<p>注：*为必填项。</p> <p>【请在报名阶段填写 ↓】 *  简要介绍作品：自变频调速电机是一款内置无电解电容变频电路的三相异步电机，先进的DSP芯片，电压矢量（SVPWM）控制；三相输入端没有大容量高压电解电容，电机功率因素为1，是现有电机和变频器做不到的节能特性；该电机拥有变频器的全部功能：在5～100HZ调速范围可带100%负载启动，过载可达150%并具反时限功能，有较硬的机械特性；有电位器调速和数字调速和232及485接口的手提电脑调速控制和远程网络控制等多种操作手段；完善的过载、过流、过压、欠压、过温、缺相等保护功能，能兼具启动器和保护器功能；运行状况在电脑屏幕上一目了然；变频电路具耐高温抗干扰特性，温度保护点为95℃。该电机的外观是普通电机的外形，仅多一个控制用的五针口和一个与电脑连接的九针口。该电机与变频器相比，减少了高压电解电容、散热片和风扇、外壳等高价值零部件，故成本低廉。</p> <p>【请在竞赛阶段填写 ↓】 *  一、作品详情；     原创性技术：无电解电容的大功率电源技术，应用于电机行业则是引领性的前沿技术；该技术使变频电路内置于电机体内，实现了机电一体化，顺应了社会发展趋势；该技术使世界上用电量最大的用电器—电机的节能达到了一个新高度，顺应了国家电机节能政策和世界节能减排的要求；在现有电机外观不变、机械性能不变的情况下，一改定速电机为自行调速的高性能调速电机，变频器内置还继承了异步电机的结实耐用性（大规模应用的特点）；该技术是国际国内的领先技术，市场巨大但技术进步产品反而使成本更低则市场更易进入。该电机是现有异步电机的升级换代产品，是未来大规模工业应用的下一代现代电机。     超越现有产品的节能特性：对电网而言，电机是感性负载，工作时有无功功率，对电网增加了额外损耗；变频器是容性负载，工作时也有无功功率，也有额外损耗；要补偿无功功率，就要较大的成本代价，特别在没有中性线的大功率设备，目前还有不小的技术壁垒。内置无电解变频电路的自变频电机既无大电容也无大电感，相当于阻性负载则功率因素为1，电路没有无功功率，从根本上解决了电力行业最难解决的电机无功功率（电网电力谐波）问题；无功功率不但是电机问题也是各种大小功率的电子设备存在的问题，我们从技术上实际解决了，理论上也没有其它限制，功率可做到无限大（不似德国背驼式一体化调速电机有功率限制），该电机申请了发明专利，希望能带动、形成“无电解交-交电路”的新领域。该电机节能特性有多项：“调速节能+配套高效电机节能+功率因素节能+空载节能”，是现有电机无法做到的顶级节能性能。水泵调速节能计算：由水泵的流体力学公式可知：P(功率)=Q(流量)xH(压力)而流量Q与转速N为一次方正比，压力H与转速N为平方正比，则：功率P与转速N为立方正比，即：P(功率)=K1*N（流量）*K2*N2（压力）例：若一台水泵的电机功率为55KW；当转速下调至额定转速的4/5时，耗电量为28.16KW，省电48.6%；当转速下调至额定转速的1/2时，耗电量为6.88KW，省电87.5%。这里要陈清一个事实：任何不明确对象的，但又确切无误的节能参数都是忽悠人的！因为任何一台电机带不同的负载就有不同的节能效率。无功功率是什么? 简单科普一下：假设用电户有4KW的负载（有功功率），若买功率因素为0.8的电机，其他因素不考虑，仅此就必须买4/0.8=5KW（视在功率）的电机才能带得动，1KW（无功功率）的电流在线路中“闲逛”，增加线损线温和“表贴”。自变频调速电机在电网输入端没有储能元件，天生没有无功功率，不存在功率因素问题，由此在大规模工业应用中不会因自身隐患带来社会问题。现有各种电机和变频器都无法解决功率因素问题，这关系到世界级的节能减排，未来大规模工业应用还能用现在的补偿办法吗? 因此无法把它们列入下一代现代电机序列中。     机电一体化：机电一体化是现代机电设备的社会发展趋势，该电机内置的变频电路耐高低温并缩小体积放入电机内，电机前端盖放刹车电阻，后端盖放变频器功率电路；机电一体化并不需要对电机本体做过大的改进，因此它以一台可调速电机直接取代了“电机+变频器”2台设备构成的电机调速系统。     技术进步是降低成本的有利武器：与现有变频器相比：原理电路基本相同，性能参数基本相同，电机操作基本相同，变频器内置不但没有增加任何额外的东西，还比一般变频器省掉了大容量高压电解电容、大体积散热片和风扇、机壳等三大高价值零件，仅此就比通常变频器节省10-30%的成本。在市场竞争中，低成本高性能永远是必胜的武器。     产品的性能：自变频调速三相异步电机是专利产品，该产品以DSP芯片构造先进的电压矢量控制（SVPWM），该产品没有大电解电容，没有无功功率，功率因素为1，独特节能特性是唯一符合国际国内最高要求，该电机拥有变频器的全部功能，在5～100HZ调速范围可带100%负载启动，过载可达150%并具备反时限功能，有较硬的机械特性；有：电位器调速操作，小数字盒操作，用232接口及485接口的手提电脑现场操作和远程网络操作等多种操作手段；完善的过载、过流、过压、欠压、过温、缺相等保护功能；运行状况随时反映在电脑屏幕上；该电机的外观是普通异步电机的外形，唯一不同处在电机接线盒上多一个五针防水接线口和一个与电脑连接的九针接线口；变频电路内置没有改变原异步电机结实耐用的特性。     该产品的巨量市场：自变频电机是现有电机的升级换代产品，现有电机的市场就是该电机的市场，电机行业在2012年现量市场的产值约为7000亿元，节能改造为前5年的存量市场的10%约为3000亿元，加上变频器市场约2000亿元，仅此计算市场就过万亿元，还不包括市场增长部分和海外市场。据国家统计数据：全国电网电量的60～70%为电机所用，我们随处可见的家用电器的用电量不到全国电网电量的10%；这就是我们憧憬的电机巨量市场。 ****    该产品的市场分析：国家已有政策：没有节能标识的普通电机2015年后不允许生产销售；但国家补贴的高效电机是推广不开，导至市面上高效电机销量极少；现阶段我国电机市场理论上可说是没有电机销售；自变频电机既节能又成本低且操作方便，可上打普通电机下带高效电机，利用这政策空窗期得以快速形成规模，当国家取消高效电机补贴则电机市场可能唯我独尊。该产品有两条主要的销售渠道：一是建设各省、市多级销售市场，这是经多年实践证实的稳妥作法，再辅以政府节能工程招投标，海外市场的开拓等，是一条慢而稳的市场之路。二是与电机厂配套合作，利用全国2000多家电机厂已有的市场优势和我们作为主流产品的技术优势，强强合作必很快打开局面，这是一条快速增长之路。     国际趋势比较：目前国外有不太类似产品，如德国的伦茨电机就是把变频器放在电机背上，由于此变频器有电解电容，因此电路部分的散热板比电机本体还要大，由于电机热量问题，生产厂自己都承认无法把电机功率做大（自变频电机无此限制）；按照电解电容的特性（温度每升高10度，寿命减少一半），电机的故障率会增加，因此它不会成为业内主流产品，不足为忧虑。日本的《技术在线》也介绍了一款内置变频器的电机样品，但它是直流输入，把头痛的电解电容放在电机外并且它只是实验室样机；即：机电一体化的想法是无法回避的世界趋势。     对相关领域的发展：电机变频器的无电解电容技术，既代表了此类电路理论上的突破，也实现了变频器的实用性。无电解电容显著降低了成本，提高了耐温性和抗真空（适用于军品航天），小体积，消除了无功功率的损耗等。看一看我们身边的电子产品，哪一台没有滤波用的大容量电解电容，因此无电解电容技术的推广，将引领一大批电子产品的设计方向（我们已做有交-交风扇调速器，交-交电摩快速充电器等）。</p> <p>*  二、描述作品所面临的挑战及所解决的问题；     1、无电解电容大功率电源的挑战及解决：大功率电源滤波的无电解电容化是一个世界性难题；行业内均知，电子产品60%以上的故障是由电解电容产生，高压输入的电源滤波电解电容有容易爆炸及燃烧的毛病更为业内人士“闹心”，曾有国产变频器出口到国外因电解电容爆炸而赔去了整个厂的真实故事。我们是破解了三相整流的基本概念，用自创的算法解决了这一难题，该方法没有功率限制，并且功率越大效果越显著。无电解电容技术还带来了：没有无功损耗（功率因素为1），成本降低，体积缩小，故障率降低，抗恶劣环境（高热、低温、真空）能力增加等优秀特性。     2、大电流功率因素问题（节能）的挑战及解决：功率因素问题在大功率电子设备上是现代社会避不开的重要问题，科普一下：假设有4KW的设备，要买一台功率因素为0.8的电机来带动，则实际需要：4/0.8=5KW，即要带动4KW负载的有功功率，需要视在功率为5KW的电机带动，多余的1KW是无功功率。对电网，这多余的1KW电流在电网里游荡，增加了线损和线温，还因在用户电表上无法计量，只能加装补偿柜或另加“表贴”；对用电户，电机不但要“大马拉小车”，无功损耗还增加了线损和额外的表贴。     现有各种类型电机和变频器都有功率因素这一问题，所以因这一问题则无法将它们列入下一代大规模应用的现代电机序列。我们电机在解决了无电解问题后，解决该问题就顺理成章，因为无功损耗本来就是用电器上有储能元件，使供电线路上电流电压不同相而产生。该电机的功率因素节能目前独此一家，将贡献于世界节能减排之大事。     3、电机空载电源振荡的挑战及解决：仔细观察电机的空载运行，可以发现几乎每一台电机的空载运转都有轻微振荡，本电机因没有电解电容在电源端作缓冲，振荡更强烈，经过大量的调试，调节电流参数使电机在很小的电流下空载运行，不但解决了空载振荡，还展现了空载节能的特性（即空载电流很小）。该特性经实际装机使用，在电子插件拉上测试的电流最大为0.3A，与不装机的空载电流差不多，与普通电机2A电流相比，节电约10倍；因此预计该电机用在冲床设备上可节省大量的电费。     4、降低成本的挑战及解决：变频电路去掉电解电容大约降低成本10～15%，还能降得更低吗?机电一体化既能推动技术发展，又能去掉机壳、散热器、风扇等高价值零件，因此我们将变频电路增加耐温性（提高元器件等级）和抗恶劣环境性（灌封在端盖上）并缩小体积，装入电机体内，提高了产品的价值并降低了成本，为内置无电解电容变频电路的机电一体化调速电机。     5、产品质量问题的挑战及解决：由于该产品的电路板是安装在电机体内，是高温和电磁环境相当恶劣的空间，为保证产品能正常工作，就必须在电路设计和元器件选择上下功夫；通过老工程师丰富经验优选电路和在多种环境下调试，选优其参数；一般元件均选高一档等级品种，提高元件耐温特性；重要元件档次更高甚至用军品级别，总成本增加不多但质量增加很多。     6、市场的挑战及解决：国家已有政策：没有节能标识的普通电机2015年后不允许生产销售；但国家补贴的高效电机是推广不开，导至市面上高效电机销量极少；因此现阶段我国电机市场理论上可说是没有电机销售；这种状况给我们是挑战也是机会，自变频电机既节能又成本低且操作方便，可上打普通电机下带高效电机，利用这政策空窗期得以快速形成规模，当国家取消高效电机补贴则电机市场可唯我独尊。     该产品有两条主要的销售渠道：     一是建设各省、市多级销售市场，这是一般产品多年实践的常规作法，再辅以政府节能工程招投标，海外市场的开拓等，是一条虽慢但稳妥的市场开拓之路。     二是与电机厂配套合作，利用全国2000多家电机厂已有的市场优势和我们作为主流产品的技术优势，强强合作必很快打开局面，这是一条快速增长之路。在同类产品的市场竞争中，低成本高性能永远是必胜的武器，该产品比市售电机加变频器的成本低10～30%，加上别人做不到的节能特性，就是我们面对市场竞争有强大的自信心所在；电机节能是得到国家政策大力支持和补贴，该产品无论是以普通电机为体还是以高效电机为体，严格测试均可得到国家政策补贴，独特的节能特性在电机行业内无对手。     内置变频器的机电一体化电机外观上并无多大改进，仅是接线盒上多了2个操作接口，因此外观上客户对该电机的接受度很高；同时，该电机的操作就是市售变频器的操作，变频器问世多年工业界早已熟悉，借此东风该电机的操作模式客户接受度也很高；因此从客户角度看的这两高，说明了该产品市场的成熟度，试想那个客户不是先考虑自已熟悉的产品。</p> <p>*  三、描述作品硬件、软件部分涉及到的关键点；     硬件： IGBT栅极驱动的脉冲电流放大。 交流电压检测。 直流电压检测。 电流检测（2级）。 电脑接口（232接口与485接口共用）。 15V驱动电源。     软件：交流电压处理：软件滤波，缺相处理，与直流电压信号电流信号共同构造平滑处理等。  直流电压处理：软件滤波，负载处理，断电处理，与交流电压信号电流信号共同构造平滑处理等。   电流信号处理：软件滤波，大电流低精度处理，小电流高精度处理，低频提升处理，过载处理，过流处理，空载电流处理等。  电机驱动脉冲处理：用SVPWM公式为基数，形成各扇区参数，加上补偿用的转速及电流电压参数等。 保密处理：我们对该产品持开放态度，欢迎一切有兴趣者咨询仿抄，但核心算法除外，因此必要的保密措施是要的。</p> <p>*  四、作品材料清单；</p> <p>*  五、作品图片上传；（PCB上须有大赛logo标识并拍照上传，若无视为放弃参赛）</p> <p>*  六、演示您的作品并录制成视频上传；（视频内容须包含：作品介绍；功能演示；性能测试；PCB上大赛logo标识特写镜头，若无视为放弃参赛）    七、开源文档。</p>