訪中國電力電子學科帶頭人,在人類所利用的能源當中，電能是最清潔最方便的；電氣傳動無疑有著很大的意義。本刊記者李海軍就電氣傳動的有關問題對中國電力電于學科帶頭人王正元教授進行了專訪。
李海軍：隨著電力電子技術、計算機技術以及自動控制技術的迅速發展，電氣傳動技術正面臨著一場歷史革命。請介紹當前電氣傳動技術的發展狀況。

王正元：現在我們說電氣傳動正面臨著一場革命，是說它正在向智能化邁進，作為我們搞自動化的同志來講，上百年來研究電動機只是實現了自動化，現在再進人到一個智能化，也就是一個系統優化的問題。優化的焦點是把微電子技術、電力電子技術、傳感技術融人到電氣傳動的領域，這三者構成“大電子體系”，只有這樣的大電子體系，才能帶動、改造傳動產業升級換代。這樣的融人把物料流、能源流、信息流三者匯流在一起，形成當代的智能化傳動系統。

過去講調速，搞電機的人總是希望從電機內部結構性能的改進來實現，結果是不理想的。有了變頻調速以后，這方面有了很大改進。

所以我們已經不能單純從電動機的內部來解決傳動的問題，我個人以為要把電機、調速裝置和用電器看成是一個整體，不是單純追求單機的高效，現在進人智能化時代，我們要追求把單機額定工況點的高效提高到系統的高效。我們希望在很大的一個工作面上，通過調速都能達到電機和系統的高效，這是我們現代電氣傳動的又一個特點。

國民經濟要實現可持續發展，就必須節能，電機用在風機、泵、壓縮機等通用機械里，采用了變頻調速，可以達到一個相當可觀的節能效果，但實際上在電氣傳動中，用于風機、泵、壓縮機的電動機大約只占到40％，這一部分的節能重要性不必再去懷疑。

要理解電氣傳動的全部，還應該包括工藝調速、牽引調速和精密調速。這些調速應用的目的主要是提高產品的工藝水平、產品質量、生產產量和效率，達到產品制造工藝要求，比如軋鋼、印刷等都是圍繞怎么樣提高精度，達到工藝要求。這一部分也會有節能效果，但它不是主要的目的。以軋鋼為例，采用交流傳動替代直流傳動，雖然節能絕對量也不小，但是跟軋鋼產量的提高帶來的總效益來比，節能經濟效益大約占到7％一8％。交流傳動的優點是轉動慣量小，動作時間就縮短，在軋鋼的時候，提高了工作效率，一小時產量大約可以提高20％，這對鋼廠來說就很了不得了，這個經濟效益要比起節能來說大了許多。

在通用機械的領域里面，我們大家習慣強調的是變頻調速技術節能優勢，我首先肯定這是對的，但是在很多國民經濟的領域中，它更多的應用不完全是為了節能，而是為了滿足工藝上的要求以及生產技術改造上的要求。通用機械的節能調速對變頻裝置的調速精度、調速范圍等性能的要求不高，倒是希望開發高可靠的經濟型調速裝置。正是工藝調速（如軋鋼）、牽引調速（如電氣火車和電動汽車廠）、精密調速（如機器人、柔性加工）才促使采用調速的電氣傳動系統不斷改

進，成為電氣傳動技術不斷發展的基本推動力。

李海軍：近年來，交流調速在國內外發展十分迅速。請介紹交流調速技術的發展現狀以及存在的問題。

王正元：作為交流傳動來講，一般是交一直一交變頻，先把50Hi的交流電源變成直流電，直流再逆變成不同頻率的交流電，這是變頻調速的基礎，它的優點大家總結了10多條，我們在此就不談了。但是它的缺點我們也不能遮掩，一般說來，交流變頻調速存在三個方面的問題，諧波問題首當其沖，它污染電網、損害電機，這個損害首先表現為電機絕緣的疲勞性以及燒蝕軸承；其次是存在著這樣

那樣的可靠性問題；第三是價格偏高，特別是對通用機械的節能調速而言。我們現在搞交流變頻調速，開始是“交一直一交”，這三個問題，特別是前兩個問題是在一定程度上采用“交一直一交”互相聯系的。這就是變頻調速這么好的技術推廣卻非常緩慢的一個主要原因。

我們不能夠把它存在的問題藏起來或者遮掩掉，而應該去發動大家討論，應該介紹解決這些問題的一些經驗和教訓，給國內的用戶和國內的制造商介紹從電機到變頻器的保護措施。一方面是把諧波解決掉，一方面是把電機在采用變頻調速后出現的問題解決掉。其中采用“交一交矩陣式”變頻技術是將會逐步成熟起來的新調速方案。

采用變頻調速以后，還帶來一些設計觀念上的變化，我們過去長期以來設計制造電動機的時候主要考慮起動轉矩，把起動轉矩大當作一個基本出發點。鑒于增加啟動電阻就增大了啟動轉矩，異步電動機定子常采用雙籠或深槽結構。在啟動的時候，磁場對轉子強切割，產生的集膚效應，把轉子電流排到外繞組中，外繞組電阻就很大，這樣啟動電阻就大，以保證足夠的啟動轉矩。這么一來，轉子尺寸加大了，不光是轉子加大，定子也會加大，等于是材料要多了，重量增加了。

有了變頻調速后，隨頻率從低到高的變化，電機的啟動轉矩自然會變得比較大。這樣一來，在電機設計制造思想上，可以擺脫啟動轉矩的限制，按照新的或者說按變頻調速的工況來重新考慮，既可以使電機效率提高，還可以使電動機小型化，這是我們走變頻專用電機高效的一條重要思路。這和為提高電動機效率而必須使用更多銅、鐵材料的設計思路是不一樣的。

李海軍：網絡化控制與管理已經成為電氣傳動技術的發展趨勢。

請談一談電氣傳動系統的網絡化控制與管理的發展水平及應用現狀。

王正元：智能化實際上是一個系統工程，是新技術的一個整體，其中特別是微電子技術和電力電子技術、傳感技術一起用到變頻調速技術當中，所以我比較傾向于用一個大電子的概念來談電氣傳動，要把計算機、網絡的概念融進來。這就是說，我們所講的用電子技術來改造傳統產業，應該講是一個大電子的概念，不能夠光靠微電子技術，實際上光有微電子是改造不成的，微電子的能量太小，只能給指令，幾十年的經驗證明單靠微電子技術，對國民經濟的貢獻的是有限的，它只能在小容量上以及傳遞信號方面發揮作用。在傳遞能量方面光靠微電子是不行的，必須和電力電子技術、傳感技術相結合。這是當前高科技同傳統制造業結合，形成新型先進制造業的特點。

李海軍：變頻調速是最有發展前途的一種交流調速方式。請分析變頻調速技術的發展趨勢。

王正元：今天我們強調節能，變頻調速用于節能在眼前肯定是有很大市場，但是節能的傳動技術應該往后繼續發展。在有些情況下，如風機和泵并不需要非常精確的傳動精度，在節能的大前提下要求進一步提高可靠性，降低制造成本。可是我們現在傳動的發展方向，越搞功能越多、越搞精度越高，因此上我們不要把節能的優勢看成是變頻器發展的唯一方向。

現在大家都說交流電機好，這是相對于傳統直流電機而言的。我認為永磁電機有著潛在的優勢，盡管今天永磁無刷電機還顯得功率很小，技術上也不十分成熟，但是永磁無刷電機將會隨著材料的進步，隨著控制的進步，而越來越顯示它的重大的優越性，在非節能調速領域中將會占據一塊非常大的市場。

現在在家用電器領域中，采用永磁無刷電機的趨勢已見。將來要搞電動汽車、要搞全電化艦船，最有發展的還是永磁無刷電機。

我們既然要討論發展方向，就不能局限在眼前的現實當中。一般的電動機大約有8％一10％能量是用來激磁的，永磁無刷電機就節約了這部分能量，它擁有交流機的結構、直流機的性能。畢竟直流機的調速范圍是交流機無法比擬的，只不過今天永磁電機由于受到材料的限制，功率還不能做太大。到了本世紀40—50年代永磁無刷電機將會發揮越來越大的作用。未來的汽車就是電動車，這是電氣傳動的巨大新應用市場。我們在現在和不久的將來，在傳動產品方面，可能會看到一些新的東西，最后得到最佳解決方案。