變頻器書寫六十年輝煌歲月傳奇

　　編者按：李永東，男，1962年12月出生。清華大學(xué)電機(jī)工程系教授，博士生導(dǎo)師，電力電子與電機(jī)系統(tǒng)研究所負(fù)責(zé)人。1978～1982年在哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系工業(yè)電氣自動化專業(yè)學(xué)習(xí)，1983～1987年在法國圖盧茲國家理工學(xué)院電氣工程及自動化系獲碩士、博士學(xué)位，1988～1990年在清華大學(xué)電機(jī)工程及應(yīng)用電子技術(shù)系從事博士后研究。1990年至今在清華大學(xué)電機(jī)工程與應(yīng)用電子技術(shù)系任教，1991年破格聘任為副教授，1996年破格聘任為教授，1999年聘為博士生導(dǎo)師，2002年兼任法國圖盧茲國家理工學(xué)院客座教授。現(xiàn)任中國電工技術(shù)學(xué)會高級會員，電力電子學(xué)會副理事長，中國電工技術(shù)學(xué)會電控裝置及系統(tǒng)專委會副主任委員，中國自動化學(xué)會電氣自動化專委會副主任委員。長期從事高性能，大容量，全數(shù)字化交流電機(jī)控制系統(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)矢量控制和轉(zhuǎn)矩直接控制及其數(shù)字化實現(xiàn)和無速度傳感器運行等方面提出自己的控制方法和理論。主持過多項基金項目和十幾項其他項目的研究，發(fā)表了100多篇論文，其中20多篇被EI收錄，10多篇在國內(nèi)外學(xué)術(shù)會議上獲優(yōu)秀論文獎。多次參加和組織國內(nèi)電力電子及電氣自動化領(lǐng)域的學(xué)術(shù)會議,并擔(dān)任大會主席兩次,作大會特邀報告七次。多次參加國際電力電子會議,并作大會報告兩次，擔(dān)任技術(shù)委員會Cochairman一次，擔(dān)任分會場主席五次。曾赴日本橫濱國立大學(xué)電機(jī)及計算機(jī)系，美國弗吉尼亞州立大學(xué)，加拿大魁北克大學(xué)，香港理工大學(xué)講學(xué)及合作研究。

　　從1949到2009，六十年在歷史的長河中只不過是彈指一揮間，中華兒女卻用一個甲子的輪回書寫了一部充滿智慧及奮進(jìn)的史詩巨作，用自己的堅強(qiáng)脊梁挺起了中國震蕩環(huán)宇的磅礴氣勢。變頻器在上世紀(jì)六十年代問世，在我國的迅速發(fā)展卻是在最近的十幾年，在共和國六十周年之際，我們回望歷史，回顧變頻器的發(fā)展之路。

李永東：我與變頻器的幾個第一次

　　早在20世紀(jì)40年代在國外就已誕生了異步電動機(jī)的變頻調(diào)速技術(shù)，不過那時的變頻器是由直流電動機(jī)-同步發(fā)電機(jī)組成的變頻機(jī)組，50年代在我國的膠片廠等易燃車間已經(jīng)采用了變頻機(jī)組實現(xiàn)交流調(diào)速。60年代在國際上才出現(xiàn)用電力電子器件組成的靜止變頻器，1963年，上海整流器廠就已研制出國內(nèi)第一只可控硅，比當(dāng)時的日本還要早一年。1965年，我國開始了研究可控硅變頻器。直到80年代，國內(nèi)許多高等學(xué)校和研究院所積極開發(fā)GTR變頻器，后期更進(jìn)一步研制了IGBT變頻器，并將技術(shù)轉(zhuǎn)讓給企業(yè)生產(chǎn)，但由于沒有自動化生產(chǎn)線而無法生產(chǎn)出高可靠性的變頻器。90年代中期，國外生產(chǎn)的變頻器陸續(xù)進(jìn)入中國市場，改革開放的不斷深入也使國外的生產(chǎn)設(shè)備迅速涌入中國，國產(chǎn)變頻器廠家紛紛崛起，國產(chǎn)的VVVF通用變頻器才開始涌現(xiàn)。最近十年，采用無速度傳感器控制的矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的高動態(tài)性能變頻控制技術(shù)逐漸升溫，是否具備無速度傳感器控制技術(shù)成為高性能通用變頻器和一般通用變頻器的分水嶺。然而在很長的一段時間里，雖然變頻器已經(jīng)在中國大地遍地開花，但其核心器件IGBT始終依賴進(jìn)口，成為制約國產(chǎn)變頻器發(fā)展的瓶頸。近年來，多位在國外有豐富研制IGBT經(jīng)驗的專家回國辦廠，使國內(nèi)企業(yè)具備了IGBT和MOEFET的制造技術(shù)，完整的變頻器產(chǎn)業(yè)鏈才開始形成。

　　上世紀(jì)八十年代，電氣傳動領(lǐng)域出現(xiàn)了一項重大突破，在軋機(jī)主傳動和礦井提升等大功率、高性能要求的關(guān)鍵場合用交-交變頻器調(diào)速取代傳統(tǒng)直流調(diào)速獲得成功。中國連續(xù)從德國西門子公司引進(jìn)5套此類高端設(shè)備。1986年，馬老赴西門子學(xué)習(xí)交-交變頻技術(shù)，發(fā)現(xiàn)它無論從設(shè)備的容量，還是從系統(tǒng)的復(fù)雜程度上看都是前所未見的，非常值得在國內(nèi)推廣。1987年馬老回國后，積極展開宣傳，獲得了國家的大力支持并組織攻關(guān)，終于在上世紀(jì)九十年代初由天津電氣傳動研究所和冶金自動化研究院分別研制成功并順利投入運行。當(dāng)時馬老在想，這樣關(guān)鍵的重大技術(shù)裝備，在技術(shù)飛速發(fā)展的今天能有10年的壽命，上幾十套就不錯了，卻不曾想它至今生命力旺盛，每年都有幾十套訂單，總量達(dá)幾百套。當(dāng)年是幾年做一套，現(xiàn)在是一年做十幾套，如此顯著的差距，是近年經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的最有力證明。

　　1980年在哈爾濱工業(yè)大學(xué)，我第一次聽說恒壓頻比（VVVF）控制，在1985年做博士論文期間，發(fā)現(xiàn)了電壓定向矢量控制規(guī)律。1984年初，在法國老師帶領(lǐng)參觀實驗室時，第一次看到了實際的變頻器。1985年，我第一次接觸到了矢量控制，并于矢量控制結(jié)下了不解之緣。從1991年開始，我開始了長達(dá)十幾年的直接轉(zhuǎn)矩控制研究。1988年回國之初，我開始了實驗室第一臺VVVF變頻器的研制工作，研制成功后再和平賓館連續(xù)運行了24小時并開了鑒定會。1996年，我們與北京凱奇公司合作開發(fā)高壓大容量變頻器技術(shù)，雖然很多人認(rèn)為是異想天開，但是經(jīng)過我們的刻苦鉆研，很快申請了自己的高壓變頻器技術(shù)專*，并于1998年通過技術(shù)鑒定，投入試運行。從此，一個高壓變頻器的國產(chǎn)化時代在我們手中拉開帷幕。目前，國內(nèi)大約已經(jīng)有二十幾家企業(yè)有能力生產(chǎn)高壓變頻器，國產(chǎn)品牌占市場的50%以上。

　　關(guān)于清華大學(xué)電機(jī)系統(tǒng)知名教授李永東

　　變頻器上寫春秋--記李永東教授

　　風(fēng)電人物——李永東

　　李永東：清華大學(xué)電機(jī)系知名教授