桃李芬芳二十载，科技兴国宏图志

李永东先生为清华大学教授、博士生导师，电机变频控制领域的专家，产业化的推动者。他长期从事全数字化交流电机控制及伺服系统的理论和应用研究，尤其是在高压大容量异步电机变频调速，交流电机矢量控制及其数字化实现和无速度传感器运行等方面提出自己的控制方法和理论，受到国内外同行的高度评价。（详细简历附后）

编者前言：中国经济近十年的高速成长，使得能源缺口较大。虽然国家大力投资建设使能源危机得到一定缓解，2007年12月底，全国电力装机容量突破7亿千瓦，但由于石油与煤炭储量的减低、开采成本的提高，环境污染、减排的全球压力增大，和国家环境税的推出，使得电力价格不断提高。国家从能源产业的战略高度提出了十一五“节能减排”的硬性指标，对于电力的高效传输和变换应用提出了更迫切的需求。在新能源和清洁能源被有效地开发出来之前，首先应该做到节能、节电。从世界范围来看，资源节约型社会已成为人与自然和谐相处的现代文明的象征。开发新型高效的电能变换设备，如大功率风机泵类负载的变频器产品，可以实现高效的电能变换，节约大量的电能。

大功率电力电子与交流调速技术的研究及其产品化是国家在90年代初期就立项支持的高科技研究项目，近20年的多学科研究和人才的培养，民营企业集团的飞速发展，为国产化产品推向市场提供了动力，并实现了节能和降低环境污染的社会效益。用于低压电机的变频器已经遍地开花，进入战国纷争的时代；而高压大容量电机占工业用电大部分容量，其变频调速技术产品的研究不仅资金投入大，而且周期更长，风险大，形成了产业壁垒，目前有十几家在参与，市场处于春秋争霸的时期。但是，实现高压大容量电机的变频控制，除了满足工艺要求外，会节省大量电能。近年来，我国高压大容量变频调速技术产业化的成功，充分印证了大学等研究机构对于国家主导产业发展的重要价值及产学研相结合的重要性。

而且高效电力电子变换控制技术在轨道交通电力牵引、电动汽车、感应加热炉、超声波清洗等方面的广泛应用，也间接地降低了环境污染。另外，采用高压大容量多电平的电力电子装置构成的无功补偿和电力有源滤波器可以有效地实施无功补偿，减低谐波，提高功率因数，对电力系统的运行也具有深刻意义。

利德华福是国内高压变频器的主力公司，是核心技术国产化的一面旗帜，销量连续五年在中国国内市场上占有率第一，产品出口国外多个国家。《变频通讯》是利德华福主办的内刊，在行业中发行量将近6000份，编辑严谨，信息实用，行业影响力大，连续二年获得“北京市工商联系统优秀内报内刊优秀奖”。为了给读者们介绍一些新发展，回顾一下本领域的科学研究与产业发展，2007年12月29日，本刊有幸专访了我国电力电子及交流传动行业知名专家，清华大学电机工程系李永东教授，就高压大容量变频控制器的技术以及在风力发电控制系统的应用前景进行了深入的探讨。

张学：80年代末您从法国回来就从事电力电子和交流调速技术的研究，取得不少成果，并支持很多企业进行产品化，为产业发展做出了很大贡献，请您谈谈研究与发展的体会？

李教授：利德华福的员工及《变频通讯》的读者大家好！按历史时间的划分，我属于中法文化、技术交流的第三代。目前赶上了国家改革开放的好机会，社会走向安定，尊重知识，尊重人才，蔚然成风。出于对国家强盛的渴望，我从1988就回国投身祖国的科技发展和经济建设中来。回想第一代留法学人，如周恩来、邓小平等老一辈革命家，在艰苦的生活下，勤工俭学，探索救国的真理，并成就了开国伟业。建国前后回国的第二代留法学人，如钱三强院士等科学家成功的领导了 “两弹一星”的研究，建立了我国今天成为世界强国的基础；如吴文俊院士等也取得国际水准的研究成果，深入研究中国古代数学方法，在此基础上，创立数学几何和代数计算机证明方法，赢得国际尊重。他们始终是我求学和从事科学研究的榜样。

作为改革开放的第一代大学生，我于1982年大学毕业后，以优异成绩被国家选派去法国攻读硕士和博士学位，开始了在电力电子及交流调速方面的研究工作，我的博士论文题目就是“关于交流电机控制理论比较研究及其在伺服系统中的应用研究”的。最近二十年，我科研的主要方向在高压大容量异步电机变频调速，交流电机矢量控制，直接转矩控制及其数字化实现等方面，做了点儿工作，对我国交流调速产业化起了一点儿推动作用。算算从开始接触交流传动的课题，到今天一晃已经25年了。在法国，我接触到了当时最先进的设备和技术，如DSP（数字信号处理器）、IPM（集成智能功率模块）、CPLD（复杂可编程逻辑器件）等，我所在的实验室是法国图卢兹国家理工学院电工与电力电子实验室，在法国是最大，最好的电力电子与电机控制实验室，甚至在整个欧洲来讲都是比较先进的。何以见得？2003年8月，我们专业全球最大的会议――欧洲电力电子及其应用会议就在法国图卢兹举行，我的导师是大会主席。很荣幸，我应邀在此次大会上做了一个专题报告，也介绍了中国国内的一些科研情况。图卢兹城市不大，约有60多万人口，10多万大学生，但是科研水平很高，如TGV高速列车、空中客车、幻影战斗机、阿丽亚娜火箭等先进技术都是出自这座小城，可谓是一座当之无愧的高技术城市，也是欧洲的航天航空中心。2004年1月胡锦涛主席访问法国时，曾专门在图卢兹停留了一天，参观那里先进的空中客车和幻影战斗机。

我在法国的五年主要从事一些研究工作，做博士学位论文，也发表了一些论文，但偏重于理论，真正做产品是在国内开始的。1988年回国后到清华大学来做博士后研究主要就是想把所学应用到工业生产实际上，切切实实的为我们国家的电气行业做些高性能实用的产品，包括交流伺服、机床传动等方面的产品。经过近20年的不断研究和探索，在电力电子领域取得了一些的成果，主要包括三个方面：第一个是高性能、全数字化交流电机矢量控制及伺服系统、直接转矩控制系统和无速度传感器系统及其在地铁轻轨、数控机床、工业缝纫机中的应用。其中研究DTC（转矩直接控制）从机床主轴传动开始，1990年到现在一直在不断的研究；VC（矢量控制）方面也为几个厂家做应用研究过并达到了较高的性能；第二个主要的方向就是高压大容量变频器，在国内我们这方面的研究是做得比较早的，不是传统的交交变频，是新型的、高性能的大容量变频器，这种对电网很小污染的高压大功率交流电机变频调速技术产品的应用意义非常重大，市场也十分广阔。以国家经贸委的有关统计数据为准，这个市场的潜力在700～1000亿人民币以上，假如单台变频器的价格为100万元（800kW/6kV），市场的需求量超过7万台。我于1996年从美国工作访问回来后，就和北京凯奇公司开始做这个项目，项目本身是比较成功的。当时的那个团队，由倚鹏、刘军为主力的近十个人组成，也构成了目前几家国产高压大容量变频器厂家的研发主力。你们利德华福继承这个项目做起来了，2003年销售量就接近100台，产值超过8000万元，这两年在业内的成就是大家有目共睹的，2007年产值超过五个亿，销售总量超过1400台。可以说是国内市场占有量最大的公司了，甚至超过西门子、ABB等国外电气巨头。这是我们的科研成果与投资公司合作，应用到实践中推动产业发展最好的一个例子，是我们中国人的骄傲！

回顾近代中国的觉醒和发展，从洋务运动提倡的“中学为体，西学为用”，到改革开放以来的追赶世界一流技术，建立科技强国的希望与梦想。我们从事科研的根本目的是服务于国家的产业经济发展，服务于国家的安全战略，服务于广大民众的日常生活。经过这么多年的理论探讨和产品研发，我的感受是，在电力电子这个行业里如果只做理论，对国内经济的发展不会有大的促进作用。我非常鼓励学生毕业后去企业里工作，事实证明他们确实能很快把技术转化为实际生产力，作为生产骨干和参与人员研发出不少的实用产品，这是我最乐于看到的事情。

电力电子应用在电机的数字化控制等领域的发展离不开国家的战略规划与投入，人才的培养，优势的形成，产业的推动需要几代人的努力。虽然我们在行业里取得了一些成就，但这都是继承了很多国内外老前辈们的成果得来的，他们做了很多开创性的工作，至今仍耕耘不止，正是他们的精神激励着我在前些年比较艰苦的条件下探索不已，现在我也远远没有满足，还有更多的项目和课题吸引着我们继续进行研究。

张学：每个人的成长都和自己的努力分不开的，但是更需要厚积薄发和抓住机遇，请您谈谈成长过程中有重大意义和印象深刻的事？

李永东：回顾个人的发展，有很多个印象深刻的第一次，记忆在心，挥之不去。

第一次听说恒压频比（VVVF）控制，记得是1980年在哈尔滨工业大学上大三电机学课时，老师讲完之后说，这只是个稳态控制规律，谁要是能在动态把磁通控制住就好了，当时刚有概念，但不知如何去做？1985年在法国做博士论文期间，当时我盯着交流电机派克方程整整看了一个星期，终于消除了所有微分项，推出一个数学公式，不论稳态还是动态均可把磁通控制住。我兴冲冲的把仿真结果拿去给导师看，结果太好了，以至于他完全不相信，直到后来被实验验证。这就是在1985年首次欧洲电力电子及应用会议上获十佳论文之一的电压定向矢量控制，后来在1989年第一届中国交流电机调速传动会议上也获得优秀论文。以后，用该方法又完成转矩闭环控制、无速度传感器运行，遗憾的是至今尚未形成批量产品。

第一次看到实际的变频器是在1984年初上硕士课程期间，做完课堂试验后法国老师带我到实验室去参观，觉得变频器及其研究仪器设备太复杂了，看得眼花缭乱。开始从事交流电机控制是从打孔卡片计算机程序作交流电机启动的动态仿真开始的，费了九牛二虎之力得出结果，高兴的不得了。

第一次接触