電力拖動及智能控制

 

　　電力拖動及智能控制是株洲工學(xué)院電機與電器以及電力電子與電力傳動學(xué)科緊密結(jié)合國民經(jīng)濟發(fā)展的迫切需要創(chuàng)立的研究方向。本研究方向以在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)占有重要地位的電力拖動系統(tǒng)為背景，以采用先進智能控制理論及技術(shù)解決電力拖動系統(tǒng)中的復(fù)雜控制問題，實現(xiàn)常規(guī)控制手段難以達到的控制目標為研究內(nèi)容。它的研究與發(fā)展，對于推動電氣工程一級學(xué)科的發(fā)展有著重要意義，也將為我國現(xiàn)代工業(yè)進一步高速發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。

在我院名譽院長、電氣工程學(xué)科顧問劉友梅院士的指導(dǎo)下，以張昌凡教授為首的學(xué)術(shù)梯隊圍繞本研究方向，對以下三個方面展開了長期的研究與開發(fā)工作：

　?。?）交流傳動系統(tǒng)的智能控制；

　　（2）包裝印刷設(shè)備的智能控制技術(shù)實現(xiàn)；

　?。?）基于信息融合的電力拖動故障診斷系統(tǒng)。

　　經(jīng)過多年的艱苦努力，已形成了穩(wěn)定的研究方向，成為我們的傳統(tǒng)強項和特色研究方向，尤其是在交流傳動系統(tǒng)的智能控制方面，針對交流傳動等快速變化的非線性復(fù)雜系統(tǒng)，創(chuàng)造性地提出了基于智能協(xié)調(diào)的電力拖動控制方法。在智能變結(jié)構(gòu)控制方法及其在交流傳動中的應(yīng)用研究上更是獨具特色。智能變結(jié)構(gòu)易于工程實現(xiàn)的特點，對于將智能控制理論有效地運用到工業(yè)生產(chǎn)實際中去有著重要的科學(xué)意義。

近五年來，本研究方向取得了豐碩成果，其中，“智能圖像信息處理方法及其在工業(yè)系統(tǒng)中的應(yīng)用”獲國家科技進步二等獎，“智能模糊電氣拖動與控制技術(shù)”等5項項目獲得了省部級科技進步獎勵。完成了電力機車研究所等國家大中型企業(yè)攻關(guān)和技術(shù)改造等項目十項。在《中國電機工程學(xué)報》、《電工技術(shù)學(xué)報》和《控制理論與應(yīng)用》等國內(nèi)外重要刊物以及IEEE等國際學(xué)術(shù)會議上發(fā)表論文40余篇。出版《滑模變結(jié)構(gòu)的智能控制理論及應(yīng)用》等4部專著。主編了國家“十五”規(guī)劃教材《印刷設(shè)備電路與控制》等2部教材。

　　本研究方向始終瞄準國際研究的前沿，不斷深化對現(xiàn)代電力拖動系統(tǒng)控制技術(shù)的研究。目前，正承擔省部級科研項目5項，橫向科研項目2項，合計科研經(jīng)費達60余萬元。通過對智能控制的結(jié)構(gòu)、特性及控制算法的進一步研究，將先進的智能控制理論與技術(shù)應(yīng)用于對電力拖動系統(tǒng)關(guān)鍵控制技術(shù)的實現(xiàn)，如交流電機的無速度傳感器矢量控制技術(shù)、參數(shù)自適應(yīng)技術(shù)及故障診斷技術(shù)等，為現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展起到有力的促進作用，其研究領(lǐng)域具有很好的理論和應(yīng)用價值。

　　

　　現(xiàn)代電力電子系統(tǒng)

 

　　現(xiàn)代電力電子系統(tǒng)是由電力技術(shù)、控制理論和電子學(xué)等學(xué)科發(fā)展起來的新型交叉學(xué)科，已逐步發(fā)展成為一門包含眾多學(xué)科的綜合性技術(shù)學(xué)科，在短短的幾十年間得以飛速發(fā)展。進入21世紀，隨著新器件、新理論、新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)與發(fā)展，特別是與微電子（計算機與信息）技術(shù)的日益融合，現(xiàn)代電力電子系統(tǒng)的應(yīng)用從機械、石化、紡織、冶金、電力、鐵路、航空、航海等領(lǐng)域，進一步擴展到汽車、現(xiàn)代通信、家用電器、醫(yī)療設(shè)備、燈光照明等領(lǐng)域，已成為各國競相研究的熱點。

該研究方向有一支知識結(jié)構(gòu)、年齡結(jié)構(gòu)合理的學(xué)術(shù)研究隊伍，其中，學(xué)術(shù)帶頭人黎煜忻教授留學(xué)美國，獲得美國Virginia州立大學(xué)電力電子技術(shù)專業(yè)博士學(xué)位。經(jīng)過多年的努力，已形成了穩(wěn)定的研究方向，成為我們的傳統(tǒng)強項和特色研究方向。主要研究內(nèi)容包括：

　?。?）新型全控型自關(guān)斷電力半導(dǎo)體器件；

　?。?）高頻PWM整流器與逆變器控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)；

　　（3）用戶電力技術(shù)（CP）和靈活交流輸電系統(tǒng)（FACTS）。

圍繞上述研究內(nèi)容，我們開展了以下方面的研究：①改善電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)；②有效地抑制電網(wǎng)側(cè)和負載側(cè)的諧波污染；③進一步提高系統(tǒng)的效率，實現(xiàn)大幅度節(jié)能；④加快系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)速度；⑤有效地控制環(huán)境噪聲污染。以黎煜忻教授為學(xué)術(shù)帶頭人的學(xué)術(shù)隊伍取得了一批可喜的成果?？蒲许椖?ldquo;應(yīng)用于電力機車牽引的高頻PWM單相整流器的研究”和“高頻PWM三相整流器控制系統(tǒng)研究”分別獲得中國包裝總公司科技進步二等獎和三等獎；獲得國家發(fā)明專利1項；承擔省部級科研項目5項，橫向科研課題1項，合計科研經(jīng)費達50余萬元；撰寫了30余篇論文在國內(nèi)外重要刊物以及IEEE匯刊、國際學(xué)術(shù)會議上發(fā)表，其中有10余篇列入三大檢索；出版了學(xué)術(shù)專著2部，教材1部。

現(xiàn)代電力電子系統(tǒng)研究方向?qū)W術(shù)梯隊成員將針對電力電子系統(tǒng)強非線性、強干擾、快速瞬態(tài)過程等特點，密切跟蹤現(xiàn)代電力電子技術(shù)領(lǐng)域的最新動向，進一步深化對現(xiàn)代電力電子系統(tǒng)中的高頻PWM整流器與逆變器控制技術(shù)的理論及應(yīng)用研究，逐步解決現(xiàn)代電力電子技術(shù)中的各種主要關(guān)鍵控制技術(shù)，如智能功率模塊IPM、模塊化并聯(lián)技術(shù)、諧波抑制和無功補償、無速度傳感器矢量控制技術(shù)、參數(shù)自適應(yīng)技術(shù)與預(yù)測控制技術(shù)等，期望在未來幾年內(nèi)，本學(xué)術(shù)梯隊在現(xiàn)代電力系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域即用戶電力技術(shù)（CP）和靈活交流輸電系統(tǒng)（FACTS）取得進一步的成果。

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