赵争鸣-电机系统节能及其评估
中国通用机械工业协会召开秘书处专题工作会议
步 收集 资料开展工 作 ， 并决 定 于 ２ ０ １ ３年 １ ２月再
中国 电工 技 术 学 会 与 Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ、 Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ ／ Ｐ Ｅ Ｌ Ｓ会 员 合 作 协 议 签 字在 北 京成 功 举 行
２ ０ １ ３年 ５月 ３ １日， 中 国 电 工 技 术 学 会 与 Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ、 Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ ／ Ｐ Ｅ Ｌ Ｓ会 员合 作协 议 签 字仪 式 在 中 国 电工 技术 学会 会议 室举 行 。 中国电工 技术 学会 副 签署 了《 Ｍ ｅ ｍ ｏ ｒ ａ ｎ ｄ ｕ ｍ ｏ ｆ Ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ Ｂ ｅ ｔ ｗ ｅ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ
防爆 电机与旋转 电机 的部分共 性要求 问题 、 高 效 电 机起 动电流标准放大 后对开关 的可靠 性要求 问题 、 变频 电机 能效标 准制 定 问题 及欧 盟 正在 开 展 的 电 机系统 能效标准 问题 进行交流 和沟通 ， 会 议 内容丰 富， 信息量 大 ， 讨论 也 非 常激 烈 。考 虑 到 这些 标 准 修订 的重要 性及意义 ， 会议 安排 了部分专 家会 后进
授 代表 Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ ／ Ｐ Ｅ Ｌ Ｓ 会 员委 员会 、 韩 毅 副秘 书 长代 表 中国电工 技术 学 会 分 别 表示 ， 要 将 该 协 议 各项
理事 长兼 秘 书长裴 相精 、 副秘 书长 奚 大华 、 韩毅 以
及学 会组 织人 事 部 、 学术 部 等 同志参 加 了签 字 仪
展 提供 服务 与帮 助 。
此次与 Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ、 Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ ／ Ｐ Ｅ Ｌ Ｓ合 作 ， 创 新 了 我会 为会员 服 务 的新模 式 ， 为 我会 高 级 会 员 与 Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ、 Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ ／ Ｐ Ｅ Ｌ Ｓ高级会 员 互认 提 供 平 台， 从 而进 一 步
电机系统节能概述-赵争鸣
电机系统节能概述赵争鸣清华大学电力系统国家重点实验室清华大学电机工程与应用电子技术系2009年9月节能减排——电力系统节能报告内容¾电机系统节能内容¾国内外电机系统节能情况¾电机系统节能技术发展趋势¾电机系统节能存在的问题¾展望与建议背景与意义¾节约能源是我国的基本国策，国家制定了《节能中长期专项规划》。
¾为实现规划目标，2006年国家发展改革委启动规划提出的十大重点节能工程，其中第五项为电机系统节能。
¾“十一五”规划目标：电机系统运行效率提高2个百分点，年节电200亿千瓦时。
¾工程实施：加强节能意识，开发和推广节能技术，制定节能标准，重视节能效益。
电机系统节能主要实施内容加速老旧设备淘汰更新更新电机后效率可提高2－3个百分点，更新风机、水泵、压缩机后效率可提高2－3个百分点。
改善风机、泵类电机系统调节方式主要采用变频调速方式，我国风机、水泵、压缩机总装机容量约1.6亿千瓦，改变调节方式，效率可提高10－15%。
改进工艺拖动、牵引拖动调速方式以先进的电力电子技术为重点，改造传统的工艺拖动，系统平均效率提高5－8个百分点。
优化电机系统的运行和控制推广软启动装置、无功补偿、计算机自动控制系统等技术，节电率为10－15%。
科学设计电机系统配置出台电机系统优化配置的设计规范。
配套措施制定完善电动机能效标准、电动机配套设备能效标准、电动机系统经济运行管理标准等，实施电机产品能效标识制度。
合理的电压等级标准，建议增加电压标准，科学的谐波和电磁兼容（EMC）标准。
制定、颁布电动机系统经济运行管理标准、变频调速和调压节能技术标准。
强制性淘汰高能耗机电产品。
制定和实施本节能工程财政补贴资金管理方法。
电源电机控制负载弱电控制强电，软件控制硬件部件融于系统，信息能量互动电机系统组成电机系统节能主要应用行业冶金：焦化、烧结工艺的鼓风机、除尘风机；炼铁及炼钢工艺中除尘风机、冷却水泵；轧钢工艺中加热炉风机、除鳞水泵等推广变频调速。
基于主动栅极驱动的IGBT开关特性自调节控制
国家自然科学基金委员会—中国国家铁路集团有限公司高速铁路基础研究联合基金资助项目（U2034201）。 收稿日期 2021-01-19 改稿日期 2021-03-04
k1、Vbias 分别为相应的系数和偏置电压。 这里将文献[6]推得的开关时长计算式，重新写
作如式（2）～式（7）所示，以表征各开关阶段时 长与驱动电压的关系，其中按照文献[6]的标记，TSx、 vGSx 分别为 Sx 阶段的时长和驱动电压；Rgon、Rgoff 分别为开通和关断驱动电阻；Vth、Vml 分别为阈值 电压和米勒电平；gm 为跨导；Cies、CgcL 分别为栅极 输入总寄生电容和高端电压时的米勒电容；ΔvCE 为 S2 阶段 vCE 跌落值。
关键词：IGBT 开关特性 自调节控制 主动栅极驱动 开通延迟 关断端电压峰值 中图分类号：TM315
Self-Regulating Control of IGBT Switching Characteristics with Active Gate Drive
Ling Yatao Zhao Zhengming Ji Shiqi （State Key Laboratory of Control and Simulation of Power Systems and Generation Equipment
1 SRVSD 方法的工作原理简述
图 2 为 SRVSD 方法控制时基本换流单元器件 开关瞬态波形示意图，图中，S1～S4 分别为开通延 迟、diC/dt、dvCE/dt 和稳态阶段，S5～S8 分别为关断 延迟、dvCE/dt、diC/dt 和稳态阶段，在 SRVSD 方法 控制时，vG 为 IGBT 的驱动电压，VEE、VCC 分别为 通态驱动电压和断态驱动电压，vCE 为端电压，IL、 Vbus 分别为负载电流和母线电压，irr、vos 分别为开 通瞬态管电流过冲和关断瞬态端电压过冲，vknee 为 器件拐点电压，itail 为拖尾电流。
基于IGCT的高压大容量三电平变频调速系统的研制应用
基于I G C T的高压大容量三电平变频调速系统的研制应用孙晓瑛赵争鸣袁立强(电力系统及发电设备安全控制和仿真国家重点实验室，清华大学电机工程与应用电子技术系，北京100084)摘要本文介绍了“基于I G cT的高压大容量三电平变频调速系统”的立项背景、研制历程和取得的技术成果，并阐述了该系统含有的一些主要的关键技术和应用情况。
关键词：高压大容量变换器；IG cT；三电平；变频调速系统；节能增效T he D eV e l opm ent and A ppl i cat i ons of t he H i gh V bl t age and H i gh P ow e r T hr ee-l eV el A dj us t abl e Spee d Sys t em E qui pped w i t h I G C T s鼬，z‰o岁伽g2施口口Z『lPng，行伽g玩口n L f鸟f口，l g(T．s i nghua U ni V ers i t y，Bei j i ng100084)A bs t r act Thi s pap er i nt roduc es t he bac kground，pr oc e duI．e and achi eV em ent s of hi gh V ol t a ge andhi g h pow e r t hr ee—l eV el adj ust abl e s peed s ys t em equi pped w i t h t he I G C7r s．A nd t he key t echni ques re l a t e d m i s s ys t em ar e al s o pre se nt s i n t hi s paper．K ey w or ds：hi gh V ol t a ge and hi g h pow e r i nV ener；I G C T；t hr ee—l eV el；adj us t abl e s peed dri V e sys t em；ene略y s aV i ng1引言清华大学与国电自动化股份有限公司经过6年多的共同合作，围绕“基于I G CT的高压大容量三电平变频调速系统”项目的研发及其产业化过程中出现的各种技术难点和关键问题，艰苦攻关，取得了多项重大技术研究成果。
“电机节能技术”课程的的改革探索
“电机节能技术”课程的的改革探索白连平【摘要】In order to train the talent of motor energy saving, our university does some exploration in the creation of Motor Energy Saving Technology course. The paper describes the main content and experimental content of Motor Energy Saving Technology course, and the experience and understanding of opening the course. The aims are to ex- pand the exchange and do better in motor energy saving technology course.%为了培养我国电机节能方面的人才，进一步实现国家节能减排的规划，我校在开设“电机节能技术”课程方面做了一些改革探索。
本文介绍了“电机节能技术”课程的主要内容和实验内容，以及开设电机节能技术课程的经验和体会，旨在扩大交流，以提高“电机节能技术”课程的授课质量。
【期刊名称】《电气电子教学学报》【年(卷),期】2012(034)006【总页数】3页(P16-17,37)【关键词】电机节能;电机测试;新课程探索【作者】白连平【作者单位】北京信息科技大学自动化学院,北京100192【正文语种】中文【中图分类】TM921在各行业的节能工作中，电机节能是非常重要的，因为每年电动机消耗的电能占到全国总发电量的50%以上［1］。
国家在“十一五”和“十二五”期间的节能减排规划中，均把电动机系统节能列为重中之重。
与电动机系统节能密切相关的专业有电气工程和自动化等专业。
给这些专业的大学生开设“电机节能技术”课程是非常必要和迫切的。
基于计算流体动力学的高效交流电机风扇优化
基于计算流体动力学的高效交流电机风扇优化李光宇;袁立强;赵争鸣;汪书苹【摘要】进一步提高大功率高效交流电机的效率是电机设计中的难点问题,电机外风扇的优化已成为其中的关键之一,传统计算方法在准确性和适用性方面已无法满足要求.本文以具体的YKK355-630系列高压电动机中的径向式离心风扇与改进的后倾式离心风扇为对象,对比分析了流体动力学计算和传统计算方法的结果.结果表明,应用计算流体动力学进行风扇优化设计相较于传统计算方法更加具有适用性,是设计与优化高效交流电机风扇与风路的有效方法.本文最后给出了外风扇优化结果及其特性曲线,分析表明其大大减小了风扇损耗,提高了电机的效率.【期刊名称】《电工电能新技术》【年(卷),期】2014(033)011【总页数】5页(P24-28)【关键词】高效交流电机;离心风扇;计算流体动力学;优化设计【作者】李光宇;袁立强;赵争鸣;汪书苹【作者单位】清华大学电机工程及应用电子技术系,电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室,北京100084;清华大学电机工程及应用电子技术系,电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室,北京100084;清华大学电机工程及应用电子技术系,电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室,北京100084;清华大学电机工程及应用电子技术系,电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室,北京100084【正文语种】中文【中图分类】TM343近年来，随着世界范围内对能耗标准要求日益严格，开发大功率高效电动机成为研究热点。
对于大功率交流电机，通风风扇的设计不仅影响到电机的温升与散热，风扇损耗也占总损耗相当大的一部分。
设计与优化大功率高效交流电机的外风扇具有重要的研究价值［1，2］。
传统电机设计中采用的径向离心式外风扇虽然设计与制造简单，但存在效率低、噪声大等缺点。
采用后倾式离心风扇在提供同等风量的条件下可以极大地减小风扇损耗［2，3］，近年来已逐步成为风扇优化设计的主流方向。
三电平高压大容量变频调速系统中的预励磁方案
三电平高压大容量变频调速系统中的预励磁方案
白华;赵争鸣
【期刊名称】《电工技术学报》
【年(卷),期】2007(022)011
【摘要】如何提高系统起动输出转矩、抑制起动电流是大容量变频调速系统中存在的一个难题.由于半导体器件电流耐量的掣肘,在起动之前通过预励磁方案有效建立起电机内部磁场以减小起动电流、增加起动转矩就成为提高起动性能的行之有效的方法.本文研究了大容量三电平变频调速系统在6000V/2750kW大机组平台上所面临的起动问题,分析了直流预励磁所面临的困难,并采用交流预励磁予以解决.仿真和试验结果表明交流预励磁更利于实现平稳起动.
【总页数】7页(P91-97)
【作者】白华;赵争鸣
【作者单位】清华大学电机系电力系统及发电设备安全控制和仿真国家重点实验室,北京,100084;清华大学电机系电力系统及发电设备安全控制和仿真国家重点实验室,北京,100084
【正文语种】中文
【中图分类】TM464
【相关文献】
1.无刷双馈电机在中高压大容量变频调速系统方案设计中的应用 [J], 黄科元;贺益康
2.基于IGCT的高压大容量三电平变频调速系统的研制应用 [J], 孙晓瑛;赵争鸣;袁立强
3.高压岸电项目中针对低压船型的励磁方案设计 [J], 金玉培; 陈钢
4.三电平变频调速系统中直流预励磁试验研究 [J], 白华;赵争鸣;胡弦;陈昕
5.三电平高压大容量变频器中的短时间尺度脉冲现象(英文) [J], 白华;赵争鸣;袁立强
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立足国家需求 直击学科前沿——记清华大学电机工程与应用电子技
创新之路Way of Innovation立足国家需求 直击学科前沿——记清华大学电机工程与应用电子技术系教授赵争鸣 李晓文1978年，赵争鸣走进湖南大学，学习电机及其控制。
“电机专业是我父亲未能完成的梦想。
”赵争鸣说。
新中国成立以来，我国电机工业得到了突飞猛进的发展。
那个百废俱兴的年代形成了这样的认识：一个国家，尤其是像我国这样人口众多、国土辽阔的大国，如果没有以重工业为骨干并与轻工业相互协调的强大工业体系，就不可能建成独立完整的国民经济体系，而这一切都需要电！“我父亲那代人，以学习电机专业为建设国家服务为荣，他也报考过电机专业，但没有被录取，于是学习电机的希望就被寄托在我身上了。
”但在当时的赵争鸣眼里，和正在中国起步的计算机产业相比，电机专业只是“一个陌生但老一辈人认为很重要的专业”。
话虽如此，赵争鸣还是义无反顾地投入到了这个“一无所知”的专业里。
随后的40余年中，他从“纯正”的电机学起步，又将电力电子学与电机学交汇融合在一起，助力传统的电机学科向着更现代、更前沿的方向发展，变成一个“时髦而又重要的专业”。
磨合越久，他越发现，这已经成了他生活中不可或缺的一部分。
“现在觉得，这是最适合我的专业。
科研或许很苦，但能做我喜欢的事，心里充实就很好了，更何况还能为国家和社会发展做出一点贡献。
”学科初探——走向电力电子20世纪90年代中期，赵争鸣飞往美国做博士后研究，接到的第一个课题是为美国通用汽车公司（G M）新开发的第一代电动汽车“Impact”设计新一代高效电机及其电驱动系统。
要做好这项工作必须要解决两个棘手的问题：设计基于半导体开关器件的电驱动控制器，并研发出与之匹配的高效高功率密度电机。
这需要充分的电力电子知识为基础，但赵争鸣当时对此所知甚少。
怎么办？迷茫之下，他第一时间给在清华大学攻读博士期间的导师、中国科学院院士高景德写了一封信。
“电机必须与电力系统和电力电子紧密结合”，高景德在回信里谆谆嘱咐。
电机系统节能纵横谈——2008第三届电工装备创新与发展论坛主题报告回顾
电机系●统节能纵横关注●◆…--…一…～……～……一…～…一～…～…-——“2008第三届电工装备创新与发展论坛"主题报告回顾当今，如何满足持续、快速增长的能源需求，实现能源的清洁高效利用，是我国面临的严峻挑战。
节能优先，降低能耗，是我同能源发展的战略思路。
节能足解决我同能源I’日J题的根本途径，需要我们大力推进节能技术，提高能源利用效率，其中电工行业的电机系统节能技术是我国节能减排战略的重要组成部分，也是国家十大重点节能工程的苇中之重。
2008年9月，为继续做好行业节能技术和创新的服务工作。
促进我国电机系统节能技术的推广及应用，中国电工技术学会在沈阳召开了“2008第三届电工装备创新与发展论坛”，主题为“电机系统节能”。
本届论坛荟萃了有关部门的领导、两院院上和著名专家，他们分别就我国有关能源发展、电机系统节能政策、电机系统节能技术、电机能耗标准等专题发表了精彩本刊报道的演讲。
另外还有在电机系统节能领域做出突出贡献的企业派出代表与会做报告，向大会交流节能新技术、新产品。
为与读者分享本届论坛的成果，本文特采撷了论坛主题报告的主要观点或精华部分，希望读者从中有所裨益。
唐元(国务院研究室工交贸易司司长)：电动机是我国最主要的用电设备，其耗电量占总用电量的一半以上。
我国电机平均运行效率比国外先进水平要低10个百分点以上，造成这种状况的原因是多方面的，主要有三点：(1)电机行业技术进步缓慢，能源转换效率低，这是导致我国电机能效水平低的关键因素。
原因主要有：①缺乏内在动力，电机生产企业以低成本优先、电机消费企业以低价格优先，导致电机市场仍然被高耗低效电机所主导，企业对开发和应用先进节能电机不感兴趣；②缺乏外部压力，目前我国对电动机的最低能效缺乏强制性标准，企业生产高耗低效电机不受限制，生产高效节能电机没有压力；⑤缺乏市场机制，一些推进高效节能产品行之有效的机制没有广泛应用，国家鼓励节能产品应用的财政税收政策也迟迟不到位，推广应用高效节能电机产品及其生产工艺和技术缺乏市场环境。
电力电子系统中器件利用率计算与评估方法
电力电子系统中器件利用率计算与评估方法孙建宁;袁立强;谷庆;李婧;赵争鸣【摘要】电力电子系统性能评估有不同的评价指标,其中器件利用率是一个很重要的指标,但鲜有系统化的评价方法.在电力电子系统设计过程中,对于半导体开关器件的选型主要由工程经验确定,没有定量方法的指导.以电能路由器为例,提出一种计算和评估电力电子系统中器件利用率的方法,应用于各种不同的组合电路中,通过对电路及器件参数的分析与计算,得到器件利用率的结果.器件利用率的数值越高,说明器件利用程度越高.对不同方案的器件利用率进行计算与比较,得出不同方案中器件利用程度的定量对比结果,以此作为器件选型的定量依据.通过具体实例分析器件利用率的应用场景,验证了器件利用率计算和评估方法的有效性.%The utilization rate of switching devices is one of the most important criteria to evaluate the performance of power electronics system. In the process of designing power electronics system, the selection of semiconductor power switches mainly relies on the practical experience of the designer. There are no quantitative methods of guidance. In order to optimize the design, a method to calculate and evaluate the utilization rate of power switches is proposed. This method can be used in different circuits and systems. As the basis for the selection of power switches, utilization rate is obtained by calculating the parameters of circuits and power switches. The higher the value of utilization rate, the higher the degree of device utilization in different schemes. Several practical cases are taken as examples to illustrate the application scenarios and the calculation procedure of the utilization rate.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2017(032)014【总页数】10页(P56-65)【关键词】电力电子系统;器件利用率;电能路由器;组合电路【作者】孙建宁;袁立强;谷庆;李婧;赵争鸣【作者单位】清华大学电机系电力系统及发电设备安全控制和仿真国家重点实验室北京 100084;清华大学电机系电力系统及发电设备安全控制和仿真国家重点实验室北京 100084;清华大学电机系电力系统及发电设备安全控制和仿真国家重点实验室北京 100084;清华大学电机系电力系统及发电设备安全控制和仿真国家重点实验室北京 100084;清华大学电机系电力系统及发电设备安全控制和仿真国家重点实验室北京 100084【正文语种】中文【中图分类】TM46近年来，随着化石能源的枯竭与各种新能源发电的快速发展与接入，新一代电网需要更强的接纳和提高新能源并网发电的能力，同时电网的可控性与可靠性也需要达到更高的水平[1,2]。
电动机项目节能评估报告(参考范文)
电动机项目节能评估报告目录一、结语 (2)二、用电节能方案 (2)三、用水节能方案 (4)四、节能措施 (7)声明：本文内容信息来源于公开渠道，对文中内容的准确性、完整性、及时性或可靠性不作任何保证。
本文内容仅供参考与学习交流使用，不构成相关领域的建议和依据。
电动机行业正处于快速发展中，受到电动汽车、可再生能源和智能设备需求增长的推动。
现代电动机技术正不断向高效率、小型化和智能化方向发展，特别是无刷电动机和高效异步电动机的应用越来越广泛。
随着能源效率和环境保护意识的提升，电动机制造商正致力于研发更节能、环保的解决方案。
此外，行业也面临原材料成本波动和技术创新压力的挑战。
总体来看，电动机行业正朝着更高的性能和更广泛的应用领域迈进。
一、结语通过对项目节能原则的研究和分析，可以看出，电动机项目在实施节能工作时需要遵循一系列的原则和措施，从而实现节能减排、降低成本、提高效益的目标。
在实践中，项目方应根据具体情况制定适合的节能方案，并加强组织领导、科学管理，不断完善节能工作机制，推动节能工作向纵深发展，为可持续发展和环保生产做出积极贡献。
二、用电节能方案在现代电动机项目中，用电节能方案是非常重要的一环，可以有效降低能耗、减少生产成本，同时也有助于企业实现可持续发展。
通过科学合理的节能措施和技术手段，可以最大程度地提高能源利用效率，降低对环境的影响，同时也符合国家节能减排政策的要求。
（一）合理规划用电系统结构1、优化用电设备配置：根据项目实际需求和生产流程特点，合理配置用电设备，避免过度配备或不足，确保用电系统运行在最佳状态，提高整体能效。
2、采用高效节能设备：选择具有高能效性能的设备，如高效电机、变频器、LED照明等，以替代传统设备，降低能耗，延长设备使用寿命。
3、考虑系统整体能效：设计用电系统时要考虑整体能效，避免设备之间的能量浪费和不必要的能耗，通过系统集成和优化设计降低功耗。
（二）智能监控与管理1、实时监测能耗数据：通过安装智能电表、能耗监测系统等设备，实时监测用电设备的能耗情况，分析能耗数据，及时发现异常，进行调整优化。
我国大容量电力电子技术与应用发展综述_赵争鸣
（2）直接变换。双馈式风机系统正在向直驱式 或混合式系统方向发展，国内几家风力龙头企业正 逐步用自主研制的 2 ～ 3MW 的直驱式大容量变换 器替代国外同类产品。
Keywords: High power, power electronics, power semiconductor device, equipment and system, development trend
收稿日期：2015-03-13 国家自然科学基金重大资助项目（51490683）。
综述│赵争鸣 等 我国大容量电力电子技术与应用发展综述
2015年 4月
1 引言
大容量电力电子技术是使用大功率半导体器 件，通过信息流对能量流的精确控制以实现电能的 有效变换与传输的技术，包括大功率电力电子器 件、电力电子装置和系统应用三个方面，涉及电力 电子器件（上游）和电力电子设备和系统（中游）、 电力电子技术在各个行业的应用（下游）三个领 域。与以信息处理为主的微电子技术和常规小容量 电力电子技术不同，大容量电力电子技术面对的主 要功率等级在几百千瓦乃至几十吉瓦以上，电压等 级在千伏乃至几十万伏以上，电流容量在几百安 培乃至上万安培以上，在不同应用领域起到重大 作用 [1]。
目前大容量电力电子技术和应用正处在快速发 展的阶段。从学科发展角度来看，仍存在两个关键 问题 ：即大功率电力电子器件的功率处理水平与电 力电子装置容量和性能需求之间的矛盾问题，电力 电子装置的电能变换能力与系统应用需求之间的矛 盾问题。需要有不断的技术创新去解决这两个矛盾。 目前主要方法为 ：发展以大功率电力电子器件为核 心的装置分析和设计技术，提高装置的电能变换能 力 ；发展以拓扑和控制为核心的组合式电力电子技 术，提高系统在不同领域的应用潜力。
电机系统节能让夕阳工业东山再起--专访清华大学电力系统国家重点实验室副主任赵争鸣
电机系统节能让夕阳工业东山再起--专访清华大学电力系统国家重点实验室副主任赵争鸣贾常艳【期刊名称】《电器工业》【年(卷),期】2013(000)009【总页数】3页(P42-44)【作者】贾常艳【作者单位】【正文语种】中文赵争鸣：清华大学电机工程与应用电子技术系教授，清华大学电力系统国家重点实验室副主任。
主要从事研究方向为：大容量电力电子变换器、电机系统节能、电力电子与电机集成系统、太阳能光伏发电及其应用等。
先后在国际学术刊物、国际会议以及国内核心刊物上发表300多篇有关学术论文，编著《太阳能光伏发电及其应用》和《电力电子与电机系统集成分析基础》等科技书籍6本，获得国家发明专利24项；获多项省部级科技成果奖。
目前兼任北京电力电子学会副理事长，IEEE电力电子学会北京分部主席，中国电力电子学会副理事长，机械工业教育协会电气工程与自动化学科教学委员会副主任，英国工程与技术学会会士（IET Fellow）等。
19世纪世界上第一台电机问世，其在随后的广泛应用促进了整个工业文明的进步与发展。
在中国，电机耗电量日益增大，目前我国一年电机保有量约17亿千瓦，总耗电量约3万亿千瓦，电机成为用电量最大的耗电机械。
日前，工信部就《电机能效提升计划（2012-2015年）》召开发布会，力争全面推动电机能效提升，促进工业系统升级。
电机能效的提升越来越受到重视。
本刊就电机能效的提升问题专访了清华大学电力系统国家重点实验室副主任赵争鸣，他指出了电机系统节能在电机能效提升中的重要性，并全面的阐述了电机系统节能存在的问题及解决方案。
《电器工业》：请您介绍一下我国电机系统节能的发展历程和现状。
赵争鸣：电机行业作为具有一百多年历史的老行业，曾在上世纪五六十年代是一个比较前沿的行业，后来由于信息工业化的发展，电机行业从前沿走向低谷，成为“夕阳工业”。
最近几年，随着能源战略地位的提升和信息工业化的发展，节约资源和环境保护成为我国的基本国策，电机行业发生了很大的变化，此时对电机的关注点不再是以前单纯的电机，而是一个电机系统。
电机系统节能评估及计算方法介绍
（2）
ECi,BL—基准电机的耗电量（MWh），确定方法请参 考 1.3 节；
ECi,Ply—在计入期内，y 年中项目电机 i 的实际耗电量 （MWh）。
现行的工业电机系统能效的提升方法主要包括高效 电机的替换、更换电机设备（风机、泵、压缩机等）和 变速或变频驱动器（VSDs /VFDs）的应用，只有合理地 利用这些措施，电机系统的节能才能达到理想的水平。
1 高效电机的替换及减排量的计算 高效电机的替换是指用新的和高效的电机更换低效 的 ( 只引入高效电机），在更换现有的电机的同时不改 变与电机相连的泵，流体流量保持跟基线情景一致，基 线情景是指未改造前的电机系统运行的工况。 1.1 电机的负载是波动时的减排量的计算 此计算方法适用于替换后的高效电机与原来相比体
54 日用电器 /Electrical Appliances
技术·创新 /
的效率，即
；
取△ η 的默认值如表 1。 只有在实施的项目电机效率高于 IE 1 标准时，才可 应用此默认值。 EFCO2,y—第 y 年电力传输的基准线排放因子。 在电 网电力的情况下，排放因子根据方法“AMS-I.D：连接 可再生电力的电网”（tCO2e / MWh）计算。 对于同时节省电网和自备电力的项目活动，基准线 排放因子应反映基线情景下电网和自备电厂的排放强度， 即在项目实施三年之前，使用历史信息立即计算电力传 输的加权平均排放因子。在历史信息不适合确定在基线 中使用的这两个源的相对比例的情况下（例如，由于使 用不精确或者未校准的测量设备而产生的不可靠的数 据），应该使用两个能源的最保守排放因子。 1.2 电机的负载是恒定时的减排量的计算 此计算方法基于实际能耗值，适用以下条件： 1）电机应具有恒定的能量消耗率。 恒定载荷条件 应通过监测或使用项目实施前一年的能源消耗数据记录 来证明。 数据记录间隔为每月或更少，即最少 12 个数 据点。 如果 90 ％的能源消耗值（非零值）在年平均值 的 ±10 ％以内，则认为数据能表明源消耗率不变； 2）如果运行时间减少或者在非正常的情况下运行（例 如，不可抗力因素：工厂倒闭，大修，罢工等），减排 就需要做调整。 计算在 y 年因项目活动产生的减排量公式如下：
PID参数自整定方法概述
PID参数自整定方法概述
何颖;鹿蕾;赵争鸣
【期刊名称】《现代电子技术》
【年(卷),期】2004(27)24
【摘要】PID控制是最通用的控制方法,其简易性、鲁棒性、应用广泛以及近似最优的性能是PID控制流行于学术界和工业部门的几个原因.最近,PID控制器整定不佳的问题引人注目,也有人在努力系统地解决此问题.本文扼要概述了PID的理论,然后讨论了一些常用PID整定方法,并对新技术尝试着进行了探索.
【总页数】5页(P20-23,29)
【作者】何颖;鹿蕾;赵争鸣
【作者单位】新疆工业高等专科学校,电气与信息工程系,新疆,乌鲁木齐,830000;山东烟台师范学院,图书馆,山东烟台,264025;清华大学,电机工程与应用电子技术系,北京,100084
【正文语种】中文
【中图分类】TP13
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电机系统节能评估及计算方法介绍
电机系统节能评估及计算方法介绍
程磊;姚磊;何晁煜
【期刊名称】《日用电器》
【年(卷),期】2017(000)001
【摘要】随着我国经济的发展,工业电机系统被大量地应用于很多方面,虽然我国电机系统能效水平在逐步提高,但是总体能效水平仍然较低.根据资料显示:每节约1度电,相当于节约了0.4 kg的标准煤,也相当于减少了0.997 kg二氧化碳的排放.电机系统低效运行造成了我国巨大的电能浪费,因此电机系统能效的提升非常迫切.本文主要介绍提升电机系统能效典型的三种方法,每一种方法都有相对应的节能减排量的计算,这些内容主要来源于Small-scale Methodology:Energy efficiency in motor systems.
【总页数】5页(P54-58)
【作者】程磊;姚磊;何晁煜
【作者单位】威凯检测技术有限公司广州510663;威凯检测技术有限公司广州510663;威凯检测技术有限公司广州510663
【正文语种】中文
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考虑非理想器件模型的电力电子系统状态方程分析法
考虑非理想器件模型的电力电子系统状态方程分析法凌亚涛;赵争鸣;杨祎;李帛洋;袁立强【摘要】At present, there are some problems in the simulation software of power electronics, such as rough simulation waveforms for device switching transients, non-convergence for stiff systems etc. Hence, our group has proposed an analysis method—discrete state event drive (DSED) based on quantized state system (QSS). In this method, the algorithm based on circuit topology and state is integrated that can identify the switching states of devices and extract state space equations. Thus, a graph-theory-based algorithm that can extract the state and output equations is proposed. It is proved theoretically that the state space equations of power electronic systems are always in norm-form. Furthermore, parameter-structure matrix is proposed. Some discussions are carried out to the problem that every time a switch alters its status, the coefficient matrices of state space equations must be recalculated. Finally, simulation results of classical circuits have verified the proposed method.%针对目前电力电子仿真软件存在的对功率开关器件电磁瞬态过程仿真不够准确,强刚性电路引起数值仿真计算发散等问题,提出一种基于量化状态系统(QSS)的离散状态事件驱动(DSED)仿真分析方法.该方法需要加入自动识别电力电子系统开关过程以及根据电路拓扑和所处状态自动列写状态方程的相关算法.针对该需求提出一种基于图论方法的状态方程及输出方程提取分析方法.首先,经理论分析得到,将选用的器件模型代入电路可以得到状态方程的标准形式;进而,提出电力电子系统电路的参数结构矩阵程式化列写方法,并基于此方法针对开关电路每一次开关器件切换都需要重新列写状态方程这一特点进行了相关分析.最后,对几个典型电力电子系统电路进行仿真计算,结果证明了该提取分析方法的有效性.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2017(032)013【总页数】9页(P51-59)【关键词】状态方程分析法;器件非理想特性;器件模型;离散状态事件驱动;仿真性能【作者】凌亚涛;赵争鸣;杨祎;李帛洋;袁立强【作者单位】清华大学电机系电力系统及发电设备安全控制和仿真国家重点实验室北京 100084;清华大学电机系电力系统及发电设备安全控制和仿真国家重点实验室北京 100084;清华大学电机系电力系统及发电设备安全控制和仿真国家重点实验室北京 100084;清华大学电机系电力系统及发电设备安全控制和仿真国家重点实验室北京 100084;清华大学电机系电力系统及发电设备安全控制和仿真国家重点实验室北京 100084【正文语种】中文【中图分类】TM46目前，各种商用电力电子仿真软件（如Matlab、PSpice、PSIM等）已经得到广泛应用。
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电机系统节能及其评估赵争鸣清华大学电力系统国家重点实验室清华大学电机工程与应用电子技术系2013年10月2013年中石化节能减排新技术及其应用高级研修班报告内容电动机概述电动机运行节能电动机系统节能技术措施 新型高效电机变频调速驱动系统介绍变频调速系统节能及其评估常规电动机分类直流鼠龙式异步同步交流绕线式电励磁永磁式机械式电磁式无刷永磁目前，我国90％以上的电动机仍然为异步电动机一、电动机概述行业协会统计：全国有3000家电机厂，具有一定生产规模的为300家（10％），骨干厂约为50家（占60％的市场）。
我国电机市场主要由四大系列组成：JO2系列、Y系列、Y2系列和YX系列。
每年约生产5％的高效电机，其中90％出口，成本增加约25％。
已有部分其它高效电动机得到应用，如：永磁电机、磁阻电机等。
电动机生产及其应用状况50010001500200025003000万千瓦19961997199819992000年图1. 中国电机行业主要产品产量(1996-2000)小型交流电动机大中一般交流发电机直流电机出口电机产量表 1 国内外电动机能源效率比较单位：％额定功率(kW) Y系列JO2系列中国YX系列美国XE美国MAC法国MLE1.5 79 81.5-845.5 85.5 86 89.5-90.288.5-90.288.5-90.27.5 87 87 90.3-90.788.5-90.288.5-90.222 91.589.5 93-93.591.7-9591.3-9392.555 92.691.594.2-94.794.1-9593-94.194.475 92.7 92 94.6-9594.1-9594.1-959590 93.5 94.8-95.294.1-9594.1-9595.4我国电动机的效率低于国外平均水平2－3个百分点，实际运行过程中电动机系统效率低于国外水平10－30个百分点。
一、电动机概述二、电动机运行节能损耗与效率计算：1 铜损耗：2 铁损耗：磁滞损耗：涡流损耗：3 机械损耗：轴承摩擦损耗和通风损耗4 附加损耗：计算不出来的损耗（国标0.5%Pn）效率：in lossesinP P P η−=∑二、电动机运行节能电动机系统中60%为风机水泵应用。
恒压恒频下风机水泵运行效率30－50%负载转矩与转速平方成正比轴功率与转速立方成正比 损耗电能占总发电量约30% 实施调速运行将能大幅度节能。
23L out T nP n∝∝二、电动机运行节能1980s：现在：Power Electronics直流电机调速系统为主交流变频技术广泛应用应用产业：钢铁/冶金/矿山/石油/化工/纺织/机械/电力/水利实施调速运行将能大幅度节能直流电动机调速原理：1()a E E T a a E R U n T C C C U I R C =−ΦΦΦ=−Φ1 改变电枢电压2 改变磁通3 改变电枢电阻二、电动机运行节能二、电动机运行节能优点：1、调速容易2、调速范围较宽3、低速负载能力强主要问题：1、换向器容易出故障2、体积大3、重量重4、成本高5、高速受限制常规直流电动机典型结构交流电机调速电机调速系统同步电机交流电机系统直流电机系统异步电机高性能调速系统* 异步电机系统二、电动机运行节能'22'22'212122()()eeesrpT Uf sr cr s x cxn nsnπ=+++−=1 变压调速2 转差离合器调速3 转子回路串电阻调速4 串级调速5 变极对数调速6 变压变频调速端电压变化时异步电动机的M-S曲线 调速范围小，稳定性差恒转矩下转子回路损耗增加☺调速方法简单恒转矩下调速范围二、电动机运行节能1 变压调速2 转差离合器调速3 转子回路串电阻调速4 串级调速5 变极对数调速6 变压变频调速电磁离合器鼠笼异步电动机恒速驱动调速范围小，负载能力差☺离合作用☺平滑起动☺无级调速☺过载保护调节励磁电流二、电动机运行节能1 变压调速2 转差离合器调速3 转子回路串电阻调速4 串级调速5 变极对数调速6 变压变频调速调速范围小，下限受静差率限制☺多用于断续工作方式生产机械只用于三相绕线式异步电动机只用于额定转速向下调速调速平滑性不好调速效率低二、电动机运行节能1 变压调速2 转差离合器调速3 转子回路串电阻调速4 串级调速5 变极对数调速6 变压变频调速调速范围小，负载能力差☺转差功率回馈电网，经济调速转子回路引入可调附加电势转子电势与s正比实现调速系统功率因数恶化二、电动机运行节能1 变压调速2 转差离合器调速3 转子回路串电阻调速4 串级调速5 变极对数调速6 变压变频调速单绕组变速理论发展()1601s fnp−=保持不变改变极对数单绕组实现倍极比和非倍极比调速二、电动机运行节能1 变压调速2 转差离合器调速3 转子回路串电阻调速4 串级调速5 变极对数调速6 变压变频调速☺机械特性硬，调速范围宽，稳定性好，无级变速，运行效率高最理想的调速方法s和p不变时，转速与频率成正比频率降低时主磁路饱和问题()1601s f n p−=111114.44dp mU E f N k ≈=Φ11=.E const f 11=.U const f 二、电动机运行节能1 变压调速2 转差离合器调速3 转子回路串电阻调速4 串级调速5 变极对数调速6 变压变频调速转差功率消耗型调速系统转差功率馈送型调速系统转差功率不变型调速系统效率提高成本提高二、电动机运行节能三、电动机系统节能技术措施加速老旧设备淘汰更新更新电机后效率可提高2－3个百分点，更新风机、水泵、压缩机后效率可提高2－3个百分点。
改善风机、泵类电机系统调节方式主要采用变频调速方式，我国风机、水泵、压缩机总装机容量约1.6亿千瓦，改变调节方式，效率可提高10－15%。
改进工艺拖动、牵引拖动调速方式以先进的电力电子技术为重点，改造传统的工艺拖动，系统平均效率提高5－8个百分点。
优化电机系统的运行和控制推广软启动装置、无功补偿、计算机自动控制系统等技术，节电率为10－15%。
科学设计电机系统配置出台电机系统优化配置的设计规范。
配套措施制定完善电动机能效标准、电动机配套设备能效标准、电动机系统经济运行管理标准等，实施电机产品能效标识制度。
合理的电压等级标准，建议增加电压标准，科学的谐波和电磁兼容（EMC）标准。
制定、颁布电动机系统经济运行管理标准、变频调速和调压节能技术标准。
强制性淘汰高能耗机电产品。
制定和实施本节能工程财政补贴资金管理方法。
电源电机控制负载弱电控制强电，软件控制硬件部件融于系统，信息能量互动电机系统组成存在的问题我国电机系统运行效率低、能耗高，主要是电动机及被拖动设备本身效率低，另外系统匹配和调节方式不合理造成系统效率低设备陈旧、效率低。
电动机、风机、水泵等设备落后，效率比发达国家平均低2－5个百分点“大马拉小车”现象严重。
由于我国设备可靠性差，设计选型富裕量较大，设备长期在低负荷区运行系统调节方式落后。
风机、泵类调节大部分仍采用机械节流方式，调速方式效率低约30%提高常规电机效率的几个技术途径1、提高材料特性2、提高制造工艺水平3、改善电机结构4、控制电机运行5、合理利用电磁转换原理6、与提高功率密度相结合7、与高功率因数相结合8、与散热冷却相结合提高材料特性1、转子损耗约占电动机损耗的20%，减少转子损耗的一半意味着电机的效率可提高0.5%～1.5% ，采用铜转子“使电动机效率提高”约为2%。
主要的问题是铸模的高成本和短寿命——高温模具和压铸工艺。
（美国，德国，意大利等国家）2、选用合适的磁性材料是设计和制造高效率电机的关键，永磁三相同步电动机部分替代三相异步电动机将成为现实，前者的效率比后者高5%～10%，其功率因数接近于1。
（日本采用多）。
3、高效率电机硅钢片（ＤＧＲ430-50、ＤＧＲ420-50）：采用含硅量适中及低碳、低硫、低氮的坯料和特殊的轧制热处理工艺技术。
（英国、日本）。
4、软磁复合材料（soft magnetic composite－SMC）（英国、澳大利亚）。
各向同性的铁磁材料：Soft Magnetic Composites (SMC)独特的电磁特性：•高纯度铁粉•表面电绝缘•高的磁饱和点•低的涡流损耗•强的机械强度0,1mmB-H Curves0.511.522.501000020000300004000050000H (A/m)B (T )Newcor 1000Transil 355Somaloy 500Soft Magnetic Composites (SMC)Iron Loss at 1T1101001000101001000Freq (Hz)L o s s (W /k g )Transil 355,0.5mmSomaloy 500磁化曲线损耗曲线Soft Magnetic Composites (SMC)常规迭片型电枢转子软磁复合材料的电枢转子光滑表面，易加工，磁饱和点高，铁耗小，各向同性提高工艺制造水平1、采用混合通风结构和轴向通风结构来提高电机的效率。
（德国、法国）2、采用节能性风扇，尽量缩小风扇的尺寸，再加上良好的风罩，可大大降低机械损耗。
可使通风损耗减少到原来的1/3以下。
3、采用高效率绕组技术，更改定子线圈的绕嵌和连线方式，如将普通６０°相带绕组改造成为三角形（Δ）和星形（Ｙ），然后以串联和并联方式连接起来，可削弱电磁谐波，提高了基波绕组系数，降低了绕组工作电流，提高电动机的效率。
4、采用磁性槽泥和磁性槽楔，它可使气隙磁密分布趋于均匀，降低齿谐波的影响，降低脉振损耗和表面损耗。
电机中各类损耗定义高效电动机降耗技术电磁优化设计——总体损耗铁芯材料——铁耗+杂散损耗转子结构——铜耗磁性槽楔——铁耗+杂散损耗 通风结构——机械损耗工艺——杂散损耗低谐波绕组-杂散损耗高效风扇-风扇损耗中小型电机杂散损耗及试验方法杂散损耗难以准确计算与分析 通风损耗多依赖经验公式试验方法不统一IEEE 112-Method-B(北美) Ps实测IEC 34-2(欧洲) Ps=0.5%Pin JEC 37(日本) Ps=00.5%Pout(湘潭电机厂YKK系列)改变绕组接法来提升电机效率星-角接混合绕组——定子铜耗+杂散损耗并联型串联型N ∆/N Y =Y接滞后∆接300电角度3I Y =3I ∆Y WYN I W ΔN I Δ Y VYN I V N I ΔΔY UYN I U ΔN I Δ 300300300yx30006009001200150018000.50.86610每槽空间电角度αUYI VY I WYI U ΔI V ΔI W ΔI 槽电流矢量图槽电流分布图并联型星-角接混合硬绕组对电机性能的影响绕组主要参数电机主要性能总损耗降低8% 效率提高0.4%杂散损耗降低28%机械损耗——30%～40%风扇及其通风冷却系统——机械损耗30%～40%离心式风扇轴流式风扇风压低、风量高重量轻、体积小噪声低、效率高风压高、风量低噪声高、效率低大中型电机改变风扇形式来提升电机效率离心式风扇的基本结构及性能分析前盘、叶片、后盘风压高、效率高噪声大、工艺复杂风压适中兼顾风压和风量效率较高效率低噪声高工艺简单00.20.40.60.810.20.40.60.811.2风量标幺值Q/Qm风压标幺值H/Hm风扇效率η%径向后倾前倾ηH/Hm20406080100120离心式风扇的外特性曲线风扇及其通风冷却系统电机主要性能机械损耗降低42%设计实例及结果分析 效率提高了0.84%径向式风扇后倾式风扇高效高压异步电动机的样机研制与试验研究_试验结果样机主要性能试验结果分析与比较试验结果汇总比原产品降低了18.4%部标总损耗63kW 部标效率95.12%比部标降低了30.4%比原产品降低了34.9%效率：1#风扇比原产品提高了0.95%2#风扇比原产品提高了1.8%部标提高了1.5%改进电机结构1、增加有效材料，降低绕组损耗和铁耗；2、采用适用于变频调速的转子结构，减小转子电阻；3、应用计算机优化设计,降低损耗提高效率。