——高壓大容量變頻器在節能與新能源領域的應用

    李永東先生為清華大學教授、博士生導師，電機變頻控制領域的專家，產業化的推動者。他長期從事全數字化交流電機控制及伺服系統的理論和應用研究，尤其是在高壓大容量異步電機變頻調速，交流電機矢量控制及其數字化實現和無速度傳感器運行等方面提出自己的控制方法和理論，受到國內外同行的高度評價。

    編者前言：中國經濟近十年的高速成長，使得能源缺口較大。雖然國家大力投資建設使能源危機得到一定緩解，2007年12月底，全國電力裝機容量突破7億千瓦，但由于石油與煤炭儲量的減低、開采成本的提高，環境污染、減排的全球壓力增大，和國家環境稅的推出，使得電力價格不斷提高。國家從能源產業的戰略高度提出了十一五“節能減排”的硬性指標，對于電力的高效傳輸和變換應用提出了更迫切的需求。在新能源和清潔能源被有效地開發出來之前，首先應該做到節能、節電。從世界范圍來看，資源節約型社會已成為人與自然和諧相處的現代文明的象征。開發新型高效的電能變換設備，如大功率風機泵類負載的變頻器產品，可以實現高效的電能變換，節約大量的電能。

    大功率電力電子與交流調速技術的研究及其產品化是國家在90年代初期就立項支持的高科技研究項目，近20年的多學科研究和人才的培養，民營企業集團的飛速發展，為國產化產品推向市場提供了動力，并實現了節能和降低環境污染的社會效益。用于低壓電機的變頻器已經遍地開花，進入戰國紛爭的時代；而高壓大容量電機占工業用電大部分容量，其變頻調速技術產品的研究不僅資金投入大，而且周期更長，風險大，形成了產業壁壘，目前有十幾家在參與，市場處于春秋爭霸的時期。但是，實現高壓大容量電機的變頻控制，除了滿足工藝要求外，會節省大量電能。近年來，我國高壓大容量變頻調速技術產業化的成功，充分印證了大學等研究機構對于國家主導產業發展的重要價值及產學研相結合的重要性。

    而且高效電力電子變換控制技術在軌道交通電力牽引、電動汽車、感應加熱爐、超聲波清洗等方面的廣泛應用，也間接地降低了環境污染。另外，采用高壓大容量多電平的電力電子裝置構成的無功補償和電力有源濾波器可以有效地實施無功補償，減低諧波，提高功率因數，對電力系統的運行也具有深刻意義。

    利德華福是國內高壓變頻器的主力公司，是核心技術國產化的一面旗幟，銷量連續五年在中國國內市場上占有率第一，產品出口國外多個國家。《變頻通訊》是利德華福主辦的內刊，在行業中發行量將近6000份，編輯嚴謹，信息實用，行業影響力大，連續二年獲得“北京市工商聯系統優秀內報內刊優秀獎”。為了給讀者們介紹一些新發展，回顧一下本領域的科學研究與產業發展，2007年12月29日，本刊有幸專訪了我國電力電子及交流傳動行業知名專家，清華大學電機工程系李永東教授，就高壓大容量變頻控制器的技術以及在風力發電控制系統的應用前景進行了深入的探討。

    張學：80年代末您從法國回來就從事電力電子和交流調速技術的研究，取得不少成果，并支持很多企業進行產品化，為產業發展做出了很大貢獻，請您談談研究與發展的體會？

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

    目前趕上了國家改革開放的好機會，社會走向安定，尊重知識，尊重人才，蔚然成風。出于對國家強盛的渴望，我從1988就回國投身祖國的科技發展和經濟建設中來。回想第一代留法學人，如周恩來、鄧小平等老一輩革命家，在艱苦的生活下，勤工儉學，探索救國的真理，并成就了開國偉業。建國前后回國的第二代留法學人，如錢三強院士等科學家成功的領導了“兩彈一星”的研究，建立了我國今天成為世界強國的基礎；如吳文俊院士等也取得國際水準的研究成果，深入研究中國古代數學方法，在此基礎上，創立數學幾何和代數計算機證明方法，贏得國際尊重。他們始終是我求學和從事科學研究的榜樣。 
    
    作為改革開放的第一代大學生，我于1982年大學畢業后，以優異成績被國家選派去法國攻讀碩士和博士學位，開始了在電力電子及交流調速方面的研究工作，我的博士論文題目就是“關于交流電機控制理論比較研究及其在伺服系統中的應用研究”的。最近二十年，我科研的主要方向在高壓大容量異步電機變頻調速，交流電機矢量控制，直接轉矩控制及其數字化實現等方面，做了點兒工作，對我國交流調速產業化起了一點兒推動作用。算算從開始接觸交流傳動的課題，到今天一晃已經25年了。在法國，我接觸到了當時最先進的設備和技術，如DSP（數字信號處理器）、IPM（集成智能功率模塊）、CPLD（復雜可編程邏輯器件）等，我所在的實驗室是法國圖盧茲國家理工學院電工與電力電子實驗室，在法國是最大，最好的電力電子與電機控制實驗室，甚至在整個歐洲來講都是比較先進的。何以