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突破国外技术封锁
中车株洲所自主研发高铁“黑科技”
——十九届中国专利奖预获金奖项目
专利号：201210116432.X
专利名称：一种三电平双模式空间矢量过调制方法及其系统
专利权人：中车株洲电力机车研究所有限公司
时下，快捷、舒适、绿色的高铁，越来越成为人们出行的首选。高铁作为中国高端装备的代表作，有着一系列高科技加持，这些高科技保障着列车安全平稳运行。今天我们要介绍的这项“黑科技”，就与高铁有关。
作用：
列车核心中的核心
有了它，高铁才能高速、平稳和舒适
在高铁复杂的构件中，牵引传动系统被誉为列车的“心脏”，它是整车的核心，能为高铁提供源源不断的动力。在高铁牵引传动系统中，有一个核心部件——IGBT，它的功能跟人体心脏内控制着血液的流进流出的瓣膜类似，在IGBT内，也有一个个开关，以每秒数百次的开关动作来实现电能调节。
然而，又是谁来控制这些开关，什么时候打开，什么时候闭合呢？而这，全得益于这项专利所蕴含的技术——脉宽调制，脉宽调制的性能决定了整车能量控制的精度、可靠性，可以说是列车核心中的核心，是它，保障了列车的安全快捷、高速平稳和绿色舒适。
这项专利名称为“一种三电平双模式空间矢量过调制方法及其系统”，作为中国高铁牵引传动系统的核心专利，它创造性解决了脉宽调制非线性误差、转矩脉动、谐波抑制和车网谐振等世界性难题，独辟蹊径、创新控制算法，从而提高了高铁在高速运行下应对复杂、恶劣条件的运行可靠性，还大大减小了电机振动噪声，提升了旅客的乘坐舒适度，并保障了列车运行取电过程对电网友好，实现车—网能量高效、安全流动，保障车、网等设备安全运行。
曲折：
突破国外技术封锁
卧薪尝胆实现自主研发
可别小瞧了这项技术，在我国特有的宽地域运行、高密度行车、供电能力区域不均衡等复杂应用环境下，脉宽调制如何实现能量的高效、快速、精确控制，是业内前所未有的挑战。此前，国际上仅为西门子、三菱等少数公司所掌握。
面对国外的技术封锁，中国中车旗下一级子公司中车株洲电力机车研究所有限公司决心走自主研发之路。该公司总工程师冯江华带领技术团队卧薪尝胆，矢志于轨道交通牵引核心技术的自主化，通过对传动调制方法、非线性系统自适应控制理论以及车网谐振机理等技术进行深入剖析，夜以继日、年复一年的进行理论钻研和现场调试，经历了无数次的失败和挫折之后，终于打破了国外的技术壁垒，收获了成功的自豪和喜悦。
冯江华和他的团队，创造性地提出了“一种三电平双模式过调制方法及其控制系统”，并成功申请发明专利。这项专利，通过在线实时自适应补偿、最优非线性拟合算法，实现了全速度范围内脉宽调制电压精确输出，并创造性攻克了低开关频率下转矩脉动、车网谐振和谐波抑制、无二次谐振回路下电流拍频等业界难题，有效提升了列车高速的稳定性和舒适性，既适用于三电平又适用于两电平等其他拓扑结构，同时可应用于电机控制、网侧控制和电源控制等方向。
应用：
广泛应用于高铁动车组
还出口到阿根廷和澳大利亚等地
经过不懈的努力，如今，这项专利技术成果，成功应用于350公里速度等级高速动车组、中国标准动车组“复兴号”、HXD1系列干线机车、大功率干线货运内燃机车等，并助力中国标准动车组创造了相对速度840km/h的列车交会世界最高速，打破了国外产品的垄断局面。
并成功出口到阿根廷、澳大利亚等国家和地区，以该专利为核心成功构建了我国轨道交通牵引传动系统技术平台，有效推动了我国“高端装备走出去”“一带一路”等国家战略的推进。从2012年至2016年底，累计销售3950套相应产品，销售产值达到328亿元，为国家创造利税31亿元，新增出口额近24亿元，实现大功率传动系统核心技术完全自主化，为我国铁路从普载到重载、常速到高速、技术跟随到技术引领、中国制造到中国创造的跨越做出了巨大贡献。
价值：
专利技术拓展到高端工业传动领域
为国家重大装备采购资金超过300亿元
在轨道交通取得成功的同时，冯江华和他的团队将专利技术拓展到矿山电动轮车、船舶推进、冶金轧机等相关高端工业传动领域，还可推广应用于600km/h高速磁悬浮列车、400km/h跨国联运高速列车、基于新能源的综合交通系统、矿井提升等大功率电传动领域，掀起了新一轮的产业升级和技术革命：矿山电动轮车变频系统成功配套于白俄罗斯某型号电动轮车产品上；自主研发的船舶电力推进系统在国产146米特种运输船、5万吨半潜船、国家“考古船01号”运用，比常规动力耗能减少15%，同时大大提高了船舶的机动性和操作性；装载自主20MVA三电平冶金轧机自主传动系统的广西银海铝业集团宽幅铝热轧线，关键技术性能指标全面对标ABB，某些指标甚至超过国外同类产品，成果填补了我国大功率高性能轧机主传动系统的空白。
同时，本专利技术的成功应用迫使国外同类产品大幅降价，近年来共为国家节约重大装备采购资金超过300亿元，产生了巨大的经济效益与社会效益，为国民经济的快速发展以及节能环保型和谐社会的建设做出了巨大的贡献，很好地履行了大型国有企业科研工作者应尽的社会责任和义务。
背景资料：
中车株洲电力机车研究所有限公司（简称“中车株洲所”）始创于1959年，前身是铁道部株洲电力机车研究所，历经50余年改革发展，见证新中国铁路电气化科技进步与产业发展的中车株洲所，始终坚持以科技为先导，以创新为旗帜，促进产业快速成长，已形成“电气传动与自动化、高分子复合材料应用、新能源装备、电力电子（基础）器件”四大产业板块，十大业务主体，旗下拥有三家上市公司、九个国家级科技创新平台、两个企业博士后科研工作站，并拥有五个海外技术研发中心、十二家境外分（子）公司，2016年实现销售收入318亿元。
一直以来，中车株洲所以每年销售收入的8%用于研发，累计承担127个国家及省部级以上重大科技专项、重大科研课题，累计完成上万科技成果，累计申请专利6759项，其中发明专利4277项，实用新型专利2147项，外观设计专利335项；两个国际发明奖（第68届德国纽伦堡国际发明展金奖和银奖）；共获得授权专利3417项，获得13项中国专利奖（不含本次2项）；湖南省专利奖11项。科研课题转化产品比例达到85%以上，专利项目的实施达到100%。主持起草各类标准制定126项，其中起草国际标准100项。中车株洲所持续高强度投入研发费用，实现260多项自主创新成果，达到行业领先水平。
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前文转自中国专利保护协会公众号
