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李崇坚

中共党员,教授级高级工程师,工学博士

专家简介:

李崇坚,中共党员,教授级高级工程师,工学博士。毕业于清华大学电机专业。现任国家冶金自动化研究设计院总工程师,教授级高级工程师清华大学博士生副导师、中国电工技术学会常务理事。李崇坚教授自80年代初从事电力电子及电气传动的科学理论研究和工程实践,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杰出贡献。在理论研究方面:承担国家攀登计划、863计划、国家重大技术攻关等多项科研任务,获得国家杰出青年科学基金资助。


代表成果

1、理论研究交流电机变频调速是电力电子及电气传动学科的高新技术,大功率交流调速是大型机械传动如轧钢机、提升机、牵引及船舶推进的关键设备,也是国家节能重点推广技术。由于该技术复杂,装备容量大,涉及电力电子、自动控制和电机等多个不同领域,长期被少数国外大公司垄断,而我国大容量交流调速传动装备长期依赖进口。
2、首次提出了以控制转矩为目标的双馈电机磁场定向控制原理及系统,建立了不同磁场定向控制交流电机的数学模型。
3、首次提出经典同步电机磁场定向控制原理存在着动态过程磁链与转矩控制不解耦的缺陷,指出磁场定向控制同步电机是一个带磁链旋转坐标系状态反馈的变系数模型,而采用阻尼绕组可以抵消动态过程的电枢反应,改善了磁链与转矩控制解耦特性,完善了同步电机磁场定向控制理论。同时指出,在突加负载电流瞬间 轴阻尼电流的增量近似地等于定子电流增量,必须为 轴阻尼电流设置合理通路,指导了国产大功率变频同步电机的设计与制造。
4、独创性地提出了交交变频同步电机阻尼磁链定向控制理论。指出阻尼磁链定向控制同步电机具有与气隙磁链定向控制完全相同的稳态特性,阻尼磁链抗扰动性更强并易于观测,提高了系统动态性能,适合于轧钢机主传动应用。研制成功阻尼磁链观测器。首次提出了同步电机转子初始定位技术及同步电机磁场定向控制系统工程调整原理与方法,替代了惯用的电机模拟器调试,调整精确,易于操作,已用于工程实际,并获得中国发明专利、国家教委科技进步一等奖(第一名)。
5、采用面向功能结构图的新型建模与仿真理论,建立了可视化电机及电力电子系统的仿真平台,为大功率交流调速技术的研究及工程设计奠定了基础。
6、首次将瞬态功率理论引入到交交变频同步电机磁场定向控制系统中,提出了电网、变频器、电机、控制系统一体化系统的理论与分析方法。建立了系统特性与无功功率及谐波的数学关系,提出了交流调速系统无功冲击及谐波污染的治理方法。
7、首次对交流调速机电共振、负荷周期性变化、负荷冲击振荡的机理进行分析,采用现代控制理论研制了抗扰动鲁棒性负荷观测器,从而解决了大功率轧机传动交流调速机电振动问题。
8、首次建立了IGBT/IGCT大功率电力电子器件的仿真模型,提出多电平变频器IGCT箝位与电路拓扑理论及设计方法 大幅度提高了国产IGCT大功率变频器的输出容量。

9、工程实践1988年研制了轧钢变频辊道静止变频器成组传动系统,18套交交变频器,总容量2100KVA,在包钢棒材轧钢传动中应用成功。获国家科技进步三等奖(第一名),冶金部科技进步二等奖。


大事记

1、1990年将磁场定向控制理论运用到双馈电机变频调速,研制成功我国第一台大功率630KW双馈电机变频调速系统,应用于首钢轧机主传动,获冶金部科技进步一等奖。
2、1990年承担国家重大技术装备攻关项目,研制了1500A/4000V大功率晶闸管、1650V交交变频高压功率装置、同步电机阻尼磁链定向控制系统、交交变频同步电机 建立了交交变频调速系统工程设计与调试方法 研制成功我国第一台2500KW大功率交交变频同步电机调速系统,应用于包钢轨梁轧机主传动,提高能效30%,达到了国外设备的技术水平,树立了大功率交交变频调速系统国产化的样板,获国家科技进步二等奖(第一名)、冶金部科技进步一等奖。
3、1996年又进一步研制了计算机全数字控制的4000KW交交变频调速系统,并成功应用于重钢中板可逆轧机传动,获冶金部科技进步二等奖(第一名)。
4、1997年承担国家九五重大技术装备攻关项目,研制第一套国产大型热连轧机主传动交流调速装备。采用576支国产大功率晶闸管研制了8台10800KVA大功率交交变频装置。攻克了高精度、高动态响应、多套交交变频对电网的无功冲击及谐波污染的治理、轧机主传动机电振动的抑制等技术难关。该项目于2000年3月在攀钢热连轧厂投入生产,静态精度与动态响应等各项技术性能指标达到国际先进水平,使热轧带钢年产量由原来的80万吨提高到160万吨,取得显著经济效益。被评为九五国家重点科技攻关计划优秀科技成果奖。
5、2001年研制成功我国第一套6000KW大型矿井提升机交流调速系统,应用于淮南煤矿,当年获益10亿元人民币。
6、2000-2004年承担了国家计委下达的高新技术产业化项目,对大功率交交变频的关键技术进一步研究开发,并将其产品化、标准化。已研制国产化大功率交流调速系统103套,总装机容量达756MVA,单机容量达到20MVA。在武钢、淮北矿等27家企业得到大规模推广应用,提高了工艺装备的技术水平,节能达30%以上,取代进口,并迫使外商大幅降价,扭转了大功率变频调速装备依赖进口的局面,实现了国产大功率交流调速装备的产业化。
7、2002年承担了国家863计划中高速磁悬浮交通技术重大专项的高压大功率变流技术的研究课题。在国内首次采用新型电力电子器件IGCT研制了国产高速磁悬浮牵引5MVA大功率高压变流器,驱动3.6MW同步电机成功,达到国际先进水平,该项目通过了国家科技部和中国工程院的验收。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了基础。


所获奖项

(1)“活套式拉丝机交流变频调速自动控制系统 ”1988年获冶金工业部科技进步四等奖(第一名次)。
(2)“轧钢变频辊道静止变频器成组传动系统”1990年获冶金工业部科技进步二等奖,1991年获国家科技进步三等奖(第一名次)。
(3)“变频调速惯性振动给料机”河南省科研成果二等奖。
(4)“轧钢主传动交流电机双馈调速装置”1993年获冶金部科技进步一等奖。
(5)“2500KW轧机主传动同步电机交交变频调速系统”1994年获冶金部科技进步一等奖。1995年获国家科技进步二等奖(第一名次)。
(6)“同步电机阻尼磁链定向控制理论及其在大功率交交变频系统中的应用”1994年获国家教委科技进步一等奖(第一名次)。
(7)“4000KW可逆轧机主传动交交变频全数字调速系统”1999年获冶金部科技进步二等奖(第一名次)。
(8)国家九五重大技术装备攻关项目“大型热连轧机主传动交流调速装备的研制”通过国家验收和技术鉴定,2001年被国家科技部,财政部,国家计委,国家经贸委评为“九五国家重点科技攻关计划优秀科技成果”,并授予“九五国家重点科技攻关计划”先进个人。
(9)“大型提升机自动化控制及交交变频调速系统”2004年获中国机械工业科学技术三等奖(第三名次)
(10)“大功率交交变频同步电机调速系统”中国电工技术学会2004年度“电工新产品技术开发奖”一等奖(第一名次)。
(11)“交交变频同步电机阻尼磁链定向控制用阻尼磁链观测器”中国发明专利, 专利号: 93114898.7

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