张雄文
2023年6月28日。上午。福建湄洲湾。
跨海大桥雄壮宁静，像蛰伏待飞的卧龙。蓦地，劲风呼啸，桥面闪过两道银色闪电——两列簇新的更高速度等级CR450试验列车相对迅疾飞驰，交会而过。
“单列速度453公里/小时！”“相对交会891公里/小时！”
显示屏呈现着这一刷新“复兴号”运行最高速度及高铁列车明线交会速度世界纪录的数字，中国高铁又一次闪耀世界。列车内外，海天之间，爆发出海潮般的掌声和欢呼声，很多人淌下激动的泪水。
千里之外的湖南株洲，中车株洲电力机车研究所有限公司正高级工程师陈燕平也是眼角湿润的一个。CR450试验列车装载由她和团队自主研发的IGBT牵引变流器，跳动着凝聚他们无数心血的“中国心”。
陈燕平在实验室工作
探路
操作高压电做实验相当危险。一次，陈燕平和同事刚接通电源，躲到柜子后面，只听嘭的一声，发生了爆炸，好在没人受伤。
1998年6月的一天，骄阳如火，刚出上海交通大学校园的陈燕平内心燃着激情的火焰，走入了中车株洲所大门，加入IGBT牵引变流器设计团队。
IGBT，即绝缘栅双极型晶体管，是能源变换与传输的核心器件，IGBT牵引变流器则是列车的动力装置，类似列车的心脏，能对接入列车的高压电进行调压调频控制，为列车运行提供源源不断的动力。这种核心元器件应用技术长期被国外垄断，且禁止转让给中国。中车株洲所IGBT牵引变流器设计团队仅有4人，承担着IGBT牵引变流器自主国产化的科研重任。报到的第一天，陈燕平像当年考上大学一般兴奋。
团队负责人忻力成为陈燕平的师傅，但他对这位徒弟兼团队唯一“女将”并不热情，头次见面便板着脸泼冷水：“女生不适合搞这一行。每天要和几百公斤重的变流器打交道，还是强电，很危险。”
“师傅，请放心，我出身农村，什么苦都能吃。”在湖南衡山乡下长大的陈燕平说。
国内在IGBT牵引变流器研发方面，至少落后西方国家5年。陈燕平来这里前，中车株洲所做的都是些小容量的初级产品。不过，她到来时，我国第一台输出功率达1.2MW的IGBT牵引逆变器刚好下线。这台IGBT牵引逆变器应用在广州地铁工程维护车上，虽仍采用进口驱动板，但自己的产品终于有了上线的机会，也给了陈燕平一个长见识的机会。勤琢磨、爱钻研的陈燕平很快熟悉了整个系统和变流器工作原理，也赢得了师傅和团队的认可。
2000年前后，因为西方国家对IGBT驱动技术实行技术封锁，国内驱动产品只能依赖高价进口，一颗芯片要价近2万元，而一辆列车便需要上百颗芯片。
这天，师傅忻力找到陈燕平，谈了当前的困局后，面色凝重地交代：“你来负责IGBT驱动技术研发，算是探路。”
陈燕平开始将头埋进厚厚的文献资料，消化了大量进口驱动电路板说明书，随后开始独立做实验。第一次是测试一款进口驱动电路板，陈燕平很小心，先按照说明书接通电源，开启示波器测试波形。但波形还没显现，驱动电路板便开始袅袅冒烟，被烧坏了。
“这可怎么办？”这块电路板价值1500元，超过陈燕平两个月的工资。她诚惶诚恐地告诉师傅，等着处罚。
师傅却无半点责怪之意，赶过来笑着宽慰：“没关系，这在科研中很正常。”说完，他帮着排查出了原因。
临走，师傅语重心长地说：“IGBT模块的质量事关整个牵引变流器的稳定性和功率，实验室里可以失败100次、1000次，但出了实验室的产品，必须稳定可靠，装车后必须保证零故障。”
在两平方米左右的实验台做实验，成了陈燕平的日常功课。每次设计，她都要重新配置很多组参数，从中挑选实验结果最好的；每一组参数配置又要经历各种实验研究：从低压到高压，从小电流到大电流，从低温到高温，从正常工况到各种短路故障工况。
实验十分枯燥，像在深山古寺打坐。陈燕平边用电烙铁改线路，边一丝不苟记录从常温到高温状态下电压和电流的各种参数。几个月下来，笔记本记了一本又一本，上面满是密密麻麻的实验参数。
IGBT驱动技术必须用到高压电，实验室条件简陋，没有高压电源，陈燕平就自己动手，用变压器、二极管和电阻开关等搭高压电源，原始电压只有220V，通过二极管做成整流器，两个整流器串联起来，就有了500V到1500V，但耐压不够，整个电路发出嗞嗞的声音。
操作高压电做实验相当危险。一次，陈燕平和同事刚接通电源，躲到柜子后面，只听嘭的一声，发生了爆炸，好在没人受伤。
陈燕平惊魂甫定，马上开始琢磨如何避免实验爆炸的伤害。不久，她和同事合作，在软件里设计出3秒钟延时，实验启动后有3秒可以迅速躲到柜子后面，等电能释放完再出来观察。这一巧妙设计，如今还被广泛应用在实验室。
苦心人，天不负。2001年，陈燕平与团队终于成功开发出具有自主知识产权的高性能IGBT驱动板，填补了我国大功率IGBT牵引变流器相关空白，也打破了长期受制于人的困局。
这年11月，我国拥有自主知识产权的第一台动力分散型电力动车组“中原之星”投入运营，采用了株洲所自主研发的IGBT牵引变流器，国产动车终于装上“中国心”！
受挫
陈燕平和同事无奈之下，自己花2万日元买了张交通卡，用了4天时间坐城轨和地铁，体验日本的轨道交通产品。
2003年4月，一个不利消息传到中车株洲所。国家召开关于铁路机车车辆和装备现代化的会议，提出引进先进技术、联合设计生产、打造中国品牌以发展中国高速列车和高速铁路的思路，同时下马所有铁道部以前安排的研发项目。
这意味着进口产品将盛行一时，中车株洲所自主研发的IGBT牵引变流器暂时没了上线的机会。大家满脸沮丧时，陈燕平慨然地说：“自主创新的潮流肯定会回来的，我们要把技术传承下去，这是我们这代人的使命！”
国家引进高速列车技术，主要是从4家外国企业购买4个车型及相应的技术转让，它们被铁道部统一命名为“和谐号”。其中，2型车，即CRH2，以新干线E2-1000为原型车，时速200公里，由铁道部向日本川崎重工业株式会社订购60列，株洲所被上级指定消化、吸收2型车的牵引和网络控制系统。
2005年11月28日，陈燕平和同事前往日本，到三菱电机学习，这是新干线E2-1000车型的牵引变流器供应商。三菱电机时刻戒备，陈燕平他们提出去实验室参观时，遭到断然拒绝。陈燕平和同事无奈之下，自己花2万日元买了张交通卡，用了4天时间坐城轨和地铁，体验日本的轨道交通产品。
这对陈燕平触动很大。她对同事说：只依靠技术引进难以实现技术进步，因为中国企业只能按照引进的技术进行生产，陷入技术依赖状态，无法实现创新。
2006年国庆节前几天，一缕阳光照进了株洲所。他们意外接到了一个小订单——昆明焊轨车牵引变流器项目。所里紧急研究后，她被安排为项目负责人。
洒下无数汗水后，陈燕平和团队终于开发出了436kVAIGBT牵引传动系统，株洲所也如期完成了项目交付。这是铁道部叫停所有中国车型和核心系统后，株洲所完成的首个自主创新牵引变流器项目。从436kVA、1000kVAIGBT牵引传动系统的开发，到后来的6500VIGBT元件驱动器设计，陈燕平和团队在艰难中摸索着自主开发，为中国高速列车后来的“山花烂漫”奠定了良好的基础。
转机
故障的排除，意味这次订单最终达成，更意味着中国完全有能力批量生产国产化列车“心脏”。
2008年10月。陈燕平手机突然响起来。“告诉你一个天大的好消息，铁道部可能会给所里一个大订单。”电话那头是师傅忻力。这是HXD1C型电力机车项目，目标是打造我国具有完全自主知识产权的大功率交流传动六轴7200千瓦交流传动客货两用电力机车，且在三年内将会有成百上千列交付投运。这个大订单，将由忻力和陈燕平的团队负责机车牵引变流器的配套。
这时，已升任牵引变流器部部长的陈燕平和同事们的研发已逐渐赢得了市场的认可和突破，但相比这个项目都只能算是小巫见大巫。这年12月，株洲所正式启动牵引变流器研制。时间相当紧，按照主机厂在2009年4月交付的要求，留给陈燕平团队的时间仅有5个月，这期间需完成设计、生产试制到实验交付。
那段时间里，陈燕平忙得像陀螺。为提高效率，她像海绵里挤水一般千方百计挤时间。2009年2月底，寒风凛冽，株洲所却似乎春风荡漾，喜气漫溢，陈燕平和团队初战告捷，完成了首件牵引变流器研制。
但随后的样机试制及实验又面临难关。这时，制造中心连出厂实验设备都没有，陈燕平和团队只得从零开始自己搭建。有了实验平台，她又全程带着团队没日没夜做实验。
四个月后，装载株洲所自主研制的大功率牵引变流器的六轴7200千瓦电力机车成功下线。令陈燕平没想到的是，更大的考验来了：样机在北京环铁实验站实验运行时，出现了牵引变流器母排烧损故障。故障突然出现，犹如一道壕沟阻挡了冲锋的阵仗，让千军万马骤然停住。千万道灼热的目光向陈燕平和团队看过来，他们焦急万分。大家一筹莫展之际，陈燕平突然灵光一闪，决定实验一种新方法，用储能电抗器来抑制实验过程中出现的异常谐振电流。
多年后，她仍然记得最后一次实验的场景：凌晨3点，明河在天，虫声悄然，中车株洲所领导和整个团队环绕周围，每个人的脸都紧绷着，屏息以待，等着实验结果。当理想的波形终于出现，所有人都像孩童般欢呼起来。
陈燕平长舒了一口气。故障的排除，意味这次订单最终达成，也意味着中车几代人的梦想得以实现，更意味着中国完全有能力批量生产国产化列车“心脏”，我们离世界先进水平又进了一步！六轴7200千瓦电力机车的出现，更一举打破国外跨国公司对重载货运电力机车核心技术的垄断，结束了长期以来国内大功率交流传动电力机车电气系统核心技术完全依靠进口的局面。
功成
这条来之不易的生产线，向世界豪迈宣告：中国已彻底实现高铁动车组IGBT国产化。
2008年，金融海啸的滔天巨浪席卷全球。国际知名的英国丹尼克斯公司曾雄视天下，风光无限，此时也未能幸免。这是一家具备4英寸IGBT生产能力的企业，技术超一流，中车株洲所多年来关注，或者说歆慕已久。
这时，国内已拥有列车牵引变流器的自主设计能力，但核心功率器件IGBT还必须依赖进口。该出手时就出手，中车株洲所拿出不到1亿元人民币，收购了丹尼克斯公司，且以75%的股权绝对控股。收购完成后，陈燕平和团队再次接受重托，开启IGBT技术的吸收与消化，打响一场攻克技术壁垒、全力研制“中国心”的战役。
IGBT器件漂洋过海到了公司，陈燕平领着团队守在实验室，对产品的出流能力、短路能力等十余种性能一一进行评估分析。结果出来后，她意外发现丹尼克斯器件的开关损耗率较高，于是点开邮箱，将问题反馈过去。
回复很快来了：“你们是怎么做实验的？”“你们的实验参数是多少？”
丹尼克斯英国员工一连串的反问与质疑，就是没有反思自己的产品。陈燕平相信，事实胜于雄辩。她耐心把实验条件、每项实验参数等都一一列出来，然后发给对方去验证。多年后，陈燕平回忆说：“他们自己也有实验条件，一验证就知道谁对谁错，慢慢地也对我们产生了信任和认可。”
当然，丹尼克斯公司的技术能力还是数一数二的。陈燕平和团队像海绵吸水，无数次研究、实验，消化吸收这些先进技术，终于开发出了拥有自主知识产权的IGBT驱动器。2014年，一个喜讯像春雷般传遍大江南北，中车株洲所成功实现IGBT的自主生产，建成了世界第二条8英寸IGBT生产线。这条来之不易的生产线，向世界豪迈宣告：中国已彻底实现高铁动车组IGBT国产化。
IGBT驱动器生产出来后，陈燕平又全身心投入到如何保障产品质量和可靠性。此前，尽管批量产品上线应用时间还不长，数量也不多，她就已未雨绸缪，组建了机车IGBT器件可靠性和寿命研究团队，专门负责保障产品质量和可靠性。她告诫大家说：“与其让别人居高临下来挑毛病，不如自己提高标准、严格要求，多多自我找茬儿。”
陈燕平也特别会“算账省钱”。起初，生产出来的IGBT容易出故障，且占据变流器模块一半的成本。如果IGBT失效，60%与可靠性相关，最轻微的后果是返修。
陈燕平给团队仔细算了一笔账：“返修的成本有多高？光是模块返修和人员差旅费就要10万元，相当于一辆小汽车就没了。如果变流器出现‘机破’这种严重故障，成本更高，甚至会影响后续订单及市场。”
她的“算账”令IGBT器件可靠性和寿命研究团队每个成员都深感责任重大，不敢稍有大意。
此后，陈燕平和团队以机车应用平台作为研究对象，通过为期两年的现场应用工况调研和测试，近1000只IGBT破坏性实验，近500个变流器模块加速寿命实验，累计持续实验时间超2万个小时，创新搭建了一套面向机车应用平台的IGBT器件可靠性实验方法和寿命评估体系。因为他们的精益求精，投放在线路运行的二十多台机车IGBT模块，从未出现一个运行故障，创造了新的质量纪录。
再冲锋
对陈燕平而言，CR450动车组惊艳世界的成功，仅仅是PCU研发“万里长征”的第一步。
2010年春天，湘江两岸开遍鲜花，陈燕平和团队又开始新的冲锋——研发六轴9600千瓦牵引变流器。因为采用的是新型6500V高压IGBT器件，国外对该项技术的应用也仅处于起步阶段，找不到任何借鉴资料，研发起来险阻层出不穷。不过，喜欢挑战的陈燕平不仅未退缩，反而有着隐隐的兴奋。
项目设计阶段就遇到了难题，设计方案优化了6次，误报故障却依然存在，她和团队像进入了迷雾弥漫的森林，找不到出路。
“怎么又误报了？”一位团队骨干紧盯着试验机屏幕前的各项数据，额头渗出了细密的汗珠。
泰山崩于前而色不变，久经战阵的陈燕平让大家先回去休息，只身回到办公室，望着办公桌上的变流器模型出神。她脑海里将试验逐一复盘，一个想法蓦地涌入心头：或许国外的思路本身就存在问题呢？
此时，他们借鉴的是一家国外公司的驱动线路技术，没有人对此提出过质疑。“我们能不能摒弃国外的技术方式，采用另外一条线路？”
随后几天里，陈燕平往返奔波于办公室与试验站，创造性地提出用电抗器抑制谐振电流的方案。接下来，她又和大家谈自己最新的想法和思路。根据新方案设计的模型很快出来了。整个团队一头扎进了试验站连夜进行试验，整理分析数据，再根据结果不断改进，一环紧扣一环。最终，故障像畏惧远遁的恶狼，再也不曾出现了。
2012年，中国铁路总公司牵头组织中国标准动车组，也就是“复兴号”的研制工作。陈燕平被任命为牵引变流器项目的指导专家，重点解决在项目过程中的关键问题。
这是一场对标国际先进水平的全新挑战，艰辛可想而知。团队遇到的第一个难题，是怎么让这颗“中国心”保持世界领先。团队制定了多套前沿技术方案进行对比研究，反复进行试制验证。项目会议室里，每天凌晨两三点仍灯火通明，方案稿一次次被推翻重来。许多次似乎走进了死胡同，大家依旧鼓起勇气继续找出路。经过充分论证，他们最终创新性地提出了主辅一体牵引变流器的设计方案。这一方案具有集成度高、功率密度大的特点，通过一百多次试验后，最终成功定型。
新的难题随之而来：整车装车后，出现轴重超重，这就要求各个部件全面进行减重设计。
减什么？如何减？项目论证会开了一场又一场，项目组从结构、物料、方案逐个攻破，但仍旧离减重目标存在差距，大家陷入了焦灼与痛苦之中。这时，陈燕平突然想，如果无法再继续减下去，那有没有考虑载流量分配合理的问题，温升裕量是不是也太大了？
她把思路提出来，团队如梦初醒，马上转入载流量和温升裕量的针对性攻关。捷报也接连传来：变流器再一次减重，由4200公斤降低到3650公斤，减重比例达13%；长度由4860毫米减少为4550毫米，总体积减少6.4%。
2018年，陈燕平专家工作室成立。后来，她又担任中国中车首个巾帼科技创新工作室负责人。从普通技术人员到设计专家，负责工作室，陈燕平的角色变了，但战场没有变。
2023年6月福建湄洲湾的CR450动车组试验，便倾注了陈燕平对前沿技术PCU研发的心血。PCU是“进阶版的IGBT”，一种新型的封装技术平台，具有功率密度高、集成度高、兼容性好、应用便捷、具备智能化功能等特点。对陈燕平而言，CR450动车组惊艳世界的成功，仅仅是PCU研发“万里长征”的第一步。她深信，有自己和团队一大批优秀人才的集智冲锋，不久之后，将会有一列列新一代标准的高速动车组，带着14亿中国人民对美好生活的憧憬，奔驰在辽阔的祖国大地上。
