丁榮軍，江蘇宜興人，1961年11月生，中國工程院院士，教授級(jí)高級(jí)工程師，博士，中南大學(xué)特聘教授。現(xiàn)為南車株洲電力機(jī)車研究所有限公司 （以下簡稱株洲所）執(zhí)行董事、總經(jīng)理。
丁榮軍院士長期從事交流傳動(dòng)與網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的研究，他以我國高速與重載機(jī)車、動(dòng)車組的核心技術(shù)突破為目標(biāo)，帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)立足于自主研發(fā)，結(jié)合技術(shù)引進(jìn)和消化吸收再創(chuàng)新，突破國外公司對(duì)電力機(jī)車行業(yè)核心技術(shù)的封鎖和壟斷，創(chuàng)造性地建立了適合我國國情的機(jī)車牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)集成技術(shù)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)模式，使我國成為世界上少數(shù)幾個(gè)掌握該技術(shù)的國家之一。他還積極推動(dòng)科技成果產(chǎn)業(yè)化、工程化，這些科技成果裝備在高速動(dòng)車組、大功率機(jī)車、城市軌道車輛、風(fēng)力發(fā)電、電動(dòng)汽車等重大裝備上，帶來超過百億的產(chǎn)業(yè)價(jià)值，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
丁榮軍院士先后主持國家級(jí)、省部級(jí)重大科研項(xiàng)目30余項(xiàng)，發(fā)表各類專著、論文25部 （篇），取得各類專利成果9項(xiàng)，曾獲國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)2項(xiàng)，獲得的國家級(jí)、省部級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)超過10項(xiàng)。
此外，丁榮軍院士是黨的十八大代表，國務(wù)院特殊津貼獲得者，SAC/TC278全國牽引電氣設(shè)備與系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)副主任委員，中國南車專家委員會(huì)委員，西南交通大學(xué)、中南大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)兼職教授，曾獲火車頭獎(jiǎng)?wù)潞偷谄邔谜蔡煊予F道科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)成就獎(jiǎng)、茅以升科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)鐵道科技獎(jiǎng)成就獎(jiǎng)、湖南省光召科技獎(jiǎng)等榮譽(yù)。此外，他還是 "新世紀(jì)百千萬人才工程國家級(jí)人選"和全國勞動(dòng)模范。
文個(gè)
列車的"心臟""大腦""神經(jīng)"與人的身體功能相似
丁院士的講座圍繞著高速動(dòng)車組交流傳動(dòng)和網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)展開。目前，中國的高速鐵路技術(shù)已達(dá)到世界先進(jìn)水平，我們從高鐵技術(shù)的 "跟隨者"轉(zhuǎn)變?yōu)榱?引領(lǐng)者"。為什么中國的高鐵列車 "跑"得又快又安全？這主要得益于我國自主研發(fā)的、擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高速動(dòng)車組列車技術(shù)體系。這個(gè)技術(shù)體系有三大核心部分，以變流器為中心的牽引傳動(dòng)系統(tǒng)可以看成是為列車提供動(dòng)力的 "心臟"，列車控制系統(tǒng)是指揮行車并保證行車安全的 "大腦"，信號(hào)傳輸網(wǎng)絡(luò)是把列車控制系統(tǒng)發(fā)出的指令傳送到各個(gè)部位的 "神經(jīng)"系統(tǒng)。三者有機(jī)協(xié)同合作，確保動(dòng)車組列車安全、高速運(yùn)行。
列車的 "心臟" "大腦" "神經(jīng)"怎樣協(xié)同合作？要回答這個(gè)技術(shù)問題，我們可以形象地打個(gè)比方，用人的跑步這種行為來解釋。人跑步可快可慢，制約快慢的因素主要是步頻和步幅，而步頻的快慢和步幅的大小則取決于心臟對(duì)人體供血是否充足、血壓是否穩(wěn)定，取決于大腦根據(jù)供血和路面等情況進(jìn)行綜合分析判斷后發(fā)出跑步的指令、對(duì)步頻和步幅進(jìn)行調(diào)控的有效程度，取決于這些指令能否通過遍布人體的神經(jīng)系統(tǒng)傳達(dá)到腿部和腳部。就這樣，心臟提供動(dòng)力、大腦發(fā)出指令、神經(jīng)傳遞指令，人體隨之而動(dòng)，完成跑步的行為。
高速動(dòng)車組列車的運(yùn)行原理與之非常相似。外部供電系統(tǒng)提供的高壓電通過受電弓引入列車，這就相當(dāng)于為列車"供血"。由于外部電網(wǎng)的傳輸距離長，為了保證供電系統(tǒng)電壓穩(wěn)定，電網(wǎng)電壓采取的是25千伏單相電壓，而這一電網(wǎng)電壓對(duì)列車實(shí)際工作電壓來說過高，所以必須經(jīng)過列車上的變壓器進(jìn)行降壓，將25千伏高電壓降至列車所需電壓。降壓后的單相電壓無法調(diào)控頻率和幅值，因此列車變流器整流電路需要將其轉(zhuǎn)化為直流電，再由逆變器將之轉(zhuǎn)化為可調(diào)控頻率、幅值的三相交流電。
到這里，外部電網(wǎng)供給的 "血液"才算是能為列車所用。經(jīng)過降壓、整流、逆變的三相電壓驅(qū)動(dòng)牽引異步電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)再帶動(dòng)齒輪箱產(chǎn)生不同的轉(zhuǎn)矩，達(dá)到列車以不同速度 "跑"起來的作用。列車的 "大腦"--列車控制系統(tǒng)根據(jù)各種行車情況發(fā)出指令，調(diào)控電壓頻率和幅值大?。槐椴剂熊嚨?"神經(jīng)"--信號(hào)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)把控制系統(tǒng)發(fā)出的各種指令傳送到牽引異步電動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)齒輪箱產(chǎn)生不同大小的轉(zhuǎn)矩，形成相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力，使列車起步、停止、快慢地運(yùn)行。這一整套機(jī)制環(huán)環(huán)相扣、嚴(yán)絲合縫，列車有了充足的 "血液"和穩(wěn)定的 "血壓"，由 "大腦"指揮、"神經(jīng)"傳令，高速列車自然能在高鐵線上風(fēng)馳電掣、操控自如。
未來的軌道交通控制將向互聯(lián)網(wǎng)和智能化技術(shù)發(fā)展
目前，CRH380A/380AL高速動(dòng)車組列車的 "心臟"是由南車株洲所研制的TGA10系列傳動(dòng)裝置，與日本三菱公司和德國西門子公司研制的同類傳動(dòng)裝置相比，重量最輕，只有1850千克，輸出功率卻達(dá)到1680千瓦。
丁院士介紹，由株洲所研制的TEC3000傳動(dòng)控制系統(tǒng)，相當(dāng)于高速動(dòng)車組 "大腦"的主處理器速度達(dá)到533MHz，遠(yuǎn)高于龐巴迪公司研制系統(tǒng)的25MHz和西門子公司的100MHz；FPGA邏輯門達(dá)到50萬門，高于龐巴迪公司的1.5萬門和西門子公司的20萬門，具有領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。
而株洲所研發(fā)的可稱為高速動(dòng)車組"神經(jīng)"的DTECS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，也可與西門子、龐巴迪公司的同類型系統(tǒng)比肩。
關(guān)于下一代技術(shù)的發(fā)展方向，丁院士介紹，高鐵列車的 "心臟"將由目前的IGBT功率半導(dǎo)體器件向著SiC器件和變流器永磁驅(qū)動(dòng)的方向發(fā)展。
以SiC為代表的寬帶隙半導(dǎo)體電力電子器件是新一代高效能電力電子技術(shù)的核心，而永磁驅(qū)動(dòng)最大的優(yōu)勢(shì)就是節(jié)能，目前世界上能應(yīng)用永磁驅(qū)動(dòng)技術(shù)的只有龐巴迪、阿爾斯通、東芝和中國南車。
高鐵列車的 "大腦"即控制系統(tǒng)將向現(xiàn)代控制技術(shù)發(fā)展，軟件將不斷取代部分硬件，系統(tǒng)會(huì)更可靠，硬件更經(jīng)濟(jì)。
丁院士介紹，未來的軌道交通控制將向互聯(lián)網(wǎng)和智能化技術(shù)發(fā)展。列車智能化需求，特別是城市軌道和高鐵的發(fā)展，將推動(dòng)中國網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的再一次提升。
最后，丁院士為自己所從事的專業(yè)而自豪。在鐵路領(lǐng)域成熟應(yīng)用的交流傳動(dòng)控制技術(shù)因其較高的技術(shù)含量，正向其他高精尖行業(yè)和領(lǐng)域滲透推廣。掛著鐵路品牌的交流傳動(dòng)控制技術(shù)，除了在鐵路領(lǐng)域的應(yīng)用之外，已廣泛應(yīng)用于冶金、軋鋼、鉆井、風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等領(lǐng)域，這是鐵路技術(shù)的光榮。
溫繼武 趙妮娜 文個(gè)
技術(shù)亮點(diǎn)傳遞知識(shí)正能量
IGBT當(dāng)家花旦
英文全稱：InsulatedGateBipolarTransistor
中文全稱：絕緣柵雙極型晶體管
高鐵交流傳動(dòng)控制技術(shù)之核心部件
交流傳動(dòng)與網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)被譽(yù)為鐵路機(jī)車的 "機(jī)芯"，而IGBT則是 "機(jī)芯"中最先進(jìn)、效能最突出的高端產(chǎn)品，被稱為 "機(jī)芯之核"。
IGBT，中文全稱絕緣柵雙極型 晶 體 管 （InsulatedGateBipolarTransistor），是由BJT（雙極型三極管）和MOS（絕緣柵型場效應(yīng)管）組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件，具有驅(qū)動(dòng)功率小、飽和壓降低等特點(diǎn)，適用于直流電壓不同等級(jí)的變流系統(tǒng) （目前最高電壓等級(jí)可達(dá)6500伏），如交流電機(jī)、變頻器、牽引傳動(dòng)等。
IGBT長期被西方發(fā)達(dá)國家壟斷，中國市場的IGBT產(chǎn)品基本依賴進(jìn)口。這一局面近期被丁榮軍及其所帶領(lǐng)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)打破。
2008年，丁榮軍和南車株洲電力機(jī)車研究所有限公司管理層推動(dòng)旗下南車時(shí)代電氣公司成功收購丹尼克斯半導(dǎo)體公司75％的股權(quán)。2009年，我國第一條IGBT產(chǎn)品封裝線在株洲落成，成功實(shí)現(xiàn)了IGBT模塊的國產(chǎn)化。目前，在高壓IGBT芯片及后期系統(tǒng)運(yùn)用上，國內(nèi)僅有南車時(shí)代電氣公司掌握核心技術(shù)。
IGBT是一種復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式電力電子器件。
有人形象地稱IGBT是現(xiàn)代制造業(yè)的 "當(dāng)家花旦"。發(fā)展IGBT對(duì)提高一個(gè)國家的電力電子裝置技術(shù)水平和競爭力具有十分深遠(yuǎn)的意義。
目前，IGBT在軌道牽引系統(tǒng)、電動(dòng)汽車領(lǐng)域得到普遍應(yīng)用；在節(jié)能領(lǐng)域，成為節(jié)能設(shè)備最核心的部件；在電力傳輸領(lǐng)域，發(fā)揮了越來越大的作用。與此同時(shí)，大功率IGBT還是諧波治理最理想的開關(guān)器件。
在未來很長一段時(shí)間內(nèi)，為適應(yīng)全球降低碳排放的戰(zhàn)略需要，IGBT將更加廣泛地應(yīng)用于電力牽引、可再生能源發(fā)電、智能配電與控制、分布式發(fā)電等領(lǐng)域，成為節(jié)能技術(shù)和低碳經(jīng)濟(jì)的主要支撐。
IGBT在艦船推動(dòng)及軍事裝備上的應(yīng)用潛力巨大，其應(yīng)用的成功必將支撐軍事科技再上一個(gè)臺(tái)階，保證國家重大工程和軍工應(yīng)用領(lǐng)域的戰(zhàn)略安全。
據(jù)悉，南車時(shí)代電氣公司正組織40多名國內(nèi)頂尖專家致力于攻克軌道交通、電動(dòng)汽車、風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電和通用高壓變頻等行業(yè)所需的共性技術(shù)，構(gòu)建新興產(chǎn)業(yè)共性技術(shù)平臺(tái)。
文個(gè)
SiC未來新貴
中文全稱：碳化硅器件
SiC是功率半導(dǎo)體器件家族的第四代新貴，正在挑戰(zhàn)功率器件的體積和功率極限。
以SiC為代表的寬帶隙半導(dǎo)體電力電子器件，是新一代高效能電力電子技術(shù)的核心，具有更高的工作電壓、更高的工作溫度、更強(qiáng)的抗輻射能力、更高的工作頻率。
單從材質(zhì)看，SiC（碳化硅）擁有成為功率器件的顯著優(yōu)勢(shì)。它不僅具有導(dǎo)通電阻小、能在200℃以上高溫下工作的特性，而且能以Si（硅）元件數(shù)倍的速度工作。以SiC為原材料制成的功率器件使冷卻機(jī)構(gòu)、電力轉(zhuǎn)換等周邊部件等實(shí)現(xiàn)了小型化。以使用SiCMOSFET的3-ph逆變器為例，其體積比使用SiIGBT模塊的3-ph逆變器（460V/22千瓦）濃縮了70%。
可以預(yù)見，強(qiáng)悍的SiC即將成為歷史舞臺(tái)的主角。
縱觀功率器件的沿革，每一代新產(chǎn)品的問世都引發(fā)了電力電子技術(shù)革命，無論是以SCR為代表的第一代半控型器件，以GTR、GTO、MOSFET為代表的第二代全控型器件，還是以IG－BT、IGCT、IEGT為代表的第三代功率模塊。無疑，一場由SiC引發(fā)的電力電子技術(shù)革命即將席卷全球。
信愛華
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