众启Z力量|大力电工:算力赋能智造,创新驱动未来

打造独特竞争优势

对于制造企业而言，很多大型电机开机时，需要借助辅助设备让电机慢慢转起来，以保护电网和机械设备，并提高其使用寿命，这种辅助设备就是软起动。始创于1993年的大力电工襄阳股份有限公司（以下简称：大力电工），就是专业从事电机软起动及电气成套设备的研发、设计、生产、销售及服务的。

电力系统是至今为止全世界公认的较为复杂的系统之一，其稳定运行对于社会经济的发展至关重要。然而国内外却频繁出现电力电子变流设备因设备原因失稳而引发的新能源发电大面积脱网、电力系统振荡、工业生产线停运、供电质量异常等事故，严重影响电网安全运行与优质供电。

要保障电力系统高效运行，必须解决电力系统的稳定性问题，这要求电力电子设备供应企业在设备设计上做足功课。对此，大力电工持续加大对新产品的研发投入，在科技创新和技术研发方面创造了多项骄人业绩，不仅研发出液体电阻转子起动器、高压热变电阻起动器、液体电阻转子调速器、高压降补固态软起动装置、高压变频软起动装置等一大批节能环保产品，还进一步拓展解决了大型电机的变频调速、风力发电的自动无功跟踪补偿，市场容量扩大10倍以上。我本人所在的研发部门则主要解决前期产品设计、后期拓扑优化以及相关控制算法在实际应用中的技术难题。

图 TCS系列降补固态软起动装置

加速电力产品创新

为支撑日趋复杂的产品创新设计需求，近年来公司持续加大对产品研发的资金投入力度，部署了不同类型的研发设计工具，如利驰电气布线设计仿真软件，并持续不断更新 SOLIDWORKS 软件版本，以及积极部署CAXA协同管理解决方案等。我们研发部在研发设计过程中基于SolidWorks可以完成各零件的优化设计，同时在软件平台中进行智能化装配，自动进行零件之间的干涉检查和有限元分析等。例如我们在SuperHarness-3D基于 SOLIDWORKS 开发，不仅可以聚焦电气和自动化一体化设备的布线设计仿真，还可以在传统设备柜体的钣金结构设计环节之上，加入电气数据管理、高效器件装配、布线生成仿真等功能，串联起备料生产端，实现高效协同。

随之而来的问题是，基于仿真的优化涉及大量的数学模型计算分析，对底层算力平台的性能带来严峻考验。由于研发部门的PC和工作站混用，且部分工作站已使用了多年，性能已经无法满足日趋复杂的仿真计算需求。这也导致我们在有限元分析和数学模型计算场景中耗时过长，并且软件兼容性也存在问题，当进行长时间、高强度的计算时容易出现死机、蓝屏等现象，因系统崩溃而导致整个仿真分析过程功亏一篑。

基于实际的设计需求，研发部一致认为目前最大的痛点在于结构优化及有限元分析等高强度计算场景时算力不足，同时还需要兼顾数据交互过程中，打开多款软件系统能够平稳运行。此次，借助最新的惠普Z系列台式工作站Z8 G5，使我们能够快速对电力电子新品样机构建三维模型，在仿真的数据预处理、初始化、求解器并行求解过程各个阶段保证计算结果的快速呈现。其配备的高性能NVIDIA RTX A5000 专业显卡和英特尔至强Gold 6444Y 处理器不仅满足了我们在仿真过程中的算力要求，在软件方面的兼容性还促使我们能够顺利的实现多款软件的数据交互，快速完成后期拓扑结构优化等一系列工作。相较于以往割裂的研发过程而言，HP Z8 G5工作站的应用使我们整体效率提升了5倍以上，让以往一周的工作量变成“指天可待”，对提升研发的整体质量和效率起到了不可或缺的重要作用。

图 电气柜位移形变动态演示（应力仿真测试）

多维度筑牢电网安全

在HP Z8 G5工作站支撑下，我们能够快速、高效的反复模拟负荷、电场电磁等场景下的产品性能，并采用数学优化模型进行计算分析，让产品性能不断取得突破。我们研发部门认为相较于之前的PC和工作站而言，HP Z8 G5工作站无论是在设计仿真过程的流畅性、高性能还是稳定性方面，都有着无可比拟的优势。得益于HP Z8 G5工作站强悍的配置及与各工业设计软件良好的兼容性，能够帮助我们更快速地设计出理想的产品方案，大幅提升企业的研发效率。

我认为这也是大力电工持续创新理念的传承和体现。回首走过的30年，大力电工一直强调创新驱动，研制成功了一系列基于大功率级联多电平变换器拓扑结构的电力电子装备，包括大功率中压变频软起动装置HVFS、动态无功补偿装置SVG、有源电力滤波装置APF、电网柔性开关装置DSOP、电能质量扰动平台等。大力电工研发的高压同步变频软起动产品最大功率已达到50000千瓦，填补了国内40000千瓦以上国产化同步电机同步变频软起动技术空白，在中国超大功率同步电机软起动领域树立了新的里程碑。值得一提的是，大力电工研制的高压降补固态软起动产品，是国内独创的高新技术产品，对我国软起动技术发展起到了极大推动作用。

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