桃李芬芳二十載，科技興國宏圖志

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。（詳細簡歷附后）

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。何以見得？2003年8月，我們專業全球最大的會議――歐洲電力電子及其應用會議就在法國圖盧茲舉行，我的導師是大會主席。很榮幸，我應邀在此次大會上做了一個專題報告，也介紹了中國國內的一些科研情況。圖盧茲城市不大，約有60多萬人口，10多萬大學生，但是科研水平很高，如TGV高速列車、空中客車、幻影戰斗機、阿麗亞娜火箭等先進技術都是出自這座小城，可謂是一座當之無愧的高技術城市，也是歐洲的航天航空中心。2004年1月胡錦濤主席訪問法國時，曾專門在圖盧茲停留了一天，參觀那里先進的空中客車和幻影戰斗機。

我在法國的五年主要從事一些研究工作，做博士學位論文，也發表了一些論文，但偏重于理論，真正做產品是在國內開始的。1988年回國后到清華大學來做博士后研究主要就是想把所學應用到工業生產實際上，切切實實的為我們國家的電氣行業做些高性能實用的產品，包括交流伺服、機床傳動等方面的產品。經過近20年的不斷研究和探索，在電力電子領域取得了一些的成果，主要包括三個方面：第一個是高性能、全數字化交流電機矢量控制及伺服系統、直接轉矩控制系統和無速度傳感器系統及其在地鐵輕軌、數控機床、工業縫紉機中的應用。其中研究DTC（轉矩直接控制）從機床主軸傳動開始，1990年到現在一直在不斷的研究；VC（矢量控制）方面也為幾個廠家做應用研究過并達到了較高的性能；第二個主要的方向就是高壓大容量變頻器，在國內我們這方面的研究是做得比較早的，不是傳統的交交變頻，是新型的、高性能的大容量變頻器，這種對電網很小污染的高壓大功率交流電機變頻調速技術產品的應用意義非常重大，市場也十分廣闊。以國家經貿委的有關統計數據為準，這個市場的潛力在700～1000億人民幣以上，假如單臺變頻器的價格為100萬元（800kW/6kV），市場的需求量超過7萬臺。我于1996年從美國工作訪問回來后，就和北京凱奇公司開始做這個項目，項目本身是比較成功的。當時的那個團隊，由倚鵬、劉軍為主力的近十個人組成，也構成了目前幾家國產高壓大容量變頻器廠家的研發主力。你們利德華福繼承這個項目做起來了，2003年銷售量就接近100臺，產值超過8000萬元，這兩年在業內的成就是大家有目共睹的，2007年產值超過五個億，銷售總量超過1400臺。可以說是國內市場占有量最大的公司了，甚至超過西門子、ABB等國外電氣巨頭。這是我們的科研成果與投資公司合作，應用到實踐中推動產業發展最好的一個例子，是我們中國人的驕傲！

回顧近代中國的覺醒和發展，從洋務運動提倡的“中學為體，西學為用”，到改革開放以來的追趕世界一流技術，建立科技強國的希望與夢想。我們從事科研的根本目的是服務于國家的產業經濟發展，服務于國家的安全戰略，服務于廣大民眾的日常生活。經過這么多年的理論探討和產品研發，我的感受是，在電力電子這個行業里如果只做理論，對國內經濟的發展不會有大的促進作用。我非常鼓勵學生畢業后去企業里工作，事實證明他們確實能很快把技術轉化為實際生產力，作為生產骨干和參與人員研發出不少的實用產品，這是我最樂于看到的事情。

電力電子應用在電機的數字化控制等領域的發展離不開國家的戰略規劃與投入，人才的培養，優勢的形成，產業的推動需要幾代人的努力。雖然我們在行業里取得了一些成就，但這都是繼承了很多國內外老前輩們的成果得來的，他們做了很多開創性的工作，至今仍耕耘不止，正是他們的精神激勵著我在前些年比較艱苦的條件下探索不已，現在我也遠遠沒有滿足，還有更多的項目和課題吸引著我們繼續進行研究。

張學：每個人的成長都和自己的努力分不開的，但是更需要厚積薄發和抓住機遇，請您談談成長過程中有重大意義和印象深刻的事？

李永東：回顧個人的發展，有很多個印象深刻的第一次，記憶在心，揮之不去。

第一次聽說恒壓頻比（VVVF）控制，記得是1980年在哈爾濱工業大學上大三電機學課時，老師講完之后說，這只是個穩態控制規律，誰要是能在動態把磁通控制住就好了，當時剛有概念，但不知如何去做？1985年在法國做博士論文期間，當時我盯著交流電機派克方程整整看了一個星期，終于消除了所有微分項，推出一個數學公式，不論穩態還是動態均可把磁通控制住。我興沖沖的把仿真結果拿去給導師看，結果太好了，以至于他完全不相信，直到后來被實驗驗證。這就是在1985年首次歐洲電力電子及應用會議上獲十佳論文之一的電壓定向矢量控制，后來在1989年第一屆中國交流電機調速傳動會議上也獲得優秀論文。以后，用該方法又完成轉矩閉環控制、無速度傳感器運行，遺憾的是至今尚未形成批量產品。

第一次看到實際的變頻器是在1984年初上碩士課程期間，做完課堂試驗后法國老師帶我到實驗室去參觀，覺得變頻器及其研究儀器設備太復雜了，看得眼花繚亂。開始從事交流電機控制是從打孔卡片計算機程序作交流電機啟動的動態仿真開始的，費了九牛二虎之力得出結果，高興的不得了。

第一次接觸