李崇坚博士（左三）正在介绍科研生产情况

　　2月27日，中国国家科技奖的颁奖大会在人民大会堂隆重召开。

　　冶金自动化研究设计院总工程师李崇坚博士，代表研究院参加了这次颁奖大会，由他负责的“大功率轧机传动交交变频调速系列与推广应用”项目荣获2006年国家科技进步二等奖。该项目的技术水平、设备制造及工程应用业绩均已达到国际先进水平，标志着我国大功率交流调速在理论研究、装备制造、工程设计与调试技术方面已跻身于世界先进行列。和全体获奖者一起，李崇坚受到胡锦涛主席等党和国家领导人的亲切会见。

　　喜讯传来，冶金自动化研究设计院欢欣鼓舞。

　　在大功率传动交交变频调速的研究领域，作为国内大功率交流调速技术的领跑者，冶金自动化研究设计院走过了一条漫长艰辛的探索之路。

　　从无到有的奇迹

　　冶金自动化研究设计院位于北京的四环路边。

　　这里活跃着一支生机勃勃、极富创新能力队伍，他们为中国的冶金自动化事业呕心沥血，艰苦奋战，用一次又一次的突破谱写着中国科技工作人员挑战世界强者的战歌。

　　长期以来，冶金自动化研究设计院一直从事大功率交流调速技术的理论研究及工程实践，对我国大功率交流电机调速技术的发展和国产化装备的研制做出了重要的贡献。

　　冶金自动化研究设计院创建于1973年。上世纪90年代中期，随着全国科研院所改制大潮的袭来，冶金自动化研究设计院遵照国家的安排部署，逐渐完成了与市场经济接轨的企业化改建。

　　科技改革中的冶金自动化研究设计院，牢牢抓住了一个市场急需的科研课题———大功率轧机传动交流同步电机调速技术，他们敏锐地意识到，在这一研究领域，冶金自动化研究设计院一定会大有所为。

　　交交变频调速技术是当时国际钢铁、矿山等工业领域的一种先进的传动控制技术，在大型轧机传动中，用交流调速取代传统的直流调速，可显著提高轧钢能效。随着电力电子技术、微电子技术以及现代控制理论的迅速发展，交交变频调速技术受到国内外钢铁工业和电气传动学术界的极大关注。上世纪70年代，随着交流电机矢量控制理论的产生及其应用技术的推广，世界工业发达国家都投入大量人力物力对交交变频轧钢机主传动进行研究。

　　最先把交交变频技术用于轧钢工业的创始者是德国西门子公司。这个大名鼎鼎的跨国巨头曾集中了100多名研发人员，耗时近10年时间，才把这项集电力电子技术、微电子技术、现代控制理论与电机技术为一体的新产品推向市场。这项新技术一经推出，就迅速占领了世界冶金大型传动装备销售行业的巨大市场份额。

　　目前，世界上已有上千台交流变频轧机主传动投入工业应用，在工业发达国家，新建1000kW以上的轧机主传动，无论是初轧机、中板轧机还是热、冷连轧机，无一例外全部采用交流变频调速。在大功率轧钢机主传动领域，交流调速传动已逐步取代直流传动。但是，由于这一技术涉及学科较多，所以至今为止，仍一直为少数几家国际化大公司所垄断。

　　交交变频调速技术一问世，就引起了冶金自动化研究设计院的关注，传动技术的科研工作者一直追踪着国外的最新研究动态，并组织研究人员在理论研究和工程技术领域进行了不断探索。

　　1987年，湖南湘潭钢铁厂首次从德国西门子公司引进了一套交交变频轧机传动装备。这套轧钢机投入运行后的当年，湘潭钢铁厂的吨钢能耗就因此节约了30％。这个实例让我国钢铁企业真实感受到交交变频系统的优势所在，交流调速技术开始得到我国各大钢铁公司认可，并从此拉开了我国轧钢机更换交流传动系统的序幕。

　　上世纪90年代初，我国冶金企业所使用的轧钢设备还全部是较为落后的直流调速装置，能耗大，效率低。这种设备落后的问题日显突出，严重影响了中国钢材生产的产能和产品质量，对中国钢铁工业的快速发展形成了制约。而这种先进的交交变频装备从国外引进的每套价格在400万美金左右，如果我国钢铁工业的大型轧钢传动装备全部由引进国外设备来更新换代，对当时的中国来说，实在是一笔过于巨大的开支。

　　为了加速中国自己的交交变频同步电机调速装备的研制步伐，追赶国际先进水平，国家有关部门作出了一个大胆决定：以包头钢铁公司为试点，由冶金自动化研究设计院组成一个攻关小组，研制出一套2500kW交交同步电机调速系统，取代包头钢铁公司轨梁厂原有的直流传动系统，从而完成设备国产化的改造。

    李崇坚(左1)和薛兴昌（中）为首的专家团队

　　这个项目当时被列为冶金部重大科研攻关项目。

　　冶金自动化研究设计院的领导们当即决定：抓住这个难得的机会，为自己的科研产品找到出路！于是，冶金自动化研究设计院决定自行投资150万元，用于交流调速电控装置的研制，并且承诺一旦研制失败，将代替包钢偿还100万元的贷款。

　　1990年5月，冶金自动化研究设计院组成科研攻关组，并同清华大学、哈尔滨电机厂、包头钢铁公司组成了一支由工程师、教授、博士和现场工程技术人员组成的科研团队，开始了对交交变频同步电机调速系统的研制。

　　参加研制的研究人员意识到，他们终于有机会把研究成果从实验室转移到轧钢厂这个大舞台了，他们也意识到，这个转变对中国钢铁企业的提升与发展意义深远。

　　在当时的情况下，仅用“困难重重”几个字是不足以形容研究小组所面临的困境的。交交变频调速系统结构复杂，装备容量大，涉及到电力电子、自动控制和电机等多个不同的学科领域，国内外高校的理论研究与实验很少涉足于这一课题，几乎没有什么可以让研究人员借鉴的经验。此外，资料、设备和资金都严重缺乏。

　　研究小组采取了理论研究、仿真分析、实验室样机、工业试验等一系列严谨的科研思路和方法，把交交变频同步电机调速系统这样一个庞大复杂的科研项目，按其关键技术分解成若干个难题，并设置了许多中间试验台阶，在工程上各个击破。

　　针对国际上在同步电机磁场定向控制尤其是阻尼绕组方面存在的模糊认识，他们创新性地提出了磁场定向控制同步电机阻尼绕组理论。同时，针对进口电机阻尼绕组频繁出现事故的现象，他们经过大量理论和实验研究得出进口电机存在横轴阻尼电流通路设置不合理问题。研究人员据此改进了电机设计，把国产变频同步电机的研制推进了一大步。特别是研究小组独创性地提出了同步电机阻尼磁链定向控制理论和同步电机转子初始定位技术及工程调整原理与方法，研制成功阻尼磁链观测器和同步电机磁场定向控制系统，替代了惯用的电机模拟器调试，调整精确，易于操作。

　　冶金自动化研究设计院集全院力量，协同完成了这场异常艰辛的攻坚战。半导体元件所的科研人员经过上百次的试验，研制成功交交变频用的1500A／4000V大功率晶闸管；传动所排除困难，研制成功国际标准的1650V高压晶闸管功率柜，并同时研制了50多种、200多块交交变频控制板。研究小组夜以继日地工作，用顽强的决心、不屈的意志和过人的才智，经历了一次又一次失败，克服了一个又一个困难。

　　1993年8月，由冶金自动化研究设计院研制设计的我国第一台2500kW大功率交交变频同步电机调速装置终于试车成功，在包头钢铁公司顺利投入使用。它填补了中国国内的一项技术空白，使中国在这一技术领域一跃而跻身于世界先进行列，并获得冶金部科技进步一等奖和国家科技进步二等奖。

　　作为当年科研攻关组负责人，李崇坚博士向我们讲述了十几年前项目研制时的日日夜夜，讲到和他并肩作战的同伴，讲到培养并给予他巨大支持的老师，他的声音里充满深情。特别是回忆起当年两鬓花白的老前辈、老领导和现场工程师并排站在轧钢机旁，看着第一根火红炙热的钢轨顺利穿过我国自己研制的交交变频同步电机驱动的轧钢机的情景时，他的脸上仍然流露出抑制不住的激动。

　　冶金自动化研究设计院的科技工作者们，实现了交交变频技术从实验室走向国民经济主战场的突破。

    我国生产的第一套热连轧机交交变频调速系统

　　国产化应用的样板

　　多年来，中国钢铁工业的发展面临一个瓶颈：产量需求日益增大，但老化落后的设备却大拖后腿，导致钢铁企业能耗水平高，环境污染严重，生产高档次钢材的能力严重不足。例如，用于电机行业的硅钢片和高档汽车用钢板等，每年仍需大量从国外进口。

　　因此，作为制造业基础的中国钢铁工业，必须经过大规模的更新换代和技术改造，才能突破瓶颈，走上更好更快的发展道路。

　　我国在用的大功率轧钢机基本上全部使用直流电动机传动方式，由于直流电机存在换向问题，换向器和电刷等部件维护工作量也比较大，因此在提高单机大容量、提高过载能力、降低转动惯量以及简化维护等方面受到极大限制，已不能满足轧钢机向大型化、高速化的发展。

　　大功率交交变频调速技术在轧钢传动领域的高效率、低能耗、省维护的显著优点，引起越来越多钢铁企业的交交变频改造热潮。而2500kW在轧机传动中还属于小容量，可逆运转的中厚板轧机和大型热连轧机，无论是装备容量还是技术性能要求，都要比轨梁轧机传动难度大得多。

　　冶金自动化研究设计院交交变频科研团队面临着新的挑战。

　　2500kW大功率交交变频同步电机调速系统的研制成功，引起了国家相关部门和领导的重视。国家计委、科委、经贸委和冶金部的领导多次亲临冶金自动化研究设计院交交变频课题组，并在包钢召开冶金行业现场会，要求冶金自动化研究设计院尽快把交交变频技术推广到整个钢铁行业。

　　冶金自动化研究设计院的科研团队开始了新的长征，在交交变频传动领域攀登一个又一个台阶。

　　1996年，他们在国家重点科技攻关项目“高强度钢板轧钢机交交变频主传动”的支持下，紧跟数字控制取代模拟控制的发展趋势，采取自主研发与引进相结合，仅引进先进的计算机硬件模板，自主开发调速系统的工程应用软件，自主完成工程设计与工程调试。将国产第一套全数字控制的4000kW交交变频调速系统应用于重钢中板可逆轧机传动。一举攻克了4000kW大功率、可逆运转、全数字化等难关，使国产交交变频达到国际先进水平，其投资仅为进口装备的1／4。

　　1999年，研制出第一套国产双机传动的交交变频调速系统，应用于武钢轧板厂的中板轧机。

　　特别值得一提的是，冶金自动化研究设计院承担了国家“九五”国家重点科技攻关项目，组织科研人员向大型热连轧机交交变频调速的高水平台阶发起了进攻。

　　热连轧机传动装备容量大，往往要求8—10台6000kW至10000kW的大功率交流同步电机驱动。同时在热连轧工序中，需要多台轧钢机同时联合动作，它们不同的运转时间和运转方式，由大功率交交变频调速系统协调控制，因此，大型热连轧机主传动需要很高的动态响应和很大的过载能力。这一系统装备容量大、结构复杂、技术难度大，在国际上也一直使很多研究者望而却步。其中，高性能同步电机磁场定向控制系统、大功率交交变频功率装置、变频器对电网的无功冲击、谐波污染分析与治理、轧机主传动机电扭振的抑制等技术难题都需要一一攻克。

　　经过近3年的研究，2000年，第一套国产热连轧机交交变频调速系统在攀枝花钢铁公司投入运行。

　　这一项目采用了576支自动化院研制的大功率晶闸管，研制成功8台10800kVA大功率交交变频装置，首次研制成功8台大功率热连轧主传动交交变频同步电机，首次研制成功24台大功率交交变频干式整流变压器，使我国独立开发并完整掌握了大型热连轧机主传动交流调速的设计与制造技术。

　　在这一项目中，冶金自动化研究设计院的研究人员在大功率交交变频调速系统的设计理论和方法、交交变频对电网产生的无功冲击及谐波污染的理论及预测治理方法、交交变频电机的设计理论、大型轧机主传动机电振动产生的机理和鲁棒性控制技术、交交变频磁场定向同步电机的工程调试理论与方法等方面，都取得了重大突破和创新。

　　在攀钢的科学组织和科研团队的积极配合下，他们利用热连轧厂年修改造时间，拆除旧电机及电气设备，安装调试新设备，仅用39天就恢复了生产，使第一套国产热连轧机交交变频调速系统于2000年3月5日一次试车成功。

　　经测试，这一项目的各项技术性能指标均已达到当前国际先进水平。系统投运后，实现了高效可靠运行，节约工程投资2877万元，提高产量30％，生产作业率达60％。

　　这一项目的研制成功，为大型热连轧机主传动交流调速装备的国产化树立了样板，它标志着我国大型热连轧机主传动交流调速理论研究、装备、工程设计和调试技术跻身于世界先进行列。它完成了我国学术界、理论界几代工程技术人员近20年孜孜以求的梦想。

　　冶金自动化研究设计院在钢铁领域交交变频技术取得巨大成功的基础上，又把交交变频技术推广到煤炭行业，在激烈的市场竞争中战胜ABB、西门子等国外大公司，承接了淮南矿特大型矿井提升机传动工程，攻克了双机拖动、系统冗余、高安全性等难题，研制成功我国第一套6000kW大型矿井提升机交流调速系统，实现当年提煤507万吨，年获益达10亿元。

　　在这10年中，冶金自动化研究设计院一直是我国交交变频技术研究和国产化装备研制的推动者，为国家研制成功第一套交交变频轧机传动系统，第一套20兆瓦大功率交交变频装置、全数字控制、双机拖动，第一套交流传动热连轧机，第一套交交变频矿井提升机等。正是由于冶金自动化研究设计院代表国家自主创新技术与外国公司在市场上正面竞争，才扭转了大功率轧机传动装备长期依赖进面。

　    我国第一套6000kw大型矿井提升机交流调速系统

　　走上产业化之路

　　1999年7月，冶金自动化研究设计院由科研院所正式转型为中央直属大型科技企业。从转型到今天，7年过去了，冶金自动化研究设计院这个一直在中国冶金自动化产业领域不断拼搏的新型科研企业，通过步步细致深化的战略重组和现代化企业制度的建立与不断完善，已经摸索出了一条从院所向企业转变的成功之路，努力把自己塑造成了一个科技型、产业型、创新型和国际型兼具的新型企业。

　　2002年，经中国证监会核准，由冶金自动化研究设计院控股的金自天正公司在A股市场成功上市。

　　金自天正公司的成立，为冶金自动化研究设计院和交交变频调速系统的研制和推广提供了一个良好的发展空间。由于得到了上市公司充足的资金支持，冶金自动化研究设计院的交交变频调速技术在标准化、系列化、商品化和规模化方面都向前迈进了一大步，实现了交交变频技术由国家科研样板向市场经济产业化的跨越。

　　迅速发展壮大的金自天正公司，建设完成了自己具有自主知识产权的工业自动化产品生产基地，并于2004年8月投入使用。这个占地20多亩的新场区宽敞明亮，功能划分明确，明显改善了公司的产品生产和研发环境。新场区的建成，保证了交交变频调速装置的生产规模，使公司的生产能力得到大幅度提高，营业收入和利润稳步增长。

　　现在，在冶金自动化研究设计院，交交变频调速系统的生产、施工和调试已经完全形成了产业化。冶金自动化研究设计院全年收入额的大部分来自金自天正公司交交变频调速系统，它不仅为研究院带来了可观的经济利益，最重要的是，它已经成为我国冶金自动化领域完全拥有自主创新产权的核心技术，为我国冶金工业发展提供了强大的支撑。

　　据不完全统计，从2000年至2005年，自动化院向包钢、攀钢、武钢、鞍钢、淮北矿等30多家企业推广大功率交流调速系统达163套，总装机容量1400MVA，提高了企业的装备水平，节能30％以上，使国产交交变频装备替代进口超过69％。

　　交交变频已成为冶金自动化研究设计院的上市公司———金自天正公司的拳头产品。2002年至2005年，交交变频产业化使金自天正公司增加销售收入9.88亿，其技术水平与应用规模已超过美国、法国、意大利等公司，达到世界先进水平。

　　正因为如此，ABB、SIEMENS等公司开始与金自天正联手，合作开展国外钢铁厂轧机传动改造工程，ABB公司与金自天正公司签订了交交变频海外工程合作协议，金自天正的大功率轧机传动交流调速技术也已走出国门。

　　金自天正的交交变频已列入国家级新技术产品，这一自主创新的技术还获得了2005年冶金科技进步一等奖和北京市科学技术一等奖。

　　冶金自动化研究设计院研制的交交变频轧机传动系统提升了我国自主研发和生产能力，迫使国外公司不得不大幅度降低了进口轧机传动设备的售价，因此为国家节省了大量资金。同时，由于具有明显的技术优势和价格优势，冶金自动化研究设计院研制的交交变频轧机传动系统得以在国内轧钢企业迅速推广，大大促进了我国钢铁工业交流调速技术的推广应用，并有效参与了国际市场竞争。

　　今天，冶金自动化研究设计院已成为我国工业自动化领域最具综合实力的企业之一，并正在努力向着国际知名大型工业自动化综合性高科技企业的目标不断奋进。

　　今天的冶金自动化研究设计院，已经形成了承接大型复杂自动化工程的综合能力，完成了大量自动化工程项目，在冶金、建材、煤炭、化工、石油、电力等各行各业成绩卓著。特别让他们感到自豪的是，在交流变频调速技术领域，冶金自动化研究设计院当之无愧地处于国内领先地位。

　　明天更辉煌

　　在多年的研究及实践中，冶金自动化研究设计院推动了大功率交流调速领域的理论研究和装备国产化，它所拥有的工程技术研究团队，在国内外交流调速科学及工程领域具有重要影响，在技术研发实力及产品生产能力等方面均位居国内同行业前列，特别是在冶金自动化领域方面已具备较强优势。

　　在大功率交流调速领域，冶金自动化研究设计院拥有完整的自主知识产权体系，具有强大的技术研发实力和完善的成果转化机制；有很强的产业化和产品制造能力；有独具特色的“三电一体化”的技术结构和产业结构；有专业齐全配套的综合优势，具有产品开发、生产、成套集成、服务于一体的整体竞争力。

　　此外，冶金自动化研究设计院正努力立足冶金自动化，逐步向其他行业的自动化领域进军，其产品已经突破冶金行业，遍及有色金属、建材、能源环保、轻工、电力、石化、煤炭等各行各业。

　　当我们采访李崇坚博士时，他一再提到一个词———梦想。

　　他说，用自主知识产权的国产化装备取代国外装备，让中国的技术装备占领国内外市场，是成千上万的中国科技工作者最大的梦想。他说，作为一个科研人员，一定要坚持自己的研究方向，要耐得住寂寞，要抗得住风险，不言放弃。他说，交交变频技术的研发成功，是全体员工和科研人员几十年不懈努力的结果，是一个产学研科研团队精诚合作的结晶，是许许多多关心这一事业的领导、学者、企业家和工程技术人员大力支持的结果，也是这一研究领域一代又一代科技工作者梦想的实现。

　　当问到他的下一个梦想时，他告诉我们，冶金自动化研究设计院的科研团队正紧紧把握国际大功率电力电子技术的发展趋势，研制采用新型电力电子器件IGCT／IGBT的大功率交直交变频器。在国家863计划和国家科技支撑计划的支持下，他们已经研制成功7500kW交直交变频器，将把这一新技术运用到大型冷连轧机交流传动，并为磁浮牵引、船舶推进、油气输送、节能等大功率变频装置的国产化奠定基础。

　　在国家科技创新的大潮中，冶金自动化研究设计院正编织着一个又一个梦想。此时此刻，这些梦想正在中国大地放飞。