1 学科历史概况
华中科技大学电气与电子工程学院应用电子工程系,也冠名为电力电子技术研究中心。其前身为华中工学院于1959年组建的船舶电气自动化专业。1985年,华中理工大学将其调整为应用电子技术专业,1999年建制为“应用电子工程系”,并成立了“电力电子技术研究中心”。1981年开始招收电力传动及其自动化专业硕士研究生,是国务院批准的第一批硕士学位授权点,1991年开始招收该专业博士生;1993年增设电力电子硕士点,同年招收电力电子硕士研究生;1998年国家专业合并,将电力传动及其自动化专业与电力电子专业合并为电力电子与电力传动专业,从事电力电子与电力传动二级学科的教学和科研工作。应用电子工程系现具有电气工程博士学位、电力电子与电力传动硕士学位的授予权,并设有博士后流动站。2003年被评为湖北省重点学科,现属电气工程国家重点一级学科。
2 师资队伍与人才培养
目前,研究中心在职教职员工32人。教师23人,其中:长江学者特聘教授1名、正教授8人,副教授6人,讲师5人,博士后4人。实验室工作编制3人,科研编制工程师6人。教师具有博士学位者20人,年龄50岁以下者21人。二年后,教师100%具有博士学位,年龄全在47岁以下,是一支年轻化博士化的教师队伍。长江学者阮新波教授﹑康勇教授﹑段善旭教授先后被授予“中达学者”荣誉称号,并入选“新世纪优秀人才支持计划”。
本科教学:主要讲授本科生“自动控制理论”、“电力电子学”、“信号与系统”﹑“Matlab语言与控制系统仿真”、“电力电子装置与系统”等课程, 指导本科生的课程设计、 生产实习和毕业设计;编著出版专著与教材11部,获省部级优秀教材奖二项。其中“电力电子学一电力电子变换与控制技术”列为国家“十·五”及“十一·五”规划教材,“信号与系统分析”列为国家“十一·五”规划教材。“电力电子学”课程2007年被评为国家级精品课程。
图1 自行设计建设的电力电子学实验室
研究生培养:每年招收“电力电子与电力传动”硕士研究生40余人,博士研究生10 - 15人。应用电子工程系学术气氛活跃,潜心培养优秀人才。积极参加国内外学术交流,2009年5月与IEEE及中国电工技术协会联合承办了电力电子与运动控制国际学术年会(IPEMC2009)。在国内外期刊及学术会议上已发表论文800多篇。开出7门研究生课程和二门博士生课程,对研究生的培养采用理论与实践相结合、学研产相结合的教学模式,努力培养社会所需要的电力电子与电力传动、电能变换与控制的理论和应用技术的专业人才,目前已毕业硕士及博士共500余人。历届毕业的研究生中不少人已成为各行业各部门的技术骨干、教授、专家和领导干部。
3 学科方向
本学科目前的主要研究方向如下:
3.1电力电子与电力传动技术基础研究
(1)电力电子器件及其极限应用;
(2)新型电力电子电路、装置、系统及其控制;
(3)电力传动及其数字化、智能化控制;
(4)电力电子电路的电磁兼容性研究。
3.2现代电力电子与电力传动技术应用研究
(1)柔性电力系统中的电力电子技术;
(2)新能源发电技术;
(3)智能电网中的电力电子技术。
4 学科特色
4.1注重基础理论和技术基础研究
目前已获得16项国家自然科学基金项目(含3项重点基金)资助。如:新型高频中小功率逆变电源的控制技术和拓扑技术研究,大容量特种高性能电力电子系统理论与关键技术研究,基于再生能源的分布式发电系统能量变换、控制与并网运行研究,混合多电平功率变换系统研究,基于可再生能源的分布式发电系统并网运行研究等。
已获得2项863项目的资助。如:空间电磁发射系统技术匹配试验研究,快速精确充电与保持技术研究等。
已获得1项973子项目纳米多层陶瓷材料在舰船电力推进与控制系统中的应用研究的资助和1项湖北省自然科学基金绿色多功能电特性模拟系统研究的资助。
并已获得17项企业(基金)研究项目的资助。如:双四象限PWM变流器串、并联补偿UPS研究,基于小波分析的电力电子装置的EMI研究,基于网络的电力电子学虚拟实验室的研究,住宅PV发电系统等。
4.2船舶电力电子技术成果显著
我系自1971年开始进行船舶电力电子装置和相关系统的研究,为各大型造船厂研制出了多系列电力电子装备。为保证科研产品质量,2000年8月1日实施建立质量保证体系,2004年9月,通过新时代质量体系认证中心的第三方质量体系认定注册审核,获得产品质量体系认证证书。2004年7月获得了装置科研生产许可证。主要研制项目有:船用UPS系统﹑船用开关电源﹑24伏直流电源﹑交直流辅机启动和调速系统﹑逆变器供电全数字化变频传动推进系统﹑50Hz﹑400Hz(单相﹑三相)船用逆变电源﹑蓄电池绝缘检测装置﹑辅机和推进电机的驱动及控制等。
图2逆变器供电的全数字化变频传动推进系统
2008年获批建设“舰船电力电子与能量管理教育部重点实验室(B类)”。
4.3与国内外知名公司开展广泛的科研协作
目前已与台达、光宝、爱默生、艾普斯、志成冠军、科华、追日电气等公司开展了广泛的科研协作。主要合作项目有: 热插拔式模块化UPS﹑三相大功率UPS并联系统、在线互动式UPS及EPS﹑交流调速系统﹑电子负载﹑低压大电流直流电源等。
图3 1.5MVA UPS运行现场
4.4进军柔性电力系统中的电力电子技术
在柔性电力系统中的电力电子技术方向上的研究,目前已获得3项国家自然科学基金和1项企业基金的资助;获专利授权5项;完成硕士学位论文34篇,博士学位论文9篇。主要研究内容有:UPQC﹑UPFC﹑STATCOM﹑APF等。
图4 统一潮流控制器
4.5瞄准新能源发电技术
在新能源发电技术方向上的研究,目前已获得3项国家自然科学基金(含1项重点基金)和1项企业基金的资助;获专利授权9项;完成硕士学位论文24篇,博士学位论文6篇。主要研究内容有: 光伏发电﹑风力发电﹑微电网和智能电网技术等。
图5 18kW光伏电池阵列
图6 实验用风机
本学科面向国民经济主战场,面向国防﹑能源﹑交通﹑民生和制造业,形成了上述学科特色。近5年平均年到校科研经费超过2400万元。在“十五”至“十一五”期间,取得了一批很具影响力的研究成果,荣获国家科技进步奖2项,省部级科技进步奖8项,获国家发明专利12项。