电机及其控制学科1981年获得硕士学位、博士学位授予权。1987年被评为国家重点学科。该学科所在的电气工程一级学科是全国首批电工博士后流动站,并首批获准按一级学科招收培养博士研究生。1999年10月电机与电器学科获准设立长江学者奖励计划特聘教授岗位。1991年获准建立国内电机学科唯一的国家专业实验室“新型电机国家专业实验室”。学科主要从事新型电机及其控制系统的基础研究及应用基础研究工作,并负责培养电机及控制领域的博士后、博士和硕士等高层次人才。2002年1月以本学科总分第一的成绩再次被评为国家重点学科。
该学科形成了独具特色涵盖多学科交叉领域的研究方向:工程电磁场理论及应用;电机噪声与振动研究;电机绕组理论与应用;大型发电设备重大关键技术研究;新型特种电机及其控制系统;电气设备的运行及其控制系统的研究;电机及其系统的监控、保护、故障诊断与可靠性;电气装置及系统的在线监控与状态检修;电力传动及其自动控制系统;新能源及新型发电技术研究;电机的基础理论、计算机分析与仿真;新型储能方式理论与技术研究;电机设计与制造的CAD/CAM技术、智能化技术与专家系统;磁性材料;新概念与智能化电机。
该学科在新型特种电机的开发和应用中已经取得多项居国际先进或国内领先水平的科研成果。自1991年筹建新型电机国家专业实验室以来,共获得各类科研经费1800多万元,承担的“八五”、“九五”重大项目及省部级以上攻关、基金项目38项,其中国家自然科学基金12项。获得国家级奖7项,省部级奖17项,各类专利26项。在国内外重要期刊和学术会议上发表论文900多篇,出版专著16册。
其中,在电机的绕组理论、电磁场理论、优化设计及运行控制等传统领域取得过大量具有国际影响的重大研究成果。谐波起动电机、变极调速电机系列成果曾获国家发明奖二等奖1项、国家发明奖三等奖2项和国家科技进步奖三等奖2项以及5项省部级奖励,谐波起动电动机还获得中国、美国等国多项发明专利;电磁场理论研究和应用研究成果获4项教育部科技进步奖,专著“工程电磁场数值计算的理论与应用”获教育部优秀学术著作奖;步进电机与系统、永磁同步电机伺服系统、交流调速系统、环形加速器磁体电源及系统、实心转子和锥形转子异步电机等多项成果也先后获得过多项国家、省、部级奖励。
在新型特种电机研究领域,本学科曾经获得美国福特汽车公司、国家863计划航天领域、国防新概念武器预研和国家自然科学基金等的持续资助。出版了《三维电动机及其控制系统》、《开关磁阻电动机》、《实心转子异步电机及其应用》、《锥形转子电机》、《换相变极调速电机》、《电力变压器铁心磁场、损耗和温度场的理论与计算》、《工程电磁场专论》、《交流电机绕组理论》等专著。
该学科形成了稳定的教学队伍,开设了多门基础课程,10余门专业或专业基础课程,几乎所有教材都是任课教师集多年研究成果编写的。其中,许实章教授主编的《电机学》教材多次获国家教委、机械工业部及湖北省优秀教材奖;贾正春教授主编的《电力电子学》获电力部优秀教材二等奖。《电机学》课程还被评为湖北省高校优质课程。“电机学课程改革及教学基地建设”获湖北省教学成果一等奖和国家级教学成果二等奖。本学科每年招收电机电器和电力电子专业硕士研究生、博士研究生20余名,博士后研究人员1~3名。1995年以来累计培养电机及控制、电力电子学方面各层次人才近3000人,其中外国留学生35人,博士后8人,博士20多人,硕士100多人。
该学科已与英国利物浦大学、曼彻斯特理工大学、澳大利亚悉尼理工大学、新加坡国立大学等国外著名大学建立和开展了校际合作。有5名国际电机电器界知名学者任本学科客座教授,现职教师中有18人一次或多次出国作中、短期学术访问或客座进修,培养了大量的外国留学生。并成功主办了3次国际学术会议:中国首届国际电机会议CICEM’91,国际凸极电机研讨会ISSM’93和国际电磁场计算会议ICEF’96。
该学科拥有的“新型电机国家专业实验室”是全国高校电机学科最知名的实验室,有一大批国内独有的中、小型电机专用实验模拟机组,特别是1995年由世行贷款50多万美元购进的具有世界先进水平的成套实验设备,可对大中型水电站进行仿真和实验研究,能满足各类电机全面型式实验和特殊实验要求。实验室现有计算机230余台,已通过工作站和局域网实现了网络化管理,并与全国高校教育网联网。 电力工程系由华中科技大学电力系统及其自动化学科组成,于2002年1月被评为国家重点学科。该学科于1953年原华中工学院建校时由中南地区五所高校的相关专业组建成立。1961年开始招收研究生,是国家院学位委员会批准的首批具有博士学位授予权(1981年)的学科点。是教育部“211工程”重点建设学科。本学科点教师中现有中国科学院院士1名,工程院院士1名,教授18名(其中博士生导师13名),副教授12名。具有博士学位者17名。自1996年以来,在国内外重要刊物和国际会议发表学术论文500余篇.被SCI、EI收录150多篇次;在研项目60多项,总经费5000多万元:获国家级奖2项,省部级奖多项;招收培养硕土生300多名、博士生80多名。本学科点一贯重视教学,曾获多项国家级及省部级优秀教材奖和优秀教学成果奖。
学科点的主要研究方向有:
(1)电力系统运行与控制。研究现代控制理论在电力系统中的应用,在电力系统稳定控制和同步发电机微机励磁控制理论和应用方面取得了突出成绩。
(2)电力系统继电保护。长期从事继电保护理论和应用研究,获得过国家级奖多项,取得了很好的社会效益。在理论上多有创新,申请发明专利多项。
(3)电力系统分析与规划。研究电力系统的数学模型、计算方洁和软件系统,研究成果已在电力部门得到广泛应用。
(4)超导电力科学技术。这是将超导科学与电力系统相结合的交叉领域,是未来电力系统的一个重要发展方向。
(5)舰船发供电系统。承担大量国防军工重大科研项目是该方向的突出特色。 高电压工程系成立于建校初期,前身为华中工学院电力系高压教研室。该系办公楼坐落于环境清幽的中华科技园旁边,为两层楼的苏式建筑,包括教师办公室、研究生室、高压实验大厅(前)、振荡回路实验大厅(后)和专门实验室等。
高电压工程系包括“高电压与绝缘技术”和“高压电器”两个专业,其中高压电器属国家重点学科电机与电器。“高电压与绝缘技术”是按一级学科“电气工程”授予博士学位的授权点,也是首批电气工程博士后流动站设站二级学科。
高电压工程系主要从事气体放电理论与应用、等离子体、过电压防护、电工材料学、电气设备状态监测与故障诊断、高压电器设计、智能化电器与超导电器等方面的研究,具有硕士和博士培养资格,拥有国内高校中容量最大的合成试验系统。先后承担了多项国家自然科学基金和国防预研项目的工作,参与了多项国家大科学工程的工作,完成了大量横向开发课题。所开发的10kV系列真空灭弧室已创造上亿元的经济效益,完成的开关和避雷器状态监测与故障诊断系统在全国7省区的30余座变电站投入运行。先后获得过国家科技攻关表彰奖、国家发明奖、省部级科技进步奖等10余项奖励,在水果保鲜技术、绝缘子防污秽技术、开关电器技术、电气测试技术、电站脱硫脱硝技术等方面拥有10余项专利。
高电压工程系承担电气学院本科生《电气工程基础》、《高电压技术》和《高压电器》等主干课程的理论和实践教学工作,其中《高电压技术》为湖北省优质课程。同时,为研究生和本科生开设了多门紧跟学科前沿、有时代感的高水平选修课,如《High Voltage& Electrical Insulation》(全英语教学)、《变电站设备的状态监测与故障诊断》、《电磁兼容原理与防护》、《电工材料》、《高电压与绝缘技术专题》等。 应用电子技术工程系创办于1959年(原华中工学院船舶电气自动化教研室),1981年招收电力传动及其自动化专业硕士生,是国务院批准的第一批硕士授予点;1991年招收该专业博士生,1994年增招电力电子技术专业硕士生;2003年被评为湖北省重点学科。现具有电力电子与电气传动专业博士、硕士学位授予权并设有博士后流动站。
应电系主要研究方向:电力电子电路,电力电子装置与系统及其控制技术,电力电子装置与系统的计算机仿真及辅助设计,电力传动及其自动控制系统,电力电子技术在电力系统中的应用,电力电子电路电磁兼容性研究和舰船电磁兼容性研究,舰船综合电力集成化技术研究等。对新能源开发与利用(太阳能光伏发电、风力发电等)、节能新技术、电力电子技术远程监控及虚拟教学实验平台等新兴技术领域展开研究。
2006年,应电系有教师18名,实验室工作人员6名,其中教授7名(博士生导师3名),副教授4名,高级工程师1名,讲师、工程师9名;具有博士学位教师13名,正在攻读博士学位的教师2名。50岁以上5人,50-45岁2人,45-40岁3人,40岁以下15人,全系45岁以下人员占总人数的75%,是一支年轻化、有活力的师资队伍。
负责或主要承担了该院本科生“自动控制理论”、“电力电子技术”、“信号与系统”三门主干课,及“Matlab”、“电力电子装置与系统”等5门课程;为研究生开出7门专业课;编写出版各类专著与教材十余部,获部级优秀教材奖二项,其中“电力电子学-电力电子变换与控制技术”列为国家“十·五”规划教材。
国防项目的研究工作始于1971年,当时研制的舰艇用中频电源系统谐振式正弦逆变电源和军辅船自动电站控制装置达到国内领先水平,分别获得第一届科学大会奖和国家教委科技进步二等奖。历经多年的研究积累,“七五”时期各种类型和不同功率等级的新型电力电子装置开始在舰艇上得到大量应用,成为国家教委高校中唯一能将科研产品直接应用于战斗舰艇的单位,已为我国各种最新式水下、水面,常规动力、核动力战斗舰艇研制了六百多套新型电力电子装置,包括DC/DC、DC/AC、AC/DC、AC/AC等结构的通用电源和电机控制用电力电子装置,其中绝大多数是首次在国内舰艇上成功地应用,为我国舰艇电气技术现代化作出了开拓性的贡献。在继续承接国防科研项目的同时,还积极开拓新的研究领域,承担了多项国家自然科学基金项目及省部级预研项目,并与台达、光宝、安胜电气、志成冠军、科华等地方企业开展了广泛的科研协作,为电力电子与电力传动学科的研究、发展和研究生的培养创造了良好的条件。 华中科技大学电工电子教学基地于1997年开始组建,由当时的电工基础教研室与电工学教研室组成电工电子教学基地的电工部分,电子技术教研室为电工电子教学基地的电子部分。电工部分、电子部分分别依托于电气工程、电信工程学科。经过7年的建设,于2003年11月率先通过教育部验收,正式成为“国家工科基础课程电工电子教学基地”,在全国起着示范和辐射作用。2004年为配合国家示范实验中心的建设工作,将电工电子教学基地中的实验部分抽出,分别成立电工实验教学中心和电子实验教学中心,并由电工电子教学基地电工部分的教师组建电工理论与新技术系。电工理论与新技术系仍是华中科技大学电工电子教学基地的组成部分。
2006年,电工理论与新技术系共有教师26人,教授2人(博导1人),副教授17人,讲师6人,助教1人,4人具有博士学位,13人具有硕士学位。承担全校各类专业的电路理论和电工学课程、部分专业的电磁场理论和单片机原理课程的理论和实验教学任务,同时开展现代电工理论及其应用研究。主要的研究方向有:电磁场理论及其应用、非线性电路理论及其应用、小波理论及其应用、神经网络及其应用、电能质量分析和电工教学仪器研发,已逐步形成了教学科研齐头并进的局面。每年招收电工理论与新技术方向的研究生若干名,实现了本科教学和研究生培养相结合。
电工理论与新技术系的教师以严谨的教风、甘于奉献的精神以及精湛的教学艺术,在教学中树立了良好的口碑。曾获得过2002年湖北省教学成果一等奖2项、2005年湖北省教学成果二等奖1项,电路理论课程为2004年湖北省精品课程,3人获得过校教学质量一等奖,3人获得过校青年教师教学竞赛一等奖,2人获得过宝钢优秀教师奖,出版教材10余本。
电工人在保持优良的教学传统的基础上,强化师资队伍建设,努力开展科学研究,在学科建设上已逐步形成了自己的特色。2005年获得国家自然科学基金面上项目1项,湖北省科技攻关计划1项;2006年获得湖北省教改项目1项;自主研发的系列电工实验教学设备,已广泛应用于大专院校的实验教学中。 该系主要从事电气测量和控制、智能仪器和信息处理等方面的教学和科研工作。开设的主要课程:信号与系统(电气学院核心课程),自动检测技术,微机原理,智能仪器,微弱信号检测,误差理论与实验数据处理,电磁干扰与电磁兼容性设计,电气测量技术等课程。
2006年,电气测量工程系有教师11人,其中教授3人(均为博士生导师),副教授3人,讲师3人,助教1人,工程师1人。 电磁新技术系(以下简称电磁系)为适应现代高科技发展的需要而建立起来的。由脉冲功率、等离子体工程与技术和超导应用技术三个相对独立的学术团队组成,这三个方向均是学院新拓展的研究方向,是国家“211”工程重点建设的学科之一,在国内首家获准设立了脉冲功率与等离子体二级学科。电磁系现有教师11人,其中院士1人,教授7人(其中博导6人),副教授3人,具有博士学位教师6人,大多数教师有国外研究或留学经历。电磁系配备有一系列先进的科研实验设备,已开设了《等离子体物理与应用》、《高电压新技术》和《超导应用基础》等课程。
高温等离子体主要是为了从根本上解决人类能源问题,研究并着重培养亟需的受控热核聚变与高温等离子体物理人才。电磁新技术系拥有由美国德克萨斯大学(奥斯汀)提供的价值2000万美元的中美联合J-TEXT核聚变实验装置,将建成以该装置为主要平台的磁约束核聚变研究基地和ITER聚变工程技术人才培养基地。调整和完善J-TEXT托卡马克装置的运行,配备基本的等离子体诊断,选择一些基础物理实验研究课题,做出一些有影响的工作,在国内聚变界建立起自己的研究特色和相应地位。其中院士1人,教授3人。在读硕士生3人,博士生6人。
在低温等离子体方面电磁新技术系开展了等离子体在材料表面改性,环境工程,薄膜沉积,半导体材料,超导材料、生物材料及纳米材料的制备等领域的应用研究工作,承担了国家安全重大基础研究项目、国家自然科学基金的重大研究计划项目、国家自然科学基金面上项目、航天支撑技术基金和航天技术创新基金。其中教授3人,副教授2人。共培养硕士、博士24人,其中已毕业硕士6人,博士2人,在读硕士生10人,博士生6人。
超导技术被认为是电工行业的高科技储备。超导磁体在核聚变、高能物理类科学工程中得到广泛应用,在核磁共振、生物电磁学等新兴领域也有良好的应用前景。华中科技大学1999年成立超导电力应用研究中心,主要致力于超导电力应用技术的发展。课题主要来源于国家863项目、973项目、985项目、211工程、国防预研项目及教育部的博士点基金。研究内容具有前沿性、学科交叉性。主要内容包括含超导电力装置的电力系统特性分析、超导电力装置的研发,以及超导材料的电磁特性研究。同时也注重拓展超导技术的应用领域,如开展了将超导应用于脉冲功率技术的研究,也探讨了利用超导技术进行微弱电磁场检测的可行性。在电磁新技术系,从事超导应用技术研究的有教授(博导),副教授、讲师各1人。自成立以来,已毕业硕士14人,博士2人,在读硕士生14人,博士生6人。
脉冲功率技术主要研究各种强电脉冲功率发生器,电磁系主要的研究方向有脉冲功率储能、开关、调制、测量和控制技术以及新型脉冲功率电源技术。 超导电力科学技术研究与发展中心(简称超导电力研究中心)成立于1999年,是我国高校中第一个以超导电力应用技术为主要研究对象,兼顾超导基础、超导在其他领域的应用技术的研究机构。超导电力技术被美国能源部看成是21世纪的唯一高科技储备。在国际上超导技术正在逐步走向实际应用。
超导电力研究中心正是为了适应超导技术的发展趋势,并充分结合该校的综合实力而成立的,主要学术骨干来源于电气与电子学院,并受到学校与超导技术紧密相关的学科点,如低温工程、物理、材料工程等的强力支持。
已经初步建成了具备进行超导试验、低温试验、含超导装置的电力系统动态模拟试验等研究的超导电力应用技术研究基地。形成了一支以超导电力应用技术为主要研究领域的研究队伍。开发了50kJ超导磁储能系统,并正在电力系统动态模拟试验平台上进行了改善电力系统动态稳定性的试验,这是中国第一台进行电力系统动态模拟试验的超导电力装置。承担国家、省部级研究课题多项,并在《电力系统自动化》学术期刊上举办了“超导电力应用技术基础讲座”(2001年第二期至第十八期),在全国高校中率先为电气工程学科的本科生开设了《超导应用基础》课程。
研究骨干队伍的专业方向包含了超导电力应用技术所必须的超导电工、超导物理、低温工程、电力系统、电机电器、高电压技术、电磁测量、电力电子等学科方向。 脉冲功率技术是具有创新和发展活力的新兴交叉学科,是电工学科一个重要的学科发展方向,在军事和民用领域均有广泛的用途,发展前景广阔。华中科技大学脉冲功率技术研究与发展中心成立于1999年,是国内高校中最早成立的专门研究机构,所在的二级学科——脉冲功率与等离子体也在国内率先获准设立。中心先后获得了“211工程”和“985工程”的支持,研究水平居国内前列。
中心的主要研究方向有:
(1)高储能密度脉冲成形网络技术,包括储能器件,网络结构的电、磁、热应力仿真分析和优化,高精度充电和智能化控制、测试技术等;
(2)大电流开关技术研究,包括纳秒级高重复频率场畸变开关、气体间隙开关、触发真空开关、半导体开关和开关的触发控制技术等;
(3)气体放电规律及特种放电技术,主要研究放电生成物对放电的影响、离子背景对放电路径的影响、多相体放电规律,研究脉冲放电、辉光放电及介质阻挡放电等特种放电技术及应用;
(4)放电等离子体环境污染治理应用研究,包括脉冲放电等离子体催化还原脱硫脱硝、废水废气处理等环境污染控制与治理技术等;
(5)放电等离子体医疗应用研究。
中心承担并完成了多项脉冲功率技术的国家级研究项目,在高功率脉冲电源系统、脉冲功率技术的应用等方面取得了丰硕的成果,获得一项国家发明三等奖。现承担国家自然科学基金重点项目2项和多个面上项目,在高功率激光、微波、电磁发射等领域承担了多个国家“863”计划项目、国防预研重点项目和国家重大科学工程中脉冲功率技术的研究课题。 电气与电子工程学院实验教学中心前身为隶属于电气与电子工程学院的电工教学基地,基地承担了华中科技大学所有电类、非电类的电工实习、电路理论(电工基础)、电工学、电工电子学、电工技术、单片机原理与应用、电机学(电机及拖动)等基础课程和实验教学任务。它和隶属于电子信息工程系的电子基地一起,成为华中科技大学电工电子基地(分别称电工基地和电子基地);于2003年通过教育部的国家工科电工电子基础课程教学基地评估,成为全国首批通过评估的优秀基础课程教学基地。
2004年在国家工科基础课程教学基地-电工电子基地的基础上,为了进一步改革实验教学体系以适应教学和课程体系改革、进一步整合和调配电工类基础课程和实验环节的资源,电气与电子工程学院以电工教学基地为主体,将原隶属于电气学院各专业方向的电工学科主要技术基础课程实验室并入,组建了能涵括全部电工类基础课程和技术基础课程实验、实习的实验教学中心。
组建后的实验教学中心规模得到扩大,资源得到优化整合,体制上实施中心主任负责制,接受学院和学校直接管理,和隶属于电信系的电子实验教学中心一起,构成华中科技大学电工电子实验教学示范中心(本实验中心为电工分中心)。
本实验中心拥有2500㎡的独立实验教学大楼,各种实验设备1600多套,价值950多万元;实验教师队伍共拥有专职人员68人和兼职人员21人,其中高级职称和拥有博士学位的教师约占66%。中心共开设了16门课程(含电类、非电类的电工类基础和电气学科大类的技术基础平台课程)的教学和实验任务。
实验中心各实验室实行弱电实验全开放、强电实验在满足安全性条件下开放的制度,并和国内外优秀企业联合建立学科竞赛和工程科研训练相结合的实验室及奖学金,并通过整合实验室和学科优势资源进一步推进了实验课程内容的整合和优化。中心的宗旨是:为学生提供优良的实验教学环境、创新的氛围,力图真正培养和提高学生能力、推进实验教学体系的改革,体现电气与信息相融、软件与硬件兼备、装置与系统结合的创新型人才培养的特色。