仍需深入研究；同时，如何设计兼顾绝缘性能、电场均匀性与工程可制造性的绝缘结构，SST用高频变压器是当前亟须突破的验证难点。

与传统变压器的磁元件相比，固态变压器（SST）中的磁元件在工作原理及性能参数上的核心差异在于应用场景需求不同。以10千伏系统为例，若功率在几十千瓦至百千瓦、频率在几十千赫兹，基本要求是损耗要低。传统铁氧体在高频下性能较好，但在中低频下由于饱和磁感低、体积较大，可能带来损耗问题，非晶纳米晶在该频段较为合适。

对材料和器件提出的要求也有所不同：耐温性要求较高，机械性能、振动噪声需要考量。电感方面没有特殊需求，主要关注与漏感的匹配，要求参数稳定、变动范围较小。

总体来说固态变压器（SST）与传统工频器件最大的不同在于中压应用领域（10kV、35kV）的高压绝缘问题。

根据市场表现来看，磁性材料的应用场景较多，包括新能源汽车、数据中心以及高压高频领域的固态变压器（SST）等。主要集中三大类：铁氧体、非晶纳米晶、粉芯材料，不同材料特性存在差异，每种磁材的特点各不相同，需要根据场景进行匹配。

图/《磁性元件与电源》制作

• 数据中心场景：10千伏系统、直流到800伏、功率约100千瓦。100千赫兹以上使用铁氧体较多，几十千赫兹使用非晶纳米晶较多，具体取决于频段范围
   
• 轨道交通、电网场景：对功率密度要求不是特别高，不需要将体积做得很小，便于解决高压和绝缘问题，此时使用非晶材料较多
   

• 新能源汽车场景：粉芯材料应用较多，主要用于抗直流偏置场景

   

铭普光磁研发总监李礼鹏：目前，SST用高频变压器市场还是以单一定制化为主，针对性地满足不同客户的特点要求。

在具体产品线上我们主要聚焦于隔离主变压器和辅源变压器两大类。其中，隔离主变压器是我们最早启动开发的品类，目前已有多款定型产品成功落地。

固态变压器（SST）从高频低压向高频中压领域的跨越，对磁元件的可靠性提出了严峻考验。我们认为，当前最关键的技术“坎”在于绝缘可靠性。

具体来说，如何有效解决高频工作过程中的局部放电问题，是整个行业面临的共性难题。这不仅需要材料端的突破，也需要在产品设计上进行风险规避，以及在工艺设计上保障制造的稳定性。

东阳光副总经理/总工程师张凯：据我了解，固态变压器（SST）赛道在磁材方面主要有两个方向：纳米晶和铁氧体。

这两种材料的优缺点都比较明显。纳米晶的低频损耗较低，大约是铁氧体的30%，但其材料体系成本较高，吨位成本大约是铁氧体的5倍；同时因其频率相对较低，需要将体积做得更大。综合来看，纳米晶方案的价格大约是铁氧体方案的10倍，因此目前市场推广相对较少。

图/《磁性元件与电源》制作

铁氧体方案相比纳米晶，频率可以拉得更高，例如100K 到 300K、400K，更接近第三代半导体应用的要求。但其缺点是 Bs 值较低，只有0.4T，仅为纳米晶的三分之一。

因此，采用铁氧体方案也需要逐步提高频率，使 f×B 值增大来解决问题。但提高频率后，产品体积会增大，这对铁氧体的烧结和损耗一致性会产生一定影响。所以这两种方案各有优缺点。

宇盛电子研发课长吴彬：固态变压器（SST）高频绕组对线材的特殊要求主要集中在导电性、耐高温性、绝缘性能等方面

低损耗绝缘线/宇盛电子

许继电力事业部副经理刘海舰：

应用方面：目前构网型储能技术正处于批量应用阶段，国家从政策层面引导构网技术，主要服务于碳达峰碳中和目标。

当下大量跟网型新能源接入导致新型电力系统呈现“双低双高”特性，危及电网安全，包括电压、频率和稳定性等方面，因此国家大力推行构网控制技术。

而构网的核心是从传统跟网型电流源向电压源转变，电流源也能响应电网调节，但响应速度至少在100毫秒；同时构网技术具备自主响应能力，基本在50毫秒以内，对电网更为友好。

技术方面：弱电网引起的功角失稳风险是目前需要克服的核心问题。

从功角稳定性出发，我们提出了虚拟阻抗技术，通过动态调节虚拟阻抗来弥补传统构网控制技术方案的不足。主要指标是低短路比适应能力。目前我们在低短路比（小于1.5，约1.2、1左右）的极低短路比工况下进行了测试，在并网运行的构网储能系统运行较为稳定

西安交通大学王威望教授：目前固态变压器（SST）应用从磁性材料到高频变压器，面临的难题主要在高频、高密度、高功率密度等方面，不仅需要考虑磁性材料的特点，还需考虑器件本身的要求。例如：

图/《磁性元件与电源》制作

• 高温挑战：目前功率磁件无论在车载还是固态变压器中，均面临高温问题，因此温度稳定性非常重要。传统PC95材料面临挑战，目前逐步采用PC96甚至PC97等温度稳定性更好的材料

• 高功率密度：需要饱和磁感较高的材料，非晶纳米晶能够减小尺寸、提高功率密度

• 机械性能：从材料制成铁芯时，铁氧体存在开裂问题，非晶纳米晶存在应力敏感问题，均需在器件层面加以解决

对磁件厂家而言，不仅需要关注材料本身的性能，还需管理产品在高频、高温、高功率密度要求下的机械性能和热性能。

铭普光磁研发总监李礼鹏：SST用高频变压器带来了全新的挑战，主要集中在材料和工艺两个方面。

在材料方面：SST用高频变压器对绝缘材料的考验极大。目前市面上大部分绝缘材料缺乏在高频且高压工况下的长期使用验证，可用材料相对稀缺。

在设计层面：绝缘与散热往往是一对矛盾体——既要保证高绝缘强度，又要实现高效散热，这要求我们在设计中必须精准找到两者的平衡点，对技术提出了极高的要求。

东阳光副总经理/总工程师张凯：磁性材料应用的核心难点我认为主要有两方面。

一是材质方面：由于铁氧体的Bs 值较低，为了将体积做小，需要提高频率。

二是降损工艺：频率提到200K、300K 后，又会出现另一个问题。从损耗机理看，低频下主要是磁滞损耗，高频下则是涡流损耗。

因此需要找到折中点，兼顾磁滞损耗和涡流损耗。所以材料配方的选择，以及在此基础上持续降损，是一个较大的难点。

宇盛电子研发课长吴彬：技术难点主要集中在线材损耗管控、高频脉冲老化和小型化趋势下线材绝缘厚度、导线填充系数、耐压等级三者的平衡性等三大方面。

图/《磁性元件与电源》制作

有失效模型数据分析：其中耐压击穿占45%；热老化开裂占30%；机械损伤占10%，湿气导致失效占15%。

• 损耗方面：高频损耗管控难度大，单丝线径匹配不当会造成邻近效应激增，绕组交流损耗翻倍、发热超标；

• 绝缘方面：高频脉冲下绝缘快速老化SiC 高速开关带来陡前沿电压脉冲，长期运行易引发绝缘内部气隙局部放电，出现漆膜针孔、击穿、匝间短路。

• 稳定性方面：SST用高频变压器体积比传统变压器小得多，绕组排布紧凑，绝缘厚度、导线填充系数、耐压等级三者难以平衡，增厚绝缘会降低槽满率、抬升温升，减薄绝缘存在击穿风险。对绝缘线尺寸及耐刮性提出了更高的要求。

东阳光副总经理/总工程师张凯：

首先，在材料主配方方面：我们推出了一些特殊材料，例如HE7K，该材料在160K 到 400K 频率范围内具有低损耗的特性。

其次，关于产品体积增大后的处理：AI 服务器要求低损耗、温升小以及一致性好。目前多采用钟罩炉烧结，这种烧结方式优缺点明显，其缺点主要是在降温段，温差一致性较差。对此，我们在设备上进行了调整，改变了进气的气流方式，由原先的两边同时进气、顶部抽风，改为左进气、右进气交替进气，以弥补升温段和降温段的温差问题，从而改善产品尺寸的一致性。

我们在某头部电源企业的固态变压器（SST）服务器中已经进行了小批量交样。在这个过程中，我们与终端和高频变压器厂家在结构、材质等方面进行了沟通，也进行了一些摸索和改善。

宇盛电子研发课长吴彬：应对固态变压器（SST）应用场景提出的技术难点，我们主要是在线材材质、线径设计以及配套结构等方面进行优化升级。

单丝线径精细化定制设计：

20–50kHz：

单丝0.12~0.18mm（AWG33~36）；

50–100kHz：

单丝0.07~0.102mm（AWG38~40）；

100kHz 以上超高频率：

0.05~0.07mm超细单丝，极致抑制集肤效应。根据电流等级匹配总股数，采用多级分层绞合工艺。

绝缘材料迭代优化：

高压绕组采用PFA、聚酰亚胺（PI）、绝缘线、PEEK 耐高温复合绝缘材料，耐电晕寿命提升，耐受高频陡脉冲冲击

绝缘线结构配套优化：

采用方形、并线结构降低交流损耗，提升绕组槽满率，优化散热；

优化绞合节距、分股结构，减少内部环流，降低内部损耗；

线材表面做耐摩擦改进，适配全自动精密绕线，避免绕制刮伤绝缘。

铭普光磁研发总监李礼鹏：我们始终以产品小型化为核心目标进行开发。

研发方面：我们对固态变压器领域的布局始于2021年左右，当时我们启动了SST用高频变压器技术的前瞻性研究，在2022年下半年成功完成了技术可行性论证，并迅速将成果转化为实际产品应用。目前，我们的多个SST用高频变压器项目已顺利进入小批量供货阶段，同时也在持续跟进新项目的开发，稳步推进高频变压器技术的商业化进程。

材料方面：我们倾向于采用具备高绝缘能力且兼具一定导热性能的复合材料。

工艺方面：我们采用绕组损耗与磁损平衡的设计方法，确保产品在高频下的高效运行与可靠性。

福州大学陈庆彬教授：SST用高频变压器工作在高频、高压、大功率工况下，磁芯尺寸大，其损耗特性与传统标准磁环试样存在明显差异，传统基于标准磁环获取磁芯损耗的测试方法已不再适用，目前行业内缺乏统一、针对性的损耗测试与评价标准。

同时，高频变压器绝缘材料长期承受工频与高频复合电场激励，其绝缘特性与工频条件下存在差异，现有标准体系难以覆盖，且缺少对应的固态变压器测试方法与专用设备，相关规范仍需进一步研究完善。

统一的磁芯损耗测试与建模方法是高频变压器损耗优化设计的基础，直接关系到整机效率、功率密度与温升控制水平；而绝缘材料特性与绝缘性能评价，则是决定SST用高频变压器可靠性与使用寿命的关键因素。

因此，尽快建立统一、规范的设计与测试标准，对提升共变压器一致性、降低研发成本、保障系统安全稳定运行具有重要意义，也是推动固态变压器技术从实验室走向工程化、产业化的重要前提。

东阳光副总经理/总工程师张凯：关于高频变压器用的磁芯主要集中在两个方面。

第一，继续立足我们现有的铁氧体材料，优化材质和工艺；

第二，我们已经在布局纳米晶、铁镍、铁硅等方向，后续将通过应用的角度进行组合电路设计，以弥补单一材料特性的缺点和短板，这样更容易推向市场。

无论是铁氧体还是纳米晶，它们的功能是相同的。从应用前景来看，这两个赛道应该是并行的。在并行的情况下，主要考虑的还是通过组合的方式进行兼容。因为单一产品要想突破，难度很大。铁氧体已有100 多年历史，纳米晶也有三四十年，但真正大批量应用只是近几年，材料工艺相对成熟。所以，组合模式是更可行的方式。

宇盛电子研发课长吴彬：固态变压器用线材相关产品的布局主要分为两个方面。

一是研发加码。需要专门设立固态变压器用线材专项研发小组。布局 150kHz 以上超高频固态变压器（SST）专用线材、10kV 及以上高压耐电晕绝缘体系研发；同时完善高频高压、局部放电等全流程测试平台，更好地为客户提供线材选型；当然前沿技术的学习也很重要，联合高校、头部SST整机企业开展产学研，建立工况数据库，形成定制化快速匹配设计能力。

二是产能与供应链响应。建设智能化固态变压器（SST）高频线材专属产线，扩充高压绝缘、三层绝缘线产能，提升订单交付能力；同时提前对接主流固态变压器整机及高频变压器厂商，前置送样认证；优化上游铜材、绝缘原料锁价与备货体系，保障原材料稳定供应；推行柔性排产模式，兼顾小批量试样、大批量订单快速切换，应对行业放量节奏波动。

结语:SST用高频变压器待研究

固态变压器为终端应用场景带来的效率与稳定性突破，背后离不开高频变压器在损耗、绝缘与材料端的极限攻坚，更离不开产业链上下游企业的协同破局。当下SST用高频变压器技术正处于从实验室走向规模商用的关键节点。高频变压器已不仅仅是功能部件，而是决定整机功率密度、效率与可靠性的核心枢纽。

如今，绝缘可靠性、高频损耗抑制、材料组合优化等难题仍待深入研究，但随着产学研联动加深、测试标准逐步确立以及AI服务器电源、储能等场景的拉动，SST用高频变压器或将迎来一个新的“技术升级、生态融合”的黄金发展窗口。