習主席在中國科學院、中國工程院兩院院士大會開幕會上的重要講話強調:“自力更生是中華民族自立于世界民族之林的奮斗基點,自主創新是我們攀登世界科技高峰的必由之路”。“科技是國家強盛之基,創新是民族進步之魂。”面對科技創新發展新趨勢,我們必須迎頭趕上、奮起直追、力爭超越。“
”政府和市場的關系,推動科技和經濟社會發展深度融合,打通從科技強到產業強、經濟強、國家強的通道,以改革釋放創新活力,加快建立健全國家創新體系,讓一切創新源泉充分涌流。“
李總理也強調”中國經濟要向中高端躍升,靠什么?靠創新。這是中國發展的根本出路。
我學習了習主席、李總理的這些重要講話后,激發了我寫這篇文章。
2 問題的提出:
幾個月前,我從北京時代金能電氣科技有限公司的總經理項蜀忠先生處,得知他們的公司已進入破產程序,我感到很震驚。我實在想不通,一個獲得我國和美國的發明專利,在2012年5月19日才由中國機械聯合會和中國電工技術學會在北京支持、通過鑒定的“THV系列高壓大容量交交直接變頻器”高新技術產品,怎么一下子就破產了呢?本文來自:www.ca168.com
我回想到在當時的鑒定會上,與會的鑒定委員會的專家們一致認為“THV系列高壓大容量交交直接變頻器產品采用晶閘管單元級聯及變壓器多路移相供電為主電路拓撲結構,輸入輸出電流諧波低,dv/dt小,無需增加輸出濾波裝置,可以直接驅動普通高壓同、異步電動機,可四象限運行。關鍵器件全部實現國產化,產品成本低,工作效率高,運行費用低;功率單元密封,維護量小功率密度高,可靠性高。”,鑒定委員會認為“北京時代金能電氣科技有限公司研發的THV系列高壓大容量交交直接變頻器,創新性強,核心技術具有自主知識產權”。專家們對這一重大創新技術項目的評價并不過分,我有必要對此做一介紹。
3 技術創新介紹
3.1 我國目前高壓變頻器拓撲結構
目前我國絕大多數高壓變頻器的拓撲結構都是功率單元串聯多電平高壓變頻器,也就是所謂的ROBINKAN式的拓撲結構。這種拓撲結構的主要優點是可以用低電壓功率元件(IGBT)構成的功率單元實現變頻器高壓輸出,這是由于目前世界上IGBT的耐壓還受到限制,而它又不宜實現功率元件直接串聯,采取的不得已而為之折中辦法,它最先是由美國ROBINKAN(羅賓康)公司提出并應用的。它現在雖然是我國高壓變頻器的主流產品,但它也有其缺陷,它的元器件多,體積大,由此帶來的故障率也高。
3.2 級聯式高壓交-交變頻器創新技術及其特點
北京時代金能科技有限公司的專家經過長達8年的艱苦、不懈的能力,克服了重重困難研制開發出獨特的級聯式高壓交-交變頻器 。
3.2.1 主電路結構
這種級聯式高壓交-交變頻器的主電路結構如圖1所示。通過輸入變壓器產生的多路浮動低壓電源給各功率單元供電,各功率單元的輸出經過串聯后,得到了疊加后的高壓輸出。這和國內大多數用IGBT為功率元件的功率單元串聯多電平高壓變頻器是一樣的,但是它的獨特創新之處在于它的功率單元使用的不是IGBT,而是SCR(可控硅、晶閘管);它的功率單元不是通常PWM交-直-交三相輸入、單相輸出的變頻器,而是直接交-交變頻器。

圖1 主電路拓撲結構
級聯式高壓交-交變頻技術采用的功率單元的原理如圖2所示,它是以SCR作為主半導體開關器件,主電路工作在零電流軟關斷狀態,避免了IGBT等器件強迫關斷產生的應力,這對于工作在高電壓大電流狀態的高壓大容量變頻器尤為重要。而SCR器件則具有通態損耗小,抗過電流能力強的優點,同時該方案工作在工頻開關狀態,因此不論是導通損耗還是開關損耗,都大大小于PWM交-直-交傳統方案。該方案又不同于以往的相控交-交變頻控制技術,由于采用級聯方式,在輸出低頻時,依然可以保持高功率因數輸出,且其輸出頻率可達到和超過50Hz。由于它是直接交-交變頻,沒有如圖3所示的傳統的IGBT交-直-交功率單元所必須的濾波電容。

圖2 新型交-交變頻技術功率單元電路


圖 3 傳統交直交功率模塊典型電路
3.2.2 特點:
(1)獨有的發明專利:THV系列高壓交流直接變頻技術是其公司獨有的發明專利(ZL01822462/8)產品。逆變器件使用國產SCR(可控硅,也稱晶閘管),自然換流,不用IGBT、IGCT等進口半導體器件。
可靠性高:THV系列高壓變頻器無整流濾波電路,沒有濾波電解電容器,這使該產品可靠性、安全性大大提高,使用壽命可達到20年以上。
(假如使用電解電容器濾波,由于受電解電容器壽命的限制,定期更換兩輪電解電容器所增加的費用就可以購買一臺新變頻器了)。
(3)功耗小、效率高:THV系列高壓交流直接變頻器功耗為同類產品最低。其功耗僅為交-直-交方式的1/4。設備間不用安裝空調和建特殊房間,減少了附加投入和運行費用
(4)可四象限運行:THV系列高壓交流直接變頻器不用增加任何器件可直接用于四象限運行,即具有能量回饋和同步電機矢量控制功能,如需要能量回饋、平凡加減速、正反轉、礦井提升等工況。CA168.COM版權所有
(5) 過電流過電壓的耐受能力大:SCR過電流過電壓的耐受能力遠大于IGBT。因此THV系列高壓交流直接變頻器的安全性可靠性高,產品可用于軍工、核能、電廠、船舶、冶金、礦山等有特殊要求的領域。
(6) dv/dt低:THV系列高壓交流直接變頻器的dv/dt極低,可忽略。避免了常規交-直-交變頻器由于輸出電壓的dv/dt對導線及其電機繞組絕緣造成損傷
(7)體積小,環境適應能力強:THV系列高壓交流直接變頻器體積為同類產品體積最小,模塊采用全封閉結構設計,結構簡單,安裝更方便,不用加特殊防護可在較惡劣的環境中使用。
(8)可完全使用國產元件:SCR大電流高電壓器件國內容易生產,因此對于1MW~30MW之間的超大功率變頻器的開發與應用,THV系列高壓交流直接變頻方案具有極大優勢。
(9)生產成本低:相當于傳統的高壓變頻器的70%左右。
這項技術創新如能得到推廣應用,將有可能改變我國目前高壓變頻器的面貌。
4 值得思考的問題
這么個極具創新性、極具實用性的、甚至將有可能改變我國目前高壓變頻器的面貌。高科技產品為什么這么快就走到破產這一步呢?確實很值得人們思考。
是不是他們的產品不可靠?,我曾到天津自來水廠、北京第三自來水廠考察過他們的這種THV系列高壓大容量交交直接變頻器的應用情況,用戶方反應很好,說它運行可靠,體積小,噪音小等。
筆者認為對于一個公司,技術,特別是創新技術是基礎,是立足之本;營銷是手段,是生產的龍頭;資金是保障。他們有創新技術,但一是營銷能力差,二是資金鏈斷了,這二者又是相輔相成的。
他們走到這一步,首先與他們重技術、輕銷售有關。銷售是生產的龍頭,但是他們對待技術精益求精,但對銷售卻缺少一個堅強的銷售團隊。過去有人說“酒香不怕巷子深”,現在看來,此話差矣。
產品銷售是生產的龍頭,沒有銷售,就沒有生產,就沒有效益。而營銷人員應對產品的相關資料深入研習,掌握相關知識,他們的產品是不同于已有的高壓變頻器的新產品,廣大用戶不了解,營銷人員更要深入學習;營銷人員要有心理承受力,銷售人員干的從本質上看是求人的事,既然是求人,臉皮一定要厚,所以起步階段,得練成無論客戶如何打擊都要有面不改色的功夫;要有職業精神,干一行,愛一行,既然你選擇了銷售作為你的職業,無論你是否是自愿還是被迫,你只有愛上這職業,積極為客戶、為團隊、為公司貢獻價值,才能獲得你想得到的價值;要做到真誠, 態度是決定一個人做事能否成功的基本要求,作為一個銷售人員,必須抱著一顆真誠的心,誠懇的對待客戶,對待同事,只有這樣,別人才會尊重你,把你當作朋友。營銷人員是企業的形象,企業素質的體現,是連接企業與消費者,與經銷商的樞紐,因此,他們的態度直接影響著企業的產品銷量。我認為他們在這方面做的是不夠的,宣傳的不夠,用戶對他們的產品了解不夠,認可度不夠。
其次,關于資金問題 。高壓變頻器是高技術、復雜的、電力電子產品,它不同于某些低壓通用變頻器產品,而是要根據客戶的負載情況進行有針對性的設計和制造。其價值往往在數十萬到數百萬元不等,這就要求公司要有雄厚的資金實力支持。當初在研發階段,張東勝和項蜀忠他們靠自己的微薄的收入支撐著研發的投入,艱苦奮斗了八年,取得了成功。進入產品生產階段雖有外部資金投入,但仍不能滿足產品生產的巨大資金的需求。有實力的高壓變頻器公司多采用EMC,而他們由于周轉資金困難,也無法采用這種營銷方式。現在客戶采用預付款方式很少,更何況這是一個新產品,用戶對此了解不夠,信任度就降低了,加之營銷團隊跟不上,導致資金困難,無法生產。
我曾經介紹過幾個投資公司,他們到該公司了解后,也不愿意投資,這些投資公司希望投入后短時間就能獲得回報,收回投資。有的雖稱之為風險投資公司,但也不愿意承擔任何風險。
5 結束語
習主席在兩院院士大會開幕會上的重要講話已經指出:“要深化科技體制改革,破除一切制約科技創新的思想障礙和制度藩籬,……打通從科技強到產業強、經濟強、國家強的通道,以改革釋放創新活力,加快建立健全國家創新體系,讓一切創新源泉充分涌流。……要著力圍繞產業鏈部署創新鏈、圍繞創新鏈完善資金鏈,聚焦國家戰略目標,集中資源、形成合力,突破關系國計民生和經濟命脈的重大關鍵科技問題。”
我想,習主席這些話鞭辟入里。但就目前情況來看,習主席的講話的落實依然需要一個過程,這需要各相關部門及相關領導花大力氣,集中資源,主導合力,敢于承擔責任與風險,急創新企業之所急,積極創造科技體制創新新局面。北京時代金能電氣科技有限公司的破產悲劇有其自身原因,但作為技術獨特且極具推廣價值的級聯式高壓交-交變頻器的研發生產載體,如果能夠得到國家、各級政府熱情積極的關注和政策層面的支持,那么結果應該會是另一番光景。本人衷心希望在全面落實習主席的重要指示下,上述的這個發明專利能起死回生、服務于社會、服務于國民經濟的發展。希望政府相關部門和更多的有識之士關注到這個重大的技術創新項目,并給予支持。中自網CA168版權所有
在以習主席為核心的黨中央正確領導下,我國人民必將迎來科技創新、國家強盛、人民幸福的春天。我們衷心期盼這一天早日到來!
作者簡介:
張永惠,男,長沙礦山研究院教授級高級工程師,曾任中南大學碩士生兼職導師,享受國務院頒發的政府特殊津貼。長期從事變頻調速技術的研究開發工作,1995年以來一直從事高壓變頻器的研究開發與應用工作,曾于1996年與冶金自動化研究院、清華大學等合作開發出6KV/800kW同步電機直接高壓變頻器(任項目組組長),并成功應用于凡口鉛鋅礦礦井通風機,被當時國家經貿委領導譽為是我國第一臺自行研制開發的高壓變頻器。近年來參加了中石油西氣東輸二線西段和東段及西氣東輸三線的評標會,并任評標專家組組長。曾獲得部級科技進步二等獎2項,三等獎2項,國家專利1項。主編及和參與編寫的在國家出版社出版的技術著作10部,其中最近主編的《生產機械的變頻調速》于2011年6月由機械工業出版社出版。發表論文50余篇。現在為《變頻器世界》技術主編。
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