大功率高压变频节能装置.docx
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大功率高压变频节能装置
合肥工业大学科研成果简介
目录
01.大功率高压变频节能装置2
02.电控机械式自动变速器2
03.精密校直工艺及设备3
04.高性能汽车制动鼓4
05.汽车后视镜自动收纳与联动控制系统4
06.汽车总线车身控制系统5
07.太阳能光伏并网发电5
08.数模混合单芯片集成型控制芯片的开发6
09.自润滑复合材料6
10.照明系统节电控制器7
11.塑料异型材挤出模CAD/CAM系统8
12.汽车欧Ⅲ排放达标研究8
13.基于CAN通讯的汽车底盘系统协调控制器9
14.AMT－汽车电控机械式自动变速器9
15.嵌入式车载多媒体数字视音系统10
16.数控弯管机11
17.涂胶机器人及其应用11
18.智能位移测量传感器12
19.高效率快速消磁设备12
20.企业铁路智能运输调度综合信息平台13
21.军用风光柴蓄集成供电系统装备生产技术13
22.太阳能景观喷泉生产技术14
23.太阳能养鱼塘增氧机生产技术14
24.光伏并网发电系统（100W～30KW）15
25.蓄电池智能测试装置16
26.腈纶纺丝生产线控制系统17
27.高效光伏水泵变频控制系统17
28.并联型有源电力滤波器17
29.14位高速D/A转换器芯片设计18
30.高功率锂电池正极材料磷酸铁锂的开发与应用19
31.水性聚氨酯胶粘剂20
32.2000吨／年甘薯羧甲基淀粉生产成套技术20
33.5～15吨／年茶多酚工厂化生产工艺及成套设备21
01.大功率高压变频节能装置
广泛用于电力、化工、石油、冶金、水泥与环保等领域的高压大容量泵与风机类电机占用电量的60%，高压大容量变频装置是大型风机水泵节能运行的关键设备，采用变频技术可以调整生产速度，优化生产工艺，同时可以获得显著的节能效果。
该项目在理论与技术上解决了高压大容量变频电源中的若干关键技术问题，在系统性能和可靠性等方面有所创新。
项目技术采用级联式高压多电平主电路拓扑结构及移相变频控制方式，具有多种功能及运行方式，适宜各种工业常规变频节能场合。
这一技术的特点在于：
⏹高压直接输出，无需输出升压变压器；
⏹每个功率单元电压为480伏或690伏，H桥结构，采用常规IGBT无需串联；
⏹正弦波输入，无需输入滤波器，多电平输出无需输出滤波器，对电机没有任何特殊要求，适用普通电机包括旧电机；
⏹输入功率因素可达0.95以上，无需功率因素补偿；
⏹输入变压器和电力电子部分一体化设计，体积小，安装方便；
⏹模块化设计，维护方便；
⏹功率单元自动旁路技术，可以实现无间断运行
这一技术在提高系统的可靠性基础上，极大改善了供电质量，结构简单，易于模块化。
目前，ABB、美国罗宾康等公司在其高压变频器产品中均采用了这一先进技术。
其主要技术、经济指标如下：
●最高输入额定电压：
三相10kVAC；
●最大额定输出功率：
6000kW；
●最大额定输出电压：
三相10KV；频率范围：
1-100HZ；
●输出波形：
多电平SPWM调制正弦波；
●多种控制方式及功能：
适宜各种常规变频节能应用场合；
●各种保护功能：
过压、欠压、过流、过载、过热等；
●单元参数可以监控；
●液晶显示和键盘监控；
●远程通讯及监控；
●单元故障自动旁路；
02.电控机械式自动变速器
自动变速技术作为节能、减少污染、减轻驾驶员劳动强度、提高行驶安全性和乘员舒适性等课题，已经成为当代车辆技术发展的主要方向。
常见的自动变速技术主要有三种：
液力自动变速器AT、机械式无级变速器CVT、电控机械式自动变速器AMT。
AT能自动进行繁复的加速、减速、换挡等功能，具有变速平滑、驾驶轻便等优点，但它存在传动效率低、油耗高、结构复杂、制造困难、成本高等缺点。
无级传动CVT是驾驶简便、提高车辆燃料经济性的理想装置，但存在启动性差、制造困难、维修成本过高等不足，传动带的强度和寿命问题以及传动带与带轮之间的滑磨等问题也限制了CVT的传动效率。
AMT是在手动变速箱和干式离合器的基础上应用自动变速理论和先进的电子控制技术，通过电子控制单元控制执行机构实现车辆动力系统的自动操纵。
由于原有的机械传动结构基本不变，因此AMT具有传统齿轮变速器传动效率高、成本低、易于制造等优点，同时也具有操纵方便的自动变速功能，具有经济、方便、安全、舒适等特点。
长期以来，国内自动变速器基本都源自国外进口。
2006年，国内自动档乘用车产量为161万台，其中，126万台搭载的是进口自动变速器。
有专家预测，5年之内，半数以上的轿车将采用自动变速箱，自动档汽车是我国未来发展的主要方向。
03.精密校直工艺及设备
合肥工业大学八十年代中期就已开展了校直理论的基础研究，1989年研制成功100kN手动伺服精密校直液压机。
2001年研制出国内首台具有自主知识产权的自动精密校直机。
主要特点是：
1）框架型机身结构形式，校直工艺范围大，校直精度高。
2）控制系统采用主从式多CPU开放式结构，系统的维护与升级简便容易。
3）自动检测系统结构设计合理，具有快速灵敏地调整特性。
4）电液伺服控制系统可在弹性负载、冲击载荷或负载刚度变动的情况下稳定地工作，控制精度高。
2006年又研制出国内首台具有自主知识产权的曲轴自动精密校直机。
国内每年生产轴类零件约4亿根，精密校直设备需求量为1500台（套），按平均每台自动精密校直设备80万元计，产值约12亿元。
若考虑零件在机械加工和热处理过程中反复校直的情况，则潜在设备需求量将更多。
我们的产品达到国际先进水平，性能价格比有相当大的优势，进入国际市场时，具有较强的竞争能力。
04.高性能汽车制动鼓
系统简介：
汽车制动鼓因其结构紧凑，性能可靠，制动功率大，是卡车和大中型客车最常见的制动装置，它也是汽车安全行驶的重要保证。
汽车制动时,制动蹄片上摩擦片对制动鼓内表面存在较大的推力,制动鼓内表面承受挤压应力,同时在鼓壁截面上还将承受张应力。
高性能汽车制动鼓既要有良好的耐磨性，又要有良好的抗热疲劳性，还要保证不出现硬质白亮点（避免制动异响），同时又要有高的性价比,然而这些性能要求往往是相互制约的，因此寻求获得最佳综合性能的成分设计思路和方案以及相应的工艺路线，使制动鼓使用寿命大幅度提高是本项目组研制的关键所在，也是目前制动鼓的发展趋势。
性能特点：
研究制动鼓龟裂、白亮点和异常磨损产生的原因；对材料成份、组织及性能方案设计和优化，添加合金元素，改善材质性能，开发具有优良耐磨性和抗热疲劳性能的产品，提高制动鼓使用寿命和行车安全，使其行车里程超过6万公里，提升国产汽车制动鼓品质，使国产汽车更具市场竞争力。
技术指标：
强度：
250-300MPa
布氏硬度：
190-210HB
使用寿命：
达6万公里以上。
经济指标：
各类制动鼓年销售收入（含税）可达2100万元，利润近120万元。
05.汽车后视镜自动收纳与联动控制系统
“汽车后视镜自动收纳与联动控制系统”在保留原来手动调节功能的基础上，控制汽车后视镜泊车后自动收纳、钥匙在ACC位置时自动展开，或者手动控制收纳与展开；倒车时右侧后视镜自动下倾，非倒车时自动恢复原位。
倒车时，为了使驾车者方便地看到车后轮附近的路况，挂上倒档后，“汽车后视镜自动收纳与联动控制系统”控制右侧后视镜自动下倾一个适当的角度。
非倒档时，右侧后视镜自动回复原位。
在汽车行驶过程中，如果需要调整后视镜的角度，驾驶者仍然可以通过手边的调节按钮进行调节。
“汽车后视镜自动收纳与联动控制系统”使得倒车、泊车更方便、更安全。
大大减轻了驾车者的负担。
专利申请号：
200710133591.X；200710133592.4；
200720044152.7；200720044153.1。
汽车是人类生活不可缺少的一部分，到2010年中国将很有可能成为全球仅次于美国和日本的第三大汽车市场。
拥有私家车已成为当今中国家庭进入时尚、现代生活的标志之一。
到2014年，全球的汽车产量将达到7500万辆，其中美国生产1200万辆，中国和日本将分别生产1000万辆，德国生产600万辆。
“汽车后视镜自动收纳与联动控制系统”每套硬件成本60元人民币，出厂价按200元人民币计算，50万套，年产值达10000万元。
06.汽车总线车身控制系统
本项目采用电子技术、嵌入式系统技术和汽车网络技术，研发具有自主知识产权的CAN/LIN总线车身控制系统。
该系统的应用可以极大地简化线束，提升车身设备的自动化水平，提高驾驶方便性和乘坐舒适性。
车身单元控制模块：
实现了对各种开关类和传感器类信号的检测处理，对各种车灯及雨刮器和门锁等电机控制；具有车窗防夹、夜间延时闭灯等人性化功能，并有遥控开锁、倒车雷达等扩展功能。
CAN/LIN总线通信网络：
通过LIN总线与低速设备控制模块信息交换；通过CAN总线与发动机ECU和ABSECU等高速设备信息交换。
主要技术指标：
系统电压9V-16V；信号指示灯驱动50路
电磁阀驱动输出16路；小功率驱动输出16路
中功率驱动输出8路；大功率驱动输出15路
左、右模块低功耗睡眠电流<=0.4mA
智能模块低功耗睡眠电流<=0.1mA
主控模块低功耗睡眠电流<=5mA
仪表模块待机电流<=1.1mA
本项目实现了系统总线控制，降低了线束成本和故障点，系统运行可靠，耗电少。
07.太阳能光伏并网发电
随着世界性能源紧张和环境污染加剧，太阳能已经成为一种十分具有潜力的新能源，光伏发电系统因其发电过程无污染、无需生产原料、不占据空间等优点受到越来越多的重视。
而光伏并网发电则是当今太阳能发电技术发展的必然趋势。
在光伏并网系统中，并网逆变器是并网发电系统的核心部分，其主要功能是将太阳能电池板发出的直流电逆变成交流电，并送入电网，同时实现对太阳能电池板输出功率的最大功率点追踪（即MPPT）。
另外，光伏并网系统还应且具有完善的并网保护功能（如孤岛保护等），以保证系统能够安全可靠地运行。
光伏并网逆变器控制采用PWM整流器控制技术，不仅可以实现正弦波并网电流控制，而且可以任意调节网侧功率因数，以实现电网的无功补偿。
本项目属国家十五科技攻关项目，60KW大功率光伏并网系统项目已通过国家科技部验收和新疆科技厅的专家鉴定，并在新疆新能源研究所投入运行数年，系统安全可靠并获得用户的好评。
08.数模混合单芯片集成型控制芯片的开发
我校在集成电路设计领域具有多年的研究与产业化经验，在集成电路设计领域先后研发了算术协处理器、CMOS锁相环、14位DA转换器、LDO线性整流器以及PWM电源管理等多颗芯片，在微控制器、计算机接口、数模混合集成电路方面有20余次成功流片经验。
开发的芯片包括：
✧控制芯片电子产品：
我校设计的多士炉控制芯片、电熨斗控制芯片、智能遥控器开关控制芯片、咖啡壶等小家电专用控制芯片，替代了历史的分离器件、多颗芯片或单片机解决方案。
具有自主知识产权。
项目成果可降低整机产品的系统成本及测试成本，同时可以促进家电产品的产业升级。
已经成功应用在东莞等地的家电生产中。
其中，多士炉芯片已销售1500万颗。
✧4、8位MCU：
主要应用于各类家电控制以及智能玩具中，主要有：
8位RISCMCU：
本产品是可应用于消费类电子等领域的通用嵌入式MCU。
指令集与MicroChip公司的PIC16C57完全兼容，可用作SoC集成芯片的核心部件。
采用0.35微米的工艺设计与制造。
8051CISCMCU：
8位微控制器MCU，可实现与标准8051指令集兼容的指令操作。
是一款性能高，兼容性好的8位微控制器。
09.自润滑复合材料
在成核剂、增容剂的合成与筛选基础上,对国产聚甲醛树脂进行共混增韧改性,再添加减摩材料如聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯、硅油、石墨、二硫化钼等其中的一种或几种复合物，制得改性聚甲醛自润滑复合材料。
该材料不仅具有良好的力学性能（拉伸、冲击、压溃等），而且具有优异的抗磨减摩和自润滑特性。
它的摩擦系数0.10左右，磨痕宽度为2.0mm/60min。
该产品可用作塑料轴承、塑料齿轮、金属-塑料复合材料以及其它需要自润滑特性的滑动件材料，在交通、通讯、仪器、电力、石油、建筑等领域，有广阔的市场前景。
小型规模生产（以4人日产500~800公斤计），投资设备3~5万元；中型规模生产（以15人日产2000~3000公斤计），设备投资为20-25万元左右。
厂房100~500m2，流动资金3~20万元。
该产品技术获国家自然科学基金资助，并获安徽省自然科学三等奖。
10.照明系统节电控制器
SL30系列数字式照明节电控制器适用于日光灯、高压钠灯、汞灯、金属卤化物灯等的节电控制。
具有单相数字闭环无级调节型、三相数字闭环无级调节型、分级调节型等类型。
照明节电控制器通过全自动智能闭环时序控制，使灯具分别工作在“预热、照明、夜灯”三个稳定的电压上。
一方面可节约电能10%-25%（视市电电压情况），并有效提高照明系统的功率因数、输出电压稳定、光源不闪烁；另一方面由于灯具总是工作在稳定的电压上，可使其寿命大大延长。
SL30-S的主电路采用大功率晶闸管模块，并设计了过流、短路等保护功能，使系统运行安全可靠，正常使用寿命可达二十年。
SL30采用高档微控制单元（MCU）对整个系统进行控制，可设定为
1、主路工作（节电）或旁路工作（不节电）；
2、有半夜灯功能或无半夜灯功能；
3、直接启动（立即进入预热过程）或电流启动（主路电流达到启动电流阀值时进入预热过程）；
4、自主开、关灯方式或外部开、关灯方式。
可自主完成开灯、预热、照明、夜灯、关灯、故障诊断处理与显示、实时电压电流显示等任务。
带通讯接口，通过接口适配器可以与任何有线或无线网络连接，实施对节电控制器的远程监控。
据调查，我国一年城市公共照明用电约占全国照明用电的30%，高达439亿KWH，若以0.6元/KWH的平均电价计算，电费支出超过285亿元/年。
因此，照明系统节电控制器具有广阔的应用前景。
11.塑料异型材挤出模CAD/CAM系统
※成果简介：
本项成果是在十多年连续完成三个安徽省科研攻关项目（“七五”“挤出模设计与制造技术研究”、“八五”“挤出模CAD技术研究”和“九五”“挤出模柔性制造技术研究”），和成果接产应用厂家数千套挤出模生产实践的基础上形成的，全面包括了挤出模的设计、制造和试模等各个环节。
系统针对计算繁杂，而经验仍占较大成人的塑料型材挤出模的设计、制造和试模工作，通过对型材结构及其成型规律的合理分类，和对挤出模结构的标准化、规范化处理，采用特征建模技术，开发出挤出模设计的输入程序、设计程序、图形数据库、分析验算程序和输出程序，实现了挤出模设计中流变学和传热学等理论计算与成功的实际经验的有机结合，可靠地保证了挤出模设计的合理优化，极大地提高了设计、制造和试模工作效的率。
系统在输出挤出模全套图纸的同时，可以直接输出挤出模零件加工的线切割数据，实现CAD/CAM集成。
※主要功能：
1.结构参数的自动计算
2.流道优化设计
3.关键零部件强度校核
4.冷却系统优化分析
5.自动完成全套图纸设计
6.直接输出零件加工的线切割数据
※技术指标：
1.提高挤出模设计与制造效率约5倍
2.缩短了挤出模产品的交货周期约2/3
3.降低挤出模生产成本约20%
※主要特点：
1.界面友好，易学易用
2.菜单引导，操作简便
3.设计速度快，可靠性好
4.模具生产厂家，可方便地利用本系统全面提高挤出模产品的质量和配套水平。
5.由于本系统的使用，规范了挤出模的设计、制造和试模工作，减少挤出模制造对人工技能的依赖，特别适宜于塑料异型材生产厂家以该系统为技术核心组建挤出模制造车间，形成型材产品自我发展体系，全面提高市场竞争能力。
※产业化条件：
1.以本系统为技术核心新组建挤出模制造车间的固定资产投资：
150~200万元。
其中包括：
电脑2台，线切割3台，电脉冲1台，磨床3台，铣床3台，车、刨、钻床共6台。
2.流动资金：
少量
3.厂房：
200~300m2，人员：
15~20人
4.生产能力：
年产80~100套挤出模
12.汽车欧Ⅲ排放达标研究
※成果简介：
内燃机的发明以及由此而产生的汽车的发明，在过去的一个多世纪里,曾经极大的推动了工业革命，但是另一方面，内燃机的应用尤其是在汽车上的应用，正在极大的破坏人类赖以生存的地球环境。
据统计，在城市中，78%CO、45%NOx、37%VOC来自于交通运输车辆。
臭氧层的黑洞、温室效应、酸雨、光化学烟雾等等，这些正一步一步的威胁着我们人类的生存。
面对越来越严格的汽车尾气排放法规，在内燃机领域内已经取得了一些突破性进展。
通过进一步深入研究燃烧机理，优化燃烧室的结构；通过直喷、稀燃、多点喷射技术来改善燃烧过程；采用电子喷射和电控技术来改进点火系统和燃料供给系统；采用EGR技术和尾气进化器来限制尾气排放量，从而有效地改善了现代汽车的尾气排放，降低了汽车对环境的污染。
因此，一个现代化的具有低排放的汽车是多种高新技术成果的体现与凝结，它集中体现了一个现代化企业的水平和实力。
如何在汽车发动机现有的生产工艺基础上，通过适当的技术改造和资金投入，使其排放达到欧Ⅲ标准，是一个具有战略意义的重要科技问题，对于汽车经济的发展有特别重要的意义。
因此，开展汽车欧Ⅲ排放达标研究是当务之急的课题，其应用前景十分广阔，可为占领未来的中国市场提供坚实的技术基础。
※研究内容
1.废气再循环（EGR）功能的实现；
2.两级三元催化转化器与整车的匹配；
3.根据机械系统匹配需要，对电控系统提出要求。
13.基于CAN通讯的汽车底盘系统协调控制器
※项目简介：
汽车底盘系统涵盖了较多的电子控制系统，EPS、ABS、TCS、ASR、ASS、EBD、ESP等的应用，使得电子装置之间的通讯越来越复杂，信号线越来越多。
CAN（ControllerAreaNetWork）总线，即控制器局域网总线，是由德国Bosch公司于1982年开发和推出的最早用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信协议，作为汽车环境中的微处理器通讯，在车载各电子控制装置ECU之间交换信息，形成汽车电子控制网络。
CAN总线的应用，很好的解决了上述问题，同时，CAN总线具有很高的实时性、高抗电磁干扰性。
本项目是基于CAN通讯，对汽车底盘两系统EPS/ABS进行协调控制器开发。
※主要功能：
1.用于EPS、ABS及协调控制器三电控系统间的数据传输；
2.用于EPS、ABS及协调控制器三电控系统间的信息交换；
3.用协调控制器决策控制输出，以协调EPS/ABS两系统的性能
※技术指标：
1．通讯速率：
最高1Mbit/s；
2.助力电流:
0～25A；
3.制动距离：
根据不同车速紧急制动确定。
※技术先进性和创新点：
目前，对于汽车底盘电子控制系统的研究与开发，国内多数高校、科研院所和汽车企业，仍停留在单个的电子控制系统，而汽车底盘系统已经走向一体化趋势。
在汽车底盘系统一体化过程中，解决汽车底盘各电子控制系统间的数据传输、信息交换意义重大。
鉴于此，我们运用CAN总线技术设计了协调控制器，解决了该问题，并在汽车底盘两系统EPS/ABS协调控制中成功的得到应用。
14.AMT－汽车电控机械式自动变速器
自动档汽车因具有驾驶方便、安全、舒适等特点，受到广大用户的欢迎。
据专家预测，随着汽车的产量和社会保有量急剧增加，5年之内，半数以上的轿车将采用自动变速器。
车辆的自动变速技术也是车辆改进和完善传动系统的一个重要方向，是当今急待开发与推广的更为核心和重要的技术。
当前在市场常见的自动档汽车上，所搭载的自动变速器主要有三种：
液力自动变速器AT；机械式无级变速器CVT；电控机械式自动变速器AMT。
AT传动系统简化了操纵、提高了舒适性和车辆平均速度以及行驶安全性和通过性，但是，它还存在传动效率低、油耗高、结构复杂、制造困难、成本高等缺点；无级传动CVT是驾驶简便、提高车辆燃料经济性的理想装置，但存在启动性差、制造困难、维修成本过高等不足，传动带的强度和寿命问题以及传动带与带轮之间的滑磨等问题也限制了CVT的传动效率。
AMT是在传统固定轴式手动变速箱和干式离合器的基础上应用自动变速理论和先进的电子控制技术，通过电子控制单元控制电、液执行机构实现车辆动力系统的自动操纵。
电控机械式自动变速器AMT，由于原有的机械传动结构基本不变，因此具有传统齿轮变速器传动效率高、成本低、易于制造等优点，同时也具有操纵方便的自动变速功能。
这种机电一体化的第三代变速器无论在性价比、节能环保，以及维护保养等方面，都堪与AT、CVT产品媲美，是各国开发的热点。
国内现有的变速器生产线基本上都是手动变速器（MT）生产线，最方便的一种方法，是在原有手动变速器（MT）上加装一套装置，实现MT向AMT的转变。
对手动机械变速器进行改造，实现车辆的自动换档，能够提升车辆档次，这种技术路线对原有的变速器结构及生产线没有大的改动，技改成本较低。
合肥工业大学经过多年努力，以商用车为目标车，现已研制成功拥有自主知识产权的AMT技术。
由于硬件开发与软件研制对各种车型在结构上、理论上是相通的，该成果可推广到各类型汽车。
AMT系统的成功研制，提高了车辆变速的智能化水平，具有重大的技术意义，将产生明显的经济效益和社会效益。
※主要技术指标：
燃油经济性较同档MT提高≥6％；整车加速性提高≥5％；换档和行驶平顺性优于MT；实现AMT技术的产业化。
※应用范围：
各类型汽车，特别是紧凑型轿车、运动休闲车、轻型和重型商用车、城市公交车、大型客车等。
※性能特点：
AMT主要优势是其机械式变速器传动效率高、燃油消耗率低，排放相应较低，系统的购买和维护成本低，并能带来手动＋自动的驾驶乐趣。
※市场前景：
AMT电控系统成本约3000元/台，售价至少在6000元（变速器除外）以上。
据中国汽车工业联合会的数据显示，2006年中国商用车销量首次突破200万辆大关，攀升至204万辆。
如果5％商用车安装AMT系统，则一年的AMT需求量在10万台左右。
则年销售收入6亿元，利润3亿元，经济效益显著。
另外，大型客车、城市公交车等也可选装AMT等。
可见AMT具有广阔的应用前景。
15.嵌入式车载多媒体数字视音系统
※功能简介：
本项目是具有自主知识产权的嵌入式车载多媒体数字视音系统，集车载TV、RADIO、CD、DVD、MP3、CCD和音响系统功能于一体，并且可以和GPS、GIS、MP3播放器、摄像机、游戏机直接连接使用。
具有大屏幕LCD中文操作界面、RS232接口、USB2.0接口、I2C总线接口、CAN总线接口、TCP/IP协议RJ45接口。
实现对视音频播放和数据显示设备、TFT液晶显示整合控制，运行状态的中文提示，中文交互式键盘操作。
视频、音频和文本的输入/输出控制，图像图形和字符汉字与视频叠加的控制处理。
※主要功能特点：
1.采用双DIN结构，将车载电视、广播接收、全球卫星导航、电子地图系统、液晶显示等集成为一体，大大减少了安装空间和安装布线的难度。
2.功能设置根据中国人的习惯、喜好，用图形界面、中文字符、个性图标来引导用户操作本系统，让用户真正地享受到产品带来的方便和人性化，真正做到以人为本的产品理念。
3.人性化的界面和按键的软设置，充分考虑用户使用方便和快捷。
按键及显示均为中文字符，
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