习主席在中国科学院、中国工程院两院院士大会开幕会上的重要讲话强调:“自力更生是中华民族自立于世界民族之林的奋斗基点,自主创新是我们攀登世界科技高峰的必由之路”。“科技是国家强盛之基,创新是民族进步之魂。”面对科技创新发展新趋势,我们必须迎头赶上、奋起直追、力争超越。“
”政府和市场的关系,推动科技和经济社会发展深度融合,打通从科技强到产业强、经济强、国家强的通道,以改革释放创新活力,加快建立健全国家创新体系,让一切创新源泉充分涌流。“
李总理也强调”中国经济要向中高端跃升,靠什么?靠创新。这是中国发展的根本出路。
我学习了习主席、李总理的这些重要讲话后,激发了我写这篇文章。
2 问题的提出:
几个月前,我从北京时代金能电气科技有限公司的总经理项蜀忠先生处,得知他们的公司已进入破产程序,我感到很震惊。我实在想不通,一个获得我国和美国的发明专利,在2012年5月19日才由中国机械联合会和中国电工技术学会在北京支持、通过鉴定的“THV系列高压大容量交交直接变频器”高新技术产品,怎么一下子就破产了呢?本文来自:www.ca168.com
我回想到在当时的鉴定会上,与会的鉴定委员会的专家们一致认为“THV系列高压大容量交交直接变频器产品采用晶闸管单元级联及变压器多路移相供电为主电路拓扑结构,输入输出电流谐波低,dv/dt小,无需增加输出滤波装置,可以直接驱动普通高压同、异步电动机,可四象限运行。关键器件全部实现国产化,产品成本低,工作效率高,运行费用低;功率单元密封,维护量小功率密度高,可靠性高。”,鉴定委员会认为“北京时代金能电气科技有限公司研发的THV系列高压大容量交交直接变频器,创新性强,核心技术具有自主知识产权”。专家们对这一重大创新技术项目的评价并不过分,我有必要对此做一介绍。
3 技术创新介绍
3.1 我国目前高压变频器拓扑结构
目前我国绝大多数高压变频器的拓扑结构都是功率单元串联多电平高压变频器,也就是所谓的ROBINKAN式的拓扑结构。这种拓扑结构的主要优点是可以用低电压功率元件(IGBT)构成的功率单元实现变频器高压输出,这是由于目前世界上IGBT的耐压还受到限制,而它又不宜实现功率元件直接串联,采取的不得已而为之折中办法,它最先是由美国ROBINKAN(罗宾康)公司提出并应用的。它现在虽然是我国高压变频器的主流产品,但它也有其缺陷,它的元器件多,体积大,由此带来的故障率也高。
3.2 级联式高压交-交变频器创新技术及其特点
北京时代金能科技有限公司的专家经过长达8年的艰苦、不懈的能力,克服了重重困难研制开发出独特的级联式高压交-交变频器 。
3.2.1 主电路结构
这种级联式高压交-交变频器的主电路结构如图1所示。通过输入变压器产生的多路浮动低压电源给各功率单元供电,各功率单元的输出经过串联后,得到了叠加后的高压输出。这和国内大多数用IGBT为功率元件的功率单元串联多电平高压变频器是一样的,但是它的独特创新之处在于它的功率单元使用的不是IGBT,而是SCR(可控硅、晶闸管);它的功率单元不是通常PWM交-直-交三相输入、单相输出的变频器,而是直接交-交变频器。
图1 主电路拓扑结构
级联式高压交-交变频技术采用的功率单元的原理如图2所示,它是以SCR作为主半导体开关器件,主电路工作在零电流软关断状态,避免了IGBT等器件强迫关断产生的应力,这对于工作在高电压大电流状态的高压大容量变频器尤为重要。而SCR器件则具有通态损耗小,抗过电流能力强的优点,同时该方案工作在工频开关状态,因此不论是导通损耗还是开关损耗,都大大小于PWM交-直-交传统方案。该方案又不同于以往的相控交-交变频控制技术,由于采用级联方式,在输出低频时,依然可以保持高功率因数输出,且其输出频率可达到和超过50Hz。由于它是直接交-交变频,没有如图3所示的传统的IGBT交-直-交功率单元所必须的滤波电容。
图2 新型交-交变频技术功率单元电路
图 3 传统交直交功率模块典型电路
3.2.2 特点:
(1)独有的发明专利:THV系列高压交流直接变频技术是其公司独有的发明专利(ZL01822462/8)产品。逆变器件使用国产SCR(可控硅,也称晶闸管),自然换流,不用IGBT、IGCT等进口半导体器件。
可靠性高:THV系列高压变频器无整流滤波电路,没有滤波电解电容器,这使该产品可靠性、安全性大大提高,使用寿命可达到20年以上。
(假如使用电解电容器滤波,由于受电解电容器寿命的限制,定期更换两轮电解电容器所增加的费用就可以购买一台新变频器了)。
(3)功耗小、效率高:THV系列高压交流直接变频器功耗为同类产品最低。其功耗仅为交-直-交方式的1/4。设备间不用安装空调和建特殊房间,减少了附加投入和运行费用
(4)可四象限运行:THV系列高压交流直接变频器不用增加任何器件可直接用于四象限运行,即具有能量回馈和同步电机矢量控制功能,如需要能量回馈、平凡加减速、正反转、矿井提升等工况。CA168.COM版权所有
(5) 过电流过电压的耐受能力大:SCR过电流过电压的耐受能力远大于IGBT。因此THV系列高压交流直接变频器的安全性可靠性高,产品可用于军工、核能、电厂、船舶、冶金、矿山等有特殊要求的领域。
(6) dv/dt低:THV系列高压交流直接变频器的dv/dt极低,可忽略。避免了常规交-直-交变频器由于输出电压的dv/dt对导线及其电机绕组绝缘造成损伤
(7)体积小,环境适应能力强:THV系列高压交流直接变频器体积为同类产品体积最小,模块采用全封闭结构设计,结构简单,安装更方便,不用加特殊防护可在较恶劣的环境中使用。
(8)可完全使用国产元件:SCR大电流高电压器件国内容易生产,因此对于1MW~30MW之间的超大功率变频器的开发与应用,THV系列高压交流直接变频方案具有极大优势。
(9)生产成本低:相当于传统的高压变频器的70%左右。
这项技术创新如能得到推广应用,将有可能改变我国目前高压变频器的面貌。
4 值得思考的问题
这么个极具创新性、极具实用性的、甚至将有可能改变我国目前高压变频器的面貌。高科技产品为什么这么快就走到破产这一步呢?确实很值得人们思考。
是不是他们的产品不可靠?,我曾到天津自来水厂、北京第三自来水厂考察过他们的这种THV系列高压大容量交交直接变频器的应用情况,用户方反应很好,说它运行可靠,体积小,噪音小等。
笔者认为对于一个公司,技术,特别是创新技术是基础,是立足之本;营销是手段,是生产的龙头;资金是保障。他们有创新技术,但一是营销能力差,二是资金链断了,这二者又是相辅相成的。
他们走到这一步,首先与他们重技术、轻销售有关。销售是生产的龙头,但是他们对待技术精益求精,但对销售却缺少一个坚强的销售团队。过去有人说“酒香不怕巷子深”,现在看来,此话差矣。
产品销售是生产的龙头,没有销售,就没有生产,就没有效益。而营销人员应对产品的相关资料深入研习,掌握相关知识,他们的产品是不同于已有的高压变频器的新产品,广大用户不了解,营销人员更要深入学习;营销人员要有心理承受力,销售人员干的从本质上看是求人的事,既然是求人,脸皮一定要厚,所以起步阶段,得练成无论客户如何打击都要有面不改色的功夫;要有职业精神,干一行,爱一行,既然你选择了销售作为你的职业,无论你是否是自愿还是被迫,你只有爱上这职业,积极为客户、为团队、为公司贡献价值,才能获得你想得到的价值;要做到真诚, 态度是决定一个人做事能否成功的基本要求,作为一个销售人员,必须抱着一颗真诚的心,诚恳的对待客户,对待同事,只有这样,别人才会尊重你,把你当作朋友。营销人员是企业的形象,企业素质的体现,是连接企业与消费者,与经销商的枢纽,因此,他们的态度直接影响着企业的产品销量。我认为他们在这方面做的是不够的,宣传的不够,用户对他们的产品了解不够,认可度不够。
其次,关于资金问题 。高压变频器是高技术、复杂的、电力电子产品,它不同于某些低压通用变频器产品,而是要根据客户的负载情况进行有针对性的设计和制造。其价值往往在数十万到数百万元不等,这就要求公司要有雄厚的资金实力支持。当初在研发阶段,张东胜和项蜀忠他们靠自己的微薄的收入支撑着研发的投入,艰苦奋斗了八年,取得了成功。进入产品生产阶段虽有外部资金投入,但仍不能满足产品生产的巨大资金的需求。有实力的高压变频器公司多采用EMC,而他们由于周转资金困难,也无法采用这种营销方式。现在客户采用预付款方式很少,更何况这是一个新产品,用户对此了解不够,信任度就降低了,加之营销团队跟不上,导致资金困难,无法生产。
我曾经介绍过几个投资公司,他们到该公司了解后,也不愿意投资,这些投资公司希望投入后短时间就能获得回报,收回投资。有的虽称之为风险投资公司,但也不愿意承担任何风险。
5 结束语
习主席在两院院士大会开幕会上的重要讲话已经指出:“要深化科技体制改革,破除一切制约科技创新的思想障碍和制度藩篱,……打通从科技强到产业强、经济强、国家强的通道,以改革释放创新活力,加快建立健全国家创新体系,让一切创新源泉充分涌流。……要着力围绕产业链部署创新链、围绕创新链完善资金链,聚焦国家战略目标,集中资源、形成合力,突破关系国计民生和经济命脉的重大关键科技问题。”
我想,习主席这些话鞭辟入里。但就目前情况来看,习主席的讲话的落实依然需要一个过程,这需要各相关部门及相关领导花大力气,集中资源,主导合力,敢于承担责任与风险,急创新企业之所急,积极创造科技体制创新新局面。北京时代金能电气科技有限公司的破产悲剧有其自身原因,但作为技术独特且极具推广价值的级联式高压交-交变频器的研发生产载体,如果能够得到国家、各级政府热情积极的关注和政策层面的支持,那么结果应该会是另一番光景。本人衷心希望在全面落实习主席的重要指示下,上述的这个发明专利能起死回生、服务于社会、服务于国民经济的发展。希望政府相关部门和更多的有识之士关注到这个重大的技术创新项目,并给予支持。中自网CA168版权所有
在以习主席为核心的党中央正确领导下,我国人民必将迎来科技创新、国家强盛、人民幸福的春天。我们衷心期盼这一天早日到来!
作者简介:
张永惠,男,长沙矿山研究院教授级高级工程师,曾任中南大学硕士生兼职导师,享受国务院颁发的政府特殊津贴。长期从事变频调速技术的研究开发工作,1995年以来一直从事高压变频器的研究开发与应用工作,曾于1996年与冶金自动化研究院、清华大学等合作开发出6KV/800kW同步电机直接高压变频器(任项目组组长),并成功应用于凡口铅锌矿矿井通风机,被当时国家经贸委领导誉为是我国第一台自行研制开发的高压变频器。近年来参加了中石油西气东输二线西段和东段及西气东输三线的评标会,并任评标专家组组长。曾获得部级科技进步二等奖2项,三等奖2项,国家专利1项。主编及和参与编写的在国家出版社出版的技术着作10部,其中最近主编的《生产机械的变频调速》于2011年6月由机械工业出版社出版。发表论文50余篇。现在为《变频器世界》技术主编。