1、轴直驱永磁同步电机变频洗衣机控制器技术创新基金项目可行性研究报告XX工程咨询有限公司二零XX年XX月轴直驱永磁同步电机变频洗衣机控制器技术创新基金项目可行性研究报告建设单位：XX建筑工程有限公司建设地点：XX省XX市编制单位：XX工程咨询有限公司20XX年XX月60可行性研究报告编制单位及编制人员名单项目编制单位：XX工程咨询有限公司资格等级： 级证书编号：（发证机关：中华人民共和国住房和城乡建设部制）编制人员： XXX高级工程师XXX高级工程师XXX高级工程师XXXX有限公司二XX年XX月XX日目 录一、总论6（一）项目概述6（二）申报创新基金的必要性7（三）项目实施的优势和风险9（四）项目2、计划目标11（五）主要经济技术指标对比13二、申报企业概况13（一）申报企业情况13（二）企业人员及开发能力14（三）企业财务经济状况18（四）企业管理情况19（五）企业发展思路20三、 项目的技术可行性和成熟性分析20（一）项目的技术创新性论述20（9）产品技术性能35主要技术指标37与国内外同类产品的比较40（二）项目的成熟性可靠性分析41综上所述：该项目是成熟的、可靠的。42四、项目产品市场调查与竞争能力预测42(一)产品的主要用途，目前主要使用领域的需求量和市场预测42（二）产品国内主要研制单位及主要生产厂家研发情况43（三）产品国内外市场竞争力预测44五、项目实施方案45(一)项目实3、施计划45(二）技术方案46（三）生产方案47测试仪器清单49（四）营销方案50（五）节能环保与劳动安全51六、投资预算与资金筹措51（一）投资预算51（二）资金筹措54（三）资金使用计划54七、经济、社会效益分析55（一） 产品成本分析55（二）销售收入、售价及盈利预测56（三）经济效益分析57（四）项目投资评价57（五）社会效益分析58八、项目可行性研究报告编制说明59（一）可行性研究报告编制单位59（二）可行性研究报告编制人员59九、项目可行性研究报告的专家论证意见60一、总论（一）项目概述轴直驱永磁同步电机变频洗衣机控制器是属于光机电一体化领域电力电子设备中的智能控制模块。该控制技术是4、集自动控制理论、电力电子技术、电机技术、数字/模拟信号分析应用技术为一体的高技术集合体。控制系统采用矢量控制模型和永磁同步电动机的弱磁控制算法，解决了控制精度和稳定性的矛盾，使本系统在有高的动态响应的同时又具有高的稳定性。基于超前角控制的永磁同步电动机弱磁增速的方法，极大拓宽了永磁电机的调速范围。这些为整机的高可靠性奠定了基础，同时也是本系统的控制核心和技术创新点。该控制器技术及主要性能指标属于国内领先，国际同期同类产品先进水平。永磁同步电机变频控制器应用领域广，市场前景好。本项目拟投资1400万元，建成我国先进的永磁同步电机变频控制器中试线，为产业化打下良好的基础。（二）申报创新基金的必要性5、1项目发展的需要该项目XX年立项开始研制，已投入研制经费800万元。在研制过程中，根据用户山东小鸭电器股份有限公司的需要，研制出性能指标都满足用户的要求，提供用户试用，用户使用满意。项目经过技术攻关和技术创新，已于2003年9月21日由北京市科委奖励办主持召开鉴定会，专家一致通过该项目科技成果技术鉴定。与会专家和领导希望尽快进行小批量试制。所以根据项目发展的需要，根据市场的需求，申请创新基金得到国家的扶持，建一条中试线，项目从研制阶段进入中试小批量生产阶段。2产品市场前景好我国家电的变频化进程刚刚开始，变频技术正逐步进入家电领域。根据FORWARD CONCEPTS的统计及预测，DSP的市场每6、年以30%的增长率不断扩充，增长的速度甚至比整个半导体工业快5%，预计到2007年整个DSP的市场产值将达到500亿美元，掀起以DSP发展为基础的新浪潮，所以新型DSP运动控制技术应用产品市场前景很好。使用永磁同步电动机采用轴直连方式驱动的变频洗衣机，取消了复杂的行星离合减速器和三角皮带等易损件，比普通洗衣机具有整机重量轻、耗电量小、噪音低、节水、洗净率高、智能化、寿命长、免维护等特点，已经成为目前洗衣机发展的趋势。目前永磁同步电机在我国开始广泛应用，如在音响设备、计算机设备、仪器仪表、工业机器人、家用电器、微型汽车、电动自行车、数控机床等方面都已获得应用。采用永磁同步电动机，可以实现高可靠性7、长寿命和无须维护。所以控制器的开发和其控制方法的研究无疑有着十分广阔的发展前景。申请创新基金希望得到国家支持，以满足市场的需求。3经济社会效益好本产品不仅有较好的经济效益，而且有较好的社会效益，当前，我国市场出现的变频洗衣机使用的变频控制器都是进口件，山东小鸭电器集团公司2001年采用日本东芝公司的变频控制器，经使用我公司试制该产品后，决定不使用日本产品，迫切需要国产的DSP变频洗衣机控制器。所以本产品推向市场可取代从国外进口，可为国家节约创汇。本产品采用的变频技术与定频技术相比，节能效果显著。变频洗衣机耗电省、噪声低、控制精度高，并采用模拟控制原理实现系统的最佳运行。本产品具有明显的经济效8、益和社会效益。4符合国家产业政策进入九十年代以来，随着MCU（微控制器单元）、DSP（数字信号处理器）和功率电子器件的飞速发展，目前MCU、DSP运动控制技术已成为许多新兴科技发展的主要动力。特点是带有运动控制功能的MCU、DSP电机控制专用器件和集成度很高的智能功率模块（IPM）引入家电器具之后，使家电产品电子化的水平得到空前提高。轴直驱永磁同步电机变频洗衣机控制器技术是属于光机电一体化技术。它改变了传统行业的生产工艺，可产生出功能更强、性能更好的的新一代高新技术产品，可使产品的功能提高、适应领域扩展、体积减小、重量减轻、适应性加强、可靠性提高，使产品具备更加良好的性能价格比。该控制器是属于9、科技部2003年度科技型中小企业技术创新基金若干重点项目指南中第58页电力电子设备中本年度重点支持的第5“智能控制模块的开发”。国家支持发展这一技术的目的在于：“提高和改变传统机电产品的性能、质量、品种结构和配套现状，开发新一代具有国际竞争能力的智能型产品，促进传统机电产品的升级换代。”GHJL公司的智能模块控制器研制成功，能提高和改变传统洗衣机控制器的性能、质量，是属于我国开发新一代具有国际竞争能力的智能型产品，是传统洗衣机控制器升级换代产品，是符合国家产业政策的。5带动推动相关产业的发展轴直驱永磁同步电机变频用智能控制模块可以推动传统洗衣机的升级换代，推动洗衣机产业的发展；该智能控制模块需10、要微处理器MCU、DSP芯片，从而可带动相关集成电路芯片的发展；另外，变频洗衣机功率转换部分应用于IGBT、MOSFET等电力电子器件，还需要大量线路板，电子元器件。这些给我国微电子行业的发展提供了广阔市场，从而促进带动我国电子行业的发展。综上所述，申请创新基金是非常必要的。（三）项目实施的优势和风险1、优势（1）人才优势GHJL公司主要技术人才是由汇能公司的一个事业部运动控制事业部的全体研发人员组成的。汇能公司是中国节能投资公司和中国电子信息产业集团第十三所共同组建的有限责任制公司。十三所是技术入股和人才入股。企业领导和主要经营管理者及技术开发人员绝大部分是十三所的科技人才。几年来为GHJL11、公司培养了一批懂技术、创新能力强的高科技人才，所以具有人才优势。（2）技术优势聂荣琪是十三所从事电力电子技术领域的最元老的专家，98年他带领一批技术人员从事开发工作，学习国外最先进的DSP技术，在国内率先将DSP变频技术应用于洗衣机、冰箱等产品中，2003年9月DSP变频洗衣机控制器在国内率先通过专家鉴定，产品技术先进成熟，技术水平为国内领先水平，达到国外同期同类产品先进水平。所以具有技术优势。（3）条件优势北京GHJL公司地处顺义林河工业开发区，是汇能公司和GHJL公司的生产基地，有先进的研发实验室，在宽敞的厂房，不必新建厂房。可以很快建成我国先进的电机变频控制生产线，水电气等外部条件均有保12、障。为新产品产业化创造了良好的条件。2、风险本产品是高新技术产品，用于家电洗衣机中做变频控制，产品使用需要用户的认可过程，也需要消费者认可。高新技术产品用于变频洗衣机中，价格比一般的洗衣机要贵些，需要消费者认可。需要降低成本，提高产品可靠性和性价比，大批量生产才能取得更好的经济效益。（四）项目计划目标1、总体目标本项目执行期计划新增投资1400万元。其中新增固定资产投资600万元，流动资金投资800万元。项目完成后达到中试生产阶段，实现年产4万套变频洗衣机控制器生产能力，因项目实施新增加就业人员30人，企业职工人数达到108人，企业资产规模达到1669万元。2、经济目标在执行期两年内累计产量达13、6万套变频洗衣机控制器。累计 销售收入2880万元累计 税金总额 164万元累计 净利润 308万元 工业增加值 762 万元3、阶段目标2003.10-2004.4 厂房改造、订购设备仪器、市场开拓，落实银行贷款500万元。试生产0.6套变频洗衣机控制器；2004.5-2004.10 可靠性技术研究、人员培训、安装调试设备、落实资金480万元，其中自筹资金100万元，创新基金80万元，银行贷款300万元。试生产1.4万套变频洗衣机控制器；2004.11-2005.4 中试生产1.5万套变频洗衣机控制器。落实资金600万元，其中自筹资金200万元，银行贷款400万元。 2005.5-2005.14、10 落实资金620万元，其中自筹资金200万元，银行贷款400万元，拨款20万元。中试生产2.5万套变频洗衣机控制器,达到验收。4、技术、质量指标（1）主要技术指标输入电压： 180-250V 高速范围：20-1000RPM输入电流： 5A 控制方式：SPWM波载波频率： 16KHz 额定功率：200W输出功率： 700W保护功能：过、欠压保护，过流保护，启动保护，过热保护转向、转速选择功能（2）质量指标 通过IS09001质量体系认证5、资金投入及使用计划 单位：万元时时间资金来源2004年2005年合计上半年下半年上半年下半年企业自筹100200200500财政拨款8020100银行贷款15、5003004004001600合 计5004806006202200（五）主要经济技术指标对比1主要技术指标对比2003年主要技术指标2005年主要技术指标额定输出功率200W额定输出功率240W调速范围201000RPM调速范围201200RPM刹车性能20秒刹车性能3秒2、主要经济指标对比单位：万元、万套经济指标名称项目实施前2003年项目实施中2004年项目实施中2005年项目实施后2006年年产量052.3344.5年销售收入2591085.34179491923缴税总额04459.85103.81112.6年净利润-31145.4326232288.2二、申报企业概况（一）申报企业16、情况1、企业名称： GHJL电子技术有限公司2、通讯地址：3、注册地址：4、注册时间：2001年10月22日5、注册资金：1200万元6、主管单位名称：（二）企业人员及开发能力1、企业法定代表人：韩直韩*，男，1946年8月生。1968年毕业于北京理工大学，70年分配在电子工业部十三所从事科研工作，多年来，从事高频可控硅研究，静电感应晶体管研制及其应用研究，荣获9项省部级科技进步奖和国家级科技进步奖，发表50余篇论文，95年由电子部评为研究员级高工，担任国家科委、国家经贸委和河北省政府等科研机构专家。1993年底，他亲自带领十三所一批高科技人才，从事电力电子、光电子和通讯领域的技术研究和产业化17、事业，做为公司的主要决策人在公司成立初期选准了第一个投放市场的产品通讯电源和市场的切入点，使得公司迅速发展壮大起来，销售额以每年50%的速度递增，十年来已经注册5个子公司，年产值达2亿元，产品遍及全国和世界某些国家，公司成为中国各行业上规模综合效益前200位企业，韩直总经理被评为中国节能投资公司的优秀经理，河北省改革功臣。现任中国节能投资公司常务副总经理兼任GHJL公司董事长、法定代表人,由于工作太忙,经董事会讨论通过GHJL公司董事长更换张秦生(现任汇能公司总经理)，变更手续正在办理中。2、项目负责人：王*王* 男 1957年9月生 1982年毕业中央电大电子专业，工程师。现任GHJL公司副18、总经理，国家注册审核员。96年前，任录音机厂研究所电气研究室主任，总工办主任。先后从事工艺技术研究，检验标准制定，新品项目开发及技术管理工作。承担研制LY637型广播专业磁带录音机被河北省人民政府评为“河北省优秀新产品二等奖”，并颁发荣誉证书；作为主要开发人的LYA807=GL2型甲级广播专业录音机被国家科委列为国家级重点新产品。（编号：130091382014）。同年列入国家星火计划。通过省部级专家鉴定，填补了国家甲级录音机的空白。被广播电视部指定为同类进口产品的替代产品。王*同志曾担任中国录音师协会音频电路及录音技术主讲教师，在中央人民广播电台、国际台及海峡之声及全国省级电台专业录音技术培19、训班上授课，反映良好。96年进入汇能公司工作，并在北京生产基地：北京汇能亚澳通讯设备厂任副厂长，主抓产品技术状态控制及质量体系受控工作。组织完成了ISO9001：2000国际标准化质量体系认证工作。使公司质量管理体系与国际接轨。他组织编写了“质量体系程序文件和质量手册”，97年17种产品通过邮电网认证，并取得广电网和国际通讯网入网证书。在企业积极推进企标，建立备案，新品生产组织性能验证工作。加快技术进步提高品质质量，2002年被石家庄市人民政府授予“科学技术进步组织奖”证书。3、项目技术负责人：许*许* 男、1967年10月生。现任公司副总工程师。1989年毕业于西安交通大学电子工程系半导体物20、理与器件专业，获学士学位。长期从事电力电子领域的科研及新产品开发工作，主要研究方向为电机变频控制器及开关电源。作为HRM1S30型通信用高频开关电源整流器及HRM48-300型一体化通信用开关电源第一完成人，获1999年度河北省电子行业科技进步一等奖；作为第二完成人，参与研制的HRM1S50 48V/50A型通信用高频开关整流器，获得了2002年度河北省科技进步二等奖；完成了国家经贸委下达的HR3S100 48V/100A通讯用太阳能电源行业国家标准；2001年作为项目负责人参与研制了国家经贸委节能环保基金重点新项目HDKB系列冷冻冷藏箱直流无刷压缩机变频控制器。在2001年中国家用技术大会上21、发表了论文一种基于DSP的无传感器直流无刷压缩机控制器在变频冰箱中的应用；在家用电器科技2000年第九期发表直流无刷电机DSP控制器的开发及其在变频电冰箱中的应用论文；在家用电器科技2003年第3期发表表贴式全自动滚筒洗衣机电脑板的设计开发（已录用）。在本项目中具体负责永磁同步电机控制器的系统匹配、结构设计及实验研究工作。4、企业人员基本情况GHJL公司现有职工人数为78人，其中大专以上人员数为36人，占总人数的46.15%；2002年7月31日由北京市科学技术委员会认定为高新技术企业，编号为0211005A0287。（见附件）企业主要管理干部10人，其中大专以上人数9人，平均年龄为40.8岁22、，是一支比较年青而富有实践经验的能干的领导集体。技术研制人员：28人 占总人数的35.9%生产人员： 30人 占总人数的38.5%营销人员： 6人 占总人数的7.6%管理人员： 14人 占总人数的18%6、新产品开发能力（1）研发组织领导GHJL公司领导非常重视企业技术创新工作和新产品研制工作，总经理亲自抓企业的研发方向。在总经理领导下由总工程师和副总工程师制定研发计划，确定研制项目。总工程师和副总工程师亲自参与研发工作，而且组织协调研发工作。每年投入大量资金用于新产品开发，现已投入研究开发经费800万元，取得了一些研发成果。（2）研发机构GHJL公司有五个新产品开发部：1、 混合励磁电机控制23、器开发部2、 低压永磁同步电机控制器开发部3、 伺服永磁同步电机控制器开发部4、 通用交流感应电机控制器开发部5、 直流无刷电机控制器开发部（3）研发队伍：本企业在总工程师的具体组织下建立了一批精明能干的研发队伍。有十三所老专家和青年研发骨干为核心，在社会招聘富有经验的研发人员；为了培养年青的研发人员，近年来在大学招收有能力的大学生参加研发队伍，为本项目及其它相关项目技术开发储备力量。（4）研发成果及技术水平 企业2001年10月份注册，2002年至今企业从事电机变频控制器研制开发工作，2003年9月鉴定XQG50-8510F22轴直驱永磁同步电机变频洗衣机控制器和MDU05Y/36P1低压永24、磁同步电机控制器两项研发成果。成果技术水平为国内领先、国际同期同类产品先进水平。（三）企业财务经济状况企业2001年10月注册。从2002年财务审计报告中利润表中得知：2002年亏损503万元，主要原因是企业成立不久，增加部分固定资产、研发经费投入很大，新产品还没有投入市场，故造成暂时亏损。1、上年（2002年）企业经济指标企业总资产 1069万元 总 收 入 36万元总 负 债 372万元 固定资产总额 153万元产品销售收入 5万元 净 利 润 -503万元上缴税费 0万元 流 动 比 率 246%速动比率 114% 应收收款周转率 54%2、今后三年企业的财务预测 单位：万元经济指标2025、04年2005年2006年总收入180024002800产品销售收入180024002800净利润200300370上缴税金100130170（四）企业管理情况1、企业管理制度GHJL公司按现代企业制度进行经营、独立核算、自负盈亏、法人治理。在人力资源、项目研发、薪酬体制、财务制度、业绩考核、生产管理、设备控制等方面均建有整套的管理制度，实施文件化、法治化管理，并建有公司章程。从各方面规范公司的经营行为。 2、质量保证体系GHJL公司实施ISO9001：2000的国际标准质量体系管理，从顾客信息到项目研发、材料采购、供方评价、生产管理、产品交付、用户培训全过程，实施程序控制，有法可依，保证了产26、品质量，满足了顾客需求。市场不断扩大，质量体系运行可控有效。3、产权情况GHJL公司成立近两年来，自主研制开发多种项目。2003.9.21日由北京市科委主持鉴定两个项目，通过专家鉴定的科技成果，是GHJL公司具有自主知识产权。4、企业信誉汇能公司属中国建行AAA级信用企业。GHJL公司原汇能公司运动控制事业部，发展后独立注册经营。2003年贷款500万元，按季足额付息，企业信誉较高。5、企业商誉在与小鸭电脑板供货中，双方诚信友好，从开始的单一品种试用到一年后，多品种电脑板控制器的独家供应，其诚信、技术、商誉是起决定因素的。（五）企业发展思路GHJL公司的优势在于拥有一支强大的开发队伍和一支团结27、的领导集体。通过近年来的努力，在电机控制领域和变频家电领域，已经在国内外享有一定的知名度。今后的发展思路是：以技术求发展、以产品求效益、以效益开发新产品、以新产品扩大市场、立足国内、面向世界。充分发挥优势，在永磁同步电机和直流无刷电机控制领域始终保持国内领先和国际先进水平。三、 项目的技术可行性和成熟性分析（一）项目的技术创新性论述 1、基本原理及关键技术使用永磁同步电动机采用轴直连方式驱动的变频洗衣机，取消了复杂的行星离合减速器和三角皮带等易损件，比普通洗衣机具有整机重量轻、耗电量小，噪音低等特点，已经成为目前洗衣机发展的趋势。洗衣机是一个典型的低速要求大转矩而高速要求小转矩的系统，而且由于28、电动机采用轴直连方式驱动，要求电动机需要有很宽的调速范围。选用正弦波的永磁同步电动机可以减小洗衣机启动时低速下的转距脉动，同时在高速时可以采用弱磁增速的方法来拓宽调速范围。永磁同步电机（PMSM）因具有显著的节能、低噪声等优点，特别适用于家用电器。开发和生产可用于该种洗衣机的小型盘式永磁同步电机，对于现代电机设计与制造技术来说，已不是一件很困难的事。但在数字信号处理（DSP）芯片出现之前,高性能的电机变频器的设计和实现,几乎是不可能的事。现在国外一些公司相继推出了用于电机调速的专用DSP芯片，在洗衣机等家用电器及工业变频控制中，以其结构紧凑，使用便捷，可靠性高，功能强和成本低等优势而被人们所采29、用。我们注意到该技术的应用前景，在陆续进行了一些探索和开发的基础上，对带位置传感器的PMSM变频控制系统进行了深入研究，开发成功轴直连方式永磁同步电机驱动的变频洗衣机控制器，取得了十分满意的使用效果。这样就解决了永磁同步电机在洗衣机中应用的主要技术难题,为轴直连方式变频洗衣机的商业化生产铺平了道路.虽然有了DSP及功率开关模块（IPM）等硬件基础,但如果没有能够应用于具体硬件结构上的电机控制算法及控制程序,仍然无法使电机运转.因此,该项目的关键技术,乃是一种整体的系统解决方案.具体到产品上,即本公司开发的轴直连方式永磁同步电机驱动的变频洗衣机控制器。一般地，永磁同步电机变频控制器硬件部分可由图30、1所示的电路组成:图1 PMSM控制器电路框图主电路采用交直交这种标准的单相输入、三相输出电压型PWM变频器。网侧用二极管实现不可控整流，根据输出功率和控制要求，逆变器可选用单管MOSFET、IGBT或IPM模块等功率器件，根据主电路器件配置相应的驱动及保护电路，综合考虑噪音、控制性能及功率器件的开关损耗等因素，逆变器的PWM开关频率可设定在3kHz-20kHz范围内。利用该控制器，可以方便地构成PMSM的闭环调节控制系统，可以增加上位机控制电路，增加VFD显示电路。由按键设置控制功能或参数，上位机根据设定工况和参数及检测到的各种参数，控制变频器的工作频率，使PMSM的转速得到实时调节，进而使31、整个系统工作在最佳状态。系统预留了与外部计算机的通信接口，必要时可与家用计算机或通讯设备连接而实现自动化控制。在本系统中，选用了ADI公司的ADMCF3xx单片DSP电机控制芯片。该芯片可使电机控制器有价格低，体积小，结构紧凑，使用便捷，可靠性高的特点。智能功率模块是变频器的另一核心器件。由于开关频率的不断提高，致使引线寄生电感、寄生电容的影响愈加严重，对器件造成的过电压、过电流毛刺也更大。为提高变频系统的可靠性，三菱电机推出了一种高性能、多功能和高可靠性的新型集成化智能功率开关模块PS21353，采用该模块大大提高了可靠性和操作性能。在完成前面所述硬件电路的基础上，变频器控制程序的软件结构如32、下。图2 传感器信号和电压波形相位时序图此控制软件中最大特点就是利用A、B相位置传感器检测永磁同步电机的大概位置，A、B相传感器和三相相电压的波形如图2所示（注：本文中的所有相位角度均以本图为标准相位作为参考）。把检测到的位置进行相应的处理，并用处理的结果估计出永磁同步电机转子位置，这样的方法就省去了复杂的机械上的转子位置检测，但在控制方案中，转子位置的估计仍是必不可少的关键环节。因为从上图中可以看出，通过位置传感器只能检测到4个电机转子位置，其他的位置仍然需要进行位置估计。 本系统的调节器原理，我们省去了电流调节环节，外环调节器是一个转速的PI调节器（其中包括电压调节器和弱磁调节器等两个调节33、器），由一个调节器的选择开关控制启动哪个调节器。电机启动后，选择电压调节器工作，电机开始升速，当占空比接近满占空比时，启动弱磁控制器，同时关闭电压调节器，对超前角进行调节，弱磁增速；减速时，当调节为0时，即，此时关闭弱磁调节器，启动电压调节器，使电机继续减速。电压和弱磁调节器的输出为三相正弦相电压的最大值u（u）和超前角，其中为当前母线电压值。电机内环调节为一个快速的相位跟随调节器。电机的位置传感器返回互差90度，频率等于电机当前频率的方波，通过转子相位估计调节器，可以获得当前转子的精确相位角，、u和三个值经过逆变器计算可以得到输出给电机的相应占空比的三相SPWM波。软件部分的总体框图如图3所34、示。图3 软件结构框图 2、创新点-永磁同步电机的弱磁控制解决方案 （1）电机启动技术由于本系统的永磁同步电动机选择了A-B相位置传感器，当电机还处于静止状态时，只能检测到转子的四个位置，如图4中1、2、3和4四个大致的位置。图4 A-B相位传感器波形而在位置1中的c和d点两个位置就无法检测分辨出来。所以对于电机启动时需要对电机做一次初使定位，保证电机启动时的初使相位和调节器输出的三相相电压的相位一致。（2）调节器选择开关技术调节器开关是一个二选一的开关选择程序，它的主要功能是决定使用电压调节器还是使用弱磁调节器。在电机刚启动时，采用非弱磁的控制即的调节方法，此时选择电压调节器，随着转速的上升35、，电压调节器接近临界点，即电压调节器的输出u小于且接近时，SPWM输出的占空比接近满占空比。这时就必须开启弱磁调节器，关断电压调节器。否则达到满占空比后，IPM长时间工作在满占空比的情况下容易导致下桥臂击穿。同样，对于弱磁增速后需要减速时，如果超前角调节已经到0度时，即时，就需要关断弱磁调节器而开通电压调节器，通过调节输出电压使电机减速，否则超前角可能出现负值，分量将会反向，和的方向一致，从而加强气隙磁通，电机处于“强磁”的状态，这虽然也可以使电机减速，但是这将以增加电机的功率为代价。 (3)电压调节器技术 永磁同步电动机用途不同、电动机矢量的控制方法也各不相同。可采用的控制方法主要有：控制、36、恒磁链控制、最大转矩/电流控制、最大输出功率控制等。不同的电流控制方法具有不同的优缺点，其中最为简单，恒磁链控制可增大电动机的最大输出转矩等。在本系统中，由于对永磁同步电机控制时采用的数学模型为电压模型，所以电压调节器可以采用控制，调节器可采用PI调节的简单控制。时，从电动机端口看，相当于一台他励直流电动机，定子电流中只有交轴分量，且定子磁动势空间矢量与永磁体磁场空间矢量正交。电动机转矩中只有永磁转矩分量，其值为图5 控制时的时间相量图控制时的时间相量图如图5所示。从图中可以看出，反电动势相量与定子电流相量同相。对表面凸出式转子磁路结构的永磁同步电动机来说，此时单位定子电流可获得最大的转矩。或37、者说，在产生所要求转矩的情况下，只需最小的定子电流，从而使铜耗下降，效率有所提高。这也是表面凸出式转子磁路结构的永磁同步电动机通常采用控制的原因。采用控制时，电动机的最高转速，即电机的转速既取决于逆变器可提供的最高电压，也决定于电动机的输出转矩。电动机可达到的最高电压越大，输出转矩越小，则最高转速越高。通过上面的分析，可知电机转速调节的根本就是调节输出给电机的电压。可以采用一个简单的PI调节器来控制电压的变化以达到控制电机的转速，响应速度快且调节精度高。电压调节的思想基本就是当电机需要升速时，就把输出电压加大；反之就减小输出电压。电压调节器的输出为电机三相相电压的最大值u（其中u），为直流母线38、电压。 （4）转子相位估计永磁同步电动机实际上就是一个交流同步电动机，要想实现在负载变化的情况下稳定和可靠地运行，必须根据瞬时的转子位置对电机的定子电流进行控制。因此PMSM的控制必须是在已知电机转子瞬时位置的前提下完成的，由于气隙磁场的波形是正弦波，所以在电机的三相中依次通入正弦波电流，就可以使电机转子受到一个恒定大小和转向的转矩，使转子旋转起来。从前面的图3可以看出，通过位置传感器只能检测到4个电机转子位置，其他的位置仍然需要进行位置估计。如果对于转子的相位计算不准，则会使整个系统根本无法稳定而可靠的工作。因为各相相位的控制逻辑象一条“锁链”。一个环节的控制因扰动而出现偏差，则会直接影响下39、一个环节。一旦转子位置的估算出现较大的偏差，则控制系统自动消除偏差的能力较弱，如果较大的转子位置估算偏差不能及时消除而形成积累，会导致整个换相控制逻辑的错乱，而使电机无法工作。 （5）转子相位估计算法为了使转子位置估算出现的偏差能够及时的自动消除，在相位估计的算法中我们引入了电机的实际相角（），电机的驱动相角（）和相角增量的概念。调节器对相位调整发生在A-B传感器的每一次电平变化时，即如图5.1中所示的a、b、c、d四个位置。在这四个位置上，电机的实际相角（）分别为0度，90度，180度，270度。而电机的驱动相角则是通过如下式计算的。（i）（i-1）+ 由于在频率为的正弦波的一个周期中要进行40、次相位计算，所以每次相角的增量其中为当前电机的频率，为PWM的开关频率。由于电机的实际相角（）和电机的驱动相角（）的引入，转子位置的估算变成了对这个变量的控制，每个周期中进行四次调节，使其跟随。因此电机运行各点变成了一个相关的整体。一次转子位置的估算出现较大的偏差会对造成影响，但是接下来的转子位置估算会很快发现并消除偏差对造成的影响。故会使电机的稳定运行不会因为运行过程中的扰动而破坏，从而极大的增加了电机运行过程中的稳定性和可靠性，这样就解决了永磁同步电动机的转子相位估算。由上面的分析可以看出该算法的核心流程：首先，计算从A-B传感器获得当前电机的频率。由计算，然后再计算出当前的电机驱动相位角41、（i）（i-1）+ 。 其次，构造由到的调节器。从控制原理上讲，这一过程是最重要的环节，需要用一个快速的PI跟随调节器来完成。最后输出经过估算和调节后的转子相位。 （6）逆变控制器技术该部分利用检测到的母线电压值把输入的电机电压值转换为相应的PWM波占空比，并在保证死区时间的前提下，按照相应的相序送入功率器件的触发端子上。此部分的程序一定要保证准确性及可靠性，否则就会造成主电路上下桥臂直通的短路事故。通过前面几个调节器的工作（包括第六章讲的弱磁调节器），逆变控制器获得了三相正弦相电压的最大值u，转子的相位和弱磁超前角a，则可以通过下式计算三相正弦相电压。所以此时三相SPWM波的占空比分别为：，42、。把三相占空比再转换为相应寄存器的值，同时进行死区时间限制和满占空比限制，然后更新输出的SPWM波，触发IPM模块驱动电机。 （7）故障处理程序在电机运行过程中，如果出现故障，就需要立刻处理故障，并使电机停下来，否则可能毁坏控制电路甚至电机。故障处理程序对检测的母线电压进行监视。当直流母线电压高于360伏或低于220伏，即交流市电高于260伏或低于160伏时。DSP记录电压故障，并作故障处理。定子电流可以通过DSP的ISENSE端读入。当定子电流超过保护设定值，DSP记录电流故障，同时做故障处理。当电机受外力卡死或导致失步，或是A-B传感器断线时，A-B传感器输出波形的周期会发生突变，DSP记43、录电机故障，并做故障处理。故障处理的主要工作就是保护功率模块和电机，所以应该立刻关断IPM使电机停下，然后把上述的故障记录写入外接的E2PROM中，然后使DSP进入保护状态，即禁止所有的中断和输入输出。延时3分钟后重新复位启动DSP。 （8）创新的基于超前角控制的弱磁控制算法 A、弱磁控制的基本原理永磁同步电动机弱磁控制的思想来自他励直流电动机的调磁控制。当他励直流电动机电枢端电压达到最高电压时，为使电动机能恒功率运行于更高的转速，应降低电动机的励磁电流，以保证电压的平衡。换句话说，他励直流电动机可通过降低励磁电流而弱磁增速。永磁同步电动机的励磁磁动势因由永磁体产生而无法调节，只有通过调节定子44、电流，即增加定子直轴去磁电流分量来达到弱磁增速的目的。永磁同步电动机的电压方程式在dq两相旋转坐标系下有如下的表示方法：式中和分别为d轴和q轴的电枢电压分量；和分别为d轴和q轴的电枢电流分量；为电枢电阻，、为电枢电感；为每对永磁磁铁的电枢磁链；为电动机转子角速度。对永磁式同步电动机系统，通常可令d轴的电枢电流为零。稳态时，永磁式同步电动机的线电压为永磁式同步电动机的电枢电流由电压型变频器控制，其线电压和电流最大值必须小于逆变器直流环节的电压和电流最大值（和），否则电枢电流难以控制。所以有一个电流极限圆和一个电压极限圆：即 随着电机转速的增大，减小，又因为为常数，所以，将随的增大而减小。由上式可45、以发现，当电动机电压达到逆变器所能输出的最高电压时。要想继续升高转速只有靠调节和来实现。增加电动机直轴去磁电流分量和减小交轴电流分量，以维持电压平衡关系，都可得到“弱磁”效果，前者“弱磁”能力与电动机直轴电感直接相关，后者与交轴电感相关。由于电动机相电流也有一定极限，增加直轴去磁电流分量而同时保证电枢电流不超过电流极限值，交轴电流分量就相应减小。因此，一般是通过增加直轴去磁电流来实现弱磁增速的。如图6所示表现出了不同值的电压椭圆轨迹，处于椭圆内的，值可以满足相应的值。永磁同步电动机的运行范围是受以满足电流极限椭圆和电压极限椭圆为条件限制的，即电机的电流矢量（其分量为，）应处于两曲线共同包围的面46、积内。由图中可以看出，电机转速（）升高，分量绝对值趋于增大，相应的分量必须减小，因此，电机的电磁转矩也随转速升高而下降，显示出恒功率的特性。由上述分析可知，弱磁升速的过程实际上是一个保持线电压不变的情况下，减低输出转矩的过程。也就是调整交轴和直轴的电流分量在受限范围内的分配关系。图6 电流和电压矢量的限制给永磁同步电动机三相对称的定子绕组通入三相对称电流会在气隙内产生一个旋转磁场，旋转磁场的同步转速为，式中f为转子电源频率；为电动机极对数。永磁同步电动机转子由永磁材料构成，在转子内产生一个恒定磁场，此时，转子可以看成一块磁铁。由电机统一理论知道，两磁场在电机稳态运行时，必须保持相对静止，才能产47、生稳定的电磁转矩，驱动电动机以同步转速旋转。由转速的表达式可知，改变同步电动机转速的主要方法是改变供电电源的频率，即变频调速。 B、弱磁控制的实现通过以上分析，本文提出了一种基于超前角（Angle Advance）控制的弱磁控制算法，可以如下实现：通过电机的位置传感器获得电机的当前电角度，通过前面所介绍的相位校正的方法进行相位的估计和校准。令，。如图7所示。在正常工作状态下，一般有0。在弱磁时，适当增大的值，可以增加分量，减弱气隙磁通，达到弱磁升速的目的。其中角我们称为超前角（Angle Advance）。在计算中还要保证满足电流极限圆：，和电压极限圆：的限制。不能使电压和电流的最大值超过极限48、值。保证IPM模块的安全工作。图7 电流矢量图将和进行dq逆变换，变换为三相电流信号。如下式：在做电压控制中，可以把上式换算为三相电压信号，如下式所示：其中u为相电压的最大值，u。通过如上分析可以发现，其实对于程序中弱磁控制的根本就是对超前角a的控制，增大超前角，可以增加转速；减小超前角则降低转速。对于超前角的控制，可以采用PI调节器，基本能保证响应速度快调节精度高。 （9）产品技术性能在系统调试过程中，我们选择了一台进口永磁同步电动机作为控制对象，电机的参数如表7.1所示。通过上述控制系统对该电机进行控制实验，我们取得了很好的控制效果。实现电机稳定启动，低速大转矩和高速小转矩电机调速。采用非49、弱磁控制时，可以在0300r/min实现调速；采用弱磁控制后可以达到01200r/min实现平稳调速。图8.1至图8.4给出了不同运行状态下的电机实测波形, 在图8.2至图8.4中（a）图和（b）图均相位不相关。电机极对数外转子，12对极，星型接法电机额定功率400W电机转速300r/min/300VDC转矩16Nm/125r/minA-B霍尔传感器EXE/525反电动势正弦波电机线电阻13.8欧姆交轴电感136mH直轴电感145mH电流传感器HDC040G（10A/1V）电流传感器HDC040G（10A/1V）表7.1 电机参数图7.1PMSM系统的A-B传感器波形（a）电压波形 （b）电流50、波形图8.2PMSM系统的设定转速为50r/min时，电机相电压、电流波形（a）电压波形 （b）电流波形图8.3PMSM系统的设定转速为300r/min时，电机相电压、电流波形 （a）电压波形 （b）电流波形图8.4PMSM系统的设定转速为1000r/min时，电机相电压、电流波形分析图8.2、图8.3和图8.4，特别是由电压电流波形的正弦性，可以看出该系统对电机转子位置的估算和调节是非常准确的，控制软件是可靠的。主要技术指标输入电压： 180 - 250 V输入电流： 5A载波频率：16KHz输出功率： 700W保护功能：过压欠压保护、过流保护、启动保、过热保护转向、转速选择功能综上所述：轴51、直连式变频洗衣机控制器是集自动控制理论、电力电子技术、电机技术、数字/模拟信号分析应应用技术为一体的高技术集合体，其本身的研发就是一个系统工程，是各方面的专家技术人员通力协作的成果。控制系统采用电压型的控制模型，转子位置估算方法和永磁同步电动机的弱磁控制算法，解决了控制精度和稳定性的矛盾，使本系统在有高的动态响应的同时又具有高的稳定性。基于超前角控制的永磁同步电动机弱磁增速的方法，极大拓宽了永磁电机的调速范围。这些都为整机的高可靠性奠定了基础，同时也是本系统的控制核心和创新点.经信息产业部电子科技情报研究所2003年8月25日完成的2003-071号科技查新报告表明：在本次检索到的国内外文献多52、为研究性质的，未发现国内有产品性能指标优于本课题的文献报道。本课题主要性能指标与国外同类先进产品的性能指标相当。 经中国电子科技集团公司第十三研究所试验中心2003年8月29日完成的W2003-56号检验报告表明：依据委托要求及国标GB 14536.14-1998、企标Q/CYGHJ106-2003所做的北京GHJL电子技术有限公司生产的直驱变频全自动洗衣机控制器委托鉴定检验，检验合格。另据山东小鸭电器股份有限公司出具的使用报告表明：北京GHJL电子技术有限公司生产的直驱变频全自动洗衣机控制器，经在我公司生产的变频洗衣机上使用，各项性能指标良好，能够满足我公司对变频全自动洗衣机控制器的要求，达53、到或高于国外同类产品的水平，能够替代进口控制器。这说明：该项目目前居于国内领先，国际同期先进水平。 3、本项目技术来源、知识产权归属情况 本项目是我公司在电力电子领域多年技术积累的基础上，应山东小鸭电器股份有限公司要求，历经一年时间，独立设计开发的、具有完全自主知识产权的新产品。本产品已通过了2003年9月21日由北京市科委主持的科技成果技术鉴定。 4、本项目国内外发展现状、存在的主要问题及未来发展趋势 永磁同步电机（PMSM）因其整机重量轻、耗电量小，噪音低等特点，特别适用于家用洗衣机，早已引起国内外洗衣机行业的重视，但由于微处理器及商用功率器件的限制，直到上个世纪九十年代初才开始出现方波永54、磁无刷电机直驱式洗衣机。目前，变频直驱洗衣机已经成为洗衣机发展的一个重要趋势。1992年，新西兰F&P公司推出了一款命名为SMART DRIVE 的直驱式搅拌洗衣机，并在澳洲、美洲、欧洲申请了许多专利。90年代初，日本三菱公司推出了8公斤直驱式洗衣机。近几年日本东芝、夏普、松下等公司都先后研制出类似的直驱式洗衣机面世。日本东芝公司此种新型洗衣机还在中国申请了许多专利。韩国的三星、LG电子公司也陆续推出了直驱式变频洗衣机。1998年，国内某洗衣机厂商也仿制F&P公司的产品推出了一款直驱搅拌式洗衣机。目前国内该领域的状况是：业界尚缺乏可达到商业应用层次的成套成熟技术，特别是在电机控制器领域。在电机55、控制器的技术稳定性、可靠性、抗干扰等方面存在问题，一些研究多停留在理论层次或实验室台面上；电机设计制造领域又面临着诸多国外专利技术的困扰。因此，如果不能够将新技术迅速转化成生产力，在洗衣机行业我国将被发达国家越拉越远。与国际先进水平相比，我公司开发的轴直连方式永磁同步电机驱动的变频洗衣机控制器在调速范围、输出功率、效率、噪声、动态相应等主要技术性能方面，均不低于国际同类产品水平。与国外早期方波永磁无刷电机(BLDC)或开关磁阻(SR)电机相比，我公司控制器的正弦电流驱动方式，从本质上更好地克服了力矩波动带来的机械振动和噪音，性能更为优越。 与国内外同类产品的比较厂商新西兰F&P日本东芝国产XQ56、JxxxGHJL公司XQG50-8510F洗涤方式搅拌式波轮/滚筒搅拌式滚筒式容量Kg67/855标称功率W165244180200转速范围rpm-20-950-20-1000额定转矩NM-16/1.6-16/1.6噪声dB-45-48控制方式方波PWM正弦波SPWM方波PWM正弦波SPWM由此可见：我公司产品目前居于国内领先，国际同期先进水平。随着洗衣机分级标签制度在世界范围内的推广，洗衣机技术将围绕洗净比、噪音、耗电量、含水率、用水量、无故障运行时间六个方面不断升级。轴直连方式永磁同步电机洗衣机控制器的研制成功无疑将为我国洗衣机技术的更新换代提供一个崭新的技术平台。相信在此平台上，国内企业57、在成套技术开发、产品设计优化、市场推进方面将会做的更顺利。 （二）项目的成熟性可靠性分析本项目自2000年底开始酝酿开发，至2001年底基本完成样机设计，2002年通过一年与用户的沟通、完善、测试及优化设计，最终达到了用户要求并于年底进行了小批量试生产。经过2003年半年来的市场考验，未发生任何问题。说明该项目是成熟的，在技术上是可靠的。在项目的设计开发阶段，我们就非常注意产品的可靠性、安全性、耐久性设计。按照公司运行的ISO9000质量保证体系对总体设计方案、技术路线、软硬件结构、元器件选型及控制器的工作环境、工作条件等方面进行了认真的设计评审、设计验证和设计确认。并于2003年8月20至258、9日由中国电子科技集团公司第十三研究所试验中心进行了型式试验。试验完成的W2003-56号检验报告表明：依据委托要求及国标GB 14536.14-1998、企标Q/CYGHJ106-2003所做的北京GHJL电子技术有限公司生产的直驱变频全自动洗衣机控制器委托鉴定检验，检验合格。另据20套小批时生产的控制器试制总结：此次试生产的20套控制器，其中两套出现故障，一次直通合格率为90%，经修复，所有控制器进行出厂检验，最终合格率为100%。20套控制器全部送到山东小鸭电器股份有限公司做型式实验，各项指标均达到用户标准要求。说明本产品的质量可靠的，产成品率达到了设计要求。 经山东小鸭电器股份有限公司59、实际使用半年后出具的使用报告表明：北京GHJL电子技术有限公司生产的直驱变频全自动洗衣机控制器，经在我公司生产的变频洗衣机上使用，各项性能指标良好，能够满足我公司对变频全自动洗衣机控制器的要求，达到或高于国外同类产品的水平，能够替代进口控制器。本产品已通过了2003年9月21日由北京市科委主持的科技成果技术鉴定。鉴定意见认为：该产品是国内率先开发出的轴直驱盘式永磁同步电机控制器，产品处于国内领先，国际同期先进水平该项目技术资料正确、齐全，符合国家标准化要求和Q/CYGHJL06-2003企业标准，可以指导生产。鉴定委员会一致同意该产品通过设计定型鉴定，建议进一步完善生产工艺及工装设备，尽快进入60、批量生产，尽早推向市场，推动洗衣机行业的发展。综上所述：该项目是成熟的、可靠的。四、项目产品市场调查与竞争能力预测(一)产品的主要用途，目前主要使用领域的需求量和市场预测本产品主要用于轴直驱式变频滚筒洗衣机和套筒洗衣机，功能修改后可用于电动机械、电动工具、电动车辆、室内清洁工具等。中国家电业在全球家电领域占有重要地位，中国家电业发达而且是家电的最大市场，海尔、小天鹅、小鸭、荣士达等企业洗衣机的产销量很大，各种型号的洗衣机年出口达几百万台，近几年国际上的知名企业西门子、LG、依莱克斯等纷纷在国内建厂。滚筒洗衣机在整个洗衣机行业仍然处于强劲的发展势头。目前滚筒洗衣机的控制器部分按控制器类型划分有三61、种方式：（1）全机械式控制器（2）机械电子混合式控制器（3）全电脑全自动控制器；若按电机类型划分也有三种方式：（1）交流双速电机（2）直流串励电机（3）直流无刷和永磁同步电机；若按电机控制方式来划分有两种方式（1）可控硅控制调速（2）变频调速；滚筒洗衣机按传动方式划分有两种方式（1）皮带传动方式（2）轴直驱方式。 中国家电业的发展是跟随国外家电发展起来的，尤其受日本的影响最大，随着变频技术的发展和直流无刷及永磁同步电机的发展，目前轴直驱式永磁同步电机变频滚筒洗衣机成为技术最先进、最节能、最节水、适合洗涤各种衣物、噪音最低的洗衣机。 基于轴直驱式永磁同步电机变频滚筒洗衣机的特点，国内外主要洗衣机62、生产企业都在积极开发，但只有日本的东芝、韩国的LG、中国的小鸭开始小批量上市。中国的海尔、小天鹅、荣士达等企业非常希望国内能够生产用于该类洗衣机的控制器和电机，经过市场调研和用户座谈，该类洗衣机是今后主要发展方向，在未来几年中国国内的年需求量将达100万台，预计2004年10万台，2005年25万台，2006年60万台。510年后将成为滚筒洗衣机的主导产品。该产品的经济寿命期将达10年以上，目前处于起步阶段，市场前景很好。（二）产品国内主要研制单位及主要生产厂家研发情况 该产品国内主要有哈尔滨工业大学、石家庄、苏州等三、四家单位在研发，但都未形成产品，大都处于研发阶段。把轴直驱式永磁同步电机变63、频洗衣机控制器进入中试生产并进入市场形成最终的变频洗衣机，GHJL公司是国内第一家，目前也仅此一家，该产品与传统的机械式程控器和机械电子混合式控制器不同，需要全新的技术和概念，所以生产传统程控器的企业在短时间内达到该产品批量生产困难很大。GHJL公司是在成功开发生产系列DSP变频家电控制器并小批量生产的情况下，应山东小鸭集团的要求开发本产品的。 山东小鸭集团从2000年开始和日本东芝合作开发轴直驱式永磁同步电机变频洗衣机，合作费800万元人民币，但电机和控制器仍需从日本东芝进口，为了控制器的国产化和方便功能优化及机型改进，2001年小鸭集团要求GHJL公司开发该产品，在小鸭没有投入任何经费的情64、况下，2002年年底开发成功，性能指标不低于东芝控制器，经过半年的市场验证，产品性能、可靠性、稳定性、价格令小鸭集团满意。（三）产品国内外市场竞争力预测 本产品通过在小鸭8510型全自动变频洗衣机上使用并在国内权威部门测试表明，产品的技术指标不低于进口产品，EMC特性、噪音优于同类进口水平（GHJL采用DSP），价格低于进口产品约25%，因此具有较强的市场竞争力。 GHJL的市场竞争力主要还体现在除了提供轴直驱式永磁同步电机变频洗衣机控制器外，还可以配套提供永磁同步电机，与合作厂家共同开发的轴直驱式永磁同步电机，已经通过用户的验证，2003年11月将进入小批量生产，这大大提高了市场竞争能力，是65、其他控制器生产厂家无法比拟的。 GHJL公司一批技术人员在汇能公司从事专业开发、生产DSP变频家电控制器和工业领域直流无刷及永磁同步电机控制器，主要用户有美国的BGIGGS & STRATTON CORPORATION,中国的海尔、澳柯玛、四通电机、多元电器、洁神干洗机等，其中美国的BGIGGS & STRATTON CORPORATION 是在全球范围内寻找了8个月供应商后，才选定GHJL公司作为其永磁同步电机控制器的配套商，现在四种永磁同步电机控制器已经进入美国市场。 五、项目实施方案(一)项目实施计划2003.10-2004.4 厂房改造、订购设备仪器、市场开拓，落实银行贷款500万元，66、试生产0.6万套变频洗衣机控制器；2004.5-2004.10 可靠性技术研究、人员培训、安装调试设备、落实资金480万元，其中银行贷款300万元，创新基金80万元，自有资金100万元。试生产1.4万套变频洗衣机控制器；2004.11-2005.4 落实资金600万元，其中银行贷款400万元，自有资金200万元。中试生产1.5万套；2005.5-2005.10 落实资金620万元，其中银行贷款400万元，自有资金200万元，创新基金20万元。中试生产2.5万套,通过验收。时间内容2003年2004年2004年2005年03.10-04.404.5-04.100.4.11-05.405.5-0567、.10订 订购设备仪器、厂房改造生产技术研究、试生产0。6万套安装调试设备仪器试生产1.4万套中试生产1.5万套中试生产2.5万套、准备验收(二）技术方案本项目经过了样机研制、小批试制及各项性能的验证与确认阶段，基本具备了大批量生产的条件，但仍有一些需要进一步完善优化的工作要做，主要包括：（1）自主研发或与电机厂家合作开发高性能的盘式永磁同步电机。由于本项目应用的进口电机已被注册专利，并在供货及价格上难以达到整机厂商的要求，因此，电机的国产化已成为当前阻碍整机推广的一个最大障碍，要规避原专利电机的技术发明，又必须达到原电机的性能要求，确有相当大的技术难度，但又并非是不可能的，通过前一阶段的不断68、探索，我公司已在该方面做了一些工作，整机产品的性能指标已接近进口产品，但在工艺制造上还存在一些问题，相信在今年年底之前通过改进模具及材料等方法，可以达到用户的设计要求。（2）进一步改进水位传感器的测量精度，挖掘整机的节水性能。通过改用新型的电子式水位传感器取代旧的气压节点式水位传感器，该问题将可很快解决。（3）优化完善软、硬件性能。特别是在电机制动性能方面，通过增加制动电阻，可望进一步减小刹车制动时间并提高系统的可靠性，从而将该系统应用于波轮式、搅拌式洗衣机或其它工业控制领域。（4）优化工艺设计及工艺流程。例如，通过改进封装结构，可望把灌封工艺改进为喷漆工艺，从而降低成本，提高生产效率，另外还69、需要完善测试工装设备及测试方法，使之更适应大批量生产的要求。总之，本项目仍需按照项目开发计划的策划，进一步完善、提高产品设计，使之真正达到规模化生产的要求。（三）生产方案1、生产场地的选择本项目建设地点本北京市顺义区林河工业开发区。GHJL公司是汇能生产基地。现在厂房面积13000平方米，在三楼改造1000平方米厂房，建设我国先进DSP变频控制器中试线。详见生产布局平面图。本项目不需新建公用工程，外部生产配套条件好，保证供电，给排水畅通，水电汽、通信、交通均有保障。2、生产规模的确定根据国内市场的需要和GHJL公司现有条件及人力资源的情况，确定2005年生产4万套轴直驱永磁同步电机变频洗衣机控70、制器，年产值达1795万元。3、原材料供应及来源该控制器所用原材料多为电力电子功率器件及集成电路，DSP以及其它半导体器件。本公司具有多年从事该领域的研发经验畅通的供货网络。如DSP与美国AD公司联合开发，并在国内首家批量使用。功率器件与美国IR公司的中国代理具有多年的合作。其余材料、辅料多为国内生产采购。以上各方均可保证中试生产供应。4、设备仪器本项目拟购买34台生产设备计130.25万元，其中7台4种进口设备从国内购买，不使用外汇。购买45台测试仪器，合计116.7万元。总计247万元。建成一条变频控制器中试生产线，为批量生产打下良好的基础。详见生产设备清单和测试仪器清单。 生产设备清单 71、单位:万元序号设 备 名 称单位数量单价金额1全自动波峰焊接机（日）台147472半自动插件机（德）台13030330工位装配线条24.89.64IC成型机(日本)台22.555电阻成形机（日）台32.256.756跳线成型机台10.50.57防静电调温焊台台200.36.08平面输送生产线条25109智能高温老化间座1151510绝缘脂喷涂屋座座10.40.4合 计34130.25测试仪器清单 单位:万元序号名 称单位数量单价金额1在线测试仪（含针床）套215302双踪存储示波器台103.5353数字多用表FUL台50.52.54耐压测试仪台20.61.25测动机套210206计算机台10172、.2127编程器台25.0108 专用测试工装台120.56合计45116.7（四）营销方案本企业具有专门营销队伍，从事本产品的销售工作，这些营销人员具有相当的家电行业营销经验对于本产品的技术特点和新产品特点，采取的具体的营销方案是：（1）对老用户作好售后服务，设专门的销售人员和技术人员与用户沟通，与用户配合作好新机型洗衣机的开发工作。（2）对新用户作好产品的宣传、讲解，配合用户作好洗衣机整机的开发。利用自身的经验减少用户开发费用，降低用户开发成本。（3）充分利用自身可提供控制器和电机的优势，向新用户提供整机设计方案。（4）在家电行业的技术刊物上刊登产品信息、广告。作好网上宣传。（5）跟随洗衣73、机厂家的新产品开发计划，不失时机地宣传永磁同步电机洗衣机的优点。（6）积极开拓国际市场，扩大市场影响力。本项目产品的销售策略是；立足国内，面向国际。公司在青岛、济南已经设立办事处，产品首先销售给中国小鸭集团，因为该产品已经与其洗衣机配套，并开始进入小批量生产阶段，这是该产品的第一用户，另外，营销人员已经与海尔、小天鹅、荣士达沟通多次，使用该产品的洗衣机正在开发中。西门子、依莱克斯是营销人员在未来半年内主打市场，因为这两家企业明确表示控制器及电机产品成熟时，会设计开发轴直驱式永磁同步电机变频洗衣机，尽快打入国际市场。（五）节能环保与劳动安全1、节省能源本项目产品节能，据国家统计局统计，我国洗衣机74、社会保有量达到1.9亿台。多数是八十年代终后期产品。数量如此之大，耗能十分可观。推广新型节能家电能为国家节省能源，对国民经济很有意义。2、环境保护本项目产品属电子元器组装或贴装，不使用有毒化学药品，无三废物品，对环境无污染。3、劳动安全本项目在研制生产过程中，无易燃易爆气体。为防止因突然中发生事故，可设停电自动装置并采用不间断电源。为防止人身事故的发生，研发生产场地安装火灾报警器，防止火灾发生。厂房保持良好通风做到文明生产。六、投资预算与资金筹措（一）投资预算1、新增投资本项目已投资800万元，主要用做研制开发费用，其中购置研制开发设备仪器和新产品试制费试验费；本项目在执行期内（2003年1075、月至2005年10月）计划新增投资1400万元，其中新增固定资产投资600万元，流动资金投资800万元。2、新增固定资产投资估算（1）估算说明本项目新增固定资产投资是根据市场需求和现有条件进行投资估算的；新购设备仪器是根据国内生产厂家最报价估算的，并根据多家报价，货比三家后进行估算的；其它费用根据国家和本地区有关规定进行估算的。（2）估算结果新增固定资产投资估算结果：序号费 用金额（万元）比率%1设备仪器购置费2474122设备仪器安装调试费8133厂房改造费40674工器具家具费35585产品试制、试验费801336建设利息1282137其它费用22378不可预见费4067合 计60010076、03、新增流动资金估算本项目需要新增生产流动资金800万元，是根据生产该产品的新增生产能力，原材料及辅助材料等来源情况及生产周期进行估算的。1.基本数据的确定1应收帐款90天4次2应付帐款60天6次3原材料90天4次4在产品90天4次5产成品90天4次6现金30天12次2.流动资金估算流动资金=应收帐款+存货（原材料+燃料+在产品+产成品）+现金-应付帐款应收帐款 246.45万元 存货 639.3万元 原材料 156.83万元 在产品 236.02 万元 产成品 246.45万元 现金 26.71 万元 应付帐款 110.88万元 流动资金 801.58 万元 详见表2 流动资金估算表（二）77、资金筹措本项目计划新增投资1400万元，其中新增固定资产投资600万元，由申请创新基金100万元，企业自筹500万元。可由上年度净利润和企业剩余资金投资本项目，能按时足额到位。本项目新增流动资金投资800万元，申请银行贷款。2003年已贷款500万元，月利率为千分之5.07，年付息30.42万元。2004年和2005年拟分别贷款800万元，月利率为千分之5.07，两年付息97.344万元。三年总共支付贷款利息为128万元。（三）资金使用计划序号年 度资 金 及 用 途12004年上半年使用银行贷款500万元，主要用于厂房改造和贷款付息及生产技术研究。22004年下半年使用银行贷款300万元，自78、有资金100万元，创新基金80万元，主要用于购买设备仪器和贷款付息及试生产流动资金。32005年上半年使用企业自筹资金200万元和银行贷款400万元，用于贷款付息和产品中试生产流动资金。42005年下半年使用银行贷款400万元和自有资金200万元及创新基金20万元，用于贷款付息和产品中试生产流动资金。详见表3 投资计划与资金筹措表注：申请创新基金100万元，全部用于贷款付息。七、经济、社会效益分析（一） 产品成本分析1、产品生产规模本项目年产4万套轴直驱永磁同步电机变频洗衣机控制器2、项目计算期本项目起止时间：2003年10月至2005年10月 试产期二年 生产期八年 计算期共十年。3、基准收79、益率根据行业基准收益率，本项目基准收益率定为10%4、产品成本和费用估算依据（1）主要原材料及辅助材料的消耗由本项工艺和生产技术决定。价格由厂家询价决定。（2）本项目劳动定员42人，员工平均年薪（含福利费）为3.58万元。（3）本项目固定资产折旧按8年摊销，残值按5%预留。（4）其它费用根据有关规定进行估算。5、成本估算及其结果原材料1435.90万元工资福利费178.80万元 外协加工费89.74万元 房租水电费100万元 折 旧 费71.25万元 利 息48.67万元 管 理 费20万元 市场营销费用51.28万元 本项目总成本费用为1523万元，其中固定成本为383万元，可变成本为11480、0万元。经营成本为1474万元。详见 表5人力成本预算表 表6总成本费用估算表、（二）销售收入、售价及盈利预测根据产品成本和市场分析,本项目产品2003年产品销售价为545元,由于市场竞争,整个洗衣机也处于逐年降价的趋势。为了更好的参与市场竞争,从小批量逐渐增加产量,降低成本.提高可靠性和市场占有率,售价也是逐年降低的趋势.力争逐年提高盈利能力.根据市场分析和本企业的条件,预测盈利能力如下表:五年经济预测表单位：万元；万套年度2003年2004年2005年2006年2007年产量23344.556售价545525500500500销售收入1085341794.871923.082136.75281、564.10总成本1034471523.111678.341818.291995.65利润总额4543262.32234.51306.90552.50销售利税率419%14.61%12.19%14.36%21.55%详见表7 产品销售收入和销售税金及附加估算表（三）经济效益分析在2年执行期内销售收入达2880万元。累计净利润307.75万元，累计税金总额为163.66万元。预计到2013年累计销售收入可达2.23亿无，累计利润总额可达4164万元，累计税金总额可达1456万元。可见本项目能取得了较好的经济效益。详见表10 损益表（四）项目投资评价1、财务评价指标根据前面所述的基础数据和财务条件82、，计算出各种财务评价指标：（1） 税后全资内部收益率 23.70% （2） 年均投资利润率 33.54% （3） 年均投资利税率 39.46% （4） 投资回收期 3.32年 （5） 项目净现值 1326.38万元 详见表11 资产负责表 表12主要经济指标表2、清偿能力分析本项目正常年资产负债率为38.65%，流动比率为222.11%，速动比率为100.79%，说明本项目具有较强的偿债能力。详见表11 资产负债表、表12 主要经济指标表3、项目风险性及不确定性分析（1）项目风险性分析本项目在技术上经过几年的实践，解决许多关键技术，技术是先进的、成熟的，产品是可靠的。故技术上无风险。本企业技术83、开发能力强，有一支高素质研发队伍，有丰富经验的营销人员和善管理的年轻化队伍。故人才风险小。本项目产品能取得较好的经济效益和社会效益，符合国家产业政策，故政策上无风险。本产品是家电配套产品，有广阔的市场前景。但是市场竞争较为激烈，洗衣机要求配套产品很严，家电产品价格逐年有下降趋势，所以经济效益受一定影响，市场有一定风险。（2）盈亏平衡分析和敏感性分析本项目盈亏平衡点为45.26%，说明本项目生产能力达到45.26%，可保本经营，具有较强的抗风险能力。从计算表明，产品销售价格变化时净利润的影响最为敏感，经营成本次之，固定资产投资变化对于净润的影响最小。 详见表13 敏感性分析表综合评价：本项目盈利84、能力强，清偿能力强，抗风险能力强。因此本项目在经济上是可行的。（五）社会效益分析1、轴直驱永磁同步电机变频洗衣机控制器的应用可带动洗衣机技术的升级换代。用该控制器控制的永磁同步电机与交流感应电机相比，体积可减少1/3以上，重量轻1/3以上，采用轴直驱损耗小，约为感应电机的50%-60%，效率可提高3-7%，具有可观的节能效果。据国家统计局统计，我国洗衣机社会保有量达到1.9亿台,而且,多数是20世纪80年代中后期进入我国家庭,数量如此之大,能耗十分可观.目前都到了更新换代的时候,如能使这项技术推广应用,必定带来洗衣机技术革命性变革.推广新型节能家电对节约能源减少环境污染,于国于民意义都是非常重85、大的。2、带动相关行业经济发展应用该控制器可推动永磁同步电机的发展，我国永磁稀土材料的销售量占世界销售量的70%，大力发展电机及其控制技术能充分发挥我国的资源优势，推进电机产业的发展。与该控制器相关的原材料，如线路板、磁性材料、半导体材料、线材等等多数是国内生产的，该项目的大力推广，不但节约能源、推动技术进步，还能拉动相关行业的发展。因此，它将产生良好的积极的社会效益。八、项目可行性研究报告编制说明（一）可行性研究报告编制单位 本项目可研报告是由GHJL公司在电子系统工程设计院和北方设计院（经济分析）指导下编写的。（二）可行性研究报告编制人员姓名年龄学历所学专业编制分工职务、职称王*47岁大学86、电子企业概况分析副总经理、工程师许*37岁大学自动化技术创新副总工程师王*26岁大学会 计经济效益分析会 计 师王*59岁大学无线电总体设计主任、高工九、项目可行性研究报告的专家论证意见经过技术专家和经济管理专家对北京GHJL公司编制的轴直驱永磁同步电机洗衣机变频控制器可行性研究报告进行了充分认真审查，其结论如下：1、本项目可研报告是按照科技部管理中心二00三年三月编制的科技型中小企业技术创新基金项目可行性研究报告编制提纲编写的。可研报告内容全面、数据准确、分析明确，切实可行。2、本项目产品技术先进， 符合国家产业政策和技术政策， 有较高的创新水平， 有自主知识产权。 能减少从国外进口并打入国87、际市场， 可以节汇创汇， 能取得较好的经济效益和社会效益。专家一致认为立项是非常必要的。3、本项目在可行性研究报告中的总体目标、经济目标、技术目标和质量目标是明确的， 是切实可行的。 产品技术已成熟、技术方案和生产方案是可行的。4、本项目已投资800万元，新增投资1400万元，新增固定资产投资600万元，流动资金800万元。企业自筹500万元，申请创新基金贷款贴息100万元，银行贷款800万元。资金筹措落实，结构合理。经过财务经济效益分析，本项目投资回收期较短，抗风险能力强，能取得较好的经济效益和社会效益。5、项目承担单位领导素质高、能力强，项目负责人及研发人员技术创新能力强。企业建立了各种管理制度、有健全的质量保证体系， 企业信誉高。 具有人才优势、技术优势和条件优势。为完成项目的总体目标创造了良好的基础， 故本项目是可行的。 望项目承担单位不断扩大生产规模、降低成本、提高市场占有率，以取得更好的经济效益和社会效益。