——高壓大容量變頻器在節(jié)能與新能源領(lǐng)域的應(yīng)用

    李永東先生為清華大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，電機(jī)變頻控制領(lǐng)域的專(zhuān)家，產(chǎn)業(yè)化的推動(dòng)者。他長(zhǎng)期從事全數(shù)字化交流電機(jī)控制及伺服系統(tǒng)的理論和應(yīng)用研究，尤其是在高壓大容量異步電機(jī)變頻調(diào)速，交流電機(jī)矢量控制及其數(shù)字化實(shí)現(xiàn)和無(wú)速度傳感器運(yùn)行等方面提出自己的控制方法和理論，受到國(guó)內(nèi)外同行的高度評(píng)價(jià)。

    編者前言：中國(guó)經(jīng)濟(jì)近十年的高速成長(zhǎng)，使得能源缺口較大。雖然國(guó)家大力投資建設(shè)使能源危機(jī)得到一定緩解，2007年12月底，全國(guó)電力裝機(jī)容量突破7億千瓦，但由于石油與煤炭?jī)?chǔ)量的減低、開(kāi)采成本的提高，環(huán)境污染、減排的全球壓力增大，和國(guó)家環(huán)境稅的推出，使得電力價(jià)格不斷提高。國(guó)家從能源產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略高度提出了十一五“節(jié)能減排”的硬性指標(biāo)，對(duì)于電力的高效傳輸和變換應(yīng)用提出了更迫切的需求。在新能源和清潔能源被有效地開(kāi)發(fā)出來(lái)之前，首先應(yīng)該做到節(jié)能、節(jié)電。從世界范圍來(lái)看，資源節(jié)約型社會(huì)已成為人與自然和諧相處的現(xiàn)代文明的象征。開(kāi)發(fā)新型高效的電能變換設(shè)備，如大功率風(fēng)機(jī)泵類(lèi)負(fù)載的變頻器產(chǎn)品，可以實(shí)現(xiàn)高效的電能變換，節(jié)約大量的電能。

    大功率電力電子與交流調(diào)速技術(shù)的研究及其產(chǎn)品化是國(guó)家在90年代初期就立項(xiàng)支持的高科技研究項(xiàng)目，近20年的多學(xué)科研究和人才的培養(yǎng)，民營(yíng)企業(yè)集團(tuán)的飛速發(fā)展，為國(guó)產(chǎn)化產(chǎn)品推向市場(chǎng)提供了動(dòng)力，并實(shí)現(xiàn)了節(jié)能和降低環(huán)境污染的社會(huì)效益。用于低壓電機(jī)的變頻器已經(jīng)遍地開(kāi)花，進(jìn)入戰(zhàn)國(guó)紛爭(zhēng)的時(shí)代；而高壓大容量電機(jī)占工業(yè)用電大部分容量，其變頻調(diào)速技術(shù)產(chǎn)品的研究不僅資金投入大，而且周期更長(zhǎng)，風(fēng)險(xiǎn)大，形成了產(chǎn)業(yè)壁壘，目前有十幾家在參與，市場(chǎng)處于春秋爭(zhēng)霸的時(shí)期。但是，實(shí)現(xiàn)高壓大容量電機(jī)的變頻控制，除了滿(mǎn)足工藝要求外，會(huì)節(jié)省大量電能。近年來(lái)，我國(guó)高壓大容量變頻調(diào)速技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的成功，充分印證了大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)對(duì)于國(guó)家主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要價(jià)值及產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的重要性。

    而且高效電力電子變換控制技術(shù)在軌道交通電力牽引、電動(dòng)汽車(chē)、感應(yīng)加熱爐、超聲波清洗等方面的廣泛應(yīng)用，也間接地降低了環(huán)境污染。另外，采用高壓大容量多電平的電力電子裝置構(gòu)成的無(wú)功補(bǔ)償和電力有源濾波器可以有效地實(shí)施無(wú)功補(bǔ)償，減低諧波，提高功率因數(shù)，對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行也具有深刻意義。

    利德華福是國(guó)內(nèi)高壓變頻器的主力公司，是核心技術(shù)國(guó)產(chǎn)化的一面旗幟，銷(xiāo)量連續(xù)五年在中國(guó)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上占有率第一，產(chǎn)品出口國(guó)外多個(gè)國(guó)家。《變頻通訊》是利德華福主辦的內(nèi)刊，在行業(yè)中發(fā)行量將近6000份，編輯嚴(yán)謹(jǐn)，信息實(shí)用，行業(yè)影響力大，連續(xù)二年獲得“北京市工商聯(lián)系統(tǒng)優(yōu)秀內(nèi)報(bào)內(nèi)刊優(yōu)秀獎(jiǎng)”。為了給讀者們介紹一些新發(fā)展，回顧一下本領(lǐng)域的科學(xué)研究與產(chǎn)業(yè)發(fā)展，2007年12月29日，本刊有幸專(zhuān)訪了我國(guó)電力電子及交流傳動(dòng)行業(yè)知名專(zhuān)家，清華大學(xué)電機(jī)工程系李永東教授，就高壓大容量變頻控制器的技術(shù)以及在風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)的應(yīng)用前景進(jìn)行了深入的探討。

    張學(xué)：80年代末您從法國(guó)回來(lái)就從事電力電子和交流調(diào)速技術(shù)的研究，取得不少成果，并支持很多企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品化，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出了很大貢獻(xiàn)，請(qǐng)您談?wù)勓芯颗c發(fā)展的體會(huì)？

    李教授：利德華福的員工及《變頻通訊》的讀者大家好！按歷史時(shí)間的劃分，我屬于中法文化、技術(shù)交流的第三代。

    目前趕上了國(guó)家改革開(kāi)放的好機(jī)會(huì)，社會(huì)走向安定，尊重知識(shí)，尊重人才，蔚然成風(fēng)。出于對(duì)國(guó)家強(qiáng)盛的渴望，我從1988就回國(guó)投身祖國(guó)的科技發(fā)展和經(jīng)濟(jì)建設(shè)中來(lái)。回想第一代留法學(xué)人，如周恩來(lái)、鄧小平等老一輩革命家，在艱苦的生活下，勤工儉學(xué)，探索救國(guó)的真理，并成就了開(kāi)國(guó)偉業(yè)。建國(guó)前后回國(guó)的第二代留法學(xué)人，如錢(qián)三強(qiáng)院士等科學(xué)家成功的領(lǐng)導(dǎo)了“兩彈一星”的研究，建立了我國(guó)今天成為世界強(qiáng)國(guó)的基礎(chǔ)；如吳文俊院士等也取得國(guó)際水準(zhǔn)的研究成果，深入研究中國(guó)古代數(shù)學(xué)方法，在此基礎(chǔ)上，創(chuàng)立數(shù)學(xué)幾何和代數(shù)計(jì)算機(jī)證明方法，贏得國(guó)際尊重。他們始終是我求學(xué)和從事科學(xué)研究的榜樣。 
    
    作為改革開(kāi)放的第一代大學(xué)生，我于1982年大學(xué)畢業(yè)后，以?xún)?yōu)異成績(jī)被國(guó)家選派去法國(guó)攻讀碩士和博士學(xué)位，開(kāi)始了在電力電子及交流調(diào)速方面的研究工作，我的博士論文題目就是“關(guān)于交流電機(jī)控制理論比較研究及其在伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用研究”的。最近二十年，我科研的主要方向在高壓大容量異步電機(jī)變頻調(diào)速，交流電機(jī)矢量控制，直接轉(zhuǎn)矩控制及其數(shù)字化實(shí)現(xiàn)等方面，做了點(diǎn)兒工作，對(duì)我國(guó)交流調(diào)速產(chǎn)業(yè)化起了一點(diǎn)兒推動(dòng)作用。算算從開(kāi)始接觸交流傳動(dòng)的課題，到今天一晃已經(jīng)25年了。在法國(guó)，我接觸到了當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)，如DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）、IPM（集成智能功率模塊）、CPLD（復(fù)雜可編程邏輯器件）等，我所在的實(shí)驗(yàn)室是法國(guó)圖盧茲國(guó)家理工學(xué)院電工與電力電子實(shí)驗(yàn)室，在法國(guó)是最大，最好的電力電子與電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)室，甚至在整個(gè)歐洲來(lái)講都是比較先進(jìn)的。何以